XV. Ueber die in Amerika angewandten Methoden um die absolute Festigkeit des Gußeisens für Geschütze etc. zu erhöhen. Aus der Zeitschrift des österreichischen Ingenieur- und Architektenvereins, 1865 S. 150. Ueber die amerikanischen gußeisernen Geschütze. Bei der Aufmerksamkeit, mit welcher jeder Fortschritt im Geschützwesen gegenwärtig verfolgt wird, wird es nicht unzeitgemäß erscheinen, einen in neuester Zeit stattfindenden bedeutsamen Umschwung der Ansichten über das Material von Geschützen zu constatiren. Der Anstoß hierzu ist von Amerika ausgegangen und zwar waren die erstaunlichen Resultate, welche man dort mit gußeisernen Geschützen erzielte, die Veranlassung hiezu. Während man in England Versuch an Versuch reihte, um endlich die vollkommenste Art, das Schmiedeeisen zu Geschützen zu verwenden, ausfindig zu machen, haben die Amerikaner mit ihren einfachen und verhältnißmäßig billigen gußeisernen Kanonen Resultate zu erzielen gewußt, welche denen der raffinirtesten englischen Geschützsysteme gleichkommen, ja diese übertreffen. Der Grund zu dieser überraschenden Erscheinung liegt darin, daß man in Amerika Methoden in Anwendung gebracht hat, durch welche die absolute Festigkeit des Gußeisens erhöht wurde; ferner aber, und dieß war weit wichtiger, hat man es dort durch ein richtiges Vorgehen beim Abkühlen des Gusses dahin gebracht, daß die dem verwendeten Materiale eigene Festigkeit auch wirklich ganz dem Zwecke der Widerstandsfähigkeit des Geschützes dienstbar wurde und daß nicht, wie bei dem früher gebräuchlichen Verfahren der Abkühlung, hierdurch allein schon so heftige Spannungen im Geschützmateriale eintraten, daß ein sehr bedeutender Theil der Widerstandsfähigkeit dadurch seiner eigentlichen Bestimmung verloren ging. Ein Vortheil des Gußeisens gegen das Schmiedeeisen in der Anwendung zu Geschützen, den man freilich nie bestritten hat, ist der, daß das Gußeisen der deformirenden Einwirkung der Geschosse auf die innere Fläche der Bohrung besser widersteht. Das Gußeisen hat nämlich eine größere rückwirkende Festigkeit und ist elastischer gegen Druck als Schmiedeeisen. Diese beiden Eigenschaften machen die Bohrung gußeiserner Geschütze viel haltbarer gegen Zerstörung als die der schmiedeeisernen, und diese Wahrnehmung vor Allem hat auf die zahlreichen, aus beiden Materialien combinirten Geschütze geführt, bei welchen man den Lauf von Gußeisen herstellte und ihm durch schmiedeeiserne Umhüllung die erwünschte Festigkeit geben wollte. Keines dieser combinirten Geschütze jedoch hat vollkommen befriedigt und angesichts der neuen Thatsachen haben sie wohl auch keine Zukunft. Was nun die Behandlungsweise anbelangt, welche das Gußeisen so vortheilhaft für Geschütze macht, so deutet die Natur des Gegenstandes darauf hin, daß diejenigen Gießereien, welche im Besitze der erprobten Methoden sind, mit der Bekanntmachung derselben zurückhaltend seyn werden. Um so willkommener ist daher die Darlegung, welche Hr. L. Colburn, ein mit der amerikanischen Industrie wohlvertrauter Ingenieur, in einem vor Kurzem in London gehaltenen Vortrage über diesen Gegenstand gegeben hat, und da diese Mittheilungen sowohl für Artilleristen als auch für jeden Techniker, der mit größeren Gußstücken zu thun hat, vieles Interesse bieten, so sollen sie im Folgenden, soweit sie sich auf den Guß größerer Stücke beziehen, wiedergegeben werden. Das Gußeisen, welches in Amerika gegenwärtig für Kanonen von 13'', 15'', in neuester Zeit selbst 20'' Kaliber Anwendung findet, ist von besonderer Vorzüglichkeit. Dieß beweisen die Marineberichte über ausgeführte Schießproben. Eine 15''-Kanone hielt 900 Schüsse mit Vollgeschossen von 440 Pfund aus. Die Pulverladung war anfänglich 35 Pfund und wurde allmählich gesteigert; die letzten 220 Schüsse wurden mit 60 Pfund Pulverladung gefeuert und erst als man beim 900sten Schuß 70 Pfund Pulver verwendete, barst die Kanone. Es ist zweifelhaft, ob ein solches Resultat mit der besten Schmiedeeisen-Kanone von gleichem Kaliber erreichbar ist oder je seyn wird. Etwa 100 solcher 15''-Geschütze sind jetzt im Dienst. Kanonen von 20'' Kaliber, deren jetzt eine Anzahl erzeugt wurde, wiegen je 51 1/2 engl. Tonnen, ihre Gesammtlänge ist über 20, die der Bohrung 17 1/2 Fuß, der größte Durchmesser 5' 4''. Sie erhalten 100 Pfund Pulverladung und Geschosse