Titel: Hydraulische Schmiedepresse nach der Bauart von A. Borsig.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1898, Band 307 (S. 123–130)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj307/ar307035

Metallbearbeitung.
Hydraulische Schmiedepresse1) nach der Bauart von A. Borsig, Berlin.

Mit Abbildungen.

Das Schmieden des Eisens verfolgt folgende Zwecke:

1) die Reinigung des Eisens von den sogen. Schlacken beim Schmieden der Luppen,

2) die Verdichtung des Eisens durch Entfernung der Poren,

3) die Erzeugung einer gleichmässigen Structur,

4) die Verbindung der einzelnen Eisenstücke zu einem Ganzen, – und

5) die Ueberführung des Eisens in eine gewünschte Form.

Diese Zwecke wurden bis vor kurzem ausschliesslich durch die Schlagarbeit des Hammers erzielt.

Zur Erzielung der unter 1 und 4 aufgeführten Zwecke erscheint die Schlagarbeit des Hammers auch ganz besonders geeignet. Die zu 1 genannte Entfernung der im glühenden Eisen befindlichen Schlacke wird durch den schnellen Hammerschlag zweckmässig bewirkt, da diese Schlacken, die schnell in den Poren des Eisens erstarren, durch Stoss und Schlag am besten aus den weichen Eisenmassen herausgedrückt werden. Aehnlich günstig wirken Stoss und Schlag bei der Herstellung gewisser Gegenstände aus Schmiedeeisen, welche durch allmähliches Anschweissen von verschiedenen Theilen an eine Hauptmasse entstehen, indem die durch längere Erhitzung entstehende Rostschicht, welche sich zwischen der schon festeren Masse und dem an dieselbe anzufügenden, mehr lockeren Stücke befindet, durch einfachen Druck nur schwer zu entfernen ist. Was dagegen die Herstellung der Artikel aus Stahl betrifft, so zeigt hier die Presse den obigen Nachtheil nicht.

Weniger günstig dagegen wirkt der Schlag des Hammers rücksichtlich der drei anderen Zwecke des Schmiedens, – und hier hat sich denn in der Schmiedetechnik das Bedürfniss nach einer Verbesserung bezieh. Vervollkommnung der Schmiedearbeit bemerkbar gemacht und hat zu wesentlich |124| von der Hammerarbeit abweichenden Bearbeitungsmethoden geführt. Dem Zwecke der Verdichtung des Eisens und der Erzeugung einer gleichmässigen Structur ist die Schlagwirkung des Hammers nicht zuträglich. Der vom Hammer ausgeführte Schlag auf das Schmiedestück wirkt in Folge seiner äusserst kurzen Zeitdauer nur für kurze Zeit auf die äussere Fläche des Schmiedestückes ein, – eine Uebertragung des Schlagdruckes auf die innere Masse des Schmiedestückes findet jedoch nur in mangelhafter Weise statt, – der vom Hammer auf die Oberfläche des Schmiedestückes ausgeübte Schlagdruck pflanzt sich durch die Eisenmasse hindurch nach unten fort, ohne eine erhebliche Einwirkung auf den Kern selbst zu äussern, – die Chabotte wirft den auf sie übertragenen Druck zurück und hierdurch wirkt sie auf die Unterfläche des Schmiedestückes, wie der Hammer selbst auf die Oberfläche, – diese sowohl, wie die untere Fläche des Schmiedestückes, welche auf dem Amboss ruht, erleiden eine energische Bearbeitung, eine grosse Verdichtung ihrer Masse, eine Veränderung ihrer Structur, wohingegen der innere Kern des Schmiedestückes nur in geringem Grade von der kraftvollen Einwirkung des Hammers beeinflusst wird und nur durch eine öftere Wiederholung der Hammerschläge kann eine Verdichtung der Eisenmasse bis in den Kern hinein erzielt werden. Von Erzielung einer Gleichartigkeit des Gefüges dagegen kann bei der Stoss- und Schlagwirkung des Hammers überhaupt kaum die Rede sein; das Schmiedestück kann durch genügend lange Bearbeitung wohl bis in den innersten Kern hinein verdichtet werden, allein das Gefüge des Schmiedestückes muss nothwendig in allen seinen Theilen ein ganz verschiedenartiges sein. Auch betreffs der Formgebung des in glühendem Zustande befindlichen Eisens erscheint die Arbeit des Hammers nicht unübertreffbar.

War die ungünstige Wirkung der Hammerarbeit rücksichtlich der Verdichtung des Eisens und der Verbesserung des Gefüges in der schnellen Wirkungsweise des Schlagdruckes zu suchen, so ergab sich als naheliegende Verbesserung der langsam wirkende Pressdruck.

Bei einem verhältnissmässig langsam auf das Schmiedestück einwirkenden Pressdruck pflanzt sich dieser von oben und unten gleichmässig nach dem Inneren des Schmiedestückes fort und bewirkt eine Streckung der Eisenmasse von der Mitte heraus, während der schnell wirkende Schlagdruck lediglich die Oberfläche des Schmiedestückes beeinflusst und nur durch lang fortgesetzte Bearbeitung allmählich seine Einwirkung bis zum Kern eindringen lässt. Durch den Pressdruck werden ausserdem alle Erschütterungen und somit jene Gefügeveränderungen unmöglich gemacht, denen man den Bruch des Eisens zugeschrieben hat. Indem der Pressdruck allmählich steigt, führt er sicher zur vollständigen Ausfüllung der Matrizen mit dem warmen Eisen.

