Verfahren zur Erzeugung hoher Temperaturen durch Verbrennen von Aluminium und einige Anwendungen desselben in der Technik. Von Dr. Hans Goldschmidt in Essen a. d. Ruhr. Verfahren zur Erzeugung hoher Temperaturen durch Verbrennen von Aluminium. Diejenigen beiden Grundstoffe, die auf unserer Erde am häufigsten vorkommen, sind der Sauerstoff und das AluminiumCl. Winkler, Zeitschr. f. angew. Chemie, Jahrg. 1899, Heft 4, S. 93.. Bringt man diese beiden Körper in geeigneter Weise zur chemischen Verbindung, so wird dadurch eine so hohe Temperatur erzeugt, wie wir solche sonst nur noch mit Hilfe des elektrischen Stromes hervorzubringen vermögen. Auffallenderweise war diese Thatsache bislang noch nicht bekannt! Der ständig billiger werdende Preis des metallischen Aluminiums, der zur Zeit etwa 2 M. für das Kilo beträgt, hat eine umfangreiche technische Verwertung dieser Reaktion sehr erleichtert. Der nötige Sauerstoff wird nicht der Luft entnommen, vielmehr ausschliesslich in fester Form verwendet, indem vorzugsweise seine Verbindungen mit Metallen – die Metalloxyde – in Anwendung kommen. Der chemische Vorgang ist ausserordentlich einfach, da nur drei Grundstoffe in Wechselwirkung treten: Ein Metall, Sauerstoff und Aluminium. Als Beispiel eines Metalloxyds sei das Eisenoxyd gewählt; es ist dies der als braunes Pulver allgemein bekannte Eisenrost, der vielfach als Eisenerz in der Natur vorkommt. Das Aluminium wird diesem Pulver in zerkleinertem Zustande untermischt. Die Umsetzung dieses Gemisches aus Eisenoxyd und Aluminium geht in der Weise vor sich, dass sich der Sauerstoff vom Eisenoxyd abtrennt und mit dem Aluminium verbindet; es bildet sich demnach Aluminiumoxyd und metallisches Eisen: Bei dieser Umsetzung tritt nun die eingangs erwähnte sehr hohe Temperatur auf. Wohl hat man schon früher, vor fast 50 Jahren, Mischungen von Metallchloriden – seltener von Oxyden – mit Aluminium zur Reaktion gebracht; es seien hier besonders die Arbeiten von Wöhler, St. Claire-Deville und Gebr. Tissier genannt. Alle diese Forscher arbeiteten aber mit sehr kleinen Mengen und stets so, dass das Gemisch in einem Meinen Tiegel von aussen, z.B. durch Einstellen in eine Muffel, erhitzt wurde. Oft trat dadurch eine so heftige Reaktion ein, dass der Verlauf der Reaktion nicht genau verfolgt werden konnte. An eine Erhitzung der Mischung durch die Tiegelwand selbst war aber von vornherein bei einer technischen Verwendung des Verfahrens nicht zu denken, da kein Tiegelmaterial bekannt ist, das in heissem Zustande dem geschmolzenen Aluminiumoxyd resp. den Produkten der Reaktion Widerstand leisten kann. Es war also zunächst die Aufgabe zu lösen, die Umsetzung im Gefässinnern ohne äussere Wärmezufuhr durchzuführen. Hierbei kommt zu gute, dass das an der inneren Tiegelwand infolge der äusseren Abkühlung entstehende erstarrte Aluminiumoxyd den eigentlichen Schutz gegen den feuerflüssigen Teil selbst bildet. Ferner musste die Reaktion zwischen dem Metalloxyd und Aluminium so geleitet werden, dass dieselbe ruhig verlief. Wie wird nun vor allem nach dem neuen Verfahren die Umsetzung hervorgerufen? Dieser Punkt bereitete anfänglich die allergrössten Schwierigkeiten; nachdem dieselben aber einmal in ihren Ursachen erkannt waren, gestaltete sich die Ueberwindung derselben ausserordentlich einfach. Die Entzündung vieler Gemische setzt nämlich erst bei hoher Temperatur ein; man könnte solche mit einem glühenden Stab umrühren, ohne dass eine Entzündung eintreten würde. Nach Versuchen