Titel: Fortschritte in der Eisen- und Stahlgiesserei.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1895, Band 295 (S. 109–112)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj295/ar295025

Fortschritte in der Eisen- und Stahlgiesserei.

(Vorhergehender Bericht 1893 Bd. 290 * S. 251.)

Mit Abbildungen.

I. Materialien. Ermittelung der Eigenschaften des Giessereistahls während des Giessens.

Seitdem man bemüht gewesen ist, den Stahl mehr und mehr zu Verbrauchsgegenständen auszugiessen, oder auch das zum Auswalzen bestimmte Stahlmaterial ohne weiteres zum Verarbeiten geeignet zu machen, ist man unaufhörlich bemüht gewesen, die Giessmethoden zu erforschen und zu vervollkommnen.

Wenn nun auch das Giessen der Blöcke, die zum Auswalzen bestimmt sind, nicht unmittelbar hierher gehört, so ist es doch angezeigt, die neueren Erfahrungen auf diesem Gebiete anzuführen, da sie theils directe Rückschlüsse auf die Formgiesserei gestatten, theils zu manchen Anregungen auf dem Gebiete der Formgiesserei geeignet sind, wie auch die nachfolgenden Mittheilungen aus Jern-Kont. Ann. vom Jahre 1893 bestätigen (siehe Oesterr. Zeitschrift, S. 258).

In denselben äussert sich Sebenius in bemerkenswerter Weise über die Darstellung von blasenfreiem Guss dahin, dass man angenommen habe, die Blasen entständen auf die Weise, dass der Metallstrahl beim Abzapfen in die geschmolzene Masse Luft mitführe und dass diese wenigstens theilweise zurückbleibe und in dem Bade Blasen bilde. Die Aussenblasen sollten sich dadurch gebildet haben, dass die Luft, welche an den mehr oder weniger rauhen Coquillwänden anhaftete, sich in Folge der hohen Hitze ausdehnte und in die eingefüllte Stahlmasse eindrang. Diese beiden Annahmen sollen aber sehr unhaltbar sein, da man bei näherem Eingehen findet, dass alle möglichen Gründe dagegen sprechen. Der einzige annehmbare Grund der Blasenbildung im Stahl ist der, dass das geschmolzene Metall ein grosses Bestreben hat, die mit ihm in Berührung kommenden Gase zu absorbiren. Beginnt der flüssige, mit |110| Gasen gesättigte Stahl zu erkalten, so kann er diese Gase nicht länger gelöst enthalten; sie scheiden sich ab, können aber, wenn der Stahl schwer flüssig ist, nicht vollständig an die Oberfläche emporsteigen, sondern bleiben zum Theil in der Metallmasse zurück. Setzt man nun, wenn das Gas die Masse verlassen will, die Stahlpartikel einer Kraft in einer bestimmten Richtung aus und die Gasblasen einer Kraft in gerade entgegengesetzter Richtung, so kann man mit grossem Rechte annehmen, dass man die Blasenbildung im Guss los wird. Von diesem Princip ging Sebenius bei seiner Erfindung aus; sein Apparat bestand aus einer senkrechten Welle, die von passenden Lagern gestützt wurde. Auf dieser Welle sassen in wagerechter Richtung befestigte, sehr starke Rahmen, in denen die Coquillen so aufgehängt waren, dass sie beim Stillstand des Apparates senkrecht hingen, aber beim Rotiren eine wagerechte Lage in der radialen Richtung annahmen. Durch die Drehung des Apparates wurde so der flüssige Stahl einer Kraft ausgesetzt, welche denselben in radialer Richtung nach aussen zu schaffen strebte, während auf die Blasen in entgegengesetzter Richtung eingewirkt wurde. Zwar wurden die Stahlpartikel wie die Gasblasen der Centrifugalkraft ausgesetzt; da aber diese Kraft proportional dem Gewicht der rotirenden Masse und das Gasgewicht gegenüber dem Stahlgewichte verschwindend klein war, so wirkte die Centrifugalkraft, praktisch genommen, nur auf den Stahl, der kräftig gegen den Coquillboden gepresst wurde und die Blasen austrieb, welche rasch an die Stahloberfläche empor kamen.

