KR20170023185A - 코어, 코어의 용도 및 코어의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 결합제에 의해 입자들이 함께 결합하는 주물사로부터 형성되는 주조 코어(1)에 관한 것이며, 상기 주조 코어(1)는 내연 엔진용 엔진 블록(26)에 냉각 채널(41, 42, 43, 44)을 형성하기 위해 사용된다. 본 발명은 또한 주조 코어(1)의 용도 및 주조 코어(1)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 주조 코어(1)는 간단하고 작업적으로 신뢰할 수 있는 방식으로 제조될 수 있고 가장 좁은 지점에서 폭이 최대 3 mm인 채널이 주조에 의해 제조될 수 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 주조 코어(1)는 지지부(2), 지지부(2)의 측면(10)으로부터 돌출하며 서로 간격을 두고 배열된 두 개의 병목부(11, 12), 및 지지부(2)로부터 간격을 두고 병목부(11, 12)에 의해 유지되며 병목부(1, 12) 사이에 놓인 구역(23, 24)에서 그 측면(17, 18)들 사이의 거리로서 측정되는 최소 두께(dmin)가 3 mm 이하인 적어도 하나의 브리지 섹션(15, 16)을 구비하며, 더욱이 적어도 브리지 섹션(15, 16)의 구역에서 주조 코어(1)는 입자들의 평균 직경이 최대 0.35 mm인 주물사로부터 형성된다.

Description

코어, 코어의 용도 및 코어의 제조 방법{CORE, USE OF A CORE, AND MEHTOD FOR THE PRODUCTION OF A CORE}
본 발명은 결합제에 의해 입자들이 함께 결합하는 주물사로부터 형성되고, 내연 엔진용 엔진 블록에 냉각 채널을 형성하도록 제공되는 주조 코어에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 이러한 주조 코어의 용도 및 주조 코어를 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 요구되는 형상 안정성을 구비한 주조 코어를 제공하기 위하여 주물사 및 결합제를 포함하는 주형 재료는 코어 슈팅 기계를 사용하여 코어 주형의 주형 캐비티 내로 슈팅되고 후속해서 결합제가 경화된다.
해당 유형의 주조 코어는 주조할 부품에서 주형의 일부로서 채널, 캐비티 및 다른 리세스를 형성한다. 따라서, 예컨대 냉각제를 전달하는 채널 및 원통형으로 형성되는 연소 챔버는 주조 코어를 사용하여 내연 엔진용 엔진 블록에 형성된다.
고출력 밀도로 인해 발생하는 다량의 열을 목표하는 방식으로 소산하기 위하여, 최신의 고성능 엔진의 엔진 블록은 작동 중에 집중적으로 냉각되어야 한다. 특히 이것은 알루미늄 합금과 같은 경량 금속 재료로 제조되는 엔진 블록에 적용된다. 동시에, 특히 자동차 산업에서 한편으로는 무게가 저감될 수 있고 다른 한편으로는 매우 제한된 공간만이 유용한 차체에도 고성능 엔진이 수용될 수 있도록, 더욱더 컴팩트하게 구성된 구동 어셈블리에 대한 요구가 있다.
컴팩트한 디자인은 실린더 뱅크의 실린더 리세스들이 서로 매우 밀접하게 인접하여 배열되게 한다. 이것은 상응하게 얇은 실린더 격벽을 초래한다. 실린더 격벽은 특히 실린더 헤드에 할당되는 그 단부 섹션의 구역에서 증가한 열 응력에 노출된다. 취약한 해당 구역에서 열 유기 균열 또는 다른 손상이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 집중적인 냉각이 또한 실행되어야만 한다.
엔진 블록의 두 개의 실린더 챔버 사이에 남은 얇은 격벽 내에 이러한 목적을 위해 필요한 냉각 채널을 도입하는 하나의 가능성은 주조 제조 공정이 완료된 후에 블록에 냉각 채널을 보링 하는 것을 포함한다. 비록 이러한 방법은 크기가 매우 작고 좁은 채널이 정확하게 만들어지는 것을 가능하게 하지만, 이것은 다수의 추가 제조 단계들을 필요로 하기 때문에 제조와 관련하여 복잡하다. 이것은 고비용을 초래한다. 또 다른 단점은 사용시 가장 높은 열 응력이 발생하는 인접한 실린더 리세스 사이에 있는 엔진 블록의 격벽의 상부 구역 내에 최소화된 직경을 갖는 채널 보어를 도입하는 것이 제조 관점에서 어렵다는 것이다.
