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EP2625430B1 - Verfahren zur herstellung eines turboladergehäuses - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines turboladergehäuses Download PDF

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Publication number
EP2625430B1
EP2625430B1 EP11760789.5A EP11760789A EP2625430B1 EP 2625430 B1 EP2625430 B1 EP 2625430B1 EP 11760789 A EP11760789 A EP 11760789A EP 2625430 B1 EP2625430 B1 EP 2625430B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
core element
core
molding
parting plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP11760789.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2625430A1 (de
Inventor
Ralf Böning
Stefan Krauss
Stefan Nowack
Friedhelm Reitz
Burkhard Strieder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of EP2625430A1 publication Critical patent/EP2625430A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2625430B1 publication Critical patent/EP2625430B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D25/00—Special casting characterised by the nature of the product
    • B22D25/02—Special casting characterised by the nature of the product by its peculiarity of shape; of works of art
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C21/00—Flasks; Accessories therefor
    • B22C21/12—Accessories
    • B22C21/14—Accessories for reinforcing or securing moulding materials or cores, e.g. gaggers, chaplets, pins, bars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/22—Moulds for peculiarly-shaped castings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials
    • F04D29/023—Selection of particular materials especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/403—Casings; Connections of working fluid especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/21—Manufacture essentially without removing material by casting

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a housing, in particular a housing of a turbocharger.
  • turbocharger housing by casting. See for example JP H07 303934 A , Here, the structure of the mold is designed so that a separate oil and water core is used, which are stored in an outer mold.
  • the object of the present invention is to provide an improved method for manufacturing a turbocharger housing.
  • the invention provides a method for producing a housing of a turbocharger, wherein at least one molding for forming the casting each having a parting plane which is arranged at a predetermined angle to the longitudinal axis of the casting and wherein at least one core element is provided.
  • the method has the advantage that the molded part can be imaged in a mold half of a mold box and the core element can be inserted in one mold half. Thereby, a casting with a higher accuracy can be produced because the molding is not divided into two mold parts along its longitudinal axis, which are respectively molded in the two mold halves of a mold box and then form by assembly in the mold box the shape of the casting.
  • the mold of the casting is completely formed in one mold half of the mold box, while in the other mold half, for example, substantially only the feeders are arranged.
  • the first core element forms at least part of the outer surface of the casting.
  • the method has the advantage here that the outer surface can be produced with more complicated structures or shapes, since the core element can be destroyed mechanically, for example by shaking, after the casting or the binder of the molding sand of the core element is destroyed by the heat during casting, so that the core element disintegrates by itself.
  • At least two core elements are provided, wherein the two core elements are mounted one inside the other and are completely received in a mold half of the molding box.
  • the method has the advantage that in this way a casting can be manufactured with a higher precision.
  • the manufacturing tolerances can be reduced to, for example, process-safe +/- 0.5mm.
  • the casting is a bearing housing or impeller housing of a turbocharger.
  • the first core element is a water jacket core element.
  • the cooling jacket is integrated in the housing or is formed integrally therewith.
  • a second core element is provided.
  • the first and second core element are stored one inside the other and completely received in a mold half of a mold box. This has the advantage that a casting with a higher precision can be produced.
  • the molded part has a dividing plane which is arranged at a predetermined angle to the longitudinal axis of the casting, namely at an angle of 90 °, and wherein the molded part is moldable in a mold half of a molding box.
  • at least one core element also has a dividing plane, which is arranged at a predetermined angle to the longitudinal axis of the casting, namely at an angle of 90 °.
  • the second core element is, for example, an oil core element.
  • At least one core element forms or both core elements a part of the outer geometry or outer surface of the casting.
  • the structure of the molding and the core elements is completely imaged in a mold half of a molding box. This makes it possible to produce a cast part with a higher precision, moreover, there are no unsightly burrs in the area of the dividing plane between the upper and lower mold halves.
  • the respective core element of molding sand and a suitable binder can be produced, so that it can be easily destroyed again for removal.
  • one or more core elements can also be used made of other materials, for example materials which either evaporate, melt out or otherwise decompose (eg polystyrene), or they are melted out before casting (for example wax, synthetic resins).
