Titel: Polytechnische Schau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1923, Band 338 (S. 46–51)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj338/ar338011

Polytechnische Schau.

(Nachdruck der Originalberichte – auch im Auszuge – nur mit Quellenangabe gestattet.)

Der Mensch als Kraftmaschine. Ein Gegenstand der Wissenschaft, dessen Behandlung stets aufmerksame Zuhörer findet, ist der Mensch selbst. Er kann von vielen Seiten Gegenstand der wissenschaftlichen Behandlung werden. Ja, es gibt eine große weitverzweigte Wissenschaft, welche sich ausschließlich mit ihm beschäftigt, das ist die Medizin. In einem der Technik gewidmeten Journal wird man natürlich den Menschen mit der Maschine vergleichen wollen. Volkswirtschaftlich hat Speiser1) die Maschine Mensch behandelt. Im Nachfolgenden soll er im Anschluß an eine ausführlichere Arbeit2) vom Standpunkt der Kraftmaschinentechnik aus betrachtet werden.

Wie jede Dampfmaschine ihre Hilfsmaschinen hat, Speisepumpe, Antriebsmaschine für Bewegung von Rost und Kohlenförderband im Kesselhaus usw., so hat auch der Mensch zur Aufrechterhaltung des Betriebes, d.h. seines Lebens, eine Reihe von Hilfsmaschinen nötig, welche wir die inneren Organe nennen: Herz, Lunge usw. Diese Organe sind genau wie Arbeitsmaschinen zu betrachten. Es wird ihnen eine bestimmte Energie zugeführt und dafür leisten sie eine bestimmte Arbeit. Das Herz z.B. treibt das Blut durch den Körper, welches einerseits in den Adern als Träger der Nährmittel und des Sauerstoffes und der für die Erhaltung des Körpers nötigen Baustoffe und andererseits in den Venen als Träger der Abfallstoffe und des Kohlendioxydes dient. Es entspricht annähernd der Antriebsmaschine im Kesselhaus, welche das die Kohlen zu den einzelnen Feuerstellen schaffende Förderband bewegt. Aehnlich ist es mit den übrigen Organen.

Um die einheitliche Behandlung der verschiedenen Organe zu zeigen, würde der Ingenieur den Umriß eines Menschen zeichnen und an den Stellen, wo die Organe sitzen, die Leistung, den Energiebedarf und den Wirkungsgrad des dort sitzenden Organs hinschreiben. Die Physiologen haben wohl gezeigt, daß diese Aufgabe lösbar ist, so ist die Leistung des Herzens recht genau gemessen, ebenso der Energiebedarf der Kaumuskeln, aber einheitlich durchgeführt ist sie nicht: der Umriß würde noch recht leer bleiben.

Mehr beschäftigt haben sich die Physiologen mit der Untersuchung der eigentlichen Kraftmaschinen im menschlichen Körper, mit der der Muskeln. Als die Physiologie begann, sich mit dieser Frage zu beschäftigen, hat man die Arbeit des Muskels mit einem sogenannten Arbeitssammler gemessen. Dieser gestattete im allgemeinen nur die Messung der Arbeit mehrerer Reize, und ließ die Untersuchung eines einzelnen Reizes nicht zu. Deshalb hat man das Verfahren jetzt verlassen und arbeitet mit einem fest eingespannten Muskel, der zwar keine Arbeit leistet, aber infolge der Reizung eine zu messende Kraft entwickelt. Hill, der mit sehr empfindlichen Thermoelementen und einem masselosen Galvanometer nach diesem Verfahren gearbeitet hat, konnte feststellen, daß man bei der Arbeit der Muskels infolge eines einheitlichen Reizes mehrere Abschnitte unterscheiden muß. Daselbe hat Meyerhof bei seinen biochemischen Untersuchungen gefunden, der drei Abschnitte unterscheidet: Zuckung, Erschlaffen, Erholen.

Hill hat sich bei dem zur Bestimmung des Wirkungsgrades dienenden Teil seiner Arbeiten nur mit der Zuckung beschäftigt und ist erstaunt, für diesen Teilvorgang den Wirkungsgrad 1 zu finden. Für den Maschineningenieur liegt darin gar nichts besonderes; er weiß, daß Teilvorgänge eines Umlaufes alle möglichen Wirkungsgrade haben können. Bei einem Carnotschen Umlauf haben wir für die Wirkungsgrade der einzelnen Teilvorgänge in der Reihenfolge adiabatische Verdichtung, isotherme Wärmeaufnahme, adiabatische Dehnung, isotherme Wärmeabgabe bekanntlich die Werte 0; 1; ∞; 1; also zweimal 1 und einmal sogar ∞. Trotzdem ist der Wirkungsgrad des Gesamtumlaufes natürlich endlich. Der Ingenieur schreibt die Wirkungsgrade der Teilvorgänge gar nicht auf, weil sie gar keine Bedeutung haben.

Auch für den Muskel muß man einen vollständigen Umlauf behandeln; das hat bisher noch kein Physiologe getan. Man weiß zur Zeit überhaupt noch nicht, wie der Arbeitsvorgang im Muskel verläuft, wie sich die chemische Energie der Nährmittel in Arbeit verwandelt. Wärmeenergie kann nicht als Zwischenenergie auftreten; eine Wärmekraftmaschine ist der Muskel nicht; das ist jetzt sicher gestellt. Ob aber die osmotische Energie |47| von Kristalloiden oder die Quellungsenergie von Kolloiden oder die Oberflächenenergie die Zwischenart ist, weiß man noch nicht, weil noch für keine dieser vorgeschlagenen Energiearten ein vollständiger Umlauf unter Berücksichtigung der Verhältnisse im Muskel wirklich durchgerechnet worden ist.