von 1000 Pfund. Die erste dieser Kanonen war 13 Tage in Abkühlung begriffen. Was nun die Erhöhung der absoluten Festigkeit des Materials anbelangt, so ist bekannt, daß die Mischung verschiedener eigens zu diesem Zwecke ausgewählter Eisensorten und ihre gute Vermengung im Kupolofen allein schon eine bedeutende Steigerung der Festigkeit hervorbringt. Bei dem Gußeisen der amerikanischen Kanonen wird die Festigkeit ferner noch gesteigert durch erneutes Schmelzen, und indem man die geschmolzene Masse durch einige Zeit in flüssigem Zustande erhält. Dieses Umschmelzen geschieht in Flammöfen, da die Kupolöfen wegen ihrer Eigenschaft, einige Theile des Metalls zu überhitzen, und wegen der Wirkung des in den Kohks allenfalls enthaltenen Schwefels weder beim Guß von Kanonen noch irgend welcher Stücke, welche große Festigkeit verlangen, in Anwendung kommen dürfen. Dieses Verfahren des Umschmelzens ist einst bis zur dreimaligen, ja selbst viermaligen Wiederholung getrieben worden, wobei die Masse jedesmal etwa drei Stunden im flüssigen Zustande erhalten wurde. Auf diese Art wurde die absolute Festigkeit des Gußeisens, welche im Roheisen 5–6 1/2 Tonnen beträgt, nach dem ersten Guß und 2 Stunden flüssigen Zustandes auf 9 T., nach dem zweiten Umguß auf 13 T., nach dem dritten auf 15 1/2 T. gebracht, bei jedesmaligem Verweilen von 1–3 St. im flüssigen Zustande. Die schließlich auf diese Art erzielbare Festigkeit ist sehr groß und erreichte in einem Falle 20 1/2 engl. Ton. per 1 Quadratzoll. Eisensorten von diesen höchsten Festigkeitsgraden wurden jedoch in früherer Zeit für nicht so widerstandsfähig an Geschützen befunden und man schritt daher zurück zu Gußeisen von circa 13 Tonnen Festigkeit, dem man eine größere Elasticität zuschrieb als dem Eisen von höherer Festigkeit. Seither hat man jedoch eingesehen, daß der eigentliche Uebelstand bei dem festeren Eisen darin lag, daß es sich beim Abkühlen mehr zusammenzog, woraus, da nicht die genügenden Vorkehrungen zur Erfüllung gleichförmiger Zusammenziehung getroffen waren, eine stärkere Spannung im Materiale resultirte. Solches Gußeisen von großer Festigkeit zieht sich im Allgemeinen per Fuß um 3/16'' in der Form zusammen. Die Treibräder der amerikanischen Locomotiven sind von Gußeisen und als man im Jahre 1851, um größere Sicherheit zu erzielen, begann, das Kanoneneisen dazu zu verwenden, wurden die Brüche zahlreicher als je, da solche Räder bereits durch ihre eigene Zusammenziehung stark in Anspruch genommen waren, ehe sie die Gießerei verließen. Da jede Art die absolute Festigkeit des Gußeisens zu erhöhen, und darunter auch die Methode des Umschmelzens, durch die dabei vorgenommene Verminderung des Gehaltes an ungebundener Kohle und Kieselsäure zu erklären ist, so scheint die Hoffnung gerechtfertigt, daß man eine Methode auffinden werde, um den Effect, der beim Umschmelzverfahren nur mit bedeutendem Zeit- und Kostenaufwand erzielt wird, durch ein rascheres und billigeres Verfahren zu erreichen. Hr. Colburn glaubt, daß eine theilweise Anwendung des Bessemer-Verfahrens jene Hoffnung erfüllen dürfte. Die absolute Festigkeit des Eisens großer Gußstücke wäre jedoch von wenig Werth, wenn man nicht Mittel hätte, die Abkühlung solcher Stücke derart zu leiten, daß dieselben von bedeutenden inneren Spannungen verschont bleiben. Man weiß, daß Hodgkinson fand, daß das von ihm untersuchte Gußeisen eine sechsmal größere rückwirkende als absolute Festigkeit habe, und daß demnach die untere Flantsche eines gußeisernen Trägers einen sechsmal größeren Querschnitt bekommen sollte, als die obere. Doch sehr selten, wenn je findet dieses Verhältniß Anwendung, da ein solches Gußstück wahrscheinlich bei der Abkühlung bereits brechen würde. Es ist bereits öfter vorgekommen, daß gußeiserne Träger, bei welchen man die Form ohne genügende Beachtung der durch die Abkühlung entstehenden Spannungen gewählt hatte, entweder bereits in der Gießerei, oder später bei der kleinsten Veranlassung brachen, und somit für ihre Bestimmung gänzlich unbrauchbar waren, obwohl man zu ihrer Herstellung das beste Material verwendet hatte. Führt man eine zu rasche Abkühlung absichtlich herbei, so kann man dadurch beinahe jedes große Gußstück entweder sogleich zum Bersten bringen, oder doch seine Widerstandsfähigkeit auf Null reduciren. Es tritt