  • a mold box 10 is shown for producing a pipe part made of a cast material.
  • the molding box 10 is shown greatly simplified. For the sake of clarity, the representation of feeders for feeding the liquid cast material was dispensed with. Furthermore, no draft was drawn.
  • the pipe part or the impression 12 of the pipe part in the molding box 10 is divided in the longitudinal direction. This means that a top box 14 and a bottom box 16 of the molding box 10 each have an impression 12 of a cylinder half, wherein both boxes 14, 16 in the assembled state forms the complete cylindrical impression 12 of the pipe part.
  • a corresponding cylindrical core element 18 made of molding sand is inserted into the lower box 16, as in FIG Fig. 1 is shown.
  • the core element 18 is mechanically destroyed again after casting, after cooling of the casting, for example by shaking, so as to remove it from the finished casting again.
  • Fig. 2 is now an advantageous example, but not part of the invention, for the arrangement of a blank or its molding (model body) and its core elements 18 shown in a molding box 10.
  • the blank or its molded part is not longitudinally divided; instead, the blank or its shaped part (model body) is shaped in the lower box 16, as shown by the imprint 12 of the molded part in FIG Fig. 2 is indicated.
  • the mold instead of being longitudinally divided, the mold can be divided horizontally or divided in a plane perpendicular to the longitudinal axis 22 of the blank.
  • a molded part of the blank can be molded in the lower box 16 and a molded part of the blank also in the upper box 14, as in Fig. 2 is indicated by a dashed line.
  • two corresponding core elements 18 are used to form the cavities of the casting.
  • the liquid casting material is introduced.
  • the representation in Fig. 2 is greatly simplified and purely schematic.
  • the shape of the core elements 18 and the imprint 12 of the blank or its molding (model body) are shown greatly simplified and merely exemplary.
  • no draft angles, etc. have been shown.
  • the in Fig. 2 shown wall portions 26, 28 of the blank so thought that they are connected to each other, but what in Fig. 2 not shown.
  • the simplified representation in Fig. 2 is merely illustrative of an example of the arrangement of a Molding and corresponding core elements 18.
  • the first core element 18 forms a first cavity of the later casting.
  • the second core member 18 further formed a second cavity of the later casting.
  • the outer wall 30 of the later cast part is formed in the lower box 16 by the impression 12 of the molded part (model body).
  • FIG. 3 Now an embodiment of the arrangement of a blank or its molding (model body) and its core elements 18 in a molding box 10 according to an example of the invention is shown.
  • the impression 12 of the blank or the molding (model body) is first formed in the molding box 10 and then the blank or molding removed again.
  • a plurality of core elements 18 are arranged or positioned in the impression 12 of the molding.
  • the first core element 18 is designed so that it is inserted into the impression 12 of the blank or its molding to form the outer wall 30 of the subsequent casting.
  • first core element 18 forms the outer wall 30 of the later casting
  • second core element 18 forms the cavity of the later casting and its inner wall.
  • the second core element 18 is inserted into the first core element 18 accordingly.
  • FIG. 2 is also the embodiment in Fig. 3 shown schematically and greatly simplified.
  • FIG. 4 an exploded view of another embodiment of the invention shown.
  • core elements 18, the core elements 38, 40, for forming a bearing housing of a turbocharger This is a blank or its molding 20 (model body) ( Fig. 4 ), which in the present example ( Fig. 4 ) with a Oil drain 36 and the water connection holes (from subsequent water jacket core element 38) is formed.
  • a water jacket core element 38 and an oil chamber core element 40 are provided, for forming a water jacket around the bearing housing in order to be able to additionally cool it during operation later.
  • the oil chamber core member 40 is provided to supply a lubricant to the bearings of the bearing housing later.
  • the blank or its molding 20 (model body) is not divided in the longitudinal direction or along its longitudinal axis.
  • the new concept according to the invention is based on a compact mold design.
  • the water jacket core element 38 and the oil chamber core element 40 each form a partial contour of the outer geometry of the housing.
