Titel: Williams, über das Schweißen.
Autor: Williams, W. M.
Fundstelle: 1874, Band 214, Nr. XXXVIII. (S. 163–165)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj214/ar214038

XXXVIII. Ueber das Schweissen; von W. M. Williams.

Der Präsident der „Société des Ingenieurs“ ; Hr. Jordan, gab bei Gelegenheit der jährlichen Versammlung dieses Vereines in Paris eine neue Erklärung des Schweißens von Eisen. Er sagt, der Schweißproceß sei eine Erscheinung, ganz ähnlich dem unter der Bezeichnung „Regulation des Wassers“ bekannten Vorgang. Dieses Phänomen besteht darin, daß, wenn man zwei oder mehrere Eisstücke bei einer nicht unter dem Schmelzpunkte |164| oder noch besser bei einer über dem Schmelzpunkte liegenden Temperatur gegeneinander preßt, das ihrer schmelzenden Oberfläche adhärirende Wasser an den Contactstellen erstarrt, und daß auf diese Weise beide Stücke in eines zusammenfrieren. Jordan erläutert diese Erscheinung an einem Schneeball; der Schnee, sagt er, lasse sich ballen, so lange seine Temperatur nicht unter dem Gefrierpunkt des Wassers liegt, – eine Thatsache, die Jeder aus seiner Knabenzeit bestätigen und sich erinnern wird, daß, wenn der Schnee sehr trocken war und die Lufttemperatur unter dem Gefrierpunkt lag, die Schneeflocken ohne Anwendung eines starken Druckes und ohne Mitwirkung der Handwärme nicht cohärirten, daß sich aber mit dem bei Thauwetter plastisch gewordenen Schnee ganz leicht ein harter eisiger Schneeball formen ließ. Jordan vergleicht das Formen von Schneebällen mit dem Schweißen der Eisenluppen im Puddelofen; er behauptet, daß beide Processe identisch seien, und wendet W. Thompson's Theorie des Zusammenfrierens auf das Schweißen des Eisens und Platins an.

Ich halte diese Erklärung für irrig, da die Bedingungen der Ueberführung in den festen Zustand in beiden Fällen nicht nur nicht übereinstimmen, sondern einander diametral entgegengesetzt sind. Denn das Zusammenschweißen sowohl des Eisens als auch des Platins geht bei einer bedeutend unter ihrem Schmelzpunkte liegenden Temperatur vor sich, während die erste Bedingung für das Cohäriren zweier Eisstücke durch Aneinanderfrieren darin besteht, daß sie einer über, oder wenigstens nicht unter ihrem Schmelzpunkte liegenden Temperatur ausgesetzt werden müssen. Damit aber der Vorgang des Aneinanderfrierens dem des Aneinanderschweißens analog sei, müßte er bei einer weit unter dem Gefrierpunkte liegenden Temperatur stattfinden. Nun kommt aber bekanntlich unter solchen Umständen das Zusammenfrieren nicht vor, und kann auch nicht vorkommen; deshalb unterscheidet es sich ganz wesentlich von dem Zusammenschweißen. Hätte man die Entdeckung gemacht, daß zwei oder mehrere in einem Ofen über den Schmelzpunkt erhitzte und im Schmelzen begriffene Eisenstücke cohäriren, wenn sie gegen einander gepreßt werden, und daß diese Cohäsion Folge der trotz der Schmelzhitze des Ofens eintretenden Erstarrung ihrer flüssigen Oberflächen wäre, so könnte von einer Analogie mit dem Aneinanderfrieren schmelzenden Eises die Rede sein, und Jordan's Schlußfolgerung wäre gerechtfertigt. „Regelation“ bedeutet das Wiederfestwerden einer Flüssigkeit oder das Auftreten einer besonderen Cohäsionskraft trotz des flüssigen Zustandes; Schweißen bedeutet das Auftreten einer besonderen Cohäsionskraft zwischen zwei Massen trotz ihres festen Zustandes. – Wir dürfen mit ziemlicher Wahrscheinlichkeit annehmen, daß, während das Aneinanderpressen zweier Stücke feuchten Eises eine Erstarrung der nassen Oberfläche hervorbringt, das Aneinanderpressen zweier Stücke heißen Eisens den entgegengesetzten Erfolg hat, nämlich den einer momentanen Flüssigmachung und hieraus resultirenden Zusammenschweißung der Contactflächen. Die Wahrscheinlichkeit dieser Erklärung wird durch die Thatsache erhöht, daß durch Druck Wärme entwickelt wird, und es kann daher die Schweißhitze an der Berührungsfläche momentan bis zum Schmelzpunkt sich steigern; nach Beseitigung des Druckes kann hierauf diese dünne flüssige Schicht erstarren und auf diese Weise die Cohäsion als Bedingung des Zusammenschweißens erzeugen. Aber selbst diese Theorie ist meiner Ansicht nach zu gelehrt. Es wird sich wohl eine weit einfachere Erklärung finden lassen, und wir dürfen nicht vergessen, daß, wenn zwei oder mehrere Hypothesen auf eine Reihe von Thatsachen gleich gut Passen, die einfachste die beste und gewöhnlich auch die allein richtige ist.

