Titel: Das amerikanische Tempergußverfahren.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1925, Band 340 (S. 253–255)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj340/ar340074

Das amerikanische Tempergußverfahren.

Während bei dem europäischen Tempergußverfahren der Kohlenstoffabnahme des Eisens eine besondere Bedeutung beigemessen wird, legen die Amerikaner auf diesen Punkt weniger Wert und halten ihn sogar für unwesentlich.Diese Stellungnahme glauben sie damit begründen zu können, daß das Gußstück ja doch nicht in seinem ganzen Querschnitt, sondern nur in seiner äußeren Haut eine Entkohlung verzeichnet. Ungeachtet der Frage, ob diese oder jene Ansicht, theoretisch betrachtet, irgend- |254| welchen Einfluß auf die Güte des Gußstückes ausüben könnte, ist in Europa, vorzugsweise in Frankreich, die Meinung vertreten, der amerikanische sei dem europäischen (oder Reaumurschen) Temperguß in bezug auf seine Eigenschaften überlegen. Der französische Tempergießereifachmann Gailly1) machte es sich daher zur Aufgabe, die Ursachen zu ergründen, weshalb der amerikanische Temperguß besser ist, und hat sich vor einiger Zeit zu diesem Zwecke nach Amerika begeben, wo es ihm dank des Entgegenkommens des amerikanischen Professors Touceda, des Vorsitzenden des Vereins amerikanischer Tempergießer, vergönnt war, einen tieferen Einblick in die wichtigsten amerikanischen Tempergießereien und in die dortigen Verhältnisse zu gewinnen. Der Erfolg der Untersuchungen Gaillys war der, daß er bereits nach kurzer Zeit von der Ueberlegenheit des amerikanischen Tempergusses überzeugt war, und daß man sich auf Grund seines Berichtes und seiner gewonnenen Kenntnisse nunmehr in Frankreich umzustellen und nach amerikanischer Art zu tempern beginnt.

Wenn auch in manchen deutschen Lehrbüchern der grundsätzliche Unterschied zwischen deutschem und amerikanischem Temperguß erwähnt wird, so erscheint doch der Bericht Gaillys über die während seines Aufenthaltes in Amerika gewonnenen Eindrücke beachtenswert.

Demnach soll der amerikanische Temperguß es gestatten, Querschnitte von allen Abmessungen, ferner einen sowohl nach innen als nach außen vollständig gleichmäßig geglühten Guß zu erzielen, der ebenso leicht bearbeitbar sein soll wie weiches Eisen. Es wurden Gußstücke von 100 mm Durchmesser gegossen, die sich ohne Mühe bearbeiten ließen, während bei dem europäischen Verfahren die Schwierigkeiten, zu glühen, schon bei Stücken von über 10 mm Stärke zutage traten. Der Grund zu dieser Erscheinung liegt in dem wesentlichen Unterschied zwischen beiden Verfahren. Der amerikanische Temperguß erfährt, wie bereits oben erwähnt, durch den Glühvorgang keine Entkohlung, sondern lediglich eine Umwandlung des gebundenen Kohlenstoffes in graphitischen Kohlenstoff. Beim europäischen Verfahren dagegen ist man gezwungen, das Eisen zu entkohlen, da das sonst an Kohlenstoff zu reiche Metall keine genügende Widerstandsfähigkeit aufweisen würde. Die äußere Haut wird dabei in einer Tiefe von 1 bis 2 mm vollkommen entkohlt, und unter dieser Schicht befindet sich eine weitere 1 bis 2 mm dicke Zone, innerhalb deren der Kohlenstoff unter 1,7 v. H. fällt. Von da ab ist eine stetige Abnahme der Entkohlung nach dem Kern des Gußstückes zu zu verzeichnen. Man hat bei uns die praktische Unmöglichkeit erkannt, den gebundenen Kohlenstoff in graphitischen Kohlenstoff unterhalb dieses Gehaltes von 1,7 v. H. umzuwandeln. Demnach bildet sich unter der entkohlten Schicht eine perlitische Zone, die nicht zu vermeiden ist. Bei dickwandigen Gußstücken müßte die Entkohlung Hunderte von Stunden fortgesetzt werden, bis sie zum Inneren des Gußstückes durchgedrungen wäre, und auch dies könnte nur durch eine beträchtliche Oxydation der Oberfläche möglich sein.

Der lediglich aus Ferrit und Graphit zusammengesetzte amerikanische Temperguß ist naturgemäß gut schmiedbar, während die Anwesenheit von Perlit im europäischen Guß die Schmiedbarkeit wesentlich heruntersetzt.

Zur Untersuchung der Gußgüte wählte Gailly das Versuchsverfahren nach Walker, wobei ein Gewicht von10 kg in freiem Fall aus 1 m Höhe auf den dünneren Teil des Versuchsstabes fällt. Die Abmessungen dieses Versuchsstabes waren: Länge 150 mm, Breite 25 mm, Dicke an dem einen Ende 12 mm, am anderen 15 mm. Die Wirkung des Schlagversuches liegt in der Feststellung der Anzahl der Schläge, nach denen der Stab bricht. Bei Kupolofeneisen wurde im Durchschnitt eine Schlagzahl von 4 bis 5 erreicht. Nur einige Stäbe hielten 7 bis 6 Schläge aus. Bei Flammofeneisen dagegen konnten in der Regel 15 bis 20, mitunter sogar 30 Schläge verzeichnet werden. Während der Guß aus dem Kupolofen nur gegen 3 v.H. Dehnung ergibt, stellte Gailly bei Flammofeneisen eine Dehnung von mindestens 10,8 v. H. und von höchstens 16,6 v. H., im Durchschnitt von 13 v.H. fest, während die Zerreißfestigkeiten sich zwischen 36,5 und 40 kg/mm2 bewegen. Der amerikanische Versuchsstab wird in Frankreich voraussichtlich beibehalten werden, da eine große Anzahl von Teilen für Kraftfahrzeuge und landwirtschaftliche Maschinen an gewissen Stellen 15 bis 20 mm dick sind und demnach dem Versuchsstab entsprechen würden.

Von Bedeutung sind auch die von Gailly vorgenommenen Bearbeitungsversuche für amerikanische Temperguß, nämlich: Schnittbreite 5 mm, Werkzeuggeschwindigkeit 40 m/min; Bohrung: Bohrer von 8 cm bei 650 Umdr./min und 50 mm Vorschub/min.

Nach Feststellung der Eigenschaften des amerikanischen Tempergusses sind nunmehr die verschiedenen dort angewendeten Herstellungsverfahren zu nennen.

Vorwiegend vertreten ist der Flammofen mit 90 v. H. aller Oefen, während zwei sehr große Werke das Triplex-Verfahren (Verbindung Kupolofen-Kleinkonverter-Elektrischer Ofen) und zwei bis drei Gießereien den Martinofen anwenden. Der Kupolofen ist allmählich aus der amerikanischen Tempergießerei verschwunden und dient nur in einigen wenigen Betrieben zur Herstellung von Stücken mit kleinen Abmessungen. Im übrigen ist seine Anwendung für die Erzeugung von Teilen für Kraftfahrzeuge und landwirtschaftliche Maschinen sogar untersagt. Das Eisen aus dem Kupolofen gilt mit 3 v. H. Kohlenstoff in Amerika als stark gekohlt und gestattet nicht die Gewinnung eines genügend widerstandsfähigen Gusses. Bei dickwandigen Querschnitten ist ein Niederschlag von primärem Kohlenstoff unvermeidlich. Infolge der Berührung des Eisens mit den Brennstoffen nimmt es Verunreinigungen auf, so daß die Erzielung eines Eisens mit während des Schmelzens gleichbleibender Zusammensetzung praktisch unmöglich erscheint.

Der Martinofen hat zweifellos manches für sich; vor allem wird die erzeugte Wärme besser ausgenützt als im gewöhnlichen Flammofen. Aber er setzt einen Dauerbetrieb voraus und eignet sich also nur für besonders große Werke, so daß er wohl in den allermeisten Fällen von vornherein ausscheidet. Dasselbe gilt vom Triplex-Verfahren, während der elektrische Ofen nur in an Wasserkräften reichen Gegenden seinen Platz finden dürfte. Aber auch hier ist sein wirtschaftlicher Betrieb insofern in Frage gestellt, als der Abbrand der Elektroden und der feuerfesten Auskleidung besonders stark die Schmelzkosten beeinträchtigt. Das Schmelzen im Kupolofen mit nachfolgender Behandlung des Eisens im Kleinkonverter ist in Amerika unbekannt.

Demnach hat es den Anschein, als ob bei Uebertragung des amerikanischen Verfahrens auf europäische Verhältnisse nur der Flammofen in Frage kommen kann. Zwei Werke in Frankreich sind bereits zum amerikanischen Verfahren und gleichzeitig auch zum Flammofen übergegangen. Der theoretische Wirkungsgrad |255| dieses Ofens ist jedoch besonders ungünstig, da nur 1/10 der entwickelten Wärmeeinheiten ausgenützt wird. Auch bietet er den Nachteil eines beträchtlichen Verbrauches von feuerfesten Steinen. Die Selbstkosten des Eisens aus dem Flammofen überwiegen daher diejenigen des Kupolofens um vieles. Dieser Frage der Wirtschaftlichkeit hat Gailly besondere Aufmerksamkeit geschenkt und dabei festgestellt, daß erträgliche Selbstkosten nur bei zwei Abstichen am Tage zu erzielen sind. Da die Amerikaner von dem früher üblichen 5-t-Ofen allmählich zum 10-t-Ofen übergegangen sind, würde es sich demnach um eine Tageserzeugung von 20 t handeln. Der Vorteil des Flammofens, die Gewinnung eines vollkommen gleichmäßigen Gusses und die Möglichkeit der Verbesserung des Einsatzes durch Zusätze ist zwar einleuchtend, doch läßt Gailly in seinem Bericht unerwähnt, daß sich auf dem europäischen Festland eine besonders große Zahl, für manche Industriebezirke zum Teil sogar die weitaus größte Mehrheit von Betrieben befindet, für die ein Ofen von 10 t, geschweige denn eine zweimalige Beschickung am Tage von vornherein ausscheidet. Angaben für diese kleineren Betriebe werden bedauerlicherweise nicht gemacht.

Voraussetzung für die Erzielung einer vollkommenen Gleichmäßigkeit in der Gußerzeugung ist ein Laboratorium zwecks steter Feststellung der wichtigsten Elemente.

Die Gußanalysen vor dem Glühfrischen bewegen sich in amerikanischen Tempergießereien in folgenden Grenzen:

2,10 bis 2,50 Kohlenstoff, 0,70 bis 0,95 Silizium,

0,25 bis 0,30 Mangan, 0,07 bis 0,10 Schwefel und

0,15 bis 0,20 Phosphor.

Diese Werte sind jedoch nicht allgemein gültig, da es beispielsweise auch Eisen mit 0,60 bis 0,65 Si und 0,20 bis 0,25 Mn gibt.

Als Brennstoff findet das Oel in den Vereinigten Staaten eine nur geringe Verwendung, trotzdem es verhältnismäßig billig ist. Hinsichtlich des Kohlenstaubes ist zwar die Wirtschaftlichkeit dieses Brennstoffes festgestellt worden, aber nur für besonders große Werke mit über 100 t Gußerzeugung im Tage. Am üblichsten ist die mit Hand beschickte Kohlenfeuerung, und zwar verwendet man eine Kohle mit starkem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, nämlich 35 bis 40 v. H., ferner mit 5 bis 6 v. H. Asche und 1 bis 2 v. H. Feuchtigkeit. Die feuerfesten Steine des Ofens sind sauer und haben einen Tonerdegehalt von 35 bis 40 v. H.; sie müssen eine Temperatur von 1600° aushalten können.

Zum Glühen des amerikanischen Tempergusses braucht man keine Oxydationsmittel. Nichtsdestoweniger werden die Gußstücke zwecks Vermeidung einer Formveränderung eingepackt, zu welchem Zweck man teils gemahlene Kupolofenschlacke, teils altes Erz verwendet. Die Zusammensetzung dieser Packungsstoffe ist in den einzelnen Werken verschieden und hat keine große Bedeutung.

Die im Inneren der Tempergefäße gemessenen Temperaturen liegen zwischen 815 bis 900°. Angesichts des verhältnismäßig hohen Schwefelgehaltes stellte Gailly bei seinen Versuchen die Zweckmäßigkeit einer höheren Glühtemperatur entsprechend der Zusammensetzung des Eisens fest, nämlich bis zu 950 °. In der Regel wird diese Temperatur 60 bis 70 h lang aufrechterhalten, ausgenommen bei einigen Werken, die eine kürzere Glühdauer vorziehen.

Dr.-Ing. Kalpers.

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La fonderie moderne, November 1923, S. 193 bis 195.

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