Diese Erkenntniss von der Ueberlegenheit der Presse gegenüber dem Hammer führte nun schon vor Jahren die bedeutendsten Eisen- und Stahlwerke zum Versuch, den Hammer durch die hydraulische Presse zu ersetzen. Ueber die Ergebnisse dieser Versuche sind Nachrichten nur sehr spärlich in die Oeffentlichkeit gelangt, was seinen Grund in dem Interesse des Einzelnen findet, seine Erfahrungen und Fabrikationsverbesserungen möglichst geheim zu halten. Allein der Umstand, dass gerade jene Werke in einer ausgedehnten Weise die grossen mächtigen Dampfhämmer durch hydraulische Pressen zu ersetzen fortfahren, spricht am beredtesten für die Ueberlegenheit der letzteren. Diese Ueberlegenheit hat ihren Grund sowohl in der besseren Erzielung des rein technischen Zweckes, als auch in den geringeren Anlagekosten und des billigeren Betriebes des ersteren.

Ganz abgesehen von der günstigeren Wirkungsweise des langsameren Pressdruckes gegenüber dem Schlagdrucke in Bezug auf Verdichtung und Gleichartigkeit des Arbeitsstückes ermöglicht die Presse aber auch eine erhebliche Verkürzung der für die Bearbeitung je eines Stückes erforderlichen Zeit. Der Grund für diese Thatsache liegt in dem schon erwähnten Umstände, dass der Schlagdruck des Hammers seine Wirkung auf die Oberfläche des Schmiedestückes erstreckt und nur durch öftere Wiederholung des Schlagdruckes dieselbe bis zum inneren Kern getragen wird, während beim Pressdrucke jedes Molekül an der Oberfläche des Schmiedestückes genügende Zeit hat, diesen Druck bis zum Kern des Schmiedestückes zu übertragen. Beim Schlagdrucke findet eine solche Uebertragung von Molekül zu Molekül zwar auch statt, allein die Uebertragung erfolgt hierbei mit grosser Geschwindigkeit, die eine Einwirkung auf die zwischen den Oberflächen liegende Moleküle nur in geringem Grade geltend machen kann, – nur die vom Hammer einerseits, und dem Ambosse andererseits, direct bearbeiteten Flächen erfahren, wie bemerkt, eine energische Bearbeitung durch den Schlagdruck.

Auf diese physikalische Wirkungsweise des Schlagdruckes ist die Nothwendigkeit einer langwährenden Bearbeitung eines Schmiedestückes begründet.

Mit der Grösse des Schmiedestückes erhöht sich die für seine Bearbeitung erforderliche Zeit in quadratischer Zunahme. Beim langsam wirkenden Pressdrucke dagegen steigt mit der Grösse des Schmiedestückes die erforderliche Zeitdauer nur in einfach geometrischem Verhältnisse. Aus diesem Grunde kommt denn auch die Ueberlegenheit der hydraulischen Presse gegenüber dem Dampfhammer bei den grössten Schmiedestücken offenbar zur Erscheinung. Einen sehr überzeugenden Belag hierfür findet man in einem Berichte im Bulletin de la société de l'industrie minerale, 1889 Bd. III Heft 3 S. 839, worin mitgetheilt wird, dass eine Stahlkanone von 15 cm Durchmesser, mit einer Länge von 36 Caliber, aus einem Block von 36500 k erzeugt, zu Sheffield eine 3wöchentliche Bearbeitung unter einem 50-t-Hammer und 33 Hitzen erfordert hat, dagegen unter Benutzung einer hydraulischen Presse von 4000 t zur Herstellung einer gleichen Kanone aus einem Block von 37500 k nur 15 Hitzen und nur 4 Tage Arbeitszeit nothwendig gewesen seien.

In der Verminderung der für ein Schmiedestück erforderlichen Hitzen liegt ein weiterer, zu Gunsten der Presse sprechender Umstand. Abgesehen von dem geringeren Brennmaterialverbrauch bedingt die Verminderung der Hitzen an und für sich einen wesentlichen Vortheil, weil der Stahl unter der Einwirkung der wiederholten Hitzen an und für sich leidet.

Ein weiterer durch die Presse erzielter Vortheil ist die Verminderung des Abbrandes, die im Verhältnisse zur Anzahl der Hitzen und zur Dauer der Bearbeitung steht.

Auch im Betriebe ist die hydraulische Presse dem Dampfhammer wesentlich überlegen. Die Wirkung des |125| Dampfhammers ist bedingt durch die Widerstandskraft und Grösse der Chabotte. Könnte die Chabotte den Schlägen des Hammers nachgeben, so würde seine Einwirkung auf das Schmiedestück nahezu aufgehoben werden, weil dann der ganze Effect des Hammers lediglich von der Chabotte aufgenommen und in den elastischen Erdboden übertragen werden würde. Um den vom Hammer ausgeübten Druck in möglichst grossem Umfange für den Schmiedeprocess nutzbar zu machen, muss die Chabotte so viel wie möglich unelastisch gemacht werden. Den ganzen vom Hammer ausgeübten Schlagdruck ausschliesslich für das Schmiedestück nutzbar zu machen, ist unmöglich, – ein grosser Theil desselben, der rechnungsmässig leider nicht zu ermitteln ist, wird immer durch Uebertragung auf den Erdboden unverwerthet bleiben.