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Um ein wirkliches Analogon zum Vorgang des Schweißens zu finden, brauchen wir nur an das Zusammenkleben zweier Stücke Schusterpech, Glaserkitt oder Thon zu denken. Diese Substanzen befinden sich in einem zähen halbflüssigen Zustande und cohäriren in Folge einer der Mengung und Vereinigung zweier Flüssigkeiten ähnlichen Wirkung. Das Uebergangsstadium des Eisens und Platins aus dem festen in den flüssigen Zustand bildet ein sehr teigartiger Zustand von der Temperatur der Schweißhitze. Andere Metalle sind nicht schweißbar, weil sie zu plötzlich aus dem festen in den flüssigen Zustand übergehen. Das in Folge des Latentwerdens der Wärme so langsam schmelzende Eis geht aus dem festen krystallinischen auf einmal in den tropfbarflüssigen Zustand über, ohne einen teigartigen Zwischenzustand zu passiren; deshalb ist es nicht schweißbar, oder cohärirt nicht wie Eisen u. dgl. bei einer unter seinem Schmelzpunkte liegenden Temperatur.

Man citirt gewöhnlich nur Eisen und Platin, oder Eisen, Platin und Gold als schweißbare Substanzen. Meiner Ansicht nach gehört auch das Blei in diese Kategorie. Die beiden Hälften einer frisch durchschnittenen Bleikugel lassen sich selbst in ganz kaltem Zustande durch Druck vereinigen, – eine Wirkung, welche der Weichheit und Zähigkeit dieses Metalles zuzuschreiben ist. Außer den Metallen gibt es noch eine Menge schweißbarer Substanzen. Als Beispiel will ich nur Glas anführen. Seine Schweißbarkeit hängt von dem klebrig zähen Zustande ab, welchen es bei der Rothglühhitze annimmt, – eine Eigenschaft, von welcher der Glasarbeiter umfangreichen Gebrauch macht. Wenn er den Henkel an einen Glaskrug oder den Fuß an ein Weinglas befestigt, so vollzieht er einen wirklichen Schweißproceß.

Die praktische Hauptschwierigkeit beim Schweißen des Eisens besteht darin, daß es bei der Schweißhitze leicht oxydirt und das Eisenoxyd nicht wie das metallische Eisen zähe ist. Um diese Oxydation unschädlich zu machen, nimmt der Arbeiter Sand zu Hilfe, welcher mit dem Oxyd ein schmelzbares Silicat bildet. Ist er ein guter Arbeiter, so genügt ihm die Erstarrung dieser dünnen Silicatschicht nicht, da die auf diese Weise erzielte Adhäsion nichts anderes als ein Löthen mit sprödem Glas wäre, und die mit einander vereinigten Körper bei heftiger Vibration sich leicht von einander lostrennen würden. Er hämmert und quetscht daher die Flächen mit hinreichender Kraft zusammen, um alles flüssige Silicat auszutreiben, und erzielt auf diese Weise eine wirkliche Vereinigung reiner Metallflächen.

Gußeisen oder Stahl, welche mehr als 2 Proc. Kohlenstoff enthalten, lassen sich nicht schweißen, weil die Verbindung des Eisens mit so viel Kohlenstoff weit schmelzbarer ist als reines Eisen oder als Stahl, mit weniger Kohlenstoff, und zu plötzlich oder direct aus dem festen in den flüssigen Zustand übergeht, um jene zum Schweißen erforderliche zähe teigartige Consistenz darbieten zu können. (Iron, Juli 1874 S. 34.)

P.

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