Titel: Lassell, über Gießen und Schleifen von Spiegeln für Teleskope.
Autor: Lassell, Wm.
Fundstelle: 1837, Band 64, Nr. III. (S. 15–22)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj064/ar064003

III. Ueber das Gießen und Schleifen von Spiegeln für Teleskope. Von Wm. Lassell jun. in Liverpool.

Aus dem Mechanics' Magazine, No. 697, 700 und 701.

Mit Abbildungen auf Tab. I.

Ich habe mich mehrere Jahre hindurch in meinen Mußestunden mit der Verfertigung von Teleskopen oder Reflectoren beschäftigt, und dabei einen so günstigen Erfolg gehabt, daß ich mir erlaube über einige der hiebei vorkommenden Operationen meine Beobachtungen vorzulegen.

Man hat gesagt, daß das Gießen der Spiegel größere Schwierigleiten darbietet, als das Formen und Schleifen derselben: eine Behauptung, der ich nicht beistimmen kann. Ich brachte es wenigstens nach der Methode, die ich hier beschreiben will, zu einer solchen Vollkommenheit im Gießen, daß in dieser wohl wenig mehr zu wünschen übrig seyn dürfte.

Das Metall, aus welchem man die Spiegel zu verfertigen pflegt, besteht dem Gewichte nach aus 32 Theilen Kupfer, 15 bis 16 Theiler Körner- oder Stangenzinn, und 1 1/2 Theilen Arsenik. Seine Eigenschaften sind eine außerordentliche Härte, Sprödigkeit und Weiße, |16| so wie auch die Fähigkeit einen hohen Grad von Politur anzunehmen. Alle diese Eigenschaften hängen jedoch, was ihren höchsten Grad betrifft, von der Genauigkeit der Mischungsverhältnisse zwischen dem Kupfer und dem Zinne ab. Es scheint, daß verschiedene Qualitäten des Kupfers einen verschiedenen Zusaz von Zinn erheischen, wenn man den höchsten Grad von Vollkommenheit erreichen will. Aus diesem Grunde schwankt auch das Verhältnis des Zinnes von 15 bis zu 16 Theilen auf 32 Theile Kupfer. Ist das Kupfer rein und gut, so kann man ziemlich sicher seyn eine gute Legirung zu erhalten, wenn man 15 1/4 Zinn anwendet, und dann die gehörige Quantität Arsenik zusezt. Am besten bleibt es aber immer sich durch einen kleinen Versuch von der Qualität des Metalles, womit man es zu thun hat, zu überzeugen. Alte kupferne Schiffsbolzen eignen sich sehr gut zum Einschmelzen.