  • the respective division plane of the molded part 20, the water jacket core element 38 and the oil chamber core element 40 of the bearing housing to be produced do not extend in the longitudinal direction or along the longitudinal axis 42 as in the prior art, as in an example in FIG Fig. 1 is shown, but the pitch planes extend, for example, substantially perpendicular to the longitudinal axis 42 of the housing to be produced.
  • the division plane 44 of the oil chamber core element 40 is hatched as an example Fig. 4 indicated.
  • Due to the shape and core structure can be, for example, a water-cooled bearing housing by means of a ⁇ lraumkernelements 40 and a water jacket core element 38, and a mold half, here the lower box 16, geometrically complete represent.
  • the shape of the casting to be produced is completely formed in the lower case with the necessary core elements, comparable to the example in FIG Fig. 3 is shown.
  • the blank or its molding is first molded in the mold box to form a corresponding impression 12 and then removed again.
  • a plurality of core elements 18 are used or positioned.
  • the two core elements 18, ie the water jacket core element 38 and the oil chamber core element 40, are mounted one inside the other (see also FIG Fig. 6 ) and positioned to the lower box form or here to the imprint 12 of the molding (model body) in the lower box shape.
  • the lower box shape has been omitted here for the sake of clarity.
  • the oil core core member 40 is stored in the water jacket core member 38 and positioned to the lower box mold (not shown) and the impression 12 of the molding 20 and the blank, respectively, in the lower box mold.
  • This allows a massive tolerance narrowing to, for example, process-safe +/- 0.5mm to the reference surface. Due to this higher precision of the arrangement described can be given a larger space due to the small tolerance window for the wall thickness between two core elements 18, 38, 40 and between an inner contour and an outer contour Cross-sectional area are allowed in the water channel.
  • This larger cross-section provides improved heat dissipation and also allows process-reliable removal of casting residues in the water channel and oil space of smaller turbocharger housings, such as those used in motor vehicles, through better accessibility.
  • Fig. 6 is shown a perspective view from the top box side of the molding box.
  • the upper box and lower box were also omitted here for the sake of clarity. From the simplistic and schematic view in Fig. 6 it can be seen that the core elements 18 are mounted one inside the other, ie the oil chamber core element 40 is arranged or stored in the water jacket core element 38.
  • a bearing housing it is also possible, for example, to produce a turbine housing or compressor housing in this way.
  • the turbine housing can for example also be formed with a water jacket, for cooling.
  • the core elements 18, 38, 40 as used in the examples in the Fig. 2 to 5 can be made, for example, from a sand with a suitable binder, as previously described with reference to the prior art Fig. 1 has been described. However, other materials or material combinations may be used for making core elements 18, 38, 40 are used.
  • the number of core elements, their shape and arrangement, etc., and the number of moldings, their shape and arrangement, etc. can be arbitrarily varied depending on the casting to be manufactured, as far as the method falls under the wording of the first claim.
  • These can be designed as desired and provided or omitted as needed.
  • a turbocharger housing may be provided with or without one or more cooling jackets.
  • a casting material for the bearing housing for example, a cast steel and cast iron alloy, and their modifications, such as D5, Simo, 1.4848, 1.4849, etc. are provided.
  • these are merely examples of materials from which the housing can be made. The invention is not limited to these materials.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses, insbesondere eines Gehäuses eines Turboladers.
  • Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Turboladergehäuse im Gießverfahren herzustellen. Siehe zum Beispiel JP H07 303934 A . Dabei ist der Aufbau der Gussform so gestaltet, dass ein separater Öl- und Wasserkern verwendet wird, welche in einer Außenform gelagert sind.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Turboladergehäuses bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Turboladergehäuses mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Demgemäß wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses eines Turboladers bereitgestellt, wobei wenigstens ein Formteil zur Bildung des Gussteils jeweils eine Teilungsebene aufweist, die in einem vorbestimmten Winkel zu der Längsachse des Gussteils angeordnet ist und wobei wenigstens ein Kernelement vorgesehen ist.