Ein solcher Apparat war in Nykroppa fast ein Jahr in Gang und sollte Chargen von 3 bis 4 t machen; ein 10-t-Apparat war in der Aufstellung begriffen. Die Ausführung hatte keine Schwierigkeiten und mit heissen Coquillen wurden alle Härtegrade dichter; alle Grade von 0,1 bis 0,6 werden auch bei Anwendung ganz kalter Coquillen blasenfrei; bei den Härtegraden von 0,65 bis 1,0 konnten mit kalten Coquillen kleine Aussenblasen bis zu ⅜ bis ¾ Zoll Tiefe vorkommen; aber auch im schlimmsten Falle konnte man immer 32 bis 35 Proc. der in den Flossen enthaltenen Blasen entfernen. Die centrifugirten Flossen wurden mit geringerem Kohlenverbrauch und Abbrand wie gewöhnlich geschweisst und ausgewalzt; da sie dicht waren, brauchten sie gerade nur so sehr erhitzt werden, als es das Walzen beanspruchte. Auch der Abfall beim Schneiden und Sägen des centrifugirten Stahles war kleiner und man sparte bisher um 50 bis 60 Proc. Der Kohlenstoffgehalt war gleichmässiger vertheilt als sonst und an der Oberfläche war er grösser als im Kern. Der Rotator für 3 bis 4 t hatte 6750 M. gekostet, ausschliesslich der Triebkraft.

Sebenius glaubt, dass seine Methode für manchen Guss, z.B. von Zahnrädern und complicirten Maschinentheilen, weniger passen dürfte, wohl aber ganz besonders zur Fabrikation von Kanonen und Kanonenkugeln geeignet sei.

Eine ganze Reihe von Methoden sind vorgeschlagen, das Gusseisen bezieh. den Gusstahl mechanisch zu prüfen und geeignete Probestücke während des Abgiessens in kürzester Frist herzustellen, da eine genaue wissenschaftliche Untersuchung in der kurzen, zur Verfügung stehenden Zeit unthunlich ist. Bemerkenswerthe Mittheilungen hierüber enthält Stahl und Eisen in Nr. 20 vom 15. October 1894 aus der Feder von Ledebur nach Th. D. West im American Machinist vom 30. August 1894. In denselben stellt der Verfasser einige neue Gesichtspunkte auf, welche auch für deutsche Giessereileute beachtenswerth zu sein scheinen.

Statt der für die Festigkeitsprüfung gewöhnlich benutzten Quadratstäbe wendet West Stäbe von kreisrundem Querschnitt an, da ein Rundstab gleichmässiger abkühlt als ein Quadratstab, dessen Ecken rascher als die mittleren Theile der Begrenzungsflächen Wärme abgeben. Will man die Stäbe abdrehen, so eignet sich die runde Form besser als die quadratische.

Stäbe von 1 Quadratzoll Querschnitt, also etwa 28,57 mm Durchmesser, und 381 mm Gesammtlänge bei 304,8 mm freier Auflage sind gut geeignet. Die Stellen, wo der Probestab auf den Schneiden aufliegen soll, werden durch eingegossene Kerben bezeichnet, damit die Belastung bei der Prüfung stets in gleichem Abstande von dem beim Giessen unten befindlichen Ende des Stabes angreift.

Die Stäbe sollen stehend, und zwar von unten gegossen werden, da beim liegenden Gusse geringe Abweichungen in der Feuchtigkeit der Gussform, dem festeren oder lockeren Einstampfen und der Dünnflüssigkeit des Metalls erhebliche Unterschiede in den Prüfungsergebnissen veranlassen können. Das Modell für den Guss zweier Probestäbe hat unter dem Einguss einen Sumpf, welcher den Zweck hat, zu verhüten, dass durch das von oben niederstürzende Metall Sand losgerissen und in die Form geführt werde. In dem Sumpfe sammelt sich sofort flüssiges Metall, welches den Stoss aufnimmt und so die Form schützt. Der Einguss hat 16 mm Durchmesser, die Einmündungen sollen nicht über 13 mm weit sein, um sich leicht abbrechen zu lassen. Zwei leere senkrechte Räume dienen zum Messen der Dünnflüssigkeit des eingegossenen Metalls. Sie sind 203 mm hoch und 19 mm weit, während ihre untere Mündung nur 3 mm misst. Je dünnflüssiger das Metall ist, desto höher steigt es in diesen Räumen empor.

