Titel: Dürre, über das Vergießen oder Umgießen fertiger Metallgegenstände mit demselben oder anderem Material.
Autor: Dürre, Ernst Friedrich
Fundstelle: 1870, Band 197, Nr. LVI. (S. 220–227)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj197/ar197056

LVI. Mittheilungen über das Vergießen oder Umgießen fertiger Metall-Gegenstände mit demselben oder anderem Material; von Dr. E. F. Dürre in Berlin.

Aus der deutschen Industriezeitung, 1870, Nr. 27.

Bekanntlich gehört die Darstellung von Gußobjecten, in welche feste Metallgegenstände eingegossen werden sollen, zu den schwierigsten Aufgaben der Metall-Technik, namentlich in solchen Fällen wo ein gewisses Massenverhältniß des bereits festen und des flüssigen Bestandtheiles störend auf die Haltbarkeit des Umgusses wirken kann. Dahin gehören z.B. das Umgießen von schmiedeeisernen Radarmen mit Kurbelwarzen und Naben, das Eingießen eiserner Hohlachsen in Blech- oder Calanderwalzen, von Stahlfutter in Kanonenrohre, Schraubenmuttern in den Boden der Sprenggeschosse etc. Da man aber durch Anwendung von Kunstgriffen oftmals zum Ziel gelangt und die Erreichung dieses Zieles mit namhaften Ersparnissen anderen Herstellungsmethoden gegenüber verbunden ist, so verdienen die folgenden Notizen eines hervorragenden englischen Gießerei-Ingenieurs die Beachtung auch der deutschen Fachgenossen. Diese Notizen sind zusammengestellt aus den gediegenen Aufsätzen von Robert Mallet über Eisengießereipraxis, die im Practical Mechanic's Journal seit 1865 erschienen, aber viel zu wenig gekannt sind, obwohl sie Schätze werthvoller Erfahrungen enthalten.40)

In Bezug auf das in der Ueberschrift enthaltene andere „Material“ ist zu erläutern, daß der Ausdruck sich nur auf das Gußeisen, das Schmiedeeisen und den Stahl bezieht.

Gelegentlich werden auch wohl nichtmetallische Substanzen nach den zu schildernden Methoden behandelt, z.B. Mühlsteinstücke oder Schmirgelblöcke werden mit Gußeisen umgossen, so daß sie breite Mahlflächen oder cylindrische Oberflächen bieten.

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Bringt man flüssiges Gußeisen von irgend welcher Beschaffenheit mit einer vergleichsweise kalten Oberfläche eines guten Wärmeleiters in plötzliche Berührung, so wird das Eisen abgeschreckt, die Textur desselben wird alterirt, die Härte wächst, aber die Dichtigkeit nimmt ab.41)

Der Fall tritt mehr oder weniger deutlich ein, wenn ein Stück Schmiedeeisen, Stahl oder Gußeisen in kaltem oder wenig erwärmtem Zustand in eine Lehm-, resp. Sandform gelegt wird und wenn das flüssige Roheisen, welches die Form füllt, mit dem Metallstücke in Berührung kommt. Umgekehrt bleibt diese Berührung auch nicht ohne Einfluß auf die Beschaffenheit der eingelegten Metallstücke, tritt aber in verschiedenem Maaß bei den verschiedenen Eisenarten auf.

Das Schmiedeeisen verliert an Festigkeit und auch an Dichtigkeit; es bilden sich neue krystallinische Anordnungen durch die ganze Masse hindurch, welche schließlich seine Bestimmung als constructives Material beeinträchtigen. Aehnliche Veränderungen treten im Stahl auf, aber nicht in gleichem Maaß; sie wirken mehr auf eine Lockerung des Gefüges hin, als auf eine materielle Beeinträchtigung der Constructionseigenschaft. Die Theorie allein berücksichtigt, erscheint daher vielfach die Anwendung dieser Eingieß- und Umgießmethoden nicht zulässig und in solchen Fällen ist nur das Verdict der Theorie allein für ihre Anwendung in der Praxis richtig. Trotzdem bieten sich eine Menge Fälle dar, welche aus verschiedenen Gründen eine Ueberwindung der Schwierigkeiten und ein Umgehen des theoretischen Gesetzes wünschenswerth machen.