Der Mensch nun als Ganzes darf nicht in dem Sinne als Kraftmaschine bezeichnet werden, wie wir das von unseren Kraftmaschinen her gewohnt sind. Diese sind Vorrichtungen, welche Arbeit nach außen abgeben. Der körperlich arbeitende Mensch, selbst der Steinträger, der Steine zum Bau eines Fremden zuträgt, gibt keine Arbeit nach außen ab, sondern arbeitet wie die Tiere des Waldes und Feldes, wie Fuchs und Sperling, nur für seinen und seiner Familie Unterhalt; allerdings nicht wie diese unmittelbar, sondern als Folge der Entwicklung der menschlichen Kultur auf dem Umwege über das Geld.

Nur unter willkürlichen Voraussetzungen über die Arbeiten, welche man als nach außen abgegeben ansehen will, kann man den Menschen als Kraftmaschine betrachten. Macht man solche Voraussetzungen, so entsteht sofort die Frage nach dem Wirkungsgrad dieser Maschine, die von Physiologen und Technikern verschieden gelöst wird. Der Begriff Wirkungsgrad ist kein von der Natur gegebener, sondern ein willkürlich eingeführter, welcher zur Erzielung einer einfachen Darstellung der natürlichen Verhältnisse dienen soll. Man kann also nicht darüber streiten, ob eine bestimmte Festlegung seiner Berechnungsart richtig oder falsch, sondern nur ob sie vorteilhaft oder unvorteilhaft sei.

Von den in der ausführlichen Darstellung mitgeteilten Nachteilen der Berechnungsart der Physiologen will ich nur auf den einen hinweisen, daß sie nicht überall durchführbar ist. Der Wirkungsgrad des Muskels läßt sich wohl nach der Berechnungsart der Ingenieure, nicht aber nach der der Physiologen berechnen. Bei den meisten Organen könnte man beide Berechnungsarten anwenden, wenn man die nötigen Zahlen schon beobachtet hätte und die Physiologen machen es auch, wo sie die Zahlen zu haben glauben, bald so, bald so. Beim Herzen dagegen läßt sich nur die Berechnungsart der Ingenieure anwenden, denn der Energiebedarf eines ruhenden Herzens läßt sich nicht feststellen, weil das ruhende Herz tot ist, kein Herz mehr im Sinne der Physiologen ist. Den Wirkungsgrad des Menschen als ganzes kann man natürlich nach beiden Arten berechnen; die Physiologen wenden aber selbstverständlich nur ihr Verfahren an. So haben wir also beim Muskel Berechnungsart der Ingenieure, bei den Organen bald dieses, bald jenes, beim Menschen als ganzes die der Physiologen. Dieser Wechsel in der Berechnungsart hindert nun auch den Vergleich der einzelnen Werte mit einander. Berechnet man den Wirkungsgrad des Muskels und des Menschen als Ganzes nach demselben Verfahren, also wegen des Muskels nach dem der Ingenieure, so wird sich der erstere stets größer ergeben, als der letztere. Man könnte ihr Verhältnis als den mechanischen Wirkungsgrad des Menschen bezeichnen, denn es hat mit dem gleichen Verhältnis bei den Maschinen viel Aehnlichkeit. Dieser mechanische Wirkungsgrad des Menschen würde ein Maß für die Eignung zu einer Arbeit oder für die Uebung in einer Arbeit geben und somit für die Bemühungen auf dem Gebiet der Ausles der Arbeiter von großer Bedeutung sein können.

Dr. K. Schreber.

Ueber Aluminium. Nachdem durch den Weltkrieg die Eisenpreise eine erhebliche Steigerung erfahren haben und nachdem weiter durch den Friedensvertrag von Versailles infolge des Verlustes von Elsaß-Lothringen Deutschland durch Abtretung des Minettegebietes seine wichtigste Eisenquelle verloren hat, ist es begreiflich, daß man sich in Deutschland nach einem Metall umsieht das möglicherweise das so wichtige Eisen ersetzen könne. Im ersten Augenblick schien es, daß das Aluminium vielleicht dieses Ersatzmetall abgeben könnte, aber bei näherer Prüfung der Sachlage gelangte man doch zu dem Eingeständnis, daß das Aluminium nur in sehr beschränktem Umfange das Eisen zu ersetzen vermag. Andererseits wird man aber doch zugeben müssen, daß sich das Anwendungsgebiet des Aluminiums noch erheblich erweitern läßt, so daß sich manche Lücke schließen lassen wird, die durch das seltener und beispielslos teuer gewordene Eisen entstand. Wenn die charakteristische Leichtigkeit des Aluminiums zweifellos in manchen Fällen ein technischer Vorzug ist, so beispielsweise im Flugzeugbau, so kann andererseits dieselbe Leichtigkeit doch auch ein technischer Nachteil sein, so beispielsweise im Lokomotivbau, wo die Schwere des Eisens die unbedingt erforderliche Adhäsionskraft zustande bringt oder etwa in der Munitionstechnik, wo für die Geschosse die Schwerkraft von Stahl und Eisen ebenfalls eine Grundbedingung ist. Schon diese beiden Beispiele zeigen, daß das Aluminium niemals restlos das Eisen in der Technik ersetzen kann.