Da das flüssige Metall an dem unteren Ende der Probestäbe stärker als an dem oberen Ende treibt, sind die Modelle zu den Stäben unten etwa 0,8 mm im Durchmesser schwächer gehalten als oben. Der Sand wird ziemlich fest eingestampft; wenn derselbe Arbeiter stets zur Herstellung der Gussformen benutzt wird, erlangt er bald die erforderliche Uebung, das Einstampfen so zu regeln, dass die Stäbe an beiden Enden gleich stark ausfallen.

Sollen die Stäbe vor dem Prüfen abgedreht werden, so gibt man ihnen in der Mitte eine Verdickung, indem man vor dem Einformen einen aus zwei Hälften bestehenden Hohlcylinder an der betreffenden Stelle um das Modell herum legt.

Um auch die Neigung des Gusseisens zum Weisswerden (Abschrecken) prüfen zu können, legt man zwei halbcylindrische Gusschalen von 76 mm Länge und 11 mm Stärke, welche den unteren Theil des Modells umschliessen, vor dem Einstampfen in den Formkasten ein.

Die Modelle zu den Probestäben und dem Eingüsse sind nur lose mit dem Modell zu den Einlaufen und dem Kanal verbunden und ragen mit ihren oberen Enden aus der Stirnwand des Formkastens heraus. Wenn nun das Einstampfen beendet ist, zieht man sie, bevor man den Oberkasten abhebt, von hier aus der Gussform heraus, um jedes Beklopfen des Modells zu vermeiden und ganz |111| genaue Abgüsse ohne die sonst unvermeidliche Gussnaht an den Fugen der Form zu erhalten. Alsdann wird der Oberkasten abgehoben, und nun, nachdem auch die Modelle herausgenommen sind, werden in der Gussform mit Hilfe einer Lehre Marken angebracht, welche ein genaues Messen der Schwindung des Gusseisens ermöglichen. In dem Abgüsse sind diese Marken kleine Zapfen in bestimmtem Abstande von einander. Die eine dieser Marken befindet sich in dem abgeschreckten Theile des Probestabes, und die Gusschale trägt eine entsprechende Vertiefung als Gussform für die Marke. Demnächst werden die Gussformhälften zusammengesetzt, verklammert und abgegossen.

Trocknen der Gussform ist bei weichem Gusseisen nicht unbedingt erforderlich, aber um so zweckmässiger, je härter es ist.

Man lässt den Abguss in der Form erkalten, bis er mit der Hand sich anfassen lässt, und nimmt ihn dann heraus. Zunächst wird die Schwindung in der angedeuteten Weise gemessen. Ueber die untere Marke wird eine mit entsprechender Oeffnung versehene Lehre gesteckt; ein Mikrometer an dem oberen Ende der Lehre dient zur ganz genauen Ermittelung des Abstandes der Marken von einander.

Dasselbe Mikrometer wird benutzt, um nach vorgenommener Bruchprobe den Durchmesser der Stäbe an der Bruchstelle zu messen.

Um die Tiefe der Härtung an der abgeschreckten Stelle zu messen, legt man den Stab, nachdem er auf seine Bruchfestigkeit geprüft wurde, an der gehärteten Stelle auf die Kante eines Ambosses und schlägt ihn durch. Er zerspringt leicht, wenn man die Kerbe, mit der er, wie erwähnt, bei der Bruchprobe auf den Schneiden aufliegt, nach oben hält und nun den Schlag ausführt.