이러한 노력 및 비용을 회피하기 위하여, 작동시 높은 열 응력을 받는 엔진 블록의 구역 내에 얇고 좁은 채널을 주조 제조 공정 동안에 도입할 수 있는 방법에 대한 다양한 제안들이 있었다. 따라서, 한편으로는 주조 부품에서 개별적인 채널을 형성하는 민감한 코어 섹션에 대한 충분한 치수 안정성을 보장하고, 다른 한편으로는 정확한 관류(through-flow)가 보장되도록 코어 재료가 가급적 원활하게 제거될 수 있음을 보장하는 목적에 따라 선택된 다양한 주형 재료로 구성되는 코어들이 제안되었다. 그러나, 주형 재료들로 구성된 코어를 사용하는 것은, 주조 플랜트에서의 지배적인 조건 하에서 충분한 생산성을 보장하기 위하여 코어가 구비하여야만 하는 치수 안정성 및 역학적인 탄력성에 의해 정해지는 한계가 있다.
경량 금속 엔진 블록에서 훨씬 작은 직경의 채널들을 형성할 수 있도록 하기 위하여, EP 0974 414 B1호에서 주형 내에 배치되고 주조중에 주조 용융물에 의해 들러싸이는 상응하는 크기의 작은 글라스 파이프를 통해 이들 채널을 형성하는 것이 제안되었다. 주물의 응고 과정에서 발생하는 응력하에서 수많은 작은 피스로 파괴되어 후속해서 어떠한 어려움도 없이 씻겨질 수 있도록, 작은 글라스 파이프의 재료가 선택된다.
이 방면의 목표를 위한 다른 제안들은 완성된 주조 부품으로부터 후속해서 제거되는 시트 금속 또는 와이어 인서트에 의해 채널을 형성하는 것이다.
전술한 가능성 있는 제안들은, 크기가 제한됨에도 불구하고 채널을 형성하는 코어 재료가 파괴되어 개별적으로 남은 피스가 제거될 수 있게 충분히 크며 접근 가능한 채널을 제조하기 위해서 기술적 및 경제적으로 다소간 성공적이라는 것이 종래 기술에서 밝혀졌다.
그러나, 알루미늄 재료로 주조되는 새로운 세대의 내연 엔진에서, 격벽에 요구되는 냉각 채널이 가장 좁은 섹션에서 3 mm 미만의 폭을 갖는 정도까지 격벽의 두께가 감소하였다. 알루미늄 재료로 주조되는 이러한 유형의 엔진 블록에서, 두 개의 실린더 챔버 사이의 격벽이 가장 좁은 구역에서 냉각 채널의 명확한 폭은 1 내지 2 mm의 범위이다.
종래 기술을 감안한, 본 발명의 목적은 간단하고 신뢰할 수 있는 작업 방식으로 제조될 수 있으며 가장 좁은 지점에서 최대 3 mm 폭을 갖는 채널들이 주조에 의해 제조될 수 있는, 주조 코어를 생성하는 것이다.
또한, 이를 달성하는 주조 코어의 바람직한 용도 및 제조 방법이 명시되도록 하는 것이다.
주조 코어와 관련하여, 본 발명은 청구항 1에 따라 주조 코어를 형성함으로써 이러한 목적을 달성하였다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 주조 코어는 주형에서 알루미늄 용융물을 주조 하는 것에 의해 내연 엔진용 엔진 블록을 주조 작업에서 생산하기 위한 주형에 사용될 수 있는데, 엔진 블록에서 주조 코어의 브리지 섹션은 엔진 블록의 두 개의 실린더 챔버 사이에 배열된 냉각 채널을 형성하고, 이 냉각 채널의 명확한 폭은 최대 3 mm이다.
마지막으로 방법과 관련하여, 전술한 목적은 청구항 12에 따른 본 발명에 따라 주조 코어를 제조함으로써 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들에 명시되어 있고, 마찬가지로 본 발명의 전체적인 개념은 이하에서 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 주조 코어는 내연 엔진용 엔진 블록에 냉각 채널을 형성하기 위하여 제공되며, 그에 따라 주물사로부터 전체적으로 형성되고, 주물사의 입자들은 결합제(binder)에 의해 함께 결합된다. 본 발명에 따라, 이제 주조 코어는 지지부, 지지부의 측면으로부터 돌출하며 서로 간격을 두고 배열된 두 개의 병목부(neck section), 및 지지부로부터 간격을 두고 병목부에 의해 유지되며 병목부 사이에 놓인 구역에서 그 측면들 사이의 거리로서 측정되는 최소 두께가 3 mm 이하인 적어도 하나의 브리지 섹션을 구비한다. 동시에, 적어도 브리지 섹션의 구역에서 주조 코어는 주물사로부터 형성되고, 주물사의 입자들의 평균 직경은 최대 0.35 mm이다.