Das Aluminium gehört zur Gruppe der sogenannten Erdmetalle und man hat berechnet, daß das Aluminium von den Bestandteilen der Erdrinde 7,3 % ausmacht; es gehört demnach zu den am stärksten vertretenen Metallen auf der Erde. Nicht unerwähnt bleibe, daß Eisen an der Erdrinde nur mit 5,1 % der Bestandteile beteiligt ist, nur vom Silizium mit 25 % Anteil wird das Aluminium noch übertroffen. Natürlich ist zu beachten, daß sich das Aluminium nicht in metallischem Zustande, wie das Eisen vorfindet, sondern nur in Form von chemischen Verbindungen auftritt. Derartige Verbindungen zeigen sich als Sauerstoff mit Aluminiumoxyd oder Tonerde und Kieselsäure. Anfangs bereitete die Gewinnung des Aluminiums aus diesen Verbindungen technisch ziemlich viel Schwierigkeiten, die jedenfalls größer waren, als die Verhüttung der Erze. Erst die Anwendung des elektrischen Stromes in der Metallurgie machte eine wirtschaftliche Gewinnung des Aluminiums möglich. Erwähnt sei, daß sich Aluminium in allerdings unerheblichen Mengen auch im Meerwasser findet; auch ist es in der Asche einiger Pflanzen nachweisbar.

Für die Herstellung des Aluminiums kommen nur sehr reine Tonerden in Frage; mit an erster Stelle steht hier Bauxit. Letzteres ist ein Mineral, das vornehmlich aus Tonerdehydrat neben kleinen Mengen Kieselsäure besteht. Der Name Bauxit ist von Les Baux in Frankreich herzuleiten, wo der Bauxit erstmalig von Berthier gefunden wurde. Man unterscheidet allgemein den weißen irischen oder amerikanischen oder den roten französischen Bauxit. Anfangs suchte man die Gewinnung des Aluminiums auf chemischer Grundlage zu betreiben; Bestrebungen, die Napoleon III. mit erheblichen Geldmitteln nicht ganz ohne Erfolg unterstützte. Aber erst durch die Erfindung des Louis Toussaint Heroult, der die Grundlagen für die elektrolytische Aluminiumgewinnung schuf und sein erstes Patent 1863 herausbrachte, wurde es möglich, eine wirklich großzügige Aluminium-Industrie zu entwickeln. Fast gleichzeitig ging in derselben Richtung der Amerikaner Martin Hall vor, der als Erfinder des heute allgemein benutzten Elektrolyten zu gelten hat. Im übrigen gibt es über die Verfahren zur Gewinnung reiner Tonerde zahlreiche Patente. In der Gegenwart erfolgt die Herstellung ausschließlich auf elektrolytischem Wege unter vorwiegender Benutzung künstlichen Kryoliths. |48| Um den erforderlichen elektrischen Strom auf dem billigsten Wege zu erlangen, da nur so das Aluminium den anderen Metallen gegenüber wettbewerbsfähig ist, haben sich die Aluminiumwerke meist dort angesiedelt, wo ihnen billigste Wasserkräfte zur Verfügung stehen, wie dies auch beispielsweise bei den größten Aluminiumwerken der Welt, der Aluminium-Industrie-Aktien-Gesellschaft zu Neuhausen (Rheinfall) in der Schweiz der Fall ist.

Was nun die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Aluminiums betrifft, so ist zunächst das Aluminium als ein silberähnliches, sehr geschmeidiges Metall zu bezeichnen. Gegenüber den Hauptmetallen ist es weicher als Kupfer, aber härter als Zinn und Zink. Die Widerstandsfähigkeit gegen Oxydation ist angesichts aller übrigen unedlen Metalle außerordentlich groß. Es besteht nahezu eine Unempfindlichkeit gegen trockene und feuchte Luft, Wasser, Kohlensäure, Schwefelwasserstoff und zahlreichen anderen organischen Säuren. Auffallend ist die große Widerstandsfähigkeit gegen konzentrierte Essigsäure, Fette und Fettsäuren, Formaldehyd und hochkonzentrierte Salpetersäure. Auf der anderen Seite wird jedoch Aluminium von verdünnter Salpeter- und Schwefelsäure langsam angegriffen, auch Salzsäure, Kali- und Natronlauge, Sodalösung und Kalkmilch löst Aluminium ziemlich schnell auf. Ebenso ist Aluminium von der Berührung mit anderen Metallen, besonders vor Kupfer und Messing zu behüten, da diese Metalle die Oxydation beschleunigen. Außerordentlich empfindlich ist Aluminium gegen Quecksilber, das in kleinsten Mengen schon zu einer schnellen Oxydation führt.