Die Neigung des Gusseisens zum Lunkern wird in folgender Weise gemessen: Die Gussform ist oben offen; das obere Ende der Gussform wird durch die Formkastenwand gebildet; welche hier auf 25,4 mm Dicke verstärkt und so weit ausgebohrt ist, dass die Modelle bequem hineinpassen. Füllt man nun beim Giessen die Gussform bis zum oberen Rande an, so bewirkt hier die Berührung mit dem Formkasten eine rasche Erstarrung, während das darunter befindliche Metall länger flüssig bleibt, allmählicher schwindet und dabei unterhalb jenes zuerst erstarrten Deckels einen Saugtrichter bildet. Nach dem Erkalten wird der Abguss aufrecht gestellt, und aus einem Messglase, wie man es in chemischen Laboratorien benutzt, giesst man tropfenweise Wasser in die Höhlung, bis sie vollständig angefüllt ist. Die Menge des verbrauchten Wassers dient als Maass für die Neigung zum Saugen; je grösser diese ist, desto grösser muss bei der Benutzung des Gusseisens für die Giesserei der verlorene Kopf sein, desto länger muss man nachgiessen, wenn man dichte Abgüsse erlangen will.

Mehrfach ist trotz aller bisher angestellter Versuche die Thatsache bezweifelt worden, dass das Gusseisen ebenso wie das Wasser beim Erstarren sich zunächst ausdehnt, bevor die Schwindung vor sich geht. West beschreibt in seiner Abhandlung einige von ihm mit dem gleichen Erfolge wiederholte Versuche, welche in anschaulicher Weise den Vorgang vor Augen führen und zugleich ein Messen der stattfindenden Ausdehnung ermöglichen. Sie mögen zum Schlusse auch hier Erwähnung finden.

Am einfachsten ist folgender Versuch: A in Fig. 1 ist die Gussform für eine Gusseisenmassel von ungefähr 2,5 m Länge, auf der einen Seite durch eine feststehende Stein wand B, auf der anderen Seite durch einen Ziegelstein C begrenzt. Gegen den Ziegelstein legt sich ein Eisenstab D von 1,8 m Länge und 38 mm im Quadrat stark, dessen eines Ende im Abstande von ungefähr 0,6 m vom Ziegelsteine zwischen zwei eingerammten Stäben drehbar eingeklemmt ist, während das andere Ende auf einem Ziegelsteine aufruht. Nunmehr wird das flüssige Metall eingegossen. Nach einigen Minuten gewahrt man, wie der Eisenstab allmählich aus seiner ursprünglichen Lage in die punktirt gezeichnete verschoben wird. Genauere Messungen ermöglicht die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung. A ist eine im Herde hergestellte Gussform für einen Eisenstab von 1,21 m Länge, 98,5 mm Tiefe und 70 mm Breite. Sie ist an der einen Seite durch einen Ziegelstein B geschlossen, welcher durch einen Eisenblock C von ungefähr 500 k Gewicht in seiner Lage festgehalten wird, an der gegenüberliegenden Seite durch ein Stück Gaskohle D, welche derartig in dem Herdsande befestigt ist, dass sie durch den Druck des flüssigen Metalls nicht, wohl aber durch die stattfindende Ausdehnung des erstarrenden Abgusses verschoben werden kann. Die Gussform und die Gaskohle sind mit einer kleinen galvanischen Batterie und einem Galvanometer (in der Abbildung nicht angegeben) in solcher Weise verbunden, dass der Strom hindurchgeht, so lange der Abguss und die Gaskohle sich in Berührung befinden, aber unterbrochen wird sobald die Berührung aufhört. K ist ein Ständer mit einer in 1/16 Zoll getheilten Scala an dem oberen Ende und einem Zeiger I, welcher bei L seinen Drehungspunkt hat und unten eine wagerecht stehende, gegen die Gaskohle stossende Nadel F trägt. Der längere Arm des Zeigers ist 24 Zoll, der kürzere 6 Zoll lang, also Verhältniss 1 : 4. Der Ständer K wird vor dem Beginn des Versuchs so aufgestellt, dass die Nadel eben die Kohle berührt und der Zeiger auf Null steht. Bei einem Versuche mit dieser Vorrichtung wurden nun folgende Beobachtungen gemacht.