따라서, 본 발명에 따른 주조 코어는 전적으로 주물사로 구성되고, 그 차체로서 공지된 바와 같이 주물사의 입자들은 고체를 형성하도록 적합한 결합제에 의해 함께 결합된다.
주조 코어의 지지부는 그 브리지 섹션의 연약한 디자인에도 불구하고 주조 코어가 어려움 없이 유지될 수 있고, 운반될 수 있으며 주형 내에 삽입될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 주조 코어는 또한 코어 패키지로서 형성되는 주형의 일부가 될 수 있다. 주조 코어는 최소화된 크기를 갖는 연약한 채널이 개별적인 주조 부품에 형성되는 임의의 다른 주조 방식에서 어려움 없이 동일하게 사용될 수 있다.
지지부에 의해 지지되는 병목부들은 주조할 엔진 블록에서 유입 및 배출 채널들을 형성하는데, 더욱 가늘고 좁은 크기의 냉각 채널을 통해서 냉각제가 공급되며, 각 경우에 냉각 채널은 병목부에 의해 지지되는 브리지 섹션에 의해서 엔진 블록에 형성된다. 그 두께는 중요 구역에서 최대 3 mm로 감소되고, 실제로 이 구역에서 최소 두께는 1 내지 2 mm 이다. 본 발명에 따른 주조 코어의 브리지 섹션이 가장 좁게 되어 있는 해당 중요 구역은, 격벽(partition wall)이 가장 얇고 격벽에 의해 분리되는 실린더 챔버들이 서로 가장 가까워지는 주조할 엔진 블록의 개별적인 격벽의 구역에 할당된다.
주조 코어가 적어도 브리지 섹션의 구역에서 미세 입자의 주물사로 형성되는 것이 본 발명의 실제적인 실시를 위해 중요하다. 파괴된 나머지 코어 피스가 완전 응고된 엔진 블록에서 자동적으로 흘러나가거나 씻겨질 수 있도록, 주물사의 입자 크기는 주조 후에 브리지 섹션이 응고한 주조 부품에서 미세 입자들로 분해되게 선택된다.
놀랍게도, 주조 코어는 코어 슈팅 기계에서 슈팅에 의해 전형적인 방식으로 제조될 수 있을 뿐만 아니라, 매끄럽게 형성하기 위해 필요한 코팅 적용을 하지 않고 제조할 냉각 채널에서 충분히 매끄러운 내부 표면을 형성하는 좁은 브리지 섹션의 구역에서의 표면 조건을 제공한다는 것이 확인되었다. 특히 이것은, 주물사의 입자들의 평균 직경이 최대 0.27 mm, 특히 최대 0.23 mm인 경우에 적용된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 주조 코어는 산업적인 규모로 생산될 수 있고, 요구되는 형상 안정성을 갖는 주조 코어를 제공하기 위하여 주물사 및 결합제를 포함하는 주형 재료가 코어 슈팅 기계에 의해 주형 캐비티(cavity) 내에 슈팅 되고 후속해서 결합제가 경화된다. 본 발명에 따라 입자의 평균 직경이 최대 0.35 mm인 주물사가 적어도 주조 코어의 브리지 구역을 위한 주형 재료로서 사용된다. 물론, 전술한 이유들로 인해, 여기에서는 입자의 평균 직경이 최적으로는 0.27 mm 이하, 특히 최대 0.23 mm인 것이 또한 적용된다.
최적의 제조 결과들이, 주물사와 결합제가 혼합물로서 존재하지 않지만 주물사의 입자들이 결합제에 의해 각각 둘러싸이는, 주형 재료에 의해서 달성될 수 있는데, 여기에서 이러한 방식으로 둘러싸이는 주물사 입자들의 평균 직경은 0.35 mm 이하인 것이 또한 적용된다. 본 발명에 따른 방식 유형의 결합제로 코팅된 주물사는 특별한 기술 용어 "쉘 몰딩 방법(shell moulding process)"으로 또한 지칭되는 현재에도 여전히 사용되는 이른바 "크로닝 방법(croning process)"을 위해 사용될 수 있고, 예컨대 뒤셀도르프에 소재한 휘테네스-알베르투스 케미쉐 베르케 게엠베하(Huettenes-Albertus Chemische Werke GmbH, Duesseldorf)로부터 명칭 VS744 (평균 입자 직경 0.29 mm +/- 0.02 mm) 또는 명칭 VS 1264 (평균 입자 직경 0.21 mm +/- 0.02 mm)로 제공된다. 울리히 레크나겔에 의한 논문 "쉘 몰딩 방법 : 주조 생산을 위한 독일 혁신(The shell moulding process : A German innovation for casting production)"이 휘테네스-알베르투스 케미쉐 베르케 게엠베하에 의해 또한 발표되었는데, 이 논문에서는 쉘 몰딩 방법의 기술 및 역사가 설명되어 있다.