Der Schmelzpunkt des Aluminiums liegt bei 650 ° und der Siedepunkt bei 1800°C. Kurz vor dem Schmelzen bildet sich ein griesig breiartiger Zustand heraus. Der Bruch bei gegossenem Aluminium trägt einen kristallinischen Charakter, bei geschmiedetem Aluminium erscheint der Bruch sehnig und seidenartig glänzend. Aluminium besitzt ein außerordentliches Wärme-Leitungsvermögen, das gegenüber Kupfer halbmal und gegenüber Schmiedeeisen doppelt so groß ist. Die spezifische Wärme ist mit 0,232 bei 100 ° sehr hoch gegenüber anderen Metallen, die beispielsweise bei Kupfer und Zink 0,094 und bei Eisen 0,14 beträgt. Praktisch bedeutet dies, daß Aluminium zur Erreichung einer gewissen Temperatur mehr Wärmezufuhr benötigt; auf der anderen Seite bleibt aber Aluminium dafür auch länger warm. Trotz des niedrigen Schmelzpunktes braucht Aluminium mehr Wärme zum Schmelzen als Kupfer oder Kupferlegierungen. Ist aber Aluminium einmal geschmolzen, so bleibt es auch länger flüssig als andere Metalle. Hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften zeichnet sich Aluminium durch große Dehnbarkeit und Hämmerbarkeit aus. Betreffs der Hämmerbarkeit folgt es gleich hinter Gold, ebenso kann Aluminium zu sehr feinem Draht ausgezogen werden.

Auch in der Gießerei hat sich das Aluminium als ein sehr nützliches Metall erwiesen. Es muß eben rotwarm und gut dünnflüssig sein; erfahrungsgemäß läßt man etwas abkalten, was man durch Zugabe von etwas festem Metall beschleunigen kann. Es hat sich gezeigt, daß Aluminium dann den besten Guß liefert, wenn das Metall soweit erkaltet ist, daß es gerade noch läuft. Das flüssige Aluminium muß außerdem vor dem Abgießen gut durchgerührt und mit einem Löffel abgeschäumt werden. Die Gußmodelle für Rein-Aluminium müssen ein lineares Schwindmaß von 1,8 % erhalten, bei Gußlegierungen ist das Schwindmaß mit 1,3 % zu berechnen. Aluminium läßt sich auch kalt und warm schmieden. Wird Aluminium warm geschmiedet, so darf man es nicht rot werden lassen. Den richtigen Hitzegrad kann man dadurch feststellen, daß man das Metall mit einem Fichtenholzspahn berührt, wobei letzterer zu rauchen beginnen muß. Handelt es sich um kupferhaltiges Aluminium, das stets in der Temperatur niedriger ist, so wird der Spahn eben noch deutlich rauchen. Wünscht man Aluminium zu walzen, so müssen die Walzplatten eine besondere Beschaffenheit haben. Voraussetzung ist eine feinkristallinische Beschaffenheit des Metalls, sodaß nur in Kokillen hergestellte Walzplatten verwendet werden können. Für diesen Zweck wäre Sandguß unverwendbar. In der Regel werden die Walzplatten oder Walzbarren im warmen Zustande auf 9 mm heruntergewalzt, nach einer erneuten Anwärmung walzt man alsdann kalt weiter. Die Bleche werden nur dann einwandfrei, wenn die vorgewalzten Platten vor dem Weiterwalzen beiderseitig überschabt werden. Wünscht man sehr dünne Bleche herzustellen, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Bleche bei 2 mm Stärke vor der Weitververarbeitung nochmals auszuglühen.

Das Aluminium ist beim Pressen, Ziehen, Drücken und Prägen genau so zu behandeln, wie es bei anderen Metallen üblich ist. Beim Pressen und Ziehen benutzt man als Schmiermittel vorteilhaft Vaselinöl. Das vielfach übliche Ausglühen zwischen den einzelnen Stufen wird man sich in den meisten Fällen ersparen können. Bei Drücken hat die Erfahrung gelehrt, daß die Drückbank am besten bei einer Geschwindigkeit von 2000 bis 3000 Türen in der Minute arbeitet. Als Schmiermaterialien sind Seife, Paraffin oder Talg in Betracht zu ziehen. Dreharbeiten, ebenso Bohren, Gewindeschneiden, Feilen und Sägen nötigen beim Aluminium zur Beachtung bestimmter Verfahren. Sowohl beim Drehen, Bohren wie Gewindeschneiden zwingt die erhebliche Weichheit des Aluminiums dazu, nur kleine Späne zu nehmen, um das Einreißen zu verhindern. Während Feilarbeiten trocken ausgeführt werden können, erscheint es beim Arbeiten mit anderen Werkzeugen richtiger, diese mit Petroleum zu bestreichen. Am besten läßt sich geschmiedetes Aluminium verarbeiten; es folgen dann die Aluminium-Legierungen, während Rein-Aluminium im Schwierigkeitsgrad am Schluß steht. Beim Bohren bewährt sich am besten der gewöhnliche scharfe Drillbohrer. Die Geschwindigkeit ist um etwa 50 % größer als bei Messing zu wählen, dagegen soll sich der Vorrücker um 25 % langsamer bewegen. Eine zu rasche Bewegung des Vorrückers läßt ein Durchdrücken des Metalls befürchten. Auch bei Dreharbeiten sind dieselben Geschwindigkeiten bei der Drehbank geboten. Im allgemeinen wird man mit Seifenwasser als Schmiermaterial auskommen, wo jedoch schöne glatte Löcher Bedingung sind, wird man auf Petroleum zurückgreifen müssen. Beim Gewindeschneiden hat sich gezeigt, daß die Drehbank hier besser als die Kluppe arbeitet. Im allgemeinen ist das Loch etwas größer zu bohren, als dies bei Messing üblich ist. Für Sägearbeiten kann man bei Aluminium Kreis- oder Bandsägen benutzen, deren Zähne nicht verschränkt sind. Kreissägen arbeiten am besten, wenn das Blatt nach der Mitte zu dünner als am Außenrand ist. Die beste Geschwindigkeit ist 1200 bis 1300 m in der Minute am Außenrad gemessen. Die durch Aluminium verunreinigten Werkzeuge lassen sich am schnellsten und gründlichsten mit Natronlauge reinigen, was besonders für die Feilen gilt.