Ehe indeß auf diese speciell eingegangen werden soll, mag es gestattet seyn, unter denjenigen Fällen eine Auslese zu halten, in welchen die Theorie durchaus unser Führer seyn muß und in welchen die Vernachlässigung derselben dem Praktiker Schaden bringt.

Solche Fälle sind alle die, bei denen die volle und unverminderte Festigkeit und Dichtigkeit beider Metalle, des Gußeisens wie des Schmiedeeisens, Bedingung des Gelingens ist. Dieser Grund ist in ausgezeichnetster Weise bei den Constructionen der Artillerie und bei solchen Maschinen vorhanden, in welchen jedes Partikel des constituirenden Materiales nicht nur gleich zeitig nach allen drei Hauptrichtungen angespannt, sondern auch einer plötzlich einwirkenden Kraft ausgesetzt wird, die groß genug ist, um dem |222| Werthe der Bruchfestigkeit sich zu nähern. In solchem Fall muß das Um- oder Eingießen unter allen Umständen vermieden werden, und trotzdem ist die Methode, Kanonen durch Umgießen eines schmiedeeisernen oder stählernen Rohres mittelst Bronze oder Gußeisen herzustellen, wiederholt vorgeschlagen, empfohlen und auch versuchsweise ausgeführt worden. In älteren Zeiten der Eisenindustrie, als diese Umstände weniger genau gekannt und erklärt waren und der Mangel guter Werkzeuge schwer in's Gewicht fiel, waren dergleichen Vorschläge aus ökonomischen Gründen entschuldbar. Trotzdem hat neuerdings Palliser versucht, einen ähnlichen Vorschlag zu machen, und erst nachdem vor kurzer Zeit ein mächtiges Geschütz in Woolwich zersprang, als der erste Schuß abgefeuert wurde, erklärte der Erfinder des Systemes mit unendlicher Aufrichtigkeit (wie Mallet sagt), er gebe seine Methode (die nicht einmal thatsächlich die seine war) auf und seine Zustimmung, wenn auch etwas spät, zu andererseits aufgestellten theoretischen Bedenken.

Wir werden zwar nicht immer auf solche Spannungen Rücksicht zu nehmen haben, wie sie in den Kanonen entstehen; wenn indeß die Spannungen und Widerstände in irgend einer Maschine oder Construction stark genug sind und besonders wenn Stöße und Schläge eintreten können, thun wir gut, das „Vergießen“ oder „Umgießen“ zu vermeiden.

Es kommen indeß fortwährend in der Praxis Fälle vor und zwar in ziemlich ausgedehntem Maaße, bei welchem die Methode, verschiedene Metalle durch Einlegen von Schmiedeeisen etc. in die Gießform und Umgießen mit Gußeisen und anderen Stoffen zu verbinden, mit Vortheil und Sicherheit ausgeführt werden kann. So wurden bei der Anlage der Gitterbrücke auf der Commentry-Gannat-Zweigbahn des Orleans-Bahnnetzes nach dem Vorschlage eines der Unternehmer für die Eisentheile des Viaduct von La Sioule die Winkel und Auflageplatten der gußeisernen Pfeilersäulen in die letzteren eingegossen.

Der Erfolg ist in diesem Beispiele vollkommen gewesen, da die Masse des mit dem Schmiedeeisen in Berührung gelangten Gußeisens eine vergleichsweise große gewesen war.