개별적인 주물사 입자들의 결합제 코팅이 구형의 형상이라면, 크로닝 몰딩 재료를 사용하는 특별한 이점이 나타낸다. 구형의 형상은 본 발명에 따른 코어가 통상적인 코어 슈팅 기계에서 슈팅될 때 주형 재료가 특히 양호하게 거동하는 것을 보장한다. 그러므로, 본 발명에 따른 주조 코어는 최소화된 크기에도 불구하고 높은 작업 신뢰성으로 제조될 수 있다.
평균 입자 크기가 0.19 내지 0.23 mm인 더욱 미세한 입자의 주물사를 사용할 때, 주조 코어는 코어 슈팅 기계에서 더욱 용이하게 제조될 뿐만 아니라, 일관되게 개별적으로 주조되는 엔진 블록에서 브리지 섹션에 의해 형성되는 얇은 냉각 채널의 표면이 표면 개선을 위해 필요한 예컨대 활석 또는 유사한 것과 같은 코팅 또는 다른 표면 개선 보조제를 사용하지 않고 충분한 표면 품질을 갖는다는 것이 확인되었다.
바람직하게는 결합제 코팅된 입자의 평균 직경이 0.27 mm 이상인 조대한 주물사를 사용할 경우, 주조 부품에 형성되는 냉각 채널의 표면 품질은 적절하지 않은 것으로 밝혀졌는데, 이것은 적어도 브리지 섹션에 표면을 개선하기 위하여 일반적으로 사용되는 매우 얇은 코팅 또는 다른 표면 개선제를 적용함으로써 해결될 수 있다. 그러나, 입자 크기가 0.35 mm 이상인 경우에, 본 발명에 따라 명시된 크기를 갖는 주조 코어는 더 이상 신뢰할 수 있게 슈팅될 수 없으며, 거친 표면을 매끄럽게 하기 위해 소요되는 노력이 너무 커지기 때문에 경제적인 관점에서도 적용할 수 없다. 그러므로, 최적으로, 결합제로 코팅된 입자들의 평균 직경이 0.27 mm 미만, 특히 0.25 mm 미만인 주물사가 본 발명에 따른 주조 코어를 제조하기 위해 사용된다.
바람직하게는, 주조 코어를 제조하기 위해 본 발명에 따라 사용되는 주물사의 입자를 둘러싸거나 혼합되는 결합제는, 견고한 복합재가 형성되도록 일반적으로 열 공급의 결과로서 개별적으로 인접한 입자들의 수지에 부착하여 경화되는 수지이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 따른 주조 코어의 측면들이 각각 병목부의 둘레면 내에 매끄러운 이행(smooth transition)으로 각각 병합되고 개별적인 병목부에 할당된 최대 두께로부터 브리지 섹션의 종방향으로 최소 두께까지 연속적으로 감소한다면, 이것은 코어 슈팅 기계에서 코어를 통상적으로 슈팅하는 것에 의해 작업적으로 신뢰할 수 있는 제조에 또한 기여한다. 브리지 섹션을 지지하는 병목부에 브리지 섹션의 매끄러운 연결 및 두께의 연속적인 감소는, 또한 최소화된 크기에도 불구하고 코어 슈팅 기계에서 주형 재료가 주조 코어의 좁은 브리지 섹션을 형성하는 캐비티를 확실하게 그리고 충분히 단단하게 충전한다는 사실에 관여한다.
병목부에 대한 브리지 섹션의 매끄러운 연결은 병목부가 캠 형상으로 형성된 단면 형상을 갖도록 함으로써 단순화될 수 있고, 캠 선단부는 개별적인 다른 병목부와 마주한다. 이 방식에서, 브리지 섹션의 측면은 병목부의 둘레면에 매끄럽게 놓여질 수 있고, 이에 의해 코어 슈팅 작업 중에 주물사로 브리지 섹션을 충전하는 것이 한번 더 지원된다.
주조 코어는 본 발명에 따른 방식으로 생성될 수 있는데, 주조 코어의 가장 작은 두께 구역에서의 그 두께는 최대 3 mm, 특히 1 내지 2 mm이며, 따라서 폭 3 mm 이하, 특히 1.5 +/- 0.5 mm인 냉각 채널을 형성하기 위해 적합할 뿐만 아니라 이 구역에서 높이가 또한 최소화되어 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 주조 코어의 경우에 최소 두께를 갖는 구역에서 브리지 섹션의 높이는 최대 4.5 mm로 제한될 수 있다.
