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genügt, welche das flüssige Eisen [* 2] ohne weiteres ergibt. Der Kastenguß dagegen braucht wegen der ringsum bestimmt begrenzten Formen in der Regel zwei, sonst auch mehrere aufeinander passende Kasten (Laden, Flaschen etc.), welche mit Sorgfalt zusammengearbeitet, leicht auseinander zu nehmen und nicht verschiebbar sein müssen. Die Modelle, welche diese Kasten aufzunehmen haben, müssen nun den horizontalen Ebenen, in welche die Kasten geteilt sind, möglichst genau entsprechend geteilt sein.
Sie werden, nachdem sie in Teilen oder ganz in die Kasten eingelegt worden sind, zunächst mit ganz feinem, besonders präpariertem Sand überstreut; dann wird der übrige Formsand eingedrückt und mit hölzernen oder erwärmten eisernen Stampfen eingestampft, was in einigen Gießereien, die sich mit Spezialitäten, z. B. dem Röhrenguß, beschäftigen, in neuerer Zeit auch mittels Maschinen bewirkt wird. Um das Festhalten des Sandes in den Formkasten zu unterstützen, sind letztere mit nach innen vorspringenden Rändern und mit Zwischenplatten (Zwischenscheide) versehen, über welche noch Hängeeisen gehängt werden.
Außerdem werden noch Formstifte und Nägel [* 3] in den Sand gedrückt, um den Zusammenhang und Widerstand des Sandes gegen das einströmende flüssige Eisen zu befördern. Die Trennung der Sandschichten zweier aneinander stoßender Kasten wird durch ganz magern, trocknen, sogen. Streusand ermöglicht; auch aufgelegtes Papier muß in einzelnen Fällen dazu dienen. Der zum Eingießen des Metalls nötige Kanal, [* 4] der Einguß, wird durch ein besonderes Modell gebildet und muß eine Form haben, welche eine leichte Trennung nach dem Erkalten des Gußstücks oder während desselben gestattet. Er muß mit seinem obern Ende höher stehen als der höchste Punkt des auszufüllenden Hohlraums, kann aber in jeden beliebigen Teil der Form einmünden.
Der Einguß muß am obern Ende eine Ausweitung besitzen, um eine Quantität flüssigen Eisens aufzunehmen, das zum Nachfüllen der beim Zusammenziehen des erstarrenden Eisens sich bildenden Räume dient. Er muß rechtzeitig und früh genug entfernt werden können, damit die Zusammenziehung des Abgusses nicht durch das Festsitzen des durch die Ausweitung nagelförmig gebildeten Eingußkopfes gehindert werde, und genau zu der Eisenstärke des Gußstücks an der Stelle des Eintritts des flüssigen Eisens passen. Um die Entfernung der beim Gusse sich bildenden Gase [* 5] zu ermöglichen, wird gewöhnlich ein besonderer Kanal (Windpfeife) angebracht; außerdem werden noch durch Einlegen von Bindfäden und Drähten, die vor dem Guß herausgezogen werden, sowie durch Einstechen von Löchern vermittelst langer Nadeln [* 6] (Luftstecher) Kanäle gebildet.
Nach Vollendung dieser Manipulationen werden die Formkasten wieder auseinander genommen, und das ganze oder geteilte Modell wird ausgehoben. Hierzu dienen, wenn derselbe Gegenstand wiederholt geformt werden muß, auch Formmaschinen, deren Haupteinrichtung darin besteht, daß eine gehobelte Platte mit einem der Form des Modells ganz genau entsprechenden Ausschnitt versehen ist, über welchem sich das Modell mit dem aufgesetzten Formkasten befindet. Das Modell ist mit einer Vorrichtung verbunden, mittels welcher dasselbe durch diesen Ausschnitt hindurch aus dem in den aufgesetzten Formkasten eingestampften Sand mittels einer Schraube, einer Zahnstange oder eines Hebels ganz vertikal nach unten herausgezogen werden kann.
Die Anwendung solcher Formmaschinen ist besonders beim Formen von Rädern und andern eine große Akkuratesse in Anspruch nehmenden, in gleicher Form und großer Stückzahl anzufertigenden Gußstücken zur Anwendung gekommen. Soll das Gußstück Hohlräume erhalten, welche sich durch Sand nicht herstellen lassen, so werden Kernstücke eingelegt, welche aus mehr fettem Sand gefertigt und der Durchlässigkeit wegen vor dem Einlegen gebrannt, resp. getrocknet worden sind. Zur Aufnahme der Kerne, und um ihnen eine feste Auflage zu geben, versieht man das Modell mit Kernmarken. Die Innenflächen der Form werden nach dem Auseinandernehmen der Kasten einer sorgfältigen Nacharbeit unterworfen, geglättet, mit Kohlenpulver bestäubt, und wo es auf besondere Schärfe des Gusses ankommt, wird das Modell nochmals eingelegt und nachgestampft.
Die fette Sand- oder Massenformerei beruht auf denselben Grundsätzen, benutzt indes einen Sand, der einen weit größern Thongehalt, aber auch weniger Durchlässigkeit besitzt. Um diese zu erzeugen, muß man die Formen ebenso wie die aus gleichem Material hergestellten Kerne vor dem Guß einer starken Hitze aussetzen. Die Massenformerei kommt fast nur für größere, schwere Gußstücke zur Anwendung; sie erleichtert das Anbringen von Kernen, da die feste Masse die Auflage sichert, und ist daher hauptsächlich bei Gußarbeiten am Platz, bei denen viele Kerne erforderlich sind.
Der in sich festere Massensand gestattet überdies, einzelne Formen mittels Schablonen herzustellen, was bei dem lockern magern Sand nicht möglich ist. Die fertigen Massenformen werden in Trockenkammern gebracht, nachdem sie mit einer Mischung aus Lehmbrei und Graphit oder Holzkohlenstaub sauber überstrichen und geglättet worden sind. Die Lehmformerei benutzt man fast nur für große, hohle Gußstücke und für künstliche Kerne. Der Lehm wird dazu mit Wasser angerührt und mit Pferdemist, Kuhhaaren oder Häcksel gemischt.
Bei hohlen, großen Gußstücken wird zuerst der Kern hergestellt, welcher häufig durch Eisen oder Mauerwerk eine Stütze erhalten muß oder aus solchem vorgearbeitet und dann mit der beschriebenen Lehmmasse überzogen, geschlichtet und gebrannt wird. Auf diesen Kern wird nun eine zweite Lehmschicht aufgetragen, welche die Form des herzustellenden Gußstücks darstellt (Eisenstärke) und ebenfalls geschlichtet und gebrannt wird. Über diese Eisenstärke kommt zuletzt eine dritte Lehmschicht (der Mantel).
Nachdem auch diese gebrannt ist, wird sie im ganzen oder geteilt auseinander oder abgenommen und erst wieder um den Kern gefügt, nachdem die Eisenstärke entfernt worden ist. Der sich dadurch bildende hohle Raum empfängt das flüssige Eisen, gegen dessen Druck durch umgelegte Bänder und Ketten und durch Einstampfen in die Dammgrube der Mantel geschützt werden muß. Lehmformen, welche Rotationskörper sind, werden mit Schablonen, Drehbrettern hergestellt. Man dreht dabei entweder letztere, oder stellt sie fest und dreht die Form, zu welchem Zweck einige einfache Vorrichtungen nötig sind.
Eine Spezialität der Eisengießereien bildet jetzt der Röhrenguß, bei dem sämtliche Formmethoden zur Anwendung kommen. Dahin gehört das Einformen in vertikaler Lage, die Vorrichtung, um das Modell in vertikaler Lage herauszuziehen, das Trocknen der Form durch hindurchstreichende Feuergase (oder auch erhitzte Luft) in vertikaler Lage, um den Abguß in gleicher Lage zu bewirken, ohne während dieser Manipulationen die vor dem Einformen zusammengedübelten Formkastenhälften lösen oder von ihrem Platz entfernen zu müssen. Diese Formweise bietet erhebliche Vorteile, sie ist zeitersparend und gewährt infolge der vertikalen Stellung des Kerns ¶
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absolute Sicherheit für die genaue Innehaltung gleicher Wandstärken etc. Die vierte Formweise, der sogen. Schalenguß, besteht in Anwendung eiserner Schalen oder Kapseln [* 8] an Stelle der Sandformen und wird angewendet, um das Eisen an der Oberfläche abzuschrecken und in Hartguß zu verwandeln. In der Praxis werden aber die Formen großenteils kombiniert und aus Sandformen und Schalen zusammen hergestellt. Die Schalen werden nur an den Stellen angelegt, die eine harte Beschaffenheit erhalten sollen, wie Kreuzungsstücke, sogen. Herzstücke für Eisenbahnen, die Radoberflächen von Eisenbahnrädern, Backen für Steinbrechmaschinen etc.
Das Gießen [* 9] in die Formen erfolgt selten durch direkten Abstich aus dem Hochofen und Schmelzofen. [* 10] Man bedient sich fast stets der Gießkellen und Gießpfannen, in denen man das Eisen auf die richtige Temperatur abkühlen lassen kann. Die kleinern Gießkellen werden mit der Hand, [* 11] die größern mittels fester oder laufender Kräne nach der Form transportiert. Die Kellen bestehen seltener aus Eisenguß, häufiger aus Eisenblech, sind innen mit einem Überzug von Lehm bekleidet und werden vor der Benutzung angewärmt.
Die Formen müssen stets möglichst niedrig stehen, und die Gießereien erhalten deshalb zur Aufnahme derselben mehr oder weniger tiefe Gruben (Dammgruben). Das Gießen muß vor allem ohne Unterbrechung geschehen, und es muß dabei für rasches und frühes Entzünden der sich bildenden Gase gesorgt werden, wozu bei größern Formen brennbare Substanzen an die Fugen der Formkasten und die Windpfeifen gelegt werden, die man kurz vor dem Abguß ansteckt. Die aus der Form genommenen Gußwaren werden vom anhaftenden Formmaterial befreit (geputzt).
Die Eingüsse, Windpfeifen und Nähte werden abgeschlagen, glatt gemeißelt oder gefeilt und dann zur Weiterbearbeitung der Schlosserei oder Maschinenwerkstatt, die feinere Kunstgußwaren der Ziseleurwerkstatt übergeben. Zum Schutz gegen den Rost werden die Gußwaren mit Anstrichen versehen, die feinern aber durch metallische Überzüge (besonders Zinn) dagegen geschützt oder durch Oxydation infolge von Glühen unter einem Anstrich von fettem Öl vor dem Rosten möglichst bewahrt. Sehr häufig wird Eisenguß auch emailliert. Gußwaren, die von einer Spannung befreit oder weicher gemacht werden sollen, unterliegen dem Anlassen (Tempern). Durch das Glühen in sauerstoffhaltenden Substanzen (Roteisenstein, Manganerzpulver etc.) werden die Gußstücke entkohlt und in schmiedbaren Guß übergeführt.
Geschichtliches.
Ohne Zweifel hat man die Kunst der [* 12] noch vor der Einführung der Hochöfen gekannt; allein wahrscheinlich war die erste Anwendung des flüssigen Eisens zum Vergießen bloß zufällig, da die ersten Vorrichtungen zum Verschmelzen der Eisenerze Stücköfen und Luppenfeuer waren, in denen das Eisen in halbgarem Zustand dargestellt wurde. Bei der Verschmelzung der leicht schmelzenden ärmern Eisensteine in erhöhten Stücköfen entstand wahrscheinlich zuerst flüssiges Roheisen, welches vergossen werden konnte. Ob die Alten die Kunst, in Eisen zu gießen, gekannt haben, muß bezweifelt werden.
Eisengußwaren erscheinen erst im 15. Jahrh. als Handelsware, und noch sind einige Gußwerke aus dieser Zeit, namentlich als Stubenöfen, vorhanden (eiserner Ofen auf der Feste Koburg [* 13] 1450). Nachweise von damals gegossenen Töpfen, Kugeln, Platten etc. finden sich in den Archiven der ältern Eisenwerke (z. B. in Ilsenburg am Harz). Zur Anfertigung der Formen bediente man sich früher fast ausschließlich des Lehms. Nur wenn die Abgüsse auf offenem Herd hergestellt werden konnten, wurde zum Formen der Sand benutzt.
Nach der Erfindung des Schießpulvers bildete der Munitionsguß lange Zeit die Hauptaufgabe für die Eisengießereien, und zu den Formen, sowohl den vollen als den hohlen (Bomben, Granaten, [* 14] Leuchtkugeln), sowohl zum Mantel als zum Kern, wurde Lehm verwendet. Michael Michen, kaiserlicher Oberfeuerwerker, beschreibt in seiner »Neuen kuriosen Geschützbeschreibung« vom Jahr 1705 diese Formmethode. Späterhin bediente man sich als Formen zum Guß der vollen Munition auch metallener und eiserner Schalen (coquilles), welche bei den Engländern noch 1785 im Gebrauch waren.
Wann mit dem Sandguß dabei begonnen wurde, ist noch nicht recht bekannt. In Preußen [* 15] übte das seitdem eingegangene Eisenhüttenwerk zu Zehdenick letztere Methode schon früher aus; von da wurde sie 1753 und 1754 nach den Eisenhüttenwerken zu Gottow und Schadow gebracht, und man fing an, die Kerne zu der hohlen Munition aus Lehm auf einer Spindel gegen eine Schablone abzudrehen und dann zu brennen. Schon früher wurden aber in Rußland und vor allem in der seit alters durch ihre Munitions- und Geschützgießerei berühmten Stadt Lüttich [* 16] gepreßte Sandkerne beim Guß der hohlen Munition verwendet.
Das Gießen eiserner Geschütze [* 17] in eisernen Kasten in Sandformen ist eine Erfindung vom Schluß des vorigen Jahrhunderts, wurde zuerst in England in Ausführung gebracht und in Frankreich 1793 durch die kräftigen Maßregeln der damaligen Machthaber schnell und allgemein eingeführt. In Deutschland [* 18] begann der Geschützguß nach der neuen Formmethode 1809 zu Gleiwitz [* 19] und in der königlichen Eisengießerei zu Berlin. [* 20] Welchem Volk und welcher Zeit die Verbesserungen der Formerei [* 21] durch Einführung des Formens unter Verdeckkasten im Herdsand, in Kasten mit Sand oder einer aus Sand und Lehm zusammengesetzten Sandmasse ihre Entstehung verdanken, ist nicht genau bekannt. In Deutschland scheint die Sandformerei in Kasten zuerst in den Rheinlanden, vornehmlich in der Pfalz und in Westfalen, [* 22] bei Anfertigung von Kochgeschirren und Steinkohlenöfen für Zimmerheizung ausgeübt worden zu sein, obgleich sich die reine Lehmformerei selbst für die oben genannten Gußsachen in Westfalen bis in die Jetztzeit und in hoher Vollendung (Stockrader Eisenhüttenwerk) erhalten hat. In Zehdenick wurden Grapen schon im ersten Viertel des 18. Jahrh., wie es scheint, durch Sandformerei in Kasten hergestellt, anfangs über hölzerne, dann zinnerne Modelle geformt, bis man in den 1770er Jahren zu den heute noch üblichen Messingmodellen überging. In Frankreich wurde 1762 der Sandguß in Kasten auch schon zur Anfertigung von eisernen Grapen und Röhren [* 23] angewendet, indessen wurden Gegenstände dieser Art im ganzen doch noch häufig nach der alten Methode in Lehm geformt; der Sandguß erscheint noch neu und hat wohl aus Deutschland her Eingang gefunden.
Wahrscheinlich haben auch die Engländer die Kunst, das Eisen in flüssigem Zustand darzustellen und zu vergießen, von den Deutschen gelernt. Wenn dies der Fall ist, so haben sie diesen Unterricht ihren Lehrmeistern reichlich gelohnt durch die großen Verbesserungen bei den Formmitteln, Handgriffen, Geräten, Maschinen etc., wodurch die Eisengießereien die jetzige Stufe der Vollkommenheit erreicht haben. Schon im J. 1765 fand Jars bei den Eisengießereien zu Newcastle [* 24] in England und zu Carron in Schottland mit Koks betriebene Tiegelöfen ¶