Aus diesem Grunde ist keine ernstliche Gefährdung der Festigkeit des Gußeisens zu befürchten gewesen, welches doch als das empfindlichste der beiden Materialien anzusehen ist, und auf der anderen Seite ist der Sicherheitscoefficient solcher Constructionen ein so großer und die Lage der gleichen Theile eine an sich so günstige, daß eine kleine Veränderung in dem Schmiedeeisen kein namhaftes Risico mit sich bringen dürfte.

Gehen wir zum anderen Extrem in Betreff der Größenverhältnisse über, so sehen wir dieselbe Methode in fortwährendem Gebrauch unter |223| den Gießern von ornamentalen Gegenständen, z.B. leichten Geländern und Gittern, Balkonumwährungen u. dgl. mehr; in die Gußformen derselben legt man kurze Eisen- oder Drahtstücke ein, welche, umgossen, die Angriffspunkte für die Zusammensetzung solcher Theile bilden und durch Schrauben oder Nieten mit den Griffleisten (handrails) und anderen Theilen der architektonischen Constructionen verbunden werden, zu denen sie gehören.

Hierbei, da sowohl das Gußeisen als auch das Schmiedeeisen nur in geringen Dimensionen auftreten und Spannungen wie Veränderungen der Massenvertheilung entsprechen, kann jeder Verlust an Stärke oder Dichtigkeit im Hinblick auf die ökonomischen Vortheile des Verfahrens ertragen werden.

Unsere Absicht ist nun, hervorzuheben, wie weit die Anwendbarkeit dieser Methode geht, und dafür bestimmte Beispiele zu geben. Zuvor ist aber noch ein Irrthum zu bekämpfen, welcher auf einer falschen theoretischen Voraussetzung beruht und selbst unter denen vertreten ist, welche in diesen Punkten für unterrichtet gelten.

Es ist wiederholt behauptet worden, daß ein Zuwachs an Festigkeit und Dichtigkeit den Eisengüssen dadurch zu geben sey, daß man in das Innere derselben ein geschmiedetes Skelett einlege, welches fest eingegossen und vom Gußeisen, wie ein Gerippe vom Fleisch, umkleidet werde.

So versuchte, um nur ein älteres Beispiel anzuführen, der verstorbene Georg Forrester auf der Vauxhall foundry, Liverpool, ein roh zusammengenietetes Rädergerippe zu verzinnen und dann in die Gußform eines vollendeten Wagenrades zu legen und mit Gußeisen zu umgießen. Diese damals dem Zustande der Eisenbahntechnik mehr als heute entsprechenden Räder sind jedenfalls nicht besser als einfach gußeiserne gewesen, aber bei weitem weniger gut als gelungene amerikanische Hartgußräder.42)

Man kann es als ausgemacht ansehen, daß graues oder schwach halbirtes Roheisen durch Einlegen von Schmiedeeisen keinen Zuwachs an Festigkeit erfahren können, weil die Dehnung dieser Sorten wirklich größer ist als die des Schmiedeeisens im Anfang der Belastung, so daß schließlich nur das eine Material in Anspruch genommen wird, einzig und allein durch oberflächliche Adhäsion des eingelegten Gerippes etwas geschützt. Dagegen ist aber auch von Anfang an eine Spannung zwischen |224| beiden vorhanden, welche aus den verschiedenen Schwindmaaßen beider Metalle und der verschiedenen Temperatur in beiden im Augenblick des Erstarrens sich ableiten läßt.

Es wäre also nothwendig, um diese Differenzen zu vermeiden, nur hartes weißes Roheisen zu verwenden, wenn man ein Umgießen beabsichtigt; aber hierbei sind wieder andere Schwierigkeiten zu überwinden; sprödes und hartes Roheisen, sey es von Natur weiß oder abgeschreckt, selbst nur hell halbirt, verhält sich noch weniger schmiegsam und nimmt vollständig alle Spannung in sich auf. Solche Räder, namentlich im Fall sie hartgegossene Laufflächen besitzen, zerbrechen sehr bald und der ganze Nutzen des schmiedeeisernen Gerippes besteht alsdann darin, daß es die einzelnen Fragmente nothdürftig zusammenhält.