원칙적으로, 본 발명에 따른 주조 코어의 브리지 섹션만을 본 발명에 따라 미세 입자의 주물사로 형성되도록 하고, 주조 코어의 다른 섹션들은 조대한 주물사로 구성하는 것을 생각할 수 있다. 이를 위해, 예컨대 미세 입자의 주물사로 구성한 브리지 섹션은 주조 코어의 다른 섹션과 별개로 슈팅하고, 후속해서 예컨대 접합에 의해 조대한 주물사로 슈팅한 주조 코어의 나머지 섹션들과 결합될 수 있다. 그러나, 제조와 관련하여 본 발명의 다른 실시예에 따라 주조 코어가 각 경우에 본 발명에 따른 사양을 충족하는 주물사로부터 단일체(one piece)로 완전하게 형성되는 것이 더욱 용이하다.
열의 양을 소산시킬 필요가 있다면, 주조할 엔진 블록의 각각의 얇은 격벽에 하나의 이상의 좁은 주조 채널을 형성하도록 본 발명에 따른 주조 코어가 또한 용이하게 설계될 수 있다. 이를 위해, 서로 이격되어 배열된 두 개 이상의 브리지 섹션이 병목부에 의해 지지될 수 있고, 각각의 브리지 섹션은 각 경우에 최소 두께가 최대 3 mm인 구역을 갖는다. 물론, 여기에서 예컨대 1 내지 2 mm의 더욱 좁은 최소 두께가 추가적인 브리지 섹션들을 위해 가능하다는 것이 또한 적용된다.
특히, 본 발명에 따른 주조 코어는 주형에서 알루미늄 용융물을 주조하는 것에 의해 내연 엔진용 엔진 블록을 주조 작업으로 생산하기 위한 주형에 사용하기 적합한 것인데, 엔진 블록에서 주조 코어의 브리지 섹션은 엔진 블록의 두 개의 실린더 챔버 사이에 냉각 채널을 형성하며, 이 냉각 채널의 명확한 두께는 최대 3 mm이다.
본 발명에 의해, 두 개의 실린더 개구 사이에 좁은 격벽이 형성되어 있는 각각의 내연 엔진 블록에, 얇은 채널들이 개별적인 격벽 내에 도입될 수 있다. 물론, 이것은 각 경우에 본 발명에 따른 주조 코어에 의해 인접한 실린더 개구들 사이에 있는 각각의 격벽에 적어도 하나의 얇은 채널을 형성하는 두 개 이상의 실린더 개구를 구비한 엔진 블록을 주조하는 가능성을 포함한다.
본 발명은 예시적인 실시예를 나타내는 도면들을 참조하여 이하에서 상세하게 설명된다.
도 1은 주조 코어를 개략적으로 도시한 저면도.
도 2는 광폭 측에서 보았을 때의 주조 코어를 개략적으로 도시한 측면도.
도 3은 협폭 측에서 보았을 때의 주조 코어를 개략적으로 도시한 측면도.
도 4는 주형의 일부를 개략적으로 도시한 종단면도.
도 5는 엔진 블록의 일부를 개략적으로 도시한 평면도.
주형(1)은 대향하는 광폭 측(3, 4) 및 마찬가지로 대향하며 상기 광폭 측(3, 4)을 서로 연결하는 협폭 측(5, 6)을 구비한 좁은 절두 피라미드형의 기본 형상을 갖는 지지부(2)를 가지고 있다. 광폭 측(3, 4)에서 측방향으로 돌출하며 지지부(2)의 높이의 대략 1/5에 걸쳐 연장하는 유지부(8, 9)가 상부면(7)에 인접하여 형성되어 있다.
또한, 그 하부 평면(10)에는, 서로 축선 방향으로 평행하게 연장하고 하부 평면(10)으로부터 수직으로 정렬되어 돌출하는 두 개의 병목부(11, 12)가 지지부(2) 상에 형성되어 있다. 병목부(11, 12)는 캠 형상 단면을 가지며, 그 캠 선단부(13, 14)는 각각의 다른 병목부(11, 12)의 방향으로 향하고 있다.
두 개의 브리지 섹션(15, 16)이 서로로부터 그리고 지지부의 하부 평면(10)으로부터 이격된 병목부(11, 12)의 종방향으로 병목부(11, 12) 사이에서 연장한다. 브리지 섹션(15, 16)의 종축(L1, L2)은 서로 평행하고 지지부(2)의 하부 평면(10)과 평행하게 정렬된다.