Gewisse Schwierigkeiten bietet das Aluminium, wenn es sich um sogenannte Zusammenfügungsarbeiten handelt. So lange wie man Aluminium mit demselben Metall zusammennietet, verschraubt oder vernagelt, ist die Sache sehr einfach, da dann keine Vorsichtsmaßregeln zu beachten sind. Es müssen also in diesem Fall Aluminium-Nieten, Schrauben oder Nägel zur Verfügung |49| stehen, was wohl meist nicht der Fall sein wird. Die Berührung von Eisenschrauben oder Eisennägeln oder jedes anderen Metalls mit Aluminium ist grundsätzlich zu vermeiden, da galvanische Einflüsse das Aluminium langsam zerstören. Man kann letzteres dadurch verhindern, daß man die Berührung der beiden Metalle isoliert, etwa durch Gummi, Holz oder Pappe. Schraubenlöcher sind in diesem Fall in Aluminium etwas breiter als die Schraube zu halten, um eine Berührung zu vermeiden. Auch dem Löten setzt das Aluminium ziemliche Schwierigkeiten entgegen, wenn es auch immerhin einige brauchbare Lote gibt. Wünscht man dem Aluminium einen schönen Glanz zu verleihen, so erzielt man diesen durch Beizen mit einer etwa zehnprozentigen Natronlauge. Am besten wirkt diese Lauge im warmen Zustande; sie ruft eine schöne mattsilberähnliche Färbung hervor. Beim Beizen ist folgendes Verfahren zu beobachten. Die Gegenstände werden zunächst eine kurze Zeit von etwa 15 bis 20 Sekunden in die Lauge gebracht und dann wieder herausgenommen, um nach dem Waschen abgebürstet zu werden. Die Gegenstände werden dann abermals eine halbe Minute in die Lauge gebracht, wobei sich an dem Aluminium eine neue lebhafte Gasentwicklung bemerkbar macht. Die Gegenstände werden hierauf abgewaschen und in Sägespänen gut abgetrocknet. Auch bei kupferhaltigem Aluminium ist diese Beize anwendbar. Anfangs wird das Metall braun bis schwarz und wandelt sich zur schönen weißen Farbe erst dann, wenn das Aluminium nach dem Abwaschen kurze Zeit in konzentrierte Salpetersäure getaucht wird. Ein sorgfältiges Waschen und Trocknen hat sich anzuschließen. Durch entsprechende Beizen lassen sich auch ausgezeichnete Mattierungen herstellen. Da starkgebeiztes oder mattiertes Aluminium die Berührung mit fettigen Händen schlecht verträgt, empfiehlt sich ein Schutz der Gegenstände durch Lackierung. Hierfür eignet sich am besten der farblose, nur wenig sichtbare Zaponlack. Für Farbenstriche ist Aluminium sehr geeignet; es ist lediglich das übliche Abwaschen mit Terpentinöl notwendig. Aluminiumbleche sind dem Lackieren leichter zugänglich als Eisenbleche. Für das Polieren von Aluminium empfiehlt sich folgendes Verfahren. Wenn notwendig, hat ein Abschmirgeln vorauszugehen oder man schleift mit gepulvertem Bimsstein und Wasser ab. Die eigentliche Politur wird dann mit der üblichen Tripel-Komposition mittels einer sich drehenden Lappenscheibe erzeugt. Die der Entfettung dienende Schlußarbeit bewirkt man durch eine Lappenscheibe mit Wiener Kalk.

Zu großer Bedeutung ist das Aluminium in der Elektrotechnik gelangt, da sich Aluminiumdraht für elektrische Leitungen ausgezeichnet eignet. Besonders im Weltkrieg bedeutete Aluminiumdraht für die Mittelmächte infolge der Kupfernot ein unschätzbares Ersatzmetall. Auch als Raffinations- und Reduktionsmittel hat sich das Aluminium von Wert erwiesen. Wird Aluminium flüssigem Eisen in kleinen Mengen zugesetzt, so wird das schädliche Eisenoxydul, das die Masse dickflüssig macht, zerstört und die Blasenbildung hierdurch vermieden. Ein Zusatz von Aluminium befördert außerdem die Umwandlung des in geschmolzenem Eisen in gelöster Form enthaltenen Kohlenstoffes in Graphit. Aehnlichen Nutzen gewährt das Aluminium beim Gießen von Stahlblöcken. Bereits äußerst kleine Mengen genügen, um beim Kokillenguß das Metall im Augenblick zu beruhigen, sodaß der Stahlblock an der Oberfläche vollständig eben erstarrt. Das Aluminium muß in diesem Fall in den Kokillen oder im Eingußtrichter zugesetzt werden, nicht in der Gießpfanne. Beim Grauguß dagegen legt man das Aluminium am besten auf den Boden der Gießpfanne. In der Verzinkerei gilt das Aluminium als ein Mittel, das Zink dünnflüssiger zu machen. Ein besonderes Kapitel stellen die Legierungen dar und steht hier die Aluminium-Bronze ihrer großen technischen Bedeutung wegen an der Spitze. Die Aluminium-Bronze erscheint in den verschiedensten Legierungen, die je nach ihrer Zusammensetzung sich von der größten Dehnbarkeit bis zur größten Härte bewegen. Hervorzuheben ist die große Widerstandsfähigkeit der Aluminium-Bronze gegen Oxydation. Was die Reinigung von Aluminium anbetrifft, so hat sich eine Paste aus Polierrot und Talg bestehend gut bewährt. Poliertes Aluminium darf natürlich nicht mit Sand oder Kreide bearbeitet werden. Kochgeschirre, die bräunlich im Innern angelaufen sind, lassen sich leicht mit einer verdünnten Lösung Alaun und Weinstein kochend reinigen. Man nimmt auf 1 Liter Wasser einen Eßlöffel von einem Drittel Weinstein und zwei Drittel Alaun.