Wie ganz anders dagegen bei der hydraulischen Presse – hier geht von der erzeugten Druckkraft nichts verloren, da sich hier der Druck nicht auf eine Chabotte fortpflanzt, die gleich wie beim Hammer einen Theil des Schlageffectes auf den Erdboden überträgt, sondern auf die Sohlplatte, die mit dem Druckerzeuger durch kräftige eiserne Säulen unverrückbar verbunden ist, in Folge dessen die Unterplatte der Presse genau den gleichen Druck von unten gegen das Schmiedestück ausübt, wie der eigentliche Presskolben von oben.

In der Trennung des Krafterzeugers – Fallbär – von dem Kraftaufnehmer – Amboss bezieh. Chabotte – liegt die dem Dampfhammer eigene grosse Verlustarbeit und die dadurch bedingte geringere Wirksamkeit begründet. Eine Verbindung – zwischen Krafterzeuger und Kraftaufnehmer – ist nur beim Pressdruck möglich, und hierin ist eben in erster Linie die Ueberlegenheit des Pressdruckes über den Schlagdruck zu suchen. In zweiter Linie ist es die ökonomische Ausnutzung des Betriebsdampfes beim Pressdrucke. Während bei dem Hammer nur Hochdruck ohne Expansion und Condensation gebraucht werden kann, ermöglicht die hydraulische Umsetzung beim Pressdrucke die sparsamste Ausnutzung des Betriebsdampfes durch Anwendung der technisch vollkommensten Dampfmaschinen.

Auch betreffs der Anlagekosten steht die Ueberlegenheit der hydraulischen Presse gegenüber dem Dampfhammer ausser Frage.

Die Kosten einer Dampfhammeranlage stellen sich schon in Folge des erforderlichen grossen Unterbaues sehr hoch. Eine hydraulische Presse bedarf eines Unterbaues überhaupt nicht, – sie bedarf nur eines zur Tragung ihres Gewichtes genügend starken Fundamentes, – da eben, wie schon ausgeführt, der von ihr erzeugte Druck nicht auf den Erdboden übertragen wird, sondern ausschliesslich auf das Schmiedestück. In Folge dessen ist denn auch die Leistung einer Presse etwa 3mal so gross als die eines gleichwertigen Hammers, – und somit sind die Kosten der Anlage bei hydraulischen Pressen ganz ungleich geringfügiger, als die der Dampfhämmer.

Erweist sich die hydraulische Presse für die eigentliche Schmiedearbeit schon dem Dampfhammer sehr überlegen, so trifft diese Ueberlegenheit noch mehr zu bei der sogen. Formgebung durch Pressen der glühenden Eisen- oder Stahlmassen in eine Form. Dieser Vorzug macht sich besonders bei gewissen Specialarbeiten bemerkbar.

Endlich muss noch hervorgehoben werden, dass bei Massenfabrikation von Schmiedestücken von gleicher Grösse nur durch hydraulische Pressen mit Accumulatorenbetrieb eine ganz gleichmässige Comprimirung und eine durchweg homogene Structur der Eisen- bezieh. Stahltheile erzielt werden kann.

Diese Umwälzung auf dem Gebiete der Schmiedetechnik befindet sich zur Zeit noch in Entwickelung, wird aber unzweifelhaft grosse Dimensionen annehmen, sobald die bisherigen Pressen den speciellen Erfordernissen der Schmiedetechnik gehörig angepasst und die bisherigen Mängel derselben abgestellt sein werden.

Die bis jetzt bekannten hydraulischen Schmiedepressen leiden vornehmlich noch an einer Vergeudung der Betriebskraft. Weil es sich nun aber bei den Schmiedepressen in der Regel um einen hohen Druck handelt, so konnte von vornherein hierfür nur der hydraulische Druck ins Auge gefasst werden. Nur dieser gewährleistet das wesentlichste Erforderniss für ganz gleichmässige Comprimirung der Eisen- bezieh. Stahlmassen und Erzielung eines durchweg gleichartigen Gefüges, nämlich: „den starren, allmählich wirkenden Druck“.

In diesem beruht die günstige Wirkungsweise der hydraulischen Schmiedepresse in Verbindung mit Gewichtskraftsammlern, und an demselben muss die Schmiedetechnik festhalten, wenn sie nicht rückwärts schreiten will.

Die hydraulischen Schmiedepressen seitheriger Bauart leiden, wie erwähnt, nun allerdings an mehrfachen Mängeln, welche die Specialtechniker zur Verbesserung dieser Pressen nach mehreren Richtungen hin aufmunterte und zu neuen Bauarten Veranlassung wurden. Zu diesen neuen Constructionen gehört die Dampfschmiedepresse mit Wasserdruckübersetzung. – Diese Presse dürfte in Bezug auf mehrere Punkte von freilich nur untergeordneter Bedeutung den Vorzug vor den gewöhnlichen hydraulischen Schmiedepressen verdienen, wenn sie nicht rücksichtlich der vorbezeichneten Hauptfrage einen Schritt nach rückwärts gethan hätte; sie verstösst nämlich gegen die von der Schmiedetechnik als Fundamentalsatz anerkannte Forderung eines völlig starren, allmählich und dauernd wirkenden Druckes.