브리지 섹션(15, 16)은 그 단부에서 개별적으로 할당되는 병목부(11, 12)와 통합된다. 이를 위해, 브리지 섹션(15, 16)의 측면(17, 18)은 개별적인 병목부(11, 12)의 둘레면(19, 20)에 배치된다. 이들은 캠 선단부(13, 14)와 각 경우에 병목부(11, 12)의 단면의 가장 두꺼운 지점 사이에 연장하는 병목부(11, 12)의 둘레면 섹션(21, 22) 내로 매끄럽게 접선방향으로 뻗어 있다.
브리지 섹션(15, 16)이 각각의 병목부(11, 12)에 연결되는 개별적인 연결 지점에서, 그 측면(17, 18) 간의 거리로서 측정되는 브리지 섹션(15, 16)의 두께(d)는 대략 5 mm의 최대 두께(dmax)에 상응하는데, 실제로 최대 두께(dmax)는 또한 더 클 수도 있다. 이러한 최대 두께(dmax)에서 출발하여, 병목부(11, 12) 사이에 중앙에 배열되는 중앙 구역(23, 24)에서 대략 1.5 mm의 최소 두께에 이를 때까지 브리지 섹션(15, 16)의 두께(d)는 개별적인 다른 병목부(11, 12)의 방향으로 계속해서 감소한다.
상응하는 방식으로, 브리지 섹션(15, 16)의 상부측과 하부측 사이의 거리로서 측정되는 브리지 섹션(15, 16)의 높이(h)는, 개별적인 연결 지점에서 최대 높이(hmax)에서 출발하여 대략 4.3 mm의 최소 높이(hmin)에 도달할 때까지 중앙 구역(23, 24)의 방향으로 계속해서 감소한다.
주조 코어(1)는 전형적인 코어 슈팅 기계(도시되어 있지 않음)에서 상업적으로 이용가능한 이른바 "크로닝 몰딩 샌드(croning moulding sand)"로부터 원피스로 슈팅되었고, 규사 입자(quartz sand grain)들은 평균 입자 직경이 0.21 +/- 0.02 mm(AFS 입도 지수 68 +/- 3에 해당함) 이었고 결합제로 작용하는 합성 수지로 코팅되었다. 주물사는 그 안에서 규사 입사의 결합 수지와 함께 소성되고 코어 박스를 통해 발생하는 열 공급으로 인해 경화되는, 200℃ 내지 350℃로 가열된 코어 박스 내로 2 내지 6 바의 압력으로 최종 슈팅되었다. 이러한 목적을 위해 요구되는 30 내지 120 초의 체류 시간 후에, 주조 코어(1)는 코어 박스로부터 제거될 수 있다. 그 브리지 섹션(15, 16)의 파손되기 쉬운 형태에도 불구하고, 이것은 추후 사용을 위해 주조 코어를 공급할 수 있는 충분한 형상 안정성을 나타내었다. 또한 이것은, 특히 브리지 섹션(15, 16)의 구역에서, 균일하고 미세하게 연마된 표면을 나타내었으며, 그 품질은 추후 사용을 위해 바로 공급될 수 있는 우수한 것이었다. 거친 표면 구조인 경우에 요구되는 품질을 얻기 위하여 필요하였던, 코팅의 적용 또는 다른 보조제의 적용은 불필요하였다.
전술한 방식으로 형성되고 제조된 주조 코어(1)는 도 4에 부분적으로만 도시되어 있는 주형(25)의 일부로서 사용되고, 그렇지 않으면 전형적으로 코어 패키지로서 형성되고 용융 가능한 알루미늄 합금으로부터 주조되며 도 5에 또한 부분적으로만 도시되어 있어 있는 열을 이루어 배열된 실린더 챔버(27, 28, 29)를 구비한 내연 엔진을 위한 엔진 블록(26)을 주조하기 위해 사용된다. 주조 코어(1)는 커버 코어(30, 31, 21)를 이용하여 실린더 챔버(27 - 29)를 형성하는 실린더 코어(33, 34, 35)들 사이에 배열되므로, 그 브리지 섹션들은 실린더 코어(33 - 35) 사이에 있는 좁은 자유 공간(36, 37)의 커버 코어(30 - 32)에 할당되는 상부 구역에서 중앙에 배열된다. 각각의 자유 공간(36, 37)은 마무리 처리된 엔진 블록(26)에서 개별적으로 실린더 격벽(38, 39)을 형성하는데, 이에 의해 개별적으로 인접한 실린더 챔버(27, 28; 28, 29)가 서로로부터 분리된다. 인접한 실린더 챔버(27, 28; 28, 29)가 서로 가장 가깝게 되는 구역(40)에서, 개별적인 실린더 격벽(38, 39)의 최소 두께(dmin)는 대략 5 mm이다.