Zum Schluß noch eine wirtschaftliche Bemerkung über die Preisentwicklung des Aluminiums. Während im Jahre 1852 das Kilogramm Aluminium noch 4800 Mark kostete, sank es in 2 Jahren auf die Hälfte. Im Jahre 1856 war der Preis bereits bei 240 Mark und 1889 bei 50 Mark angekommen. In der Folgezeit fiel der Aluminiumpreis noch mehr und lautete im Jahre 1902 auf 2 Mark für 1 kg. Während des Weltkrieges zog der Aluminiumpreis nach dem Beispiel aller Metalle erheblich an und die hohen Preise blieben auch nach dem Ende des Weltkrieges im wesentlichen bestehen. Im Jahre 1920 bewegte sich der Aluminiumpreis zwischen 25 bis 40 Mark für 1 kg. Die technischen Anwendungsmöglichkeiten des Aluminiums sind zweifellos noch lange nicht erschöpft. Zu größerer Bedeutung sind die aus Aluminium hergestellten Motorengehäuse im Automobilbau und Flugzeugbau gelangt. Mit Rücksicht auf das knapp und teuer gewordene Eisen wird es eine wichtige Aufgabe der Technik für die Zukunft sein, dem Aluminium weitere Anwendungsgebiete zu erschließen.

Dr. P. Martell.

Vibrac-Stahl. Einsatzstähle, wie z.B. Chromnickelstahl, werden für die Herstellung von stark beanspruchten Maschinenteilen, wie Kurbelwellen, Achsen usw. verwendet. Diese Stahlsorten neigen beim Härten zur Brüchigkeit und ergeben auch bei der sorgfältigsten Härtung verschiedene Festigkeitsverhältnisse. Die englische Firma Armstrong, Withworth und Co hat deshalb seit längerer Zeit Versuche zur Erlangung eines neuen hochwertigen Baustahles unternommen. Diese neue Stahlsorte, Vibrac-Stahl genannt, soll sich besonders bei Oel- und Lufthärtung bewähren. Der neue Stahl besitzt eine hohe Elastizitätsgrenze, sowie große Zugfestigkeit und große Dehnung. Bei Oel- und Luft- oder Ofenkühlung wurden folgende Versuchs-Ergebnisse erhalten:

Streckgrenze = 81,33 kg/mm2, Zugfestigkeit 93,70 kg/mm2, Dehnung 18 %, Stoßfestigkeit = 45.

Die neue Stahlsorte soll eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen wechselnde Beanspruchung haben und wird deshalb für Motorteile, wie Kurbelwellen, Pleuelstangen von Fahrzeugmotoren Verwendung finden. (Der Motorwagen 1922, S. 542–543.)

Wimplinger.

Die Eisen- und Stahlerzeugung in 1922. Das amerikanische Fachblatt Iron Trade Review, Cleveland, Ohio, kabelt die Weltproduktionsziffer für Roheisen und Rohstahl für das Jahr 1922. Hiernach beträgt die Welterzeugung an Roheisen 49790000 To. gegen 34700000 to. in 1921, die Welt-Rohstahlerzeugung einschließlich Stahlguß 61000000 To. gegen 41861000 To. in 1921.

Hiervon entfallen auf Europa 21605000 To. Roheisen gegen 15923000 To. in 1921 und 25810000 To.

|50|

Rohstahl gegen 20 467 000 To. in 1921. Die Produktionsziffern sind damit die höchsten seit Kriegsende und erreichen 42 % der Welterzeugung. Sie zeigen, trotz aller Schwierigkeiten, einen beständigen Fortschritt in der wirtschaftlichen Lage. Deutschland steht nach wie vor an zweiter Stelle, ihm folgen England an dritter und Frankreich an vierter Stelle. Der amerikanische Anteil an der Weltproduktion beziffert sich auf 53 % für Roheisen und 55 % für Rohstahl. Alle Länder mit Ausnahme von Canada, Tschechoslovakei, Japan und China konntej ihre Erzeugung steigern.

Im einzelnen geben die folgenden Zusammenstellungen eine Uebersicht über die Erzeugungszahlen der einzelnen Länder in To., wobei bemerkt sei, daß die Ziffern zum Teil geschätzt sind, sich jedoch nur ganz unwesentlich von den endgültigen Zahlen entfernen.