Der Construction dieser hydraulischen Dampfpresse liegt als maassgebend der Gedanke zu Grunde, dass durch die Vereinigung des direct wirkenden Dampfdruckes mit dem Wasserdrucke, ohne Zuhilfenahme von Pumpwerken und Accumulatoren bezieh. ohne hoch belastete Wassermasse, ein hoher Druck erzielbar ist. Der Wegfall von Pumpen und Accumulatoren erschien als eine bedeutende Vereinfachung der maschinellen Anlage. Eine Vereinfachung gegenüber der gewöhnlichen hydraulischen Presse würde diese hydraulische Presse zweifellos mit sich führen. Bei einer nur oberflächlichen Betrachtung der Sache würde diese Combination des directen Dampfdruckes mit dem hydraulischen Drucke keinen Verstoss gegen den vorbezeichneten Fundamentalsatz der Schmiedetechnik bedeuten, leider ist dies aber der Fall und die betriebstechnische Ueberlegenheit der hydraulischen Dampfpresse gegenüber der gewöhnlichen hydraulischen Presse bleibt zweifelhaft; damit würde freilich noch nicht gesagt sein, dass auch die betriebsökonomische Ueberlegenheit bedingt sei. Diesbezüglich könnte jeder Techniker den rechnungsmässigen Nachweis führen, dass der directe Dampfdruckbetrieb viel theurer ist, als der ausschliesslich hydraulische Betrieb mittels Pumpwerk und Gewichtsaccumulatoren. Da wir |126| auf diesen Punkt später zurückkommen werden, so gehen wir hier über denselben hinweg mit dem Bemerken, dass die so bestechend wirkende Einfachheit der Construction bei dieser hydraulischen Dampfpresse, ganz abgesehen von dem erwähnten Principalfehler, nur zu erkaufen ist durch einen theureren Betrieb als der, welchen eine gewöhnliche hydraulische Presse mit Pumpwerk und Accumulatoren bedingt.

Da bei der Dampfschmiedepresse die Pressung des Schmiedestückes nur durch directe Wirkung des Dampfes erzielt wird, so liegt es auf der Hand, dass hiermit der vorberegte Fundamentalsatz von der Starre des Pressdruckes durchbrochen wird. Es ist daher ausgeschlossen, dass dieser elastische Druck weder constant sein, noch auf das zu schmiedende Stück eine annähernd gleich günstige Wirkung, wie der hydraulische Druck, ausüben kann. Es bleibt ferner zweifelhaft, ob der Druck der Dampfschmiedepresse die Fallwirkung eines Dampfhammers mit widerstandsfähiger Chabotte überhaupt erreicht. Beim letzteren wirkt lediglich das Eigengewicht des Hammers, und der Effect des Schlages ist abhängig von der Grösse dieses Gewichtes, der freien Fallhöhe des Hammers und der Widerstandsfähigkeit der Chabotte. Bei der Dampfschmiedepresse ist das Gewicht des Hammers – hier Presskopf genannt – verhältnissmässig gering und die Fallhöhe ganz unbedeutend. Das geringe Gewicht und die unbedeutende Fallhöhe, im Vergleich zu der des Dampfhammers, wird ersetzt durch den elastischen Dampfdruck. Ist der von dem Fallbären des Dampfhammers ausgeübte Druck als ein Schlagdruck zu bezeichnen, so darf der von der Dampfschmiedepresse ausgeübte Druck als ein Stossdruck bezeichnet werden. Schlagdruck und Stossdruck unterscheiden sich aber, in Bezug auf die Wirkung des Schmiedestückes, fast gar nicht, – nur die Kraftquelle ist eine verschiedene – dort ist es das Gewicht des frei fallenden Körpers, hier ist es der elastische Stossdruck auf das zwischen dem Dampfkolben und Presskolben als Kraftmultiplicator eingeschobenen Wassers.

Aus alle dem folgt, dass der Dampfschmiedepresse die Bezeichnung „Presse“ gar nicht zukommt, – sie müsste vielmehr mit dem Namen „Hydraulischer Dampfhammer“ belegt werden, da ihr das Kennzeichen einer „Presse“, der starre, allmähliche Druck, abgeht, sie vielmehr ähnlich dem gewöhnlichen Dampfhammer, nur weniger schnell, als Stossdruck wirkt.

Aus diesem Grunde lässt sich ein Vergleich zwischen der Dampfschmiedepresse mit irgend einer hydraulischen Presse in Bezug auf die schmiedetechnische Wirkungsweise überhaupt nicht anstellen. Der von der Dampfschmiedepresse erzeugte Stossdruck ergibt eben ein wesentlich anderes Schmiedeerzeugniss, als der Pressdruck der Borsig'schen oder irgend einer anderen hydraulischen Presse.

Ist hiermit dargethan, dass der Stossdruck der Dampfschmiedepresse ebenso wenig wie der Schlagdruck des gewöhnlichen Dampfhammers zur Erzielung einer gleichmassigen Dichtheit und Gleichartigkeit des Gefüges geeignet ist, so erübrigt nur noch der Nachweis der Unzweckmässigkeit der Dampfschmiedepresse und der Zweckmässigkeit unserer hydraulischen Schmiedepresse in betriebsökonomischer Beziehung.

Wenngleich beim Schmieden der rein technischen Zweckdienlichkeit der Vorrang vor der ökonomischen Zweckdienlichkeit gebührt, da es unbedingt in erster Linie auf ein technisch vollkommenes Fabrikat und erst in zweiter Linie auf eine möglichst billige Fabrikation ankommt, so spielt diese Frage immerhin eine nicht unwichtige Rolle, da es sich hierbei um grosse Kraft mengen handelt.