  • Das Verfahren hat hierbei den Vorteil, dass das Formteil in einer Formhälfte eines Formkastens abgebildet werden kann und das Kernelement in der einen Formhälfte eingelegt werden kann. Dadurch kann ein Gussteil mit einer höheren Genauigkeit hergestellt werden, da das Formteil nicht in zwei Formteile entlang seiner Längsachse aufgeteilt wird, die jeweils in den beiden Formhälften eines Formkastens abgeformt werden und dann durch Zusammensetzen in dem Formkasten die Form des Gussteils bilden.
  • Stattdessen, wird die Form des Gussteils vollständig in einer Formhälfte des Formkastens gebildet, während in der anderen Formhälfte beispielsweise im Wesentlichen nur die Speiser angeordnet sind.
  • Weiter bildet das erste Kernelement wenigstens einen Teil der Außenfläche des Gussteils.
  • Das Verfahren hat hierbei den Vorteil, dass die Außenfläche mit komplizierteren Strukturen bzw. Formen hergestellt werden kann, da das Kernelement im Anschluss an das Gießen beispielsweise mechanisch durch Rütteln zerstört werden kann oder das Bindemittel des Formsands des Kernelements durch die Hitze beim Gießen zerstört wird, so dass das Kernelement von selbst zerfällt.
  • Darüber hinaus sind wenigstens zwei Kernelemente vorgesehen, wobei die beiden Kernelemente ineinander gelagert sind und vollständig in einer Formhälfte des Formkastens aufgenommen sind.
  • Das Verfahren hat hierbei den Vorteil, dass hierdurch ein Gussteil mit einer höheren Präzision gefertigt werden kann. Dabei können die Fertigungstoleranzen reduziert werden auf beispielsweise prozesssichere +/- 0,5mm.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Gussteil ein Lagergehäuse oder ein Laufradgehäuse eines Turboladers.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das erste Kernelement ein Wassermantelkernelement. Auf diese Weise kann sehr einfach ein entsprechendes Turboladergehäuse mit einer Kühlung hergestellt werden, in dem der Kühlmantel in das Gehäuse integriert wird bzw. einteilig mit diesem ausgebildet wird.
  • Gemäß der Erfindung ist ein zweites Kernelement vorgesehen. Das erste und zweite Kernelement sind dabei ineinander gelagert und vollständig in einer Formhälfte eines Formkastens aufgenommen. Dies hat den Vorteil, dass ein Gussteil mit einer höheren Präzision herstellbar ist.
  • Erfindungsgemäß weist das Formteil eine Teilungsebene auf, die in einem vorbestimmten Winkel zu der Längsachse des Gussteils angeordnet ist, nämlich in einem Winkel von 90°, und wobei das Formteil in einer Formhälfte eines Formkastens abformbar ist. Dabei weist wenigstens ein Kernelement ebenfalls eine Teilungsebene auf, die in einem vorbestimmten Winkel zu der Längsachse des Gussteils angeordnet ist, nämlich auch in einem Winkel von 90°. Dies hat den Vorteil, dass die Form des Gussteils vollständig in einer Formhälfte abgebildet werden kann, im Gegensatz zu Gussteilen, die entlang der Längsachse geteilt ausgebildet und somit in beiden Formhälften eines Formkastens ausgebildet werden müssen.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das zweite Kernelement beispielsweise ein Ölkernelement. Dies hat den Vorteil, dass in das Gehäuse des Turboladers ein Ölzu- und ablauf integriert werden können, zur Versorgung von Lagern mit Schmiermittel.
  • Erfindungsgemäß bildet wenigstens ein Kernelement oder beide Kernelemente einen Teil der Außengeometrie bzw. Außenfläche des Gussteils. Dies hat den Vorteil, dass die Außenfläche mit komplizierteren Strukturen bzw. Formen ausgebildet werden kann, da das jeweilige Kernelement zum Entfernen aus dem Gussteil zerstört wird.
  • Erfindungsgemäß wird der Aufbau des Formteils und der Kernelemente vollständig in einer Formhälfte eines Formkastens abgebildet. Dadurch kann ein Gussteil mit einer höheren Präzision hergestellt werden, außerdem entstehen keine unschönen Grate im Bereich der Teilungsebene zwischen oberen und unterer Formhälfte.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das jeweilige Kernelement aus Formsand und einem geeigneten Bindemittel herstellbar, so dass es zum Entfernen leicht wieder zerstört werden kann. Grundsätzlich können aber auch ein oder mehrere Kernelemente eingesetzt werden aus anderen Materialien, beispielsweise Materialien die entweder verdampfen, ausschmelzen oder sich anderweitig zersetzen (z. B. Polystyrol), oder sie werden vor dem Guss ausgeschmolzen (z.B. Wachs, Kunstharze).