Weltproduktion an Roheisen und Rohstahl nach Iron Trade Review (1 To. = 1016 kg)

Roheisen

Länder 1922 1921 1920 1913
Vereinigte Staaten
England
Frankreich
Belgien
Luxemburg
Schweden
Deutschland
Oesterreich
Tschechoslovakei
Rußland
Japan
China
26500000
4865000
4900000
1560000
1625000
350000
6500000
305000
345000
125000
310000
500000
16506000
2611000
3308000
862000
955000
304000
6096000
222000
535000
115000
654000
600000
36401000
8035000
3380000
1112000
696000
463000
5568000
100000
640000
15000
700000
30600000
10260000
5126000
2428000

718000
19000000
2343000

4484000

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Gesamt-Welterzeu-
gung an Roheisen

49790000

34700000

53854000

76594000

Rohstahl und Stahlguß

Vereinigte Staaten
England
Frankreich
Belgien
Luxemburg
Schweden
Deutschland
Oesterreich
Tschechoslovakei
Rußland
Japan
China
33750000
5800000
4365000
1460000
1375000
300000
9000000
430000
640000
215000
460000
120000
19744000
3626000
3010000
780000
747000
203000
8700000
329000
895000
161000
558000
150000
42100000
9067000
3002000
1216000
588000
475000
6624000
125000
1000000
45000
470000
31300000
7664000
4614000
2428000

582000
18631000
2584000

4760000

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Gesamt-Welterzeu-
gung an Rohstahl

61000000

41861000

67145000

74629000

H. Hermanns.

Verdrehungsschwingungen bei Fahrzeugmotoren. Bei schnellaufenden Mehrzylindermaschinen treten manchmal störende Schwingungserscheinungen in der Kurbelwelle ein. Solche Motoren zeigen dann verschiedene kritische Drehzahlen. Die Ursache dieser Schwingungen sind sinusartig verlaufende Kräfte, welche an den einzelnen Kurbeln angreifen und Kurbelwelle und Kolbenmassen in Drehschwingungen versetzen. Jedes solches Massensystem hat bestimmte Eigenschwingungszahlen. Stimmt die Impulszahl der erregenden Kraft mit einer solchen Eigenschwingungzahl überein, so entstehen sogenannte Resonanzschwingungen. Die diesen Resonanzschwingungen entsprechenden Umlaufzahlen ergeben die kritischen Drehzahlen, die die starken Beanspruchungen der Kurbelwelle hervorrufen.

Die Kurbelwellen von Automobilmotoren dürfen deshalb nicht allein mit Rücksicht auf die auftretenden Explosionsdrücke berechnet werden. Bei diesen schwach bemessenen Wellen kann die kritische Drehzahl in die Nähe der normalen Umlaufzahl fallen. Abhilfe kann dann nur dadurch geschaffen werden, daß man die hin- und hergehenden und umlaufenden Massen möglichst verkleinert. Auch die Anordnung der Lager haben Einfluß auf die Ausbildung der Massen. Gleitlager üben infolge ihrer größeren Abmessungen und ihres größeren Reibungswiderstandes einen dämpfenden Einfluß auf die Ausbildung der Schwingungsausschläge aus. Durch Kugellager werden sie begünstigt und es ergibt sich dann ein geräuschvoller Lauf des Motors. Große Verdrehungsschwingungen ergeben nicht nur großes Geräusch, sondern sie sind auch oft die Ursache von Brüchen der Kurbelwelle, der Lagerdeckel und der Lagerdeckelschrauben. Außerdem entstehen dadurch große Lagerdrücke und Heißlaufen der Lager.

Die periodisch wechselnden Drehmomente der kritischen Drehzahl betragen in der Regel ein mehrfaches des mittleren Drehmomentes des Motors. Für die Berechnung eines kraftübertragenden umlaufenden Teiles des Kraftwagens ist nicht allein das zu übertragende mittlere Drehmoment maßgebend, sondern auch die Trägheitskräfte der benachbarten schwingenden Massen. (Der Motorwagen 1922, S. 369–371.)

Wimplinger.

Das größte Eisenbetonschiff der Welt dürfte ein von der italienischen Betonschiffgesellschaft in Lavagna (Italien) erbautes Eisenbetonfahrzeug sein, welches 4700 Brutto- und 300 Nettoregistertonnen aufweist, mit 2 Motoren versehen ist und stündlich 8 Seemeilen zurücklegt. (Zeitschrift Concrete, September 1922).

A. M.

Eisenbeton. Zu den wichtigten Größen im Eisenbeton gehört bekanntermaßen die Zahl Dr. von Emperger, der rühmlichst bekannte Eisenbetonfachmann, setzt diese Zahl für Stahl = 30–40. In „Beton u. Eisen 1922, Heft XV“ wird ausgeführt, daß n = 30 für umschnürte Säulen wohl der zutreffende Wert sei; für Balken trifft n = 30 nicht zu.

A. Marx.

Torkret-Verfahren. Eine interessante „Brückenkonstruktion“ für eine Straßenbrücke von 107 m Spannweite ist in Amerika ausgeführt worden. Die Brücke wird durch den Staat Oregon in der Nähe der Stadt Oregon erstellt. Nach Ausführungen von Professon Dr. Kleinlogel wird die Brücke aus gekrümmter kastenförmigen Blechträgern gebildet, die mit Hilfe der Betonspritzmaschine mit einer dünnen Lage von Beton allseitig ummantelt wird. Dies geschieht nach dem Torkretverfahren, welches bei uns seit einigen Jahren ja auch mit viel Erfolg angewendet wird. Die Gesamtlänge der Brücke beträgt 260 m. Die Fahrbahn ist zum Teil an dem Bogen aufgehängt, zum Teil vermittels Stützen auf ihm gelagert. Die Gesamtbreite der Straße zwischen den Bogen beträgt 5,8 m; die der beiden Bürgersteige je 1,4 m.