Bemerkenswerth und nicht ohne Belehrung bleibt für diese Ansicht das Beispiel, zu welchem der in Paris 1867 ausgebrochene Wetteifer zwischen zwei Fabrikanten von Documenten- und Geldcassetten, Herring und Chatwood, Veranlassung gab. Der Erstgenannte füllte den Raum zwischen den äußeren und inneren Eisen- oder Stahlplatten der Cassettenwand mit einer Platte von dem härtesten Franklinitroheisen aus (aus dem Franklinit von New-Jersey erblasen), welches geschmolzen zwischen die beiden Wände gegossen wurde. Dieses Material ist so hart, daß es in keiner Weise durchbohrt werden kann, doch ist es ebenso spröde, sogar scheinbar noch spröder als das gewöhnliche weiße oder Hartgußeisen. Um diese nachtheilige Eigenschaft auszugleichen, hatte man mit dem flüssigen Roheisen ein Netzwerk aus Rundeisenstäben von circa 5/16 Zoll Stärke umgossen und es war versichert worden, diese Stäbe hätten ihre eigene Dichtigkeit und Festigkeit auf ihre harte und spröde Umgebung übertragen.

Einige Schläge mit einem mäßig schweren Hammer bewiesen indessen, daß die Platten noch ebenso spröde wie früher geblieben waren und daß das Stabwerk lediglich die Fragmente lose zusammenhielt. Die Festigkeit der Schmiedeeisenstäbe hatte keine Einbuße erlitten, doch die Platte als Ganzes war ebenso leicht zu zertrümmern gewesen wie vorher und einige Fragmente waren sogar herausgeschlagen worden.

Ein anderes merkwürdiges Beispiel der Wirkungslosigkeit eingegossener Schmiedeeisenstücke findet sich in Kirkaldy's Museum auf seinem Prüfungsatelier in Southwark. Ein starker Cylinder oder eine Walze von Gußeisen trägt im Inneren einen festgegossenen, entsprechend starken schmiedeeisernen Rundstab. Dieser Cylinder wurde in ganzem Zustand zur Prüfung eingesendet mit dem Wunsche, die Probe möchte nur bis zu einem bestimmten Gewicht |225| gehen, da das Material ein verbessertes und verstärktes Gußeisen sey, dessen Zubereitung geheim gehalten werden müsse; Bruchstücke seyen deßhalb nicht erwünscht. Als Kirkaldy an der gewünschten Grenze angekommen war, erschienen die Dehnungen des Probestabes einem geübten Auge so wunderbar und befremdend, daß er sich entschloß, weiter zu gehen und bis zum Bruch fortzufahren. Als dieser Fall eintrat, fand man, jedenfalls nicht zum größten Vergnügen des vorläufig nicht genannten Erfinders, den Schmiedeeisenstab im Inneren und kam dadurch zu dem Schlusse, daß dieser allein bis dahin die Wucht der Brechungsversuche ausgehalten, dem Gußeisen selbst aber keinerlei Zuwachs an Festigkeit gegeben habe. Der Bruch des letzteren unterschied sich in Nichts von dem des gewöhnlichen Roheisens.

In den folgenden Beispielen wird das Verfahren des Um- oder Eingießens praktisch erläutert und gleichzeitig werden diejenigen Fälle der Industrie ausgezeichnet und hervorgehoben, in welchen die Methode sich vorzugsweise brauchbar erweist.

David Moline ließ sich vor mehreren Jahren eine Methode patentiren, durch Combination gußeiserner und schmiedeeiserner Theile Fensterrahmen und Flügel herzustellen.