in solchen Gußstücken ein ähnlicher Zustand ein, wie er in den rasch gekühlten, sogenannten batavischen Glastropfen zu finden ist, die schnell erstarrte Rinde umschließt die noch heißen und daher bedeutend ausgedehnten Theile des Innern. Die natürliche Folge der weiterschreitenden Abkühlung ist nun, daß in der Rinde, die sich dem weiteren Zusammenziehen widersetzt, eine heftige Pressung, und in den inneren Theilen, welche durch die Form der Rinde in ihrer Zusammenziehung gehindert werden, eine heftige Spannung entsteht. Um Gußstücke von großer Widerstandsfähigkeit herzustellen, ist es daher nothwendig, daß alle Theile sich nahezu gleichförmig abkühlen. Dieß ist jedoch praktisch nicht erreichbar in vollgegossenen Geschützen. Vollgegossene Geschütze, auf die gewöhnliche Art gekühlt, zeigen sich oft löcherig im Innern und es ist nachweisbar, daß ihre inneren Theile unter starker Spannung stehen. Man ist daher schon vor längerer Zeit dazu gelangt, Kanonen hohl zu gießen und seit 1847 ist in Amerika ein Verfahren patentirt, durch einen im Innern des Bohrloches circulirenden Wasserstrom zu erreichen, daß die Abkühlung von innen aus mit der nach außen gleichen Schritt hält. In das senkrecht stehende Geschütz tauchen zwei concentrische Röhren; durch die innere sinkt das Wasser hinab, um dann in der sie umgebenden äußeren Röhre wieder aufzusteigen und dabei Wärme aufzunehmen. Bei dem am 11. Febr. 1864 erfolgten Gusse einer Kanone von 20'' KaliberMan sehe über den Guß dieses Riesengeschützes den Bericht im polytechn. Journal Bd. CLXXVI S. 280. durchströmte das Wasser auf diese Art durch 26 Stunden den Lauf des Geschützes und zwar in der ersten Stunde 30 Gallons (136 Liter) per Minute, in jeder folgenden Stunde 60 Gallons (272 Liter) per Minute; hierauf jedoch, da man das Material für zu hart hielt, um es weiter mit Wasser zu kühlen, wurden per Minute 2000 Kubikfuß Luft durch den Lauf getrieben. In der ersten Stunde erwärmte sich das durchfließende Wasser von 2° C. auf 33° C., in der zweiten bei der doppelten Wassermenge auf 16° C. In anderen Fällen beim Guß von 10''-Kanonen ließ man im Zeitraum von 4 Tagen, gegen 700 Tonnen Wasser den Lauf durchströmen. In einigen dieser Fälle wurde an der Sohle der Geschützgrube ein Feuer durch 60 Stunden unterhalten, um dadurch die eiserne Hülle der Kanonenform durch die ganze Zeit in Rothgluth zu erhalten. Solcher Art sind die Mittel, um alle Theile eines Geschützes nahezu gleichförmig abzukühlen, und dadurch mit Gußeisen von einer absoluten Festigkeit von 13 Tonnen per Quadratzoll, Geschütze von so großer Widerstandsfähigkeit herzustellen. Auch den Schalengußrädern, welche sich für die Verhältnisse auf amerikanischen Bahnen so vorzüglich eignen, hat man durch eine richtige Kühlmethode eine ungemeine Widerstandsfähigkeit verliehen. In der Räderfabrik von Whitney in Philadelphia, der größten und besteingerichteten von Amerika, werden die Räder, sobald sie nur Consistenz gewonnen haben, aus der Form genommen und in Gruben versenkt, welche so heiß gemacht werden, als die Räder selbst sind. In diesen luftdicht verschlossenen Gruben verbleiben sie drei Tage und kühlen in dieser Zeit möglichst gleichförmig aus. Das Resultat ist, daß in diesen Rädern gar keine inneren Spannungen vorkommen, was sich dadurch beweisen läßt, daß, wenn man auf der Drehbank mittelst eines Schneidstahles Nabe und Radreif zu trennen sucht, diese sich nicht selbstständig von einander trennen, so lange auch nur die dünnste Schicht von Gußeisen sie noch verbindet. Die oberflächliche Härtung, welche im Schalenguß bezweckt wird, scheint im Momente zu entstehen, wo das Eisen die Form berührt und leidet in den heißen Gruben nachträglich nicht mehr. Die Leistungen derart erzeugter Eisenbahnräder haben die der besten englischen schmiedeeisernen Räder auf amerikanischen Bahnen verdunkelt. Alles dieß muß nun wohl zu dem Schlusse führen, daß das Gußeisen in Folge der bisher gebräuchlichen mangelhaften Abkühlung aus der Stellung verdrängt worden ist, welche einzunehmen es durch seine Eigenschaften berufen ist, und es ist vorauszusehen, daß man künftig das Gußeisen wieder zu verschiedenen Zwecken verwenden wird, für welche man es an vielen Orten bereits aufgegeben hatte, eine Erscheinung, welche sich im Geschützwesen bereits geltend macht. Kleyle.