Man hat zuerst die geeignete Quantität Kupfer in einem Tiegel vollkommen in Fluß zu bringen. Das Zinn muß in einem eigenen Tiegel geschmolzen werden; man soll es, wenn der Tiegel mit dem Kupfer aus dem Ofen genommen worden ist, in das flüssige Kupfer gießen, und durch gutes Umrühren mit einem reinen Eisenstabe oder mit einem trokenen Holzspane damit in Verbindung bringen. Da die hiedurch entstehende Legirung viel leichtflüssiger ist, als das Kupfer für sich allein, so wird sie nach dem Umrühren, und nachdem sie aus dem Ofen genommen worden ist, noch heiß genug seyn, um in die Model gegossen werden zu können. Obwohl ich mir nach diesem Verfahren sehr gutes Metall verschafft habe, so halte ich es, damit die Legirung eine größere Dichtheit und weniger Poren bekomme, doch für besser sie noch ein Mal zu schmelzen, bevor man sie zum Gießen verwendet. Ich gieße daher die Legirung unmittelbar nachdem sie bereitet und gut umgerührt worden ist, über einen Birkenbesen in einen großen mit Wasser gefüllten Trog, in welchem das Metall augenbliklich abgekühlt und gekörnt wird. Dadurch verhütet man, daß nichts von dem Zinne durch die längere Dauer der starken Hize, welche ihm von dem Kupfer mitgetheilt wird, oxydirt wird. Man soll bei dem ersten Schmelzen nicht gleich die volle Quantität Zinn zusezen, sondern nur 15 Theile auf 32 Kupfer nehmen. Beim zweiten Schmelzen soll man, wenn die Legirung zum Gusse bereit ist, eine kleine Quantität davon mit einem Löffel herausnehmen und schnell in Wasser abkühlen, wobei sie in Stüke zerspringen oder wenigstens so spröde werden wird, daß man sie mit den Fingern zerdrüken kann. Erscheint der Bruch hiebei so weiß und glänzend wie Queksilber, so kann man den Arsenik in Papier eingewikelt zusezen, worauf man dann so lange umrührt, bis sich |17| keine Dämpfe mehr entwikeln. Wahrscheinlich verträgt jedoch die Legirung noch einen kleinen Zusaz von Zinn; und um diesen, wenn es nöthig ist, bis auf das Verhältniß von 16 Theilen Zinn bringen zu können, soll man den lezten Theil Zinn in Zehntheile abgetheilt vorräthig halten. Sehr kleine Quantitäten Zinn bewirken schon eine bedeutende Veränderung des Bruches; gut dürfte es seyn über das Non plus ultra des Glanzes hinaus noch eine Dosis Zinn mehr zuzusezen, um ein etwas dichteres Gefüge zu erzielen. Man wird bei einiger Uebung aus dem Bruche mit ziemlich vollkommener Gewißheit beurtheilen lernen, ob das Zinn in gehöriger Menge in der Legirung enthalten ist. Nie soll das Kupfer vorherrschen, weil sonst das Metall leichter trüb wird; ein Ueberschuß an Zinn dagegen macht den Bruch matt und körnig; auch wird das Metall dadurch zähe und schwerer zu behandeln. Ich halte den Zusaz des Arseniks nicht für durchaus nöthig; denn ich habe auch ohne ihn gute Metalle erzielt; so weit jedoch meine Erfahrung reicht, gibt er dem Metalle einen höheren Grad von Weiße, so daß er beinahe dasselbe leistet, wie ein kleiner Zusaz von Zinn.

Der Ofen, dessen ich mich bediene, ist in der eilften Ausgabe von Henry's Chemie Bd. I. S. 680 beschrieben und als die Erfindung des Hrn. Knight von Foster-lane ausgegeben. Sein Bau verdient hauptsächlich deßwegen Empfehlung, weil die Arsenikdämpfe, die sonst leicht nachtheilig werden könnten, abgeleitet werden.

Was die Bildung der Model betrifft, so sollen die Gießflaschen jenen ähnlich seyn, deren sich die Gelbgießer gewöhnlich bedienen: mit dem Unterschiede jedoch, daß ihr oberer Theil tiefer ist, als der untere, indem ersterer das Metall und den Blok enthält. Fig. 45 ist ein Durchschnitt einer zum Gießen bereiten Flasche. a bezeichnet das Metall und b einen großen kegelförmigen Holzblok, dessen Scheitel weggeschnitten ist und an dessen einer Seite gleichfalls ein kleines Stük senkrecht weggeschnitten ist. Der Zwek dieses Blokes b ist, einen Behälter für das Metall, welches sich beim Erstarren zusammenzieht, zu liefern; und da der Blok wegen seiner Größe immer noch einige Zeit über flüssig bleibt, nachdem der Guß selbst nicht mehr flüssig ist, so dient er zur Speisung des lezteren, wodurch dessen Zerspringen oder das Zurüksinken auf den Rüken verhindert wird. Diesen Zwek erfüllt er so vollkommen, daß er, wenn man ihn aus dem Sande nimmt, kaum mehr als ein Gehäuse bildet, dessen Durchschnitt dem durch die punktirte Linie b bezeichneten ähnlich ist. Diese wesentliche Verbesserung in der Kunst zu gießen, so wie noch einige andere Nachschläge verdanke ich meinem Freunde Carnfield von Northampton. Alle Versuche Metalle nur mit einem kleinen Gießloche |18| zu gießen, sind vergeblich, indem man sie beim Oeffnen der Flaschen jedes Mal zersprungen finden wird. In dem unteren Theile der Flasche wird ein Stük Holz modellirt, dessen Form und Größe man in Fig. 45 und 47 bei c angedeutet sieht. d, Fig. 46, zeigt das untere Ende der Gießröhre. e, Fig. 47, ist ein kleiner, in dem unteren Theile der Flasche angebrachter Ausschnitt, der beim Gießen zur Aufnahme des ersten Metallgusses dient. f ist ein Canal, in welchem das Metall von dem Eingießloche an den Blok fließt, um dann in den für den Spiegel bestimmten Model zu gelangen.