용융 가능한 알루미늄 합금을 주형(25)에서 주조한 후에, 알루미늄 주조 재료가 응고한다. 주조 코어(1)의 주물사 입자를 결합하는 결합제는 동반되는 열로 인하여 분해하기 시작한다. 일반적으로 이러한 방식으로 도입된 열 에너지는 단지 분해 공정을 시작하기 충분한 것이다. 그 결과로서 얻어진 주조 코어(1)의 파괴된 피스들이 너무 커서 여전히 주조 코어(1)에 의해 형성되는 채널들로부터 유동할 수 없다면, 코어 재료는 공지된 방식에서 목표하는 처리에 의해 후속해서 더욱 작은 피스로 파괴된다. 열적 주물사 분해(thermal desanding)라는 특별한 기술 용어로 또한 알려져 있는 적절한 열처리가 이러한 목적을 위해 실행될 수 있는데, 여기에서 목표하는 열 공급에 의해 결합제의 분해가 계속되며 결과적으로 주형 재료가 유동 가능하게 될 수 있는 시간까지 개별적인 주형 재료 입자들 간의 결합은 파괴된다. 대안으로 또는 추가로, 주조 코어가 작은 피스로 파괴되는 것은 주형 혹은 주조 부품 자체를 해머 타격, 두드림, 흔들기 또는 진동에 노출되게 하는 것에 의해서 기계적으로 또한 지원받을 수 있다. 주조 코어(1)의 파괴된 주형 재료를 개별적인 채널로부터 제거하는 것을 최적화하기 위하여, 개별적인 채널에 물 또는 다른 액체를 추가로 쏟아부을 수 있다.
주물사에 의해 형성된 채널의 최소화된 크기에도 불구하고, 주물사가 완성 주조 부품으로부터 자유롭게 흘러가거나 필요한 경우 씻겨나가도록, 이 방식에서 적어도 주조 코어(1)의 병목부 및 브리지 섹션(11, 12, 15, 16)이 미세 입자로 분해된다.
개별적인 주조 코어(1)의 병목부(11, 12)는, 엔진 블록(26)에서 실린더 챔버(27 - 29)를 형성하는 엔진 블록(26)의 벽을 그 외측에서 냉각하는 냉각 채널을 형성하는 워터 재킷 코어(도시 생략)에 결합될 수 있다. 이 방식에서, 내연 엔진이 작동할 때 냉각수는 좁은 냉각 채널(43, 44)을 통해 병목부(11, 12)에 의해 형성된 유입 및 배출 채널(41, 42)을 경유하여 실린더 격벽(38, 39)으로 유동하고 실린더 격벽(38, 39)의 높은 열 응력 구역에서 효과적인 냉각을 제공하며, 좁은 냉각 채널은 브리지 섹션(15, 16)에 의해서 형성되고 구역(40)에서 단지 폭이 대략 1.5 mm이고 높이는 대략 4.2 mm이다.
1 : 주조 코어
2 : 지지부
3, 4 : 지지부(2)의 광폭 측
5, 6 : 지지부(2)의 협폭 측
7 : 지지부(2)의 상부면
8, 9 : 유지부
10 : 지지부(2)의 하부 평면
11, 12 : 주조 코어(1) 병목부
13, 14 : 병목부(11, 12)의 캠 선단부
15, 16 : 주조 코어의 브리지 섹션
17, 18 : 브리지 섹션(15, 16)의 측면
19, 20 : 병목부(11, 12)의 둘레면
21, 22 : 둘레면(19, 20)의 둘레면 섹션
23, 24 : 브리지 섹션(15, 16)의 중앙 구역
25 : 주형
26 : 엔진 블록
27, 28, 29 : 엔진 블록(26)의 실린더 챔버
30, 31, 32 : 커버 코어
33, 34, 35 : 실린더 코어
36, 37 : 실린더 코어(33 - 35) 사이의 자유 공간
38, 39 : 엔진 블록(26)의 실린더 격벽
40 : 인접한 실린더 챔버(27, 28; 28, 29)가 서로 가장 가깝게 되는 구역
41, 42 : 엔진 블록(26)의 유입 및 배출 채널
43, 44 : 실린더 격벽(38, 39)에서의 냉각 채널
d : 브리지 섹션(15, 16)의 두께
dmax : 브리지 섹션(15, 16)의 최대 두께
dmin : 브리지 섹션(15, 16)의 최소 두께
h : 브리지 섹션(15, 16)의 높이
hmax : 최대 높이
hmin : 최소 높이
L1, L2 : 브리지 섹션(15, 16)의 종축

Claims (14)

  1. 결합제에 의해 입자들이 함께 결합하는 주물사로부터 형성되고, 내연 엔진용 엔진 블록(26)에 냉각 채널(41, 42, 43, 44)을 형성하도록 제공되는 주조 코어(1)에 있어서, 주조 코어는
    지지부(2),
    지지부(2)의 측면(10)으로부터 돌출하며 서로 간격을 두고 배열된 두 개의 병목부(11, 12), 및
    지지부(2)로부터 간격을 두고 병목부(11, 12)에 의해 유지되며 병목부(1, 12) 사이에 놓인 구역(23, 24)에서 그 측면(17, 18)들 사이의 거리로서 측정되는 최소 두께(dmin)가 3 mm 이하인 적어도 하나의 브리지 섹션(15, 16)을 구비하며,
    적어도 브리지 섹션(15, 16)의 구역에서 주조 코어(1)는 입자들의 평균 직경이 최대 0.35 mm인 주물사로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 주조 코어.