Die betriebsökonomische Seite der Frage theilt sich in die Unterfragen:

1) der betriebsökonomischen Kosten,

2) der betriebstechnischen Bedienung.

Wir werden nun bei der weiteren Behandlung der ökonomischen Seite der Frage

1) eine systematische Erklärung jener Einrichtungen an der hydraulischen Schmiedepresse geben, durch die ihre hohe betriebsökonomische Bedeutung bedingt wird, und

2) eine systematische Besprechung jener Einrichtung an der Dampfschmiedepresse, durch die deren geringer betriebsökonomischer Werth erklärt wird.

Eine gewöhnliche hydraulische Presse, die ihr Betriebswasser direct vom Pumpwerk zugeführt erhält, bedarf für die Bewegung des Presskolbens nur immer genau so viel Druck, als der ihm gegenüber stehende Widerstand erfordert, – bei völligem Leergange des Presskolbens ist demnach nur ein minimaler Wasserdruck für seinen Vorschub erforderlich, nämlich nur so viel, als zur Ueberwindung der durch die Dichtung bedingten Reibung am Kolbenumfange erforderlich ist, – mit steigendem Widerstände erhöht sich die Thätigkeit des Pumpwerkes und steigt bis zum Schlusse des Maximaldruckes. Demgemäss arbeitet eine solche hydraulische Presse zwar langsam, aber durchaus ökonomisch; ein Uebelstand hierbei ist aber die langsame Bewegung des Presskolbens und die fortwährend wechselnde Inanspruchnahme der Dampfmaschine.

Den Uebelstand der langsamen Arbeit seitens der Presse, sowie der wechselnden Inanspruchnahme der Dampfmaschine beseitigt man durch die Einschiebung eines Gewichtsaccumulators zwischen Pumpwerk und Presse. Diese Anordnung, die zwei Uebel der hydraulischen Presse beseitigt, nimmt ihr leider auch gleichzeitig den derselben eigenen Vorzug der Kraftökonomie, insofern auch bei geringem oder gänzlich fehlendem Widerstände das zur Bewegung des Presskolbens dienende Wasser vorher unter den für die Pressung bestimmten Maximaldruck gebracht werden muss. Es bedingt dies eine um so grössere Kraftvergeudung, je grösser der Weg des Presskolbens, den dieser bei geringem bezieh. gänzlich fehlendem Widerstände zu machen hat, gegenüber dem Theil des Weges, den er während der Maximaldruckwirkung zurückzulegen hat. Bei einer Schmiedepresse dürfte der völlige Leergang des Presskolbens unter Umständen ½ bis ¾ der ganzen Hublänge betragen, und nur ½ bis ¾ Weglänge kommt auf die Presswirkung selbst. Wenn man auch die Hublänge auf das äusserst zulässige Maass beschränkt, so erfordert doch die Handhabung des Schmiedestückes und der Umstand, dass das aus dem Feuer kommende Eisen räumlich so gestaltet ist, dass es oft mehr als die doppelte Höhe des die Schmiedepresse verlassenden Fabrikates besitzt, eine verhältnissmässig grosse Hublänge des Presskolbens. Verwendet man also Druckwasser für den Vorschub des Kolbens auf ½ bis ¾ seiner ganzen Weglänge bei völliger Abwesenheit jeden Widerstandes, so bedeutet das eben eine ganz erhebliche Kraftvergeudung. Das Unregelmässige eines derartigen Accumulatorbetriebes, der |127| zwar schnellen Gang der Presse und gleichmässige Inanspruchnahme der Dampfmaschine gestattet, andererseits aber ein Mehrfaches an Betriebskraft erfordert, leuchtet ein.

Es war nun die Aufgabe der Technik, diesem Uebelstande des Accumulatorenbetriebes abzuhelfen, ohne die damit verknüpften Vorzüge einzubüssen. Die Borsig'sche hydraulische Schmiedepresse (Fig. 1) löst diese Aufgabe auf folgende Weise: Für die Bewegung des Presskolbens, insoweit ein nur geringer oder gar kein Widerstand zu überwinden ist, also für etwa ½ bis ¾ Wegelängen des abwärts gehenden Presskolbens, benutzt dieselbe als Betriebskraft Wasser, das sich unter einem nur geringen Drucke befindet, nämlich nur so viel, als zur Senkung und Hebung des Presskolbens und zur schnellen Beseitigung des in dem Presscylinder befindlichen Druckwassers erforderlich ist. Nur für die wirkliche Compression des zu pressenden Gegenstandes, – in diesem Falle glühendes Eisen bezieh. Stahl, – verwenden wir unter hohem Drucke stehendes Wasser; es findet also hierbei gar keine Vergeudung von Kraft statt, – da nur so viel Kraft in Anspruch genommen wird, als für die directe Pressung des zu pressenden Gegenstandes erforderlich ist. Diesem Zwecke dient nun folgendes Mittel:

Der Presscylinder besteht aus drei Theilen mit je verschiedenem Querschnitte.

Nur auf den Kolben des grossen Cylinders wirkt das unter hohem Drucke stehende Wasser ein, während auf die beiden anderen kleinen Cylinderquerschnitte lediglich Wasser unter niederem Drucke stehend einwirkt; hiervon dient der eine Querschnitt für den Niedergang des Presskolbens bis zur beginnenden Presswirkung und der zweite Querschnitt für den Rückgang des Presskolbens nach vollzogener Maximalpressung.