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Schnittansicht eines Formkastens mit einer Anordnung eines Rohteils und eines Kernelements gemäß dem Stand der Technik,
    Fig. 2
    eine Schnittansicht eines Formkastens mit einer Anordnung eines Rohteils und zweier Kernelemente,
    Fig. 3
    eine Schnittansicht eines Formkastens mit einer Anordnung eines Rohteils und zweier Kernelemente gemäß der Erfindung,
    Fig. 4
    eine Explosionsdarstellung eines Rohteils, sowie eines Wassermantelkerns und eines Ölraumkerns zur Bildung eines Lagergehäuses eines Turboladers gemäß der Erfindung;
    Fig. 5
    eine Ansicht einer Unterkastenseite eines Formkastens, wobei das Rohteil und der Wassermantelkern und Ölraumkern gemäß Fig. 3 in zusammengesetztem Zustand gezeigt sind; und
    Fig. 6
    eine Ansicht einer entsprechenden Oberkastenseite des Formkastens.
  • In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
  • In Fig. 1 ist zunächst ein Formkasten 10 gezeigt zur Herstellung eines Rohrteils aus einem Gusswerkstoff. Der Formkasten 10 ist dabei stark vereinfacht dargestellt. Auf die Darstellung von Speisern zum Zuführen des flüssigen Gusswerkstoffs wurde dabei aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Des Weiteren wurden keine Formschrägen eingezeichnet.
  • Das Rohrteil bzw. der Abdruck 12 des Rohrteils in dem Formkasten 10 ist in Längsrichtung geteilt. Das bedeutet, dass ein Oberkasten 14 und ein Unterkasten 16 des Formkastens 10 jeweils einen Abdruck 12 einer Zylinderhälfte aufweisen, wobei beide Kästen 14, 16 in zusammengesetztem Zustand den vollständigen zylindrischen Abdruck 12 des Rohrteils bildet.
  • Zum Ausbilden des Hohlraums des Rohrteils wird hierbei in den Unterkasten 16 ein entsprechendes zylinderförmiges Kernelement 18 aus einem Formsand eingesetzt, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Das Kernelement 18 wird im Anschluss an das Gießen, nach dem Erkalten des Gussteils, beispielsweise durch Rütteln mechanisch wieder zerstört, um es so aus dem fertigen Gussteil wieder zu entfernen. Es gibt aber auch beispielsweise Kernelemente bei denen das Bindemittel des Formsandes so gewählt ist, dass es nach Möglichkeit durch die beim Gießen entstehende Hitze zerstört wird und dadurch das Kernelement später selbst zerfällt, ohne dass es, wie zuvor beschrieben, erst mechanisch zerstört werden muss.
  • In Fig. 2 ist nun ein vorteilhaftes Beispiel, jedoch nicht Teil der Erfindung, für die Anordnung eines Rohteils bzw. seines Formteils (Modellkörper) und seiner Kernelemente 18 in einem Formkasten 10 gezeigt. Im Gegensatz zum in Fig. 1 dargestellten Stand der Technik ist das Rohteil bzw. sein Formteil dabei nicht längsgeteilt, stattdessen ist das Rohteil bzw. sein Formteil (Modellkörper) in dem Unterkasten 16 abgeformt, wie durch den Abdruck 12 des Formteils in Fig. 2 angedeutet ist. Dabei kann die Form statt längsgeteilt, horizontal geteilt bzw. in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse 22 des Rohteils geteilt sein. Dabei kann ein Formteil des Rohteils in dem Unterkasten 16 abgeformt sein und ein Formteil des Rohteils auch in dem Oberkasten 14, wie in Fig. 2 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist.