Beim Modelliren selbst verfahre ich auf folgende Weise. Ich lege die Patrizen a und b in der aus Fig. 45 ersichtlichen Stellung auf ein glattes Brett, dessen Dimensionen etwas größer sind, als jene der Flaschen; die flache, dem Spiegel zunächst liegende Seite des Blokes darf denselben nicht berühren, aber auch nicht um mehr dann einen Viertelzoll davon entfernt seyn. Auf gleiche Weise seze ich in einer Entfernung von einigen Zollen von dem Bloke ein Stük Holz, von der in Fig. 45 bei g angedeuteten Form aufrecht in die Flasche; dieses Holz, welches genau so lang seyn soll, als der obere Theil der Flasche tief ist, dient zur Bildung der Röhre oder des Eingießloches. Hierauf fülle ich die Flasche mit feuchtem Formsande, wie ihn die Gelbgießer anzuwenden pflegen. Ich drüke den Sand hiebei mäßig ein, damit er die gehörige Festigkeit, aber auch keine zu große Härte bekommt; die obere Fläche des Sandes muß vollkommen eben seyn und ganz genau mit dem oberen Rande der Flasche zusammen fallen. Auf diese obere Fläche lege ich dann ein Brett, welches dem unteren ähnlich ist; und wenn ich hierauf das Ganze mitsammt diesem Brette umgekehrt, so nehme ich jenes Brett, welches vorher das untere war, ab, und siebe etwas trokene Asche durch ein feines Sieb auf die Oberfläche des Sandes, jedoch so: daß so wenig als möglich davon auf die vordere Fläche der Patrize gelangt. Hierauf lege ich die kleine Patrize c genau auf den Blok: am leichtesten kann dieß geschehen, wenn sich an dieser Patrize zwei Zapfen befinden, die in entsprechende Löcher des Blokes einpassen. Nunmehr fülle ich den unteren Theil der Flasche genau so wie den oberen, um ihn dann, nachdem ein Brett auf dessen Scheitel gelegt worden ist, von dem oberen Theile abzuheben und umgekehrt bei Seite zu stellen. In diesem Zustande befeuchte ich den Sand rings um die Patrizen herum mit etwas Wasser, worauf ich die Blokpatrize sorgfältig herausnehme und einen Theil des zwischen dem Bloke und dem Metalle befindlichen Sandes wegnehme: jedoch so, daß die Oeffnung nur um sehr Weniges größer ausfällt, als die halbe Dike des Metalles, obschon übrigens 2/3 der Dike mit aller Sicherheit weggenommen |19| genommen werden können. Beim Eindrüken des Sandes in den ersten Theil der Flasche ist besonders darauf zu sehen, daß der Sand zwischen dem Spiegel und dem Bloke die gehörige Festigkeit bekommt. Nunmehr entferne ich auf dieselbe Weise die Patrize des Spiegels und bringe über dem Scheitel des Blokes und sonst nirgends mit einer starken Striknadel mehrere Luftlöcher in dem Sande an. Wenn dann aus dem unteren Theile der Flasche auch die kleine Patrize, welche für den unteren Theil des Blokes bestimmt ist, herausgenommen worden ist, so grabe ich mit Hülfe einer kleinen Modellirkelle den Canal f in den Sand, wobei ich den Ausschnitt e genau unter jener Stelle anbringe, an welche das Eingießloch zu kommen hat. Um diesen Canal und den Ausschnitt nicht ausgraben zu müssen, kann man, wie ich hier bemerken muß, auch hiefür eine hölzerne Patrize anbringen; denn auf diese Weise läßt sich dasselbe viel vollkommener und mit weit weniger Mühe erzielen. Ist alles dieß geschehen, so überstreue ich beide Sandoberflächen mit etwas Mehl, damit das Metall leichter von dem Sande losgeht; und wenn hierauf beide Theile der Flasche auf die Kante gestellt worden sind, so blase ich alle losen Sandtheilchen mit einem Blasbalge weg. Es bleibt dann nichts mehr weiter zu thun, als beide Theile sorgfältig zusammen zu bringen; man muß hiebei ein Paar hölzerner Schrauben so anwenden, daß der in dem oberen Flaschentheile befindliche Sand durch die Metallsäule nicht emporgetrieben wird; daß aber auch zugleich kein Druk nach Unten Statt findet. Um dieß zu bewerkstelligen ist einige Sorgfalt nöthig.