  2. 제1항에 있어서,
    브리지 섹션(15, 16)의 측면(17, 18)들이 병목부(11, 12)의 둘레면(19, 20) 내에 매끄러운 이행으로 각각 병합되고, 개별적인 병목부(11, 12)에 할당된 최대 두께(dmax)로부터 브리지 섹션의 종방향으로 최소 두께(dmin)까지 브리지 섹션의 두께(d)가 연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 주조 코어.
  3. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    브리지 섹션(15, 16)의 최소 두께(dmin)는 최대 2 mm인 것을 특징으로 하는 주조 코어.
  4. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    브리지 섹션(15, 16)의 최소 두께(dmin)는 최대 1 mm인 것을 특징으로 하는 주조 코어.
  5. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    브리지 섹션(15, 16)이 최소 두께(dmin)를 갖는 구역(23, 24)에서, 브리지 섹션의 높이(h)가 최대 4.5 mm인 것을 특징으로 하는 주조 코어.
  6. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    주조 코어는 입자들의 평균 직경이 최대 0.35 mm인 주물사로부터 전적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 주조 코어.
  7. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    주물사 입자들의 평균 직경이 최대 0.25 mm인 것을 특징으로 하는 주조 코어.
  8. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    주물사 입자들의 평균 직경이 최대 0.23 mm인 것을 특징으로 하는 주조 코어.
  9. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    병목부(11, 12)가 캠 형상으로 형성된 단면 형상이며, 캠 선단부(13, 14)는 개별적인 다른 병목부(12, 11)와 마주하는 것을 특징으로 하는 주조 코어.
  10. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    서로 이격되어 배열된 두 개 이상의 브리지 섹션(15, 16)이 병목부(11, 12)에 의해 지지되고, 각각의 브리지 섹션은 각 경우에 최소 두께(dmin)가 최대 3 mm인 구역(23, 24)을 구비하는 것을 특징으로 하는 주조 코어.
  11. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 따라 구성된 주조 코어를, 주형(1)으로 알루미늄 용융물을 주조하는 것에 의해 내연 엔진용 엔진 블록(26)을 주조 작업에서 생산하기 위한 주형(25)에 사용하는 주조 코어(1)의 용도로서, 엔진 블록(26)에서 주조 코어(1)의 브리지 섹션(15, 16)은 엔진 블록(26)의 두 개의 실린더 챔버(27, 28, 29) 사이에 배열된 냉각 채널(43, 44)을 형성하고, 이 냉각 채널(43, 44)의 폭은 최대 3 mm인 것을 특징으로 하는 주조 코어의 용도.
  12. 주조 코어에 요구되는 형상 안정성을 제공하기 위하여 주물사 및 결합제를 포함하는 주형 재료는 코어 슈팅 기계를 사용하여 코어 주형의 주형 캐비티 내로 슈팅되고 후속해서 결합제가 경화되는, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따라 구성된 주조 코어(1)를 제조하기 위한 방법으로서,
    적어도 주조 코어(1)의 브리지 섹션(15, 16)을 위해 사용되는 주형 재료는 입자들의 평균 직경이 최대 0.35 mm인 주물사를 포함하는 것을 특징으로 하는 주조 코어의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    주물사의 입자들이 결합제로 코팅되는 것을 특징으로 하는 주조 코어의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    결합제 코팅을 구비한 주물사의 입자들은 구형의 형상인 것을 특징으로 하는 주조 코어의 제조 방법.
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