  • Des Weiteren sind zur Bildung der Hohlräume des Gussteils zwei entsprechende Kernelemente 18 eingesetzt. Über einen oder mehrere Speiser 24, die beispielsweise in dem Oberkasten 14 angeordnet sind, wird das flüssige Gussmaterial eingeleitet.
  • Die Darstellung in Fig. 2 ist dabei stark vereinfacht und rein schematisch. Insbesondere sind die Form der Kernelemente 18 und der Abdruck 12 des Rohteils bzw. seines Formteils (Modellkörper) stark vereinfacht dargestellt und lediglich beispielhaft. Hierbei wurden beispielsweise keine Formschrägen usw. dargestellt. Entsprechendes gilt auch beispielsweise für die Form, die Anordnung und die Anzahl der Speiser 24 zum Einleiten des flüssigen Gussmaterials. Des Weiteren sind die in Fig. 2 gezeigten Wandabschnitte 26, 28 des Rohteils so gedacht, dass sie miteinander verbunden sind, was jedoch in Fig. 2 nicht dargestellt ist. Die vereinfachte Darstellung in Fig. 2 dient lediglich der Erläuterung eines Beispiel für die Anordnung eines Formteils und entsprechender Kernelemente 18.
  • In dem Beispiel, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, bildet das erste Kernelement 18 einen ersten Hohlraum des späteren Gussteils. Das zweite Kernelement 18 bildete des Weiteren einen zweiten Hohlraum des späteren Gussteils aus. Die Außenwand 30 des späteren Gussteils wird hierbei im vorliegenden Beispiel durch den Abdruck 12 des Formteils (Modellkörper) in dem Unterkasten 16 gebildet.
  • In Fig. 3 ist nun ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung eines Rohteils bzw. seines Formteils (Modellkörper) und seiner Kernelemente 18 in einem Formkasten 10 gemäß einem Beispiel der Erfindung gezeigt. Dabei wird zunächst der Abdruck 12 des Rohteils bzw. des Formteils (Modellkörper) in dem Formkasten 10 gebildet und anschließend das Rohteil bzw. Formteil wieder entfernt. Danach werden mehrere Kernelemente 18 in dem Abdruck 12 des Formteils angeordnet bzw. positioniert. Im vorliegenden Fall, ist das erste Kernelement 18 dabei so ausgebildet, dass es in den Abdruck 12 des Rohteils bzw. dessen Formteils eingesetzt wird, um die Außenwand 30 des späteren Gussteils zu bilden.
  • Während das erste Kernelement 18 die Außenwand 30 des späteren Gussteils bildet, bildet wiederum das zweite Kernelement 18 den Hohlraum des späteren Gussteils und dessen Innenwand. Das zweite Kernelement 18 wird dabei in das erste Kernelement 18 entsprechend eingesetzt. Wie das Beispiel in Fig.
  • 2 ist auch das Ausführungsbeispiel in Fig. 3 schematisch und stark vereinfacht dargestellt.
  • Des Weiteren ist in Fig. 4 eine Explosionsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt. In Fig. 4 sind dabei als Kernelemente 18, die Kernelemente 38, 40 gezeigt, zum Formen eines Lagergehäuses eines Turboladers. Damit ist ein Rohteil bzw. dessen Formteil 20 (Modellkörper) (Fig. 4) vorgesehen, welches in dem vorliegenden Beispiel (Fig. 4) mit einem Ölablauf 36 und den Wasseranschlussbohrungen (aus nachfolgendem Wassermantelkernelement 38) gebildet wird.
  • Des Weiteren sind als Kernelemente 18, ein Wassermantelkernelement 38 sowie ein Ölraumkernelement 40 vorgesehen, zum Bilden eines Wassermantels um das Lagergehäuse, um dieses im Betrieb später zusätzlich kühlen zu können. Des Weiteren ist das Ölraumkernelement 40 vorgesehen, um den Lagerungen des Lagergehäuses später ein Schmiermittel zuzuführen.