Hierbei sei noch besonders hervorgehoben, dass der beim Niedergange des Kolbens entstehende Raum im Hochdruckpresscylinder durch selbsthätig angesaugtes Wasser gefüllt wird, und demnach also aus dem Hochdruckaccumulator nur so viel Wasser verbraucht wird, als zur directen Pressung des Schmiedestückes unbedingt erforderlich ist. Da für den Leergang des Presskolbens nur unter niedrigem Drucke stehendes Wasser, und zwar auch nur in geringer Menge, andererseits für den eigentlichen Pressprocess zwar unter hohem Drucke stehendes Wasser, jedoch ebenfalls nur in verhältnissmässig geringer Menge, gebraucht wird, insofern die Compression des Schmiedestückes immer nur eine verhältnissmässig geringfügige Wegestrecke für den Presskolben ergibt, so folgt hieraus eine ganz bedeutende Kraftersparniss gegenüber einer hydraulischen Presse mit nur Hochdruckaccumulatoren und einem Presscylinder. Die Grösse dieser Kraftersparniss erhellt aufs schlagendste aus der später folgenden Beleuchtung des Kraftbedarfs der Dampfschmiedepresse.

Die Einrichtung von Niederdruck- und Hochdruckaccumulatoren, sowie die Theilung des Presscylinders in drei Theile, von denen jeder einem besonderen Zwecke dient, und die damit verknüpfte Nothwendigkeit mehrfacher Rohrleitungen lässt Borsig's hydraulische Schmiedepresse complicirter erscheinen, als sie in der That ist. Die Frage der Einfachheit bezieh. Complicirtheit des ganzen Apparates erfährt erst nach erfolgter Beleuchtung der Dampfschmiedepresse am zweckmässigsten eine vergleichsweise Erörterung, weshalb wir zunächst hierüber hinweggehen. Ein fernerer bedeutender Vorzug der Borsig'schen Presse gegenüber jeder anderen Construction besteht in der eigenartigen Construction der Umsteuerungsventile, die völlig entlastet sind, deshalb bedingt es keinen Unterschied für die Leichtigkeit der Umsteuerung, ob 1 at oder 300 at in der Leitung sind. Für diese Umsteuerung spielt daher die Höhe des Wasserdruckes gar keine Rolle.

Textabbildung Bd. 307, S. 127

Ferner gewährleistet die Construction dieser hydraulischen Schmiedepresse eine schnelle Bewegung des Presskolbens, mithin eine grosse Leistungsfähigkeit, eine leichte Regulirbarkeit der Höhe und der Wirkung des Druckes, einen constanten Druck bei Massenfabrikation von Schmiedestücken gleicher Grösse und endlich in Folge des geringen Bedarfes an Druckwasser die Anwendung von Differential-Gewichtsaccumulatoren.

Besonders dieser letzte Punkt ist von Wichtigkeit. – |128| Die Verwendung von Gewichtsaccumulatoren, besonders für die grösseren hydraulischen Schmiedepressen, welche mit Druck (300 bis 500 at) arbeiten, ist bei der allgemein benutzten Construction dieser Accumulatoren, in Folge der erforderlich hohen Gewichtsbelastung, mit grossen technischen Schwierigkeiten verbunden. Daher hat man schon mehrfach versucht, diese Gewichtsaccumulatoren durch Luftdruckaccumulatoren zu ersetzen, aber dies ist nur auf Kosten der günstigen Wirkung der hydraulischen Pressen geschehen. Die Gewichte des Accumulators sollen bei dieser Construction durch Pressluft ersetzt werden. Es ist dies unzweifelhaft ein guter Gedanke, jedoch verstösst er leider, ebenso wie die Dampfschmiedepresse, gegen den Grundsatz einer jeden Pressung, nämlich: Erzielung eines starren, allmählichen, stetig wirkenden Druckes.

Es ist ausgeschlossen, mit diesen Luftdruckaccumulatoren die volle Wirkung einer hydraulischen Schmiedepresse zu erzielen, selbst wenn man den Raum, in welchem die Luft durch besondere Luftdruckpumpen comprimirt werden muss, so gross wie möglich machen wollte. – Die Wirkung der Luftdruckaccumulatoren auf die Presskolben der hydraulischen Pressen ist insofern ungünstiger als die der Dampfschmiedepressen, weil die Spannung der Pressluft bei Beginn des Hubes der Presskolben am grössten und am Ende des Hubes am kleinsten ist, während es doch umgekehrt sein sollte, weil gerade am Ende des Hubes für die Pressung der stärkste Druck erfordert wird. – Aber auch die Anlagekosten einer derartigen Accumulatoranlage sind viel theurer, als die von Differential-Gewichtsaccumulatoren.

Folgende acht Punkte, nämlich:

  • 1) Erzielung eines starren, jede Expansion und Repulsion ausschliessenden, constant wirkenden Druckes,
  • 2) Theilung des Betriebswassers in Nieder- und Hochdruck,
  • 3) damit zusammenhängend ein Presscylinder mit drei verschiedenen Querschnitten,
  • 4) Entlastung der Umsteuerungsventile,
  • 5) leichte und schnelle Regulirbarkeit der Höhe und der Wirkung des Druckes für verschieden grosse Schmiedestücke,
  • 6) leichte und schnelle Regulirbarkeit des Hubes der Presskolben,
  • 7) schnelle Umsteuerung der Vor- und Rückwärtsbewegung der Presskolben,
  • 8) zulässige Anwendung von Differential-Gewichtsaccumulatoren,

bilden die wesentlichsten Vorzüge der Borsig'schen hydraulischen Schmiedepresse.

