Titel: Das Pressmetall und seine Beziehung zum Schweissen und Löten.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1903, Band 318 (S. 506)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj318/ar318138

Das Pressmetall und seine Beziehung zum Schweissen und Löten.

Prof. Dr. Hof in Witten hat ein Verfahren patentiert erhalten, nach welchem Späne von Weichmetallen durch Formpressung in solide Körper umgewandelt werden können, und im Anschluss daran eine Reihe von Versuchen angestellt, in denen er Späne von allerlei Metallen durch Pressungen bis zu 4000 Atm. zu mehr oder weniger fest zusammenhängenden Massen vereinigte. Seine Beobachtungen hat er in dem XXX. Band, Heft 7 der Zeitschrift für mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterricht niedergelegt. Er zeigt u.a., dass ein aus Spänen zusammengepresstes Stück noch dichter sein kann, als ein Gusstück, da letzteres bei dem angewendeten Druck noch nachgab, also Hohlräume enthalten haben musste.

Die Hofschen Versuche haben ihre Vorgänger zum mindesten in Versuchen, welche Prof. Clausius in Zürich bereits zu Anfang der 60 Jahre vorgeführt hat: zwei Bleiplatten wurden hochkant mit dem Messer aus freier Hand möglichst geradlinig beschnitten und unmittelbar darauf gegeneinandergepresst, unter geringer Verschiebung. Sie blieben fest aneinander haften und vertrugen sogar das Anhängen von Gewichten in überraschender Weise. Dabei konnte man. den Spalt gegen das Licht haltend, deutlich erkennen, dass sich das Metall nur an wenigen Punkten berührte. Es waren immer nur wenige Quadratmillimeter, welche wirkliche Adhäsion erfuhren, was sich auch nach dem Auseinanderreissen klar erwies.

Ich selbst habe diese Versuche alljährlich im Physikunterricht wiederholt und sie auch in den technologischen Unterricht übernommen, als Einleitung zu dem Kapitel „Schweissen und Löten,“ und ich halte auch das Pressmetall für ein Produkt eines hierhergehörigen Vorganges: Es wird, wie auch Hof sich ausdrückt, die Adhäsion zwischen zwei getrennten Körpern, welche bekanntlich, wenn auch oft in sehr geringem Masse, sofort bei der Berührung auftritt, durch innige Berührung in Kohäsion übergeführt, und es gehört dazu nach meiner Auffassung eben nur diese innige Berührung, ohne dass gerade eine Pressung in der von Hof angewendeten Weise überall erforderlich ist.

Für diese Anschauung spricht, abgesehen von den weiter unten anzuführenden Versuchen von Spring, schon das bekannte Einfressen von Spur zapfen in das Spurlager. Ich besitze ein solches Stück, bei welchem die Vereinigung – kalte Schweissung – so stark wurde, dass der Zapfen abbrach, und die hierzu erforderliche Kraft nicht imstande war, die Trennung des Zapfens von der Pfanne zu bewirken. Solche Berührungsstellen sehen, wenn sie kurze Zeit ohne Schmierung gelaufen haben, bekanntlich außerordentlich sauber aus; die völlige metallische Reinheit ist gewahrt, die Belastung, im Verein mit der von Clausius angewendeten Schiebebewegung bewirkt die innige Berührung, und die Vereinigung vollzieht sich, wie der Zapfenbruch beweist, plötzlich,. – Beim Löten entfällt der Druck. Er darf es, weil das Lot im flüssigen Zustand angewendet, die innige Berührung also gewährleistet wird. Dabei ist die völlige Reinheit der Oberfläche der mit einander zu vereinigenden Stücke Hauptbedingung, ohne deren Erfüllung keine Lötung gelingt.

Das Schweissen gelingt ebenfalls nur, wenn durchaus für metallisch reine Oberflächen gesorgt wird, wie es beim Loten durch das Lötmittel: Lötwasser, Borax usw. oder beim Schweissen im Feuer durch den Schlackengehalt des Materials oder durch schlackenähnliche Zusätze bezw. Borax bewirkt wird. Um die innige Berührung herzustellen, muss zunächst das Material eine gewisse Weichheit besitzen. Es muss, wie Siegellack, die Eigenschaft haben, innen möglichst fest zu bleiben, obwohl die Oberfläche durch Erhitzen weich geworden ist. Diese Eigenschaft besitzt das Schmiedeeisen in vorzüglichem Masse, Es reicht dann ein Schlag, ein verhältnismässig geringer Druck aus. um die Vereinigung zu bewirken. Die Erwärmung hat mit der dann hervorgerufenen Kohäsion nichts zu tun, sie hat das Material weich gemacht und damit ihre Aufgabe erfüllt.