Das Metall muß, nachdem es mit dem Tiegel aus dem Ofen genommen worden ist, umgerührt, und damit es nicht auskühlt, so schnell als möglich gut abgeschäumt werden. Es ist schwer den Hizgrad, welchen das Metall haben soll, genau anzugeben; so viel ist gewiß, daß es vollkommen genügt, wenn das Metall so lange flüssig bleibt, bis der Model damit gefüllt ist; und daß jede größere Hize nachtheilig ist. Die Flaschen müssen, nachdem der Guß vollbracht ist, unberührt bleiben, bis der Scheitel des Eingießloches g schwarz geworden, und bis man sich mit einem dünnen Eisenstäbchen, welches man durch die über dem Bloke befindliche dünne Sandschichte stößt, überzeugt hat, daß das Metall daselbst fest geworden ist. Ist dieß der Fall, so ist es Zeit die Flaschen aus einander zu nehmen; und damit der obere Theil zu diesem Zwek abgenommen werden kann, ohne daß man zu besorgen hat, daß das heiße Metall sich verbiege oder werfe, nehme ich den Sand an dem Eingießloche und dem Bloke sorgfältig ab. Der Spiegel soll, wenn er sichtbar wird, dunkel rothglühend erscheinen. Um den Gießcanal von dem Metalle |20| und dem Bloke zu trennen, lege ich auf diesen Canal beiläufig einen Zoll weit von dem Bloke entfernt einen in kaltes Wasser getauchten Lumpen, indem er dann an dieser Stelle abspringen wird. Bevor dieß jedoch geschieht, müssen alle zum Anlassen nöthigen Vorkehrungen getroffen worden seyn.

Dieses Anlassen wird am besten in einem gesonderten Ofen vorgenommen, welcher zwar eben so gebaut ist, wie der Schmelzofen, der aber etwas größere Dimensionen haben muß. Wenn dieser Ofen auf einen hohen Grad von Hize gebracht worden ist, so senke ich ein Stük Gußeisen von der aus Fig. 48 ersichtlichen Gestalt und von beiläufig einem Zoll Dike, auf welchem vorher trokener Sand aufgehäuft worden ist, mit eisernen Ketten oder mit Eisenstaben, die in den Löchern a, a, a befestigt worden sind, so lange in den Ofen hinab, bis es daselbst zum hellen Rothglühen gekommen ist. Wenn dann das Metall mit dem Bloke aus dem Formsande genommen und von dem Gießcanale losgemacht worden ist, so bringe ich es schnell und mit Sorgfalt auf diese erhizte gußeiserne Platte, auf der der Sand so ausgebreitet worden ist, daß er eine gehörige Unterlage für das Metall bildet, und daß dieses gegen das Werfen geschüzt ist. Ist dieß geschehen, so bedeke ich das Ganze dik mit dunkel rothglühendem Sande und senke es wieder in den Ofen hinab. Dabei brauche ich die Vorsicht, daß ich die Platte auf einen im Grunde des Ofens befindlichen Dachziegel seze, indem sie bei der großen Hize, auf die sie gebracht werden muß, das Aufhängen an Ketten wahrscheinlich nicht gut vertragen würde. Wenn dann die im Schmelzofen befindlichen glühenden Kohlen, und wenn es nöthig ist, auch etwas frische Kohlen eingetragen worden sind, so hebe ich, nachdem das Metall zum hellen Rothglühen gekommen ist, allen Zug im Ofen auf, indem ich zu diesem Behufe das Aschenloch verschließe und verkitte. Kann der Schornstein und der Scheitel des Ofens gleichfalls so verschlossen werden, daß der Zutritt der Luft hiedurch verhütet ist, so soll auch dieß geschehen, weil dann um so sicherer einem abermaligen Schmelzen des Metalles vorgebeugt ist. In diesem Zustande belasse ich das Metall so lange, bis es ganz kalt geworden ist, was, wenn der Proceß gut geleitet wurde, erst nach 18 bis 24 Stunden der Fall seyn wird.