Die Sprossen waren aus Walzeisen von den bekannten Fenstereisenprofilen (einerseits ein Rundstab oder eine Combination von Kehlungen, andererseits ein Quadratstab zum Anschlag der Scheiben) geschnitten, so daß sie an den Kreuzungspunkten zwar nahe zusammenstießen, sich aber nicht berührten. Ein eisernes Modell diente dazu, den completen Rahmen oder Flügel in Sand zu formen; nach Entfernung des Modelles wurden die abgeschnittenen Sprossenstäbe eingelegt und festgedrückt. Jeder Kreuzungspunkt war im Modell durch ein verziertes Medaillon, eine Rosette, bezeichnet, welche in ihrer Masse die vier Sprossenenden umschloß, die dort zusammentrafen.

Nach Verschluß der Form werden diese Rosetten entweder einzeln oder gleichzeitig (mit Hülfe richtig verzweigter Eingüsse) mit nicht zu heißem Roheisen vergossen und der Flügel, resp. der Rahmen ist fertig. Solche Gegenstände sind fest und bieten vor den ganz aus Gußeisen angefertigten Gitterwerken in jeder Beziehung eine Menge Vorzüge dar, die sich in der Abwesenheit aller Verwerfungen, Verziehungen und Brüche gipfeln.

Wer die Nettigkeit gewalzter Stäbe und die reiche Verzierung einer Rosette zusammenhält, findet unbedingt, daß auch für die äußere Schönheit ein Vortheil in dem Moline'schen Verfahren liegt.

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Schöne Beispiele dieser verbesserten Rahmen sieht man an den Fenstern der Bauten auf der Ludgate-Hill-Station (London-Chatham-Dover), an der Front des neuen Coventgarden-Theaters und an manchen anderen Stellen Londons.

Auf Fensterrahmen allein ist dieses Verfahren nicht beschränkt geblieben, sondern auch auf Gitterzäune aller Art angewendet worden; einen sehr guten Effect machen in dieser Beziehung die Geländer der Chelsea Kettenbrücke in London, welche unter der Anleitung von Thomas Page dargestellt worden sind.

Ein anderes Beispiel für Ein- und Umguß bildet die ca. 1600 Fuß lange Gitterflucht, welche Nassau Street von dem Park des Trinity College, Dublin, trennt und welche unter der Leitung, sowie nach den Angaben Mallet's ausgeführt worden ist.

Dieses Gitter ist zusammengesetzt aus 50 Fuß langen Feldern, welche zwischen gußeisernen durchbrochenen und mit Reliefs verzierten Pilastern befestigt worden sind und im Einzelnen aus verticalen Rundstäben mit Lanzenspitzen und Knäufen bestehen, welche durch 2 horizontale Flacheisenstangen mit einander verbunden werden.

Die Verticalstangen sind 1 1/4 Zoll stark und von gleicher Länge, ca. 7 1/2 Fuß, bis auf den jedesmaligen sechsten Stab, welcher, die untere Querleiste durchbrechend, die Granitschwelle des Gittersockels erreicht und in derselben eingegossen sich befindet. Die Kopfleiste des Gitters wurde mit 1 1/4zölligen Oeffnungen für jeden Verticalstab versehen, der so weit durchgesteckt werden mußte, um die besonders gegossene Lanzenspitze auf das Ende aufsetzen zu können. Die Fußleiste wurde ebenfalls mit 7/8zölligen Oeffnungen für je 5 unten mit Hals versehene Stäbe und einer 1 1/4zölligen Oeffnung für den sechsten durchgehenden und im Granit zu vergießenden Stab versehen. Jeder Verticalstab erhielt eine aufzusetzende Lanzenspitze, ein angegossenes Capitäl unterhalb der Kopfleiste und einen angegossenen Fuß (Knospe oder das umgekehrte Capitäl) oberhalb der Fußleiste; der sechste Stab wurde außerdem durch ein kräftiges Sockelstück (hohler Eisenguß) gesteckt, welcher die Entfernung zwischen Fußleiste und Schwellenoberfläche genau bestimmte und separat gegossen wurde. Die vollkommen gerichteten Stäbe wurden zu 12 Stück mit den Modellen der Verzierungen versehen in einen Kasten gelegt, mit gutem festen Eisen umgossen und gut ausgekühlt, wobei nur wenige abschreckten. Die Mischung bestand aus weichgrauem Beaufort-Roheisen Nr. 2 und schottischem Roheisen Nr. 1 (in welchem Verhältniß hat Mallet anzugeben vergessen). Die Lanzenspitzen wurden sammt und sonders in gewöhnlichem |227| Sand gegossen und ebenso wurden auch die Basen für die sechsten Stäbe angefertigt.