Die Einrichtung eines Nieder- und Hochdruckaccumulators und damit im Zusammenhange der 3theilige Presscylinder (Fig. 2) bedingen die grosse Betriebsökonomie dieser Presse.

Von den constructiven Nebensächlichkeiten bei dieser hydraulischen Schmiedepresse, wie den Windkesseln, den Aus- und Einrückvorrichtungen der Presse, den Sperrhähnen; dem Pumpwerke, den automatischen Ausrückvorrichtungen u.s.w., wollen wir hier absehen, weil sie für die gute Wirksamkeit der Presse zwar von erheblicher Wichtigkeit, für die gegenwärtige Beleuchtung der eigenartigen Vorzüge der Presse jedoch nur von untergeordneter Bedeutung sind.

Wir gehen nunmehr auf eine nähere Beleuchtung der Dampfschmiedepresse ein:

Wie gesagt, können wir diesen Apparat als eine Presse im engeren Sinne des Wortes nicht gelten lassen, weil das charakteristische Merkmal einer Presse, der starre, nicht repulsive Druck, diesem Apparate nicht eigen ist.

Textabbildung Bd. 307, S. 128

Da die rein schmiedetechnische Wirkungsweise dieses Apparates bereits eingangs erörtert und als zweckwidrig nachgewiesen worden ist, so erübrigt nur noch seine Beleuchtung in betriebsökonomischer Beziehung.

Bei der Dampfspannung von etwa 8 at im Kessel dürfte auf dem Wege nach dem grossen Dampfcylinder dieser Schmiedepresse und innerhalb desselben bis zum Zeitpunkte der eigentlichen Druckwirkung eine erhebliche Abkühlung des Dampfes und damit eine Minderung der Dampfspannung eintreten. Es stellt diese Abkühlung des Dampfes einen Verlust der erzeugten Kraft dar. Der verhältnissmässig langsame Wechsel des Dampfes im grossen Cylinder befördert ungemein eine solche Abkühlung: Erste Quelle des Kraftverlustes.

Der ganze vom Presskolben zurückzulegende Weg, |129| wovon, wie gesagt, ¾ als Leergang zu bezeichnen ist, erfolgt unter der Einwirkung des vollen Dampfdruckes von 8 at im Dampfkessel, entsprechend dem Vorgange in der hydraulischen Presse bei nur einem Accumulator. Dieser Umstand bedingt, wie bei der hydraulischen Presse mit einem Accumulator, eine zweite und zwar die bedeutendste Quelle der Kraftverschwendung.

Der Rückgang des Presskolbens erfolgt gleichfalls wieder unter dem directen Dampfdrucke des Kessels: Dritte Quelle des Kraft Verlust es.

Das aus dem Presscylinder nach dem Wassercylinder zurückdrückende Wasser bedingt wieder den gleichen Kraftverlust, wie der Niedergang des Presskolbens: Vierte Quelle des Kraftverlustes.

Das Verhältniss zwischen dem Durchmesser des grossen Presscylinders und dem Presskolben des kleineren Wassercylinders verhält sich bei einer Dampfschmiedepresse in der Grösse von etwa 500 t wie 1 : 6. Sobald also der vom Presskolben zurückzulegende Weg mehr als ⅙ des ganzen Hubes beträgt, ist ein einmaliger voller Hub des Dampfkolbens zur Ausführung einer Pressung nicht ausreichend, sondern es wird ein nochmaliger Hub nöthig; bei der ganzen Hublänge des Presskolbens ist also eine 6malige Füllung des grossen Dampfcylinders, unter Zufluss von Wasser aus dem Reservoir, erforderlich. Ist nun auch anzunehmen, dass beim Schmieden von kleineren Theilen nur eine geringe Hubböhe in Anwendung kommt, so erscheint es doch wahrscheinlich, dass selbst bei kleinen Schmiedetheilen eine Hubhöhe von ⅙ des ganzen Hubes häufig nicht auslangen und alsdann eine wiederholte Füllung des grossen Dampfcylinders nöthig werden dürfte. Also hierin liegt die fünfte Quelle von Kraftverlust.

Dass endlich die Stärke des Druckes für grössere oder kleinere Schmiedestücke nicht geregelt werden kann, also für kleinere Schmiedestücke dieselbe Dampfkraft gebraucht wird wie für grössere Stücke, ist die sechste Quelle der Kraftverschwendung.

In den angeführten Uebelständen liegt die Erklärung für den grossen Dampfverbrauch dieser Dampfschmiedepressen, der in gar keinem Verhältniss zu der effectiv geleisteten Schmiedearbeit steht. Die sogen. Verlustarbeit beträgt bei diesem Apparate wahrscheinlich unter Umständen ein mehrfaches von der Nutzarbeit, auf welch letztere es allein ankommt.

Bei der Borsig'schen hydraulischen Schmiedepresse trifft das Gegentheil zu; hier ist die Verlustarbeit auf das unvermeidliche Mindermaass gebracht; sie beträgt nur einen kleinen Bruchtheil von der effectiven Nutzarbeit.