Textabbildung Bd. 295, S. 111
Textabbildung Bd. 295, S. 111

Zeitdauer des Eingiessens 17 Secunden. 1 Minute nach dem Eingiessen stand der Zeiger noch auf Null. 1 Minute 30 Secunden nach dem Eingiessen war der Zeiger um 1/16 Zoll, 1 Minute 50 Secunden um ⅛ Zoll, 3 Minuten 10 Secunden um ¼ Zoll, 5 Minuten 20 Secunden um ⅜ Zoll, 8 Minuten 5 Secunden um 7/16 Zoll, 11 Minuten 30 Secunden um 15/32 Zoll, 12 Minuten 5 Secunden um ½ Zoll weiter gerückt. Von diesem Zeitpunkte stand der Zeiger unverrückt; 25 Minuten 15 Secunden nach dem Eingiessen zeigte das Galvanometer, dass die Berührung der Gaskohle mit dem Abgüsse aufgehört hatte; die Schwindung hatte jetzt begonnen.

Die beschriebenen Versuche liefern auch den Beweis, dass es fehlerhaft ist, die Probestäbe, welche zum Messen der Schwindung dienen sollen, zwischen festliegenden Endflächen zu giessen, wie es häufig geschieht. Die Stäbe können sich nicht ausdehnen, und das Ergebniss wird unrichtig.

|112|

Ohne Zweifel bieten die so dargestellten Stäbe bei einiger Uebung und praktischer Erfahrung eine Reihe zuverlässiger Anhaltspunkte über die Beschaffenheit des zu erwartenden Giessereimateriales und dessen Eigenschaften bezüglich der bevorstehenden Verarbeitung. Eine erspriessliche Praxis ist hier um so eher zu erzielen, als die Probestäbe aufgehoben werden zu etwaigen nachträglichen Vergleichungen.

Wir lassen hier noch einige neuere Angaben über die Grösse des Schwindemaasses folgen. Jüngst gibt für die verschiedenen Eisensorten nachfolgende Tabelle an:

Graphit Gesammter
Kohlen-
stoff
Silicium Mangan Phosphor Schwinde-
maass
Hellgrau, feinkörnig 2,08 2,80 2,29 0,86 0,81 1/105
Grau, feinkörnig 2,22 2,71 2,24 0,45 0,93 1/98
Hellgrau, feinkörnig 2,38 2,88 3,21 1,86 0,90 1/95
2,89 3,43 1,46 0,75 0,93 1/93
2,53 3,45 1,63 1,75 0,85 1/89
2,64 3,44 1,39 2,20 0,86 1/78
Weissgrau 1,97 1,97 9,50 0,62 0,33 1/70
Weiss 0,49 3,14 0,84 0,26 0,73 1/65
Weiss 3,61 0,99 3,23 0,67 1/58

Nach Uhland's Rundschau kann man im Allgemeinen nachstehende Zahlen für das Schwindemaass annehmen:

bei grauem Roheisen 1/96
Tiegelstahl 1/65

Flusseisen (weicher Stahl)
Weisseisen, gewöhnlichem
1/55 bis 1/60
reinem Eisen 1/41

Diese Zahlen können auf absolute Genauigkeit allerdings keinen Anspruch machen, denn es ist bekannt, dass je heisser das Eisen gegossen wird, um so stärker auch das Schwindemaass ist. Ein geübter Giesser wird jedoch nur selten von den obigen Angaben abweichende Verhältnisse erzielen, da er es in der Hand hat, das flüssige Eisen zur richtigen Zeit zu benutzen und erst dann zu vergiessen, wenn es bis zum praktisch brauchbaren Grade abgekühlt ist, d.h. wenn es noch hinreichend dünnflüssig ist, um die Formen genau auszufüllen, aber hinreichend abgekühlt ist, um wenig zu schwinden.

(Fortsetzung folgt.)

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