  • Im Gegensatz zum Stand der Technik, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, ist das Rohteil bzw. dessen Formteil 20 (Modellkörper) nicht in Längsrichtung bzw. entlang seiner Längsachse geteilt. Stattdessen basiert das neue Konzept gemäß der Erfindung auf einem kompakten Formaufbau. Dabei bilden das Wassermantelkernelement 38 und das Ölraumkernelement 40 beispielsweise jeweils eine Teilkontur der Außengeometrie des Gehäuses. Die jeweilige Teilungsebene des Formteils 20, des Wassermantelkernelements 38 und des Ölraumkernelements 40 des herzustellenden Lagergehäuses verlaufen dabei nicht wie im Stand der Technik in Längsrichtung bzw. entlang der Längsachse 42, wie in einem Beispiel in Fig. 1 gezeigt ist, sondern die Teilungsebenen verlaufen beispielsweise im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse 42 des herzustellenden Gehäuses. Die Teilungsebene 44 des Ölraumkernelements 40 ist dabei beispielhaft schraffiert in Fig. 4 angedeutet.
  • Durch den kompakteren Formaufbau, wie er beispielsweise in Fig. 4 gezeigt ist, kann eine präzisere Positionierung der Innengeometrie zur Außengeometrie des Gehäuses erreicht werden. Erstaufnahmepunkte (nicht dargestellt) zur mechanischen Bearbeitung können ebenfalls auf die von dem Ölraumkernelement 40 und dem Wassermantelkernelement 38 gebildeten Flächen der Außengeometrie gelegt werden.
  • Bedingt durch den Form- und Kernaufbau lässt sich beispielsweise ein wassergekühltes Lagergehäuse mittels eines Ölraumkernelements 40 und eines Wassermantelkernelements 38, sowie einer Formhälfte, hier dem Unterkasten 16, geometrisch komplett darstellen. Mit anderen Worten, die Form des herzustellenden Gussteils ist vollständig in dem Unterkasten ausgebildet mit den notwendigen Kernelementen, vergleichbar wie in dem Beispiel in Fig. 3 dargestellt ist.
  • Wie in der perspektivischen Ansicht in Fig. 5 gezeigt ist, wird das Rohteil bzw. sein Formteil (Modellkörper) in dem Formkasten zunächst abgeformt, um einen entsprechenden Abdruck 12 zu bilden und anschließend wieder entfernt. In dem Abdruck 12 des Rohteils bzw. Formteils (Modellkörper) werden mehrere Kernelemente 18 eingesetzt bzw. positioniert.
  • Die beiden Kernelemente 18, d.h. das Wassermantelkernelement 38 und das Ölraumkernelement 40, sind dabei ineinander gelagert (siehe auch Fig. 6) und zur Unterkastenform positioniert bzw. hier zum Abdruck 12 des Formteils (Modellkörper) in der Unterkastenform. Die Unterkastenform wurde hierbei aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen.
  • Im vorliegenden Fall, wie er in Fig. 5 gezeigt ist, wird das Ölraumkernelement 40 in dem Wassermantelkernelement 38 gelagert und zu der Unterkastenform (nicht dargestellt) bzw. dem Abdruck 12 des Formteils 20 bzw. des Rohteils in der Unterkastenform positioniert. Dies ermöglicht eine massive Toleranzeinengung auf beispielsweise prozesssichere +/- 0,5mm zur Bezugsfläche. Durch diese höhere Präzision der beschriebenen Anordnung kann bei gegebenem Bauraum aufgrund des kleinen Toleranzfensters für die Wandstärke zwischen zwei Kernelementen 18, 38, 40 bzw. zwischen einer Innenkontur und einer Außenkontur eine vergrößerte Querschnittsfläche im Wasserkanal ermöglicht werden. Dieser größere Querschnitt bewirkt eine verbesserte Wärmeabfuhr und ermöglicht außerdem die prozesssichere Entfernung von Gussrückständen im Wasserkanal und Ölraum von kleineren Turboladergehäusen, wie sie beispielsweise bei Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, durch die bessere Zugänglichkeit.