Die Zusammenstellung erfolgte in der Art, daß zunächst die Verticalstäbe mit der Fußleiste zusammengesetzt wurden, wobei die 7/8 Zoll starken Enden von 5/6 der Traillen hinter der Fußleiste zu Nietknöpfen umgeschlagen und möglichst verstemmt wurden. Das Ganze wurde, auf ein starkes Holzgerüst gebunden, in größeren Fluchtstrecken von 25 Fuß auf die Mauer gesetzt, lothrecht eingestellt und an der einen Seite mit einer der Pilaren, an der anderen mit einer interimistischen Holzsäule fest verbunden und zunächst die Kopfleiste aufgezogen, dann sämmtliche sechste Stäbe eingegossen, nachdem sie bereits beim Aufsetzen durch die losen verzierten Fußstücke durchgeschoben worden waren und das Gitter auf denselben mit der Fußleiste auflag; dann wurden nur noch die Lanzenspitzen aufgesetzt und vergossen. Der Aufwand an Handarbeit war bei diesem Bau so gering, daß Mallet denselben auf 40 Shill. = 13 Thlr. 10 Sgr. pro Tonne = 20 Ctr. Schmiedeeisen feststellt; ein Resultat welches nur der Anwendung angegossener Verzierungen zuzuschreiben ist, welche die Montage und das Adjustiren ungemein erleichtert.

Der Bau erfolgte 1843 und ist noch heute als eines der schönsten und kräftigsten Gitter in Europa bekannt; es dürfte ziemlich den ersten und ältesten Fall des Umgusses darstellen.

Von Interesse ist noch, daß man damals, das Abspringen der Verzierungen fürchtend, die einzugießenden Stellen mit Thon und Schwärze bestrich, ohne einen Nutzen zu verspüren; später bürstete man die betreffenden Stellen mit Graphitstaub und Kalk ab, und erzielte dadurch eine größere Feinheit der Güsse.

Die besprochenen Punkte sind alle aus der Thätigkeit des praktischen Gießers entnommen, und zwar aus seiner bescheidensten, insofern er hier dem Architekten oder dem Bauherrn dienstbar ist.

Diejenigen Ateliers, welche selbstständig Bauten ausführen, sind dagegen freier in ihren Dispositionen und können mit noch mehr Erfolg und Nutzen diese Art von Arbeit cultiviren, wenn sie die mitgetheilten Winke beherzigen und ihr Material genau kennen.

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Der Verfasser dieses Auszuges hat in seinem „Handbuch des Eisengießereibetriebes“ – so viel es anging – die Mallet'schen Arbeiten benutzt und zur Kenntniß gebracht.

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Mallet sagt wörtlich: its hardness increased with its absolute cohesion, but its thougnhess diminished. Die absolute Cohäsion wächst aber nicht mit der Härtezunahme und die Behauptung trifft besonders bei dem Weißwerden durch Abschrecken nicht zu.

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In England gelten alle gegossenen Eisenbahnwagenräder, namentlich aber die mit harten Laufflächen, als amerikanische Räder, obwohl die deutschen Fabricate der Art vor den transatlantischen entschieden den Vorzug verdienen.

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