Die schwierigste Aufgabe beim Anlassen ist: das Metall so nahe als möglich bis an den Schmelzpunkt zu erhizen, ohne diesen selbst zu erreichen, und es dann ganz allmählich wieder abzukühlen. Daß dieß durchaus nöthig ist, ergibt sich daraus, daß ein Metall, welches zufällig so stark erhizt wurde, daß es an einem seiner Ränder zum Schmelzen kam, besonders schön und glänzend ausfiel.

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Wenn das Metall aus dem Anlaßofen genommen worden ist, so hat man vor Allem den Ansaz, wodurch es mit dem Bloke in Verbindung steht, zu beseitigen, was man mit großer Sorgfalt mit Hülfe einer scharfen Feile zu bewerkstelligen suchen soll. Man soll versuchen diesen Ansaz hart an dem Rande des Spiegels wegzubrechen, indem man ihn rings herum sachte anfeilt; dabei soll man zuerst die vordere Seite angehen, indem der erste Krazer gewöhnlich auch die Stelle des Bruches bezeichnet. Bei dieser Operation soll sowohl das Metall als der Blok gehörig unterstüzt seyn, damit der Ansaz nicht in Folge der Schwere des einen oder des anderen abbricht, bevor noch die Bruchstelle gehörig durch die Feile bestimmt worden ist. Ist dieß geschehen, so kehre man das Metall mit seiner vorderen Fläche nach Aufwärts, lasse den Blok ununterstüzt, und fahre noch eine kurze Zeit über mit sorgfältiger Anwendung der Feile fort, wo dann der Blok gewöhnlich abfallen wird, ohne daß ein Schlag auf denselben nöthig ist.

Ich habe hiemit so kurz als ich konnte die beste mir bekannte Methode Spiegel für Teleskope zu gießen beschrieben; und wenn diese Methode auch in mehrfacher Hinsicht von jener abweicht, die einige der ersten Künstler Londons befolgen, so habe ich doch, abgesehen von meiner eigenen Erfahrung, auch das Zeugniß mehrerer ganz competenter Richter bezüglich der Vortrefflichkeit der von mir verfertigten Spiegel für mich.

Eine der vorzüglichsten Eigenschaften, welche das Spiegelmetall nächst der Fähigkeit eine ganz feine Politur anzunehmen, haben soll, besteht darin, daß es diese Politur lange Zeit über und selbst unter nicht ganz günstigen atmosphärischen Einflüssen beizubehalten hat. Die nach den oben gegebenen Vorschriften gegossenen Spiegel halten nun in dieser Hinsicht schwere Proben aus. Ich schüze nämlich meine Spiegel in ihren Rohren auf keine andere Weise, als durch die an den Enden dieser Röhren angebrachten Dekel oder Hütchen, und lasse sie in diesem Zustande auch bei dem feuchtesten Wetter Jahre lang in Vorbauten stehen, ohne daß sie hiedurch matt werden, und ohne daß je eine bei den Beobachtungen bemerkbare Trübung daraus erfolgte. Nie war ich gezwungen einen Spiegel lediglich wegen Mattigkeit allein, die sich an ihm erzeugte, frisch zu poliren. Es ist sehr zu bedauern, daß die von dem seligen Sir William Herschel verfertigten Spiegel, so ausgezeichnet sie auch in Hinsicht auf Form waren, dem Mattwerden sehr ausgesezt waren, so daß man sich ihrer oft nach kurzer Zeit nicht mehr bedienen konnte. Selbst Sir John Herschel schreibt jezt noch vom Vorgebirge der guten Hoffnung, daß er die Spiegel seines 20 Fuß langen Reflectors |22| öfter auswechseln und frisch poliren muß, weil deren Oberflächen trüb werden.

Schließlich habe ich nur noch zu bemerken, daß öfteres Umschmelzen dem Spiegelmetalle nachtheilig wird; und daß man daher alle Vorsichtsmaßregeln brauchen soll, damit die Spiegel gleich beim ersten Gusse gelingen. Wenn man eine frische Quantität Metalllegirung zusezt, so kann man zwar ein zweimaliges Umschmelzen vornehmen, ohne daß merkliche Nachtheile daraus erwachsen; im Allgemeinen ist jedoch eine geringe Quantität Zinn mehr nöthig, um dem Bruche des Metalles wieder seinen vollen Glanz zu geben.

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