Die directe Verwendung des Dampfes für Compressionszwecke ist die unzweckmässigste und wenigst wirthschaftliche Verwendungsart. Die oben angeführten sechs Quellen des Kraftverlustes bilden die Energie verzehrenden Zwischenglieder und bedingen den grossen Dampfverbrauch dieser Schmiedepresse. Der für den Betrieb dieses Apparates erforderliche Dampf würde genügen für den Betrieb von mehreren hydraulischen Pressen der Borsig'schen Bauweise.

Es lässt sich sowohl bei dieser hydraulischen Presse als auch bei der Dampfschmiedepresse durch Berechnung die verbrauchte Kraft genau ermitteln, und daraus ergibt sich, wie gross das Verhältniss der Nutzarbeit zur Verlustarbeit ist. Aus diesem Rechnungsbeweise würde sich noch deutlicher die ökonomische Unzweckmässigkeit der Dampfschmiedepresse, sowie die bevorzugte Stellung der Borsig'schen Schmiedepresse ergeben.

In diesem abfälligen Urtheil über den Dampfschmiedeapparat liegt durchaus nicht irgend welcher die Construction selbst betreffender Tadel. Die durch diese Dampfschmiedepressen bedingte Kraftvergeudung ist zum grössten Theile durch das Princip der Anwendung des directen Dampfdruckes für Compressionszwecke unabänderlich gegeben. Jeder elastische Körper ist für Compressionszwecke absolut untauglich. Die lebendige Kraft des hochgespannten Dampfes direct zu Compressionszwecken zu verwenden, ist eine Versündigung gegen die Grundgesetze der Mechanik. – Für Compressionszwecke können nur starre Körper ohne Repulsivkraft zur Anwendung kommen. Den Metallen am nächsten steht hier das Wasser, und da Metalle nur bei mechanischen Hebelpressen zur Anwendung gelangen können, die hydraulischen Pressen dagegen bei grossen Druckhöhen ihrer anderweitigen Vorzüge wegen den Hebelpressen weit überlegen sind, so liegt es auf der Hand, dass für Zwecke starker Compression ausschliesslich das Wasser in Betracht kommt.

Verwendet hierfür ein Constructeur heute noch den directen Dampf oder comprimirte Luft, dann ist das ein ebenso arger Missgriff, als wenn man einen Dampfhammer auf eine Unterlage aus Gummi elasticum stellen wollte.

Die Leistungsfähigkeit der Borsig'schen Presse hängt lediglich von der Schnelligkeit ab, mit welcher der Arbeiter das Schmiedestück zu handhaben vermag. Unter allen Umständen arbeitet dieselbe schneller als die Dampfschmiedeschnellpresse.

Was die Regelbarkeit der Stärke und der Wirkung des Druckes der Borsig'schen Presse betrifft, so möchten wir hier zum Schlusse noch eine kurze Erläuterung hinzufügen:

Die Regulirbarkeit der Stärke des Druckes bedeutet Vermeidung von Kraftvergeudung. Es unterliegt wohl keinem Zweifel, dass kleinere Schmiedestücke weniger Druck erfordern als grosse. Angenommen, ein grosses Schmiedestück erfordere zur Bearbeitung einen Höchstdruck von 600000 k, während ein kleineres nur 100000 k gebraucht, so wäre es doch eine unverantwortliche Kraftvergeudung, wenn man diese kleineren Stücke mit 5mal so hohem Drucke als nothwendig ist pressen wollte. – Auch die Regelung der Wirkung des Druckes, also ob derselbe schneller oder langsamer auf das Schmiedestück wirken soll, ist unter Umständen von hoher Wichtigkeit für das erfolgreiche Schmieden, besonders für das Schmieden von Formstücken. Man kann nämlich dadurch nach Wunsch und Bedarf die Wirkung des sogen. Vor- sowohl, als auch die des Hauptdruckes regeln, also entweder den Vordruck schneller und den Hauptdruck langsamer und umgekehrt auf das Schmiedestück wirken lassen, ohne dadurch die Leistungsfähigkeit der Presse zu beeinträchtigen. – Die Hauptsache dabei aber ist, dass diese einmal festgestellte Stärke des Druckes u.s.w. während des Betriebes unabhängig von der Zuverlässigkeit des die Steuerungshebel bedienenden Arbeiters ist und unverändert bleibt. Hierdurch ist man in der Lage, jedes Schmiedestück von bestimmter Grösse und Form, selbst nach Wochen und Monaten, immer unter absolut gleichen Druckverhältnissen zu pressen, und man kann daher selbst bei Massenfabrikation stets Schmiedestücke von gleicher Homogenität und Beschaffenheit erzielen.

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Diese eben angeführte Regelbarkeit der Borsig'schen hydraulischen Schmiedepresse hat den grossen Vorzug, dass man mit gleichem Vortheile dieselbe sowohl für die Anfertigung grosser, wie für die kleinsten Schmiedestücke verwenden kann, weil die zur Verwendung kommende Betriebskraft stets im Verhältniss zur Grösse des zu pressenden Schmiedestückes steht. Durch sinngemässe Ausnutzung dieser Eigenschaften der Presse machen sich deren Anlagekosten sehr bald bezahlt.

Ueber Schmiedepressen vgl. 1891 279 55. 280 10. 281 12. 1892 284 * 221. 1893 289 62. 1895 295 94. 296 23. 297 249. 1897 303 * 135. * 151.

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