  • In Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht aus Richtung Oberkastenseite des Formkastens gezeigt. Der Oberkasten und Unterkasten wurden hierbei ebenfalls aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Aus der stark vereinfachten und schematischen Ansicht in Fig. 6 kann entnommen werden, dass die Kernelemente 18 ineinander gelagert sind, d.h. das Ölraumkernelement 40 ist in dem Wassermantelkernelement 38 angeordnet bzw. gelagert.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar, soweit das Verfahren unter dem Wortlaut der beigefügten Ansprüche fällt.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines Lagergehäuses ist es auch möglich beispielsweise ein Turbinengehäuse oder Verdichtergehäuse derart herzustellen. Das Turbinengehäuse kann dabei beispielsweise ebenfalls mit einem Wassermantel ausgebildet werden, zur Kühlung.
  • Die Kernelemente 18, 38, 40, wie sie in den Beispielen in den Fig. 2 bis 5 gezeigt sind, können beispielsweise aus einem Sand mit einem geeigneten Bindemittel hergestellt werden, wie zuvor mit Bezug auf den Stand der Technik in Fig. 1 beschrieben wurde. Es können jedoch auch andere Materialien oder Materialkombinationen zum Herstellen von Kernelementen 18, 38, 40 verwendet werden.
  • Des Weiteren können die Anzahl der Kernelemente, deren Form und Anordnung usw., sowie die Anzahl der Formteile, deren Form und Anordnung usw. beliebig variiert werden, abhängig von dem herzustellenden Gussteil, soweit das Verfahren unter dem Wortlaut des ersten Anspruchs fällt. Entsprechendes gilt auch für das Vorsehen eines Ölzulaufs und/oder -ablaufs, sowie von Wasseranschlussbohrungen. Diese können beliebig gestaltet werden und je nach Bedarf vorgesehen oder weggelassen werden. Beispielsweise kann ein Turboladergehäuse mit oder auch ohne einen oder mehrere Kühlmäntel vorgesehen sein.
  • Als Gusswerkstoff für das Lagergehäuse kann beispielsweise eine Stahlguss- und Eisengusslegierung, sowie deren Modifikationen, wie beispielsweise D5, Simo, 1.4848, 1.4849 usw. vorgesehen werden. Dies sind jedoch lediglich Beispiele für Werkstoffe aus denen das Gehäuse hergestellt werden kann. Die Erfindung ist auf diese Werkstoffe nicht beschränkt.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses eines Turboladers als Gussteil, wobei ein Formkasten (10), der entlang einer Teilungsebene in einen Unterkasten (16) und einen Oberkasten (14) geteilt ist, verwendet wird,
    wobei das Turboladergehäuse eine Längsachse aufweist, wobei mittels wenigstens eines Modellkörpers (20) ein Abdruck (12) in dem Unterkasten (16) zur Bildung des Gussteils erstellt wird, wobei der Modellkörper eine Teilungsebene aufweist, wobei unter Teilungsebene des Modellkörpers eine ebene Stirnfläche des Modellkörpers, die zur Erstellung des Abdrucks in die zur Teilungsebene des Formkastens gehörende Ebene des Unterkastens gebracht wird, verstanden wird,
    wobei die Teilungsebene des Modellkörpers in einem vorbestimmten Winkel von 90° zu der Längsachse (42) des Gussteils angeordnet ist,
    wobei wenigstens zwei Kernelemente (18, 38, 40) vorgesehen sind, die ineinander gelagert und in dem Abdruck (12) des Unterkastens (16) positioniert sind und die jeweils eine Teilungsebene (44) aufweisen, wobei unter Teilungsebene eines Kernelements eine ebene Stirnfläche des Kernelements, die sich während des Gießens in der Teilungsebene des Formkastens befindet, verstanden wird, wobei die Teilungsebene des jeweiligen Kernelements in einem vorbestimmten Winkel von 90° zu der Längsachse (42) des Gussteils angeordnet ist wobei wenigstens eines der Kernelemente (18, 38) zumindest einen Teil der Außengeometrie des Gussteils abbildet
    wobei die Kernelemente (18, 40) vollständig in dem Unterkasten (16) des Formkastens (10) abgebildet bzw. aufgenommen sind,
    und wobei die Form des herzustellenden Gussteils vollständig in dem Unterkasten ausgebildet ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das erste Kernelement (18, 38) ein Wassermantelkernelement (38) ist.
  3. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das zweite Kernelement (18, 40) ein Ölkernelement (40) ist.
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