In gleicher Weise vollzieht sich auch die elektrische Schweissung nach Tkomsen-Houston. Die Metallenden, Kupfer, Eisen, Nickel, Blei usw. werden, gut gerade bearbeitet, stumpf aneinandergestossen, nachdem sie in isolierte Fassungeneingespannt worden, und in die Leitung eines sehr starken Stromes geschaltet, Der an den Trennungsstellen auftretende Widerstand macht das Material glühend, die Fassungen werden etwas gegeneinander geführt, wodurch eine geringe Pressung der glühenden Metallenden gegeneinander hervorgebracht wird, und die Schweissung ist vollendet: das erweichte wiederum gut gereinigte Metall ist in die erforderliche innige Berührung gebracht worden und die Kohäsion ist in ihre Rechte getreten.

Die durchaus reine Oberfläche ist überall die Hauptbedingung. Auch bei den Hof'schen Versuchen gelingt es nicht, unreine Metallspäne, wie z.B. angerostete Eisenspäne, zu vereinigen.

Der von Clausius betretene Weg ist von dem Präsidenten Spring5) der Brüsseler Akademie weiter verfolgt worden, und zwar seinem Berichte gemäss – Vortrag in der öffentlichen Jahressitzung der Akademie am 17. Dezember 1898 offenbar ohne Zusammenhang mit seinem Vorgänger. Spring hat die vorliegende Frage sehr allgemein bearbeitet und ist daher auch auf das Zusammenpressen von Metallspänen gekommen; er hat Zinn- und Kupferpulver zu Bronze und Zink und Kupfer zu Messing zusammengepresst, ebenso Kupfer und Antimon, sogar Blei, Zinn, Wismut und Cadmium zu der bekannten leichtflüssigen Legierung.

Ganz eigenartig sind die diesbezüglichen Versuche ohne Verwendung der Pressung. Verschiedene Metallstücke: Gold, Platin Silber, Kupfer, Zink, Blei, Wismut usw., wurden, sehr eben bearbeitet, aufeinander gelegt und längere Zeit ohne jeden fremden Druck, aber bei erhöhter Temperatur, nur der Wirkung des Eigengewichtes überlassen. Die Temperatur wurde beträchtlich unter dem Schmelzpunkt gehalten: bei Platin 1600, bei Gold und Kupfer etwa 800 u.s.w. Es zeigte sich das überraschende Ergebnis, dass die Metalle der gleichen Art nach einiger Zeit – je nach der Härte in 3-12 Stunden – geschweisst waren, so dass sie ein Stück bildeten, ohne sichtbare Verbindungsstelle. Die Paare verschiedener Metalle hatten sich an der Verbindungsstelle legiert, und zwar umso tiefer, je geschmeidiger sie waren. Kupfer und Zink hatten eine ¼ mm dicke Schicht Messing gebildet, wärend Zinn und Blei sich in einer Dicke von 6 mm legiert hatten. Dagegen zeigten Zink und Blei, welche sich bekanntlich in geschmolzenem Zustande getrennt halten, ebenso wie Zink und Wismut, nur den Anfang einer Verbindung ohne jede Festigkeit.

Die oben gegebene Auffassung, dass die Adhäsion in. Kohäsion übergegangen sei, wird hierdurch vollauf bestätigt. Aber es ist im höchsten Grade beachtenswert, dass. nach den Versuchen von Spring, die Pressung durch die Dauer bei einer verhältnismässig niederen Temperatur ersetzt werden kann; Dabei hat die Erhöhung der Temperatur nicht den oben angezogenen Wert der Erweichung sondern, wie Spring sagt, den der Erhöhung der Diffusion, des gegenseitigen Durchdringens der Moleküle.

Man könnte hier den Einspruch erheben, dass eine Diffusion nur bei verschiedenen Materialien auftreten kann? dass dieselbe also nur eine Rolle spielt, wenn Zink oder Zink und Kupfer u.s.w. mit einander in Berührung treten. Denn es ist fraglich, ob ein gegenseitiges Durchdringen auch bei völlig gleichartigen Körpern, die auf einander geschichtet werden, beobachtet wird. Das Gesetz von Gudberg und Waage, wonach sogar die chemische Wirkung zweier verschiedener mit einander in Berührung tretender Körper aufhört, wenn der Gleichgewichtszustand eingetreten ist – Kalisalpeter und Chlornatrium wechseln ihre Basen aus, ebenso aber auch Chlorkalium und Natronsalpeter, bis zu einer gewissen Grenze hin – wird sicher auch auf die Legierungen sich erstrecken. Handelt es sich schliesslich doch nur um die Affinität, die gegenseitige Anziehungskraft der kleinsten Moleküle, dem Berührungspunkt zwischen Chemie und Physik. Man kann daher bei den obengenannten Vorgängen, gleiche Körper vorausgesetzt, füglich das Wort Diffusion fallen und lediglich die Adhäsion in seine Rechte treten lassen.

Haedicke.

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Naturwissenschaftliche Rundschau. 1900, No. 23, S. 285.

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