mancherlei Art zeigte sich, dass es eine grosse Reihe Sauerstoffverbindungen gibt, die mit Aluminium vermischt, sich sehr leicht und bei niedriger Temperatur entzünden lassen, dann sofort nach der Entzündung aber eine sehr hohe Temperatur entwickeln. Man hat also nichts weiter zu thun, als diese leicht entzündbaren Gemische, z.B. Baryumsuperoxyd und Aluminium auf die schwerer zur Entzündung zu bringenden aufzustreuen, um dann beispielsweise mit einem glühenden Stab oder am besten und bequemsten durch Aufwerfen eines in Brand gesetzten sogen. Sturmstreichholzes die Umsetzung einzuleiten. Die Ausführung ist also die denkbar einfachste. Nun wurde vom Verfasser weiter die wichtige Beobachtung gemacht, dass Gemische von Metalloxyden resp. Sauerstoff und auch schwefelhaltigen Verbindungen mit Aluminium, welchen Metallen auch noch Magnesium oder Calciumkarbid zugefügt werden kann, in sich weiter brennen, ohne irgend welche Wärmezufuhr von aussen, und dass neues – auch nicht vorgewärmtes – Gemisch, das dem in Reaktion getretenen zugegeben wird, weiterbrennt. Damit war auch die zweite Aufgabe gelöst, nämlich die Umsetzung zu regeln, indem je nach Gang derselben mehr oder weniger von dem Gemisch nachgegeben wird. Auch hat sich gezeigt, dass ein derartiges Gemisch sehr viel ruhiger reagiert, wenn es nicht vorher erhitzt worden ist, sondern in unangewärmtem Zustande von einer Stelle aus abbrennen kann. Mit diesen Reaktionen, die sehr einfach auszuführen sind, ist die Möglichkeit gegeben, überall grosse Wärmemengen ohne Zuhilfenahme von Maschinen und umfangreichen Apparaten frei zu machen. Es ist eine neue Industrie ins Leben gerufen, die in Frankreich, wo das Verfahren auch bereits in grösserem Massstabe nach den Patenten des Erfinders ausgeführt wird, mit dem sehr treffenden Namen „Aluminothermie“ belegt worden ist. Die bei der Reaktion entstehenden Temperaturen, die 2000° noch erheblich übersteigen, können nach unseren derzeitigen Methoden weder direkt noch indirekt gemessen, sondern nur geschätzt werden, somit liegt diesen Bestimmungen eine grosse Unsicherheit zu Grunde. Das Wyborgh'sche Thermophon gibt die Temperatur auf 2900 bis 3000° C. an, eine Zahl, die natürlich nur auf Extrapolation beruht und einen streng wissenschaftlichen Wert nicht beanspruchen kann. Die praktische Anwendung des Verfahrens umfasst bereits die weitesten Gebiete. Vor allem hat es sich gezeigt, dass nach obigem Beispiel nicht etwa nur Eisen, sondern ein grosser Teil der Metalle, und zwar in reinem geschmolzenen Zustande sich abscheiden lässt, wenn man die betreffenden Oxyde verwendet. Die Mischung mit Aluminium geschieht im Prinzip nach äquivalenten Verhältnissen, doch wählt man stets einen Ueberschuss von Oxyd, da es dadurch möglich ist, sämtliches Aluminium zu oxydieren, so dass – trotz der grossen Legierungsfähigkeit des Aluminiums – die Metalle aluminiumfrei erhalten werden. In Betracht kommen vor allem solche Metalle, deren Reindarstellung nach anderen Verfahren bisher nicht möglich war und die nun in reinem auch kohlefreiem Zustande dem Hüttenmann besondere Vorteile bieten. In erster Linie ist hier das Chrom zu nennen. In der Stahlindustrie ist früher fast ausschliesslich das Chrom in Form von Ferrochrom mit einem Gehalte von etwa 40 bis 60 % Chrom zur Verwendung gekommen: Dies Produkt enthält zumeist etwa 12 % Kohle in Bezug auf den Chromgehalt. Das Chrom ist daher im Ferrochrom nicht als ein solches, sondern als ein Chromkarbid vorhanden. Alle Stahllegierungