LXXXVI. Ueber ein neues Verfahren zur Anfertigung der Gießformen für gußeiserne Röhren; von Georg Lauder, Civilingenieur. Vorgetragen in der Versammlung der Mitglieder der Institution of Engineers in Scotland vom 2. Dec. 1864. – Aus dem Mechanics' Magazine, Febr. 1865, S. 103. Mit Abbildungen auf Tab. IV. Lauder, über ein neues Verfahren zur Anfertigung der Gießformen für gußeiserne Röhren. Mit der Einführung maschineller Vorrichtungen zum rascheren und leichteren Einformen gußeiserner Röhren – also seit wenig Jahren erst – hat sich die Fabrication solcher Röhren zum Range eines besonderen Zweiges des Eisenhüttengewerbes emporgeschwungen, und die große Schnelligkeit, so wie die Billigkeit ihrer Herstellung hat die Anwendung von Handarbeit bei derselben ganz verdrängt, so daß die letztere bei diesem Industriezweige keine Zukunft mehr hat. Nach der Einführung von Maschinen zur Anfertigung der Formen für Gußeisenröhren sind verschiedene Verbesserungen der ersteren aufgetaucht, welche zwar für das größere technische Publicum von geringerer Bedeutung seyn mögen, für das Eisenhüttengewerbe selbst aber dennoch von Wichtigkeit sind. Die wesentlichsten Bedingungen für einen guten Röhrenguß sind: 1) Festigkeit des zum Gusse verwendeten Materialeisens; 2) gleiche Wandstärke, sowie vollkommen cylindrische und gerade Gestalt der Röhren; 3) glatte und ebene Oberfläche des Gusses, namentlich auf der Innenseite der Röhren, so daß jede Reibung auf das mögliche Minimum zurückgeführt wird und nirgend Unebenheiten vorhanden sind, welche zur Bildung fester Absätze Anlaß geben könnten; 4) möglichst vollkommene Vorrichtungen zur möglichst dichten Verbindung der Röhren unter einander. Das Verfahren, die Röhren in aufrechtstehende Sandformen, mit der Kröpfung nach unten gekehrt, zu gießen, wird schon seit mehreren Jahren beim Guß größerer Röhren sehr allgemein angewendet. Diese Methode hat den Vorzug, daß alle Schlacken und anderen Unreinigkeiten des Metalls nach oben steigen und hier einen verlorenen Kopf bilden, welcher nachher abgeschnitten wird, indem zu diesem Zwecke die Röhre um 12 bis 16 Zoll länger eingeformt und gegossen wird; dadurch erhält gleichzeitig die Kröpfung eine größere Festigkeit, so daß dieselbe in der That den haltbarsten Theil der Röhre bildet. Fig. 10 gibt den senkrechten Durchschnitt der Form für eine 40zöllige, nach diesem Verfahren zu gießende Röhre, mit verbesserter Einrichtung der Kernstange. A, A ist der Kernkasten, in welchem die Kernstange an der Bodenplatte B, B befestigt wird. Diese letztere ist an ihrem Rande so abgedreht, daß sie genau in einen entsprechend ausgedrehten Theil der ringförmigen Platte, auf welcher der Mantel F, F befestigt ist, hineinpaßt. D, D bezeichnet den Kern, E, E den das Modell bildenden Sand. Beim Gusse von Röhren mit nach unten gekehrter Kröpfung wird der Kern gewöhnlich in zwei Theilen angefertigt, deren einer den Hauptkörper, der andere das Bodenstück mit der Kröpfung bildet. Das Bodenstück wird zuerst eingeformt; dann wird der Hauptkörper des Kerns darauf gesetzt. Leider hat man kein Mittel, um sich an der Verbindungsstelle beider Theile überzeugen zu können, ob letztere auch genau zusammen passen, bevor der Guß vollendet ist, so daß jeder Fehler beim Aufstellen des Kerns unbemerkt bleibt, bis es zu spät wird, ihn zu verbessern. Bei Anwendung der hier abgebildeten Kernstange wird dagegen der Kern aus einem Stücke geformt. Er erhält seine richtige Stellung in der Form dadurch, daß er aus einer unter dieser befindlichen Grube in dieselbe emporgehoben und mittelst der abgedrehten Bodenplatte B, B, an welcher die Kernstange befestigt ist, gehörig gerichtet wird, was ohne große Schwierigkeit geschehen kann, indem die ringförmige und, wie schon bemerkt, dem Rande der Bodenplatte entsprechend ausgedrehte Platte C, C in eine auf der Bühne des, den Formkasten tragenden Wagens eingegossene und sorgfältig abgedrehte Rinne genau paßt. Da mittelst dieser Führungen Modell und Kern vollkommen concentrisch zu einander gestellt werden, so muß der Guß ganz gleichförmig und vollkommen symmetrisch ausfallen. Das Modell wird zu dieser Führung dadurch concentrisch gestellt, daß der der Kröpfung entsprechende Theil mit einem ebenso geformten Stücke versehen wird, welches auf B, B in seine gehörige Stellung gebracht und festgestampft werden muß, bevor man mit dem Einformen der Röhre fortfährt. Der in der Zeichnung abgebildete Kern wird gleich dem Modelle E, E aus Sand angefertigt, welcher um die zusammenlegbare Kernstange herum festgestampft wird. Für Röhren von kleineren Dimensionen, von etwa 3 Zoll Durchmesser, sind Sandkerne schon seit längerer Zeit gebräuchlich. Dagegen muß hervorgehoben werden, daß bei der Fabrication von größeren und weiteren Röhren Sandformen zuerst von den Herren D. Y. Stewart und Comp. zu Liverpool in Anwendung gebracht worden sind. Die nach ihrem verbesserten Verfahren gegossenen Röhren haben eine im Handel bisher unbekannte Vollkommenheit erreicht. Dieselben werden auf folgende Weise angefertigt. Aus einem gußeisernen Cylinder, dessen möglichst sauber und glatt ausgedrehtes Innere dieselbe Form und Größe wie das Innere der zu gießenden Röhre hat, wird ein Kernkasten, Fig. 11, dadurch hergestellt, daß bei L, L eine fast durch die ganze Metallstärke hindurchgehende Spur in den Cylinder eingeschnitten, und dann der letztere der Länge nach aufgesprengt wird. Die Löcher K, K dienen zur Einführung von Spletten, mittelst deren mit Zuhülfenahme einer Schraube der Cylinder, beziehungsweise Kernkasten geöffnet wird. Die angegossenen Lappen J, J dienen dazu, den Schlitz des Kernkastens zusammenzuziehen und den letzteren beim Einstampfen des Kerns fest geschlossen zu halten. Bei der Anfertigung des Kerns selbst wird die Kernstange zu dem vollen Durchmesser, den der erstere behalten soll, auseinandergeschoben und dann festgestellt, so daß sie genau in seine Mitte zu stehen kommt. Darauf wird der Kernkasten über sie hinabgestülpt und auf der Bodenplatte befestigt; er ist mit Führungen versehen, damit der abgedrehte Theil der Bodenplatte B, B mit der Stange gehörig zusammenpaßt. Nun wird der Raum zwischen Kernkasten und Kernstange voll Sand gestampft, dann der erstere geöffnet und abgehoben, worauf der genügend festen Zusammenhalt zeigende Kern in die Trockenstube gefahren und nachdem er völlig trocken geworden, auf die bereits angedeutete Weise in das Modell gestellt wird. Das Formen oder Einstampfen des Kerns geschieht auf dem in der Zeichnung angegebenen Wagen, auf welchem er so lange bleibt, bis er seinen Platz im Modelle erhält. Bei diesem Verfahren fällt der Kern durchaus cylindrisch aus und kann sich auch beim Trocknen nicht verziehen, da er in aufrechter Stellung getrocknet wird. Ebenso sind auch Verschiedenheiten in den Dimensionen, namentlich im Durchmesser der in einem und demselben Kernkasten geformten Kerne beinahe unmöglich, da der Arbeiter dafür zu sorgen hat, daß der Kernkasten ganz fest geschlossen ist, bevor der Kern eingestampft wird. Bei diesem Formsystem sind demnach alle wichtigen Theile des Verfahrens, welche besondere Aufmerksamkeit seitens des Arbeiters erfordern, seinen Händen entzogen und es wird auf diese Weise eine Genauigkeit erzielt, welche auf andere Weise nicht erreicht werden kann. Das gänzliche Fehlen aller Rauhigkeiten und Unebenheiten der nach diesem Verfahren gegossenen Röhren fällt Jedem sogleich auf. Von Ringen und wellenförmigen Streifen, welche bei Lehmgußröhren in Folge des Reißens des Lehmkerns beim Trocknen so häufig vorkommen, ist gar Nichts wahrzunehmen. Auch hat sich die Befürchtung, daß der gußeiserne Kernkasten durch das wiederholte Oeffnen und Schließen leiden müsse, als ungegründet erwiesen, indem ein noch jetzt im Gebrauch befindliches Exemplar eines solchen Kernkastens bereits zur Anfertigung von mehr als 2500 Stück Kernen gedient hat und noch ebenso gut ist als im Anfange. Bei den ersten Versuchen mit diesem Verfahren entstanden einige Schwierigkeiten dadurch, daß das aus einer Höhe von 13 Fuß in die Form einfallende Eisen die Schultern oder den hintern Theil der Kröpfung wegspülte. Diesem Nebelstande ward indessen bald mittelst einer einfachen Vorrichtung abgeholfen, die sich vielleicht auch in anderen Fällen mit Nutzen anwenden lassen würde. Am oberen Ende der Form wird nämlich rings um den Rand derselben eine Rinne oder Gießgasse C, C in den Sand eingeformt und am Boden derselben eine Anzahl kleiner Löcher eingebohrt, welche bis in die Form hinein gehen und als Eingüsse oder Gießlöcher dienen. Dadurch wird das Einfließen des Eisens verlangsamt und eine Verletzung des Kerns an den gefährdeten Stellen vermieden; gleichzeitig dient diese Vorrichtung dazu, die auf dem Eisen schwimmende Schlacke etc. zurückzuhalten, während das auf diese Weise mechanisch gereinigte Metall die Form füllt. Bezüglich der Geradheit dieser Röhren kann ich die Versicherung geben, daß ich unter einer Anzahl von mehreren tausend Stück derselben, welche seit einigen Monaten durch meine Hände gegangen sind, auch nicht ein einziges krummes Exemplar gefunden habe. Es ist keine Uebertreibung, wenn ich behaupte, daß die nach dieser Methode gegossenen Röhren so nett und schön aus der Form kommen, wie von der Drehbank – abgesehen natürlich von der immer etwas rauhen Gußhaut. Neben den angeführten Vortheilen darf die Gleichheit des Gewichts dieser Röhren nicht übersehen werden. Nehmen wir auf's Gerathewohl 50 Stück Röhren von 3 Fuß Durchmesser, so liegt die größte Gewichtsdifferenz zwischen 49 Centner 70 Pfund und 47 Ctr. 70 Pfd., eine Differenz von durchschnittlich nur 2 Procent, die aber im Allgemeinen und gewöhnlich nicht über 1,166 Procent beträgt. Der Grund dieser Schwankungen liegt in dem mehr oder weniger festen Einstampfen des Sandes, in der Differenz zwischen der Temperatur des Kernkastens und derjenigen des Mantels während des Gusses, sowie in einer Verschiedenheit des specifischen Gewichts des Materialeisens. Alle diese Quellen der obigen Differenzen lassen sich in der Praxis bei einiger Sorgfalt leicht vermeiden. Die Herstellungskosten dieser Formen sind nach Hrn. Stewart's Mittheilung allerdings höher, als die der Lehmformen; allein da nur äußerst wenig Ausschuß vorkommt und auch kein Eisenverlust durch Uebergewicht stattfindet, so liegt der Vortheil doch auf Seiten der ersteren. Den größten Theil der Kosten verursacht das Feststampfen des Sandes, indem bisher noch kein ausführbarer Plan zur Anwendung von Dampfkraft für diesen Zweck in Vorschlag gebracht ist. – Der zur Anfertigung des Kerns sowie des Modells verwendete Sand kann mehrere Male gebraucht werden, wenn nur für jede neue Form die zur Anfertigung der Kröpfung erforderliche Menge frischen Sandes zugesetzt wird. Zwei Röhren von 2 Fuß Durchmesser und 12 Fuß Länge wurden mittelst langer, von einem Ende bis zum anderen hindurchgehenden Bolzen verbunden – dann wurden sie dem Drucke einer Wassersäule von 400 Fuß unterworfen: die Verbindungen erwiesen sich als ganz dicht; als dann die mittleren Stützen oder Unterlagen um 2 Zoll tiefer gelegt wurden, blieben die Verbindungen dicht; und als hernach die ersteren ganz weggenommen wurden, stieg, soweit wir beurtheilen konnten, die „Sackung“ in der Mitte auf 5 bis 6 Zoll, bevor ein einigermaßen bedeutender Leck entstand. Bei einem anderen, mit Röhren von 3 Fuß Durchmesser angestellten Versuche konnte die Verbindungsstelle um 2 Zoll gesenkt werden, bevor sich ein Leck zeigte. Die Verbindungen wurden mit Asphalt, der durch Zusatz von Pechöl bis zur Consistenz von Glaserkitt verdünnt war, und mit zwei Touren Kabelgarn oder Hanfzöpfen, welches letztere um das Zapfenende der Röhren gewickelt ward, gedichtet, wobei dieses Ende, sowie die Kröpfung der folgenden Röhre erwärmt und der Asphaltkitt in heißem Zustande angewendet wurde. –––––––––– An den vorstehenden Vortrag knüpfte sich eine Discussion, in deren Verlaufe Professor Rankine erwähnte, daß er den ganzen Proceß des Einformens und des Gießens der Röhren nach dem von Lauder beschriebenen Verfahren durch eigene Anschauung kennen gelernt habe, und die vom Referenten hervorgehobenen Vorzüge nur bestätigen könne. Ein ganz besonderer Vortheil erwachse aus dem Gießen der Röhren mit nach unten gerichteter Kröpfung dadurch, daß alle Blasen und alle eingeschlossene Luft immer nach oben gedrängt werden, so daß nach dem Abschneiden des oberen Endes die Röhre ganz vollkommen sey. Außerdem seyen mit den verschiedenen Details noch andere Vorzüge verbunden, überhaupt sey das ganze Verfahren außerordentlich sinnreich und ganz zweckentsprechend. Alex. Smith war im Stande, über die Leistungen der beschriebenen maschinellen Vorrichtung ein auf Erfahrung gegründetes Urtheil abzugeben. Sein Haus hatte Cylinder von acht Fuß Durchmesser zu Pfeilern für die Brücke über den Clyde (auf der caledonischen Eisenbahn) erhalten, welche in Bezug auf Genauigkeit der Dimensionen unübertroffen seyen. Seiner Ansicht nach sey die Maschine zur Lieferung ausgezeichneter Producte durchaus geeignet. Lauder machte darauf aufmerksam, daß die hauptsächlichste Neuheit in der Anwendung von Sandkernen, anstatt der Lehmkerne liege. Die von Smith erwähnten Cylinder seyen gleichfalls über Sandkerne gegossen. – Die Anfertigung längerer Sandkerne mittelst Maschinen sey in Folge der Nothwendigkeit sehr langer Stampfer mit sehr bedeutenden Schwierigkeiten verknüpft; Dampfkraft lasse sich zu diesem Zwecke nicht anwenden, da der zur Aufnahme des Sandes bestimmte Raum zwischen der Kernstange und dem Kernkasten nicht gestatte die Stampfer von solcher Stärke anzufertigen, daß sie dem Motor gehörig Stand halten; außerdem träten hier noch Schwierigkeiten anderer Art in den Weg. Downie bemerkte, bei den jetzt gebräuchlichen weitesten Röhren für Wasserleitungen betrage der Durchmesser 3 Fuß bis 3 Fuß 4 Zoll; allem Anschein nach würden aber Sandkerne auch bei Röhren von beliebig größeren Dimensionen anwendbar seyn, wenn der Kostenpunkt nicht berücksichtigt zu werden braucht. Eine große Schwierigkeit bei der Anwendung dieser Art von Kernen liege darin, daß die letzteren den Transport in die Trockenstuben in noch grünem (feuchtem) Zustande abhalten müssen; sobald sie vollständig trocken geworden, sey die Gefahr dabei nur sehr gering. Eine andere praktische Schwierigkeit bei der Anwendung von Sandkernen erwachse aus der starken Neigung des Sandes, am hinteren Theile der Kröpfung abzuspringen oder sich abzuschälen, wenn das flüssige Metall aus dem hoch gelegenen Gießloche mit großer Gewalt auf die vorspringenden Theile des Kerns herabfalle. Obschon diesem Uebelstande durch die von Lauder beschriebene Vorrichtung, eine größere Anzahl von kleineren Gießlöchern anzubringen, in bedeutendem Grade abgeholfen werde, so sey doch zu beachten, daß eine derartige Schwierigkeit bei Anwendung von gut angefertigten Lehmkernen nicht vorkomme. Dagegen verdiene wieder der Vorzug der Sandkerne, daß dieselben Röhren mit ganz glattem Innern liefern, die größte Anerkennung. Die von Smith erwähnten Cylinder seyen nicht mit der Formmaschine, sondern durch Handarbeit mit Anwendung einer zusammenlegbaren Lehre und eines mehrtheiligen Kernkastens geformt worden. Lauder hob noch hervor, daß die in Folge der Ausdehnung des Kernkastens durch Hitze entstehenden Ungleichheiten der Röhren dadurch vermieden würden, daß der erstere den ganzen Tag über gleichmäßig warm erhalten werde, nachdem er Morgens angewärmt worden. Daß dieses Verfahren den günstigsten Erfolg habe, werde durch die geringen Schwankungen im Gewichte der Röhren bewiesen. Schließlich bemerkt Downie noch, daß bei dem beschriebenen Verfahren die Kernstange vor den bekanntlich sehr nachtheilig wirkenden raschen Temperaturwechseln geschützt sey, insofern der, eine 1 1/4 Zoll dicke Schicht bildende Sand ein schlechter Wärmeleiter und daher in dieser Beziehung einem gewöhnlichen, ohne Heu- und Strohbänder angefertigten Lehmkerne weit vorzuziehen sey. Bei raschem Gießen seyen bedeutende Schwankungen in der Temperatur des Kerns nicht zu vermeiden und er sey der Ansicht, daß dieselben auch durch das von Lauder erwähnte Anwärmen des letzteren nicht gänzlich ausgeglichen werden können.