Die Erbauer der Brücke sind die Ingenieure C. B. McCullough und Herbert Nunn. (Beton u. Eisen 1922 Heft X.)

Marx.

Ein- und Ausfuhr von Waren für die Kölner Messe. Der Reichskommissar für Ein- und Ausfuhrbewilligungen hat eine Bekanntmachung im Reichsanzeiger Nr. 47 erlassen, wonach die Zollstellen ermächtigt werden, die Ein- und Wiederausfuhr von Waren, die zur Ausstellung auf der vom 6. bis 12. Mai 1923 in Köln stattfindenden Messe bestimmt und als solche in den Begleitpapieren bezeichnet sind, unter der Bedingung ohne Ein- bezw. Ausfuhrbewilligung zuzulassen, daß sie unter Zollaufsicht auf ein Kölner Zollamt abgefertigt werden, während ihres Verbleibs in Deutschland im Vormerkverfahren |51| unter Zollaufsicht bleiben und binnen 2 Monaten nach Schluß der Messe wieder ausgeführt werden. Die Wiederausfuhr muß der betr. Zollstelle gegenüber sichergestellt werden.

Ausländische Vertreter der Kölner Messe. Wie die übrigen deutschen Großmessen wird auch die Kölner Messe im Ausland, vor allem in den Ländern, deren Kaufmannschaft an der Kölner Messe besonders interessiert ist, ehrenamtliche Vertretungen einrichten. Die Aufgabe der ehrenamtlichen Vertreter besteht in erster Linie darin, die Verbindung zwischen den ausländischen Kaufleuten und der Kölner Messe bezw. der hier ausstellenden Industrie herzustellen und aufrecht zu erhalten. Inzwischen sind die beiden ersten Auslandsvertretungen der Kölner Messe eingerichtet worden, und zwar hat für England Herr Kommerzienrat William Dederich in London E. C. (1.–18 Imperial Buildings, Ludgate Circus) und für die Schweiz Herr Ernst Vimmers in Zürich (Tiefenhöhe 12) die ehrenamtliche Vertretung der Kölner Messe übernommen.

Hafenbautechnische Gesellschaft, Hamburg. Die politische und wirtschaftliche Möglichkeit vorausgesetzt, wird die diesjährige Hauptversammlung am 25. und 26. Mai, demnach am Schluß der Pfingstwoche, in Regensburg stattfinden. Es ist beabsichtigt, diesen Zeitpunkt im Jahre auch für die späteren Tagungen festzuhalten, demnach unsere Mitglieder und Freunde künftig alljährlich am Schluß der Pfingstwoche zu unseren Hauptversammlungen zusammenzuführen.

Die diesjährige Tagung soll, der allgemeinen Lage entsprechend, zeitlich möglichst beschränkt werden. Für Donnerstag, den 24. Mai, ist ein Begrüßungsabend vorgesehen. Freitag, den 25. Mai, sollen vormittags zwei Vorträge stattfinden; der erste wird „die süddeutschen Wasserstraßen und ihre Hafenanlagen“, der andere „die Beziehungen Süddeutschlands zu den deutschen Seehäfen“ behandeln. Für den Nachmittag ist ein Besuch der Befreiungshalle bei Kelheim geplant. Für Sonnabend, den 26. Mai, sind (auf einer Dampferfahrt nach Passau) Besichtigungen der Arbeiten an der Kachletstufe oder wahlweise jener an der mittleren Isar in Aussicht genommen. Den Teilnehmern wird Gelegenheit geboten, am Sonnabend, dem 27. Mai, von München aus im Gange befindliche Wasserbauarbeiten an der oberen Isar, am Inn oder Walchensee zu besuchen.

Härteversuche mit Kupfer und angelassenem Stahl. Aus Vergleichsversuchen hat man festgestellt, inwieweit Stahl statt Kupfer für bestimmte Zwecke verwendet werden kann. Dazu wurde nach Nr. 26 des Zentralblattes für Hütten- und Walzwerke an 15–18 mm dicken Knüppeln aus Kupfer, die kaltgewalzt waren und 4–5 mm dicken Stahlstäben die Härte nach Brinell mit einer 10-mm-Kugel und unter Betastung von 500 kg bestimmt. Dabei fand man für Kupfer vor dem Anlassen als Härtezahl 80–90, nach diesem aber 40,2 bis 40,6, für Stahl 95–97. Sie sank durch das übliche Anlassen auf 79–80 und durch ein Anlassen in einer Wasserstoffatmosphäre oder im Vakuum bis auf 61–62. Wurden nun so angelassene Kupfer- oder Stahlstücke bis auf 33 % ihrer Dicke umgewalzt, so nahm das Kupfer seine Anfangshärte wieder an, Stahl aber nur bis zu 60 %, wobei ein Anlassen im Vakuum oder in einer Wasserstoffatmosphäre praktisch dasselbe ergab. In der Annahme einer Härte des Kupfers zwischen 40 und 80 und einer des Stahles zwischen 60 und 95 ist es wohl möglich, Stahl auch in allen solchen Fällen zu verwenden, in denen bis jetzt lediglich Kupfer seiner geringen Härte wegen verwendet wurde.

Dr. Bl.

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Speiser, Dieses Journal 1916 363.

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Schreber, Der Mensch als Kraftmaschine, Pflügers Archiv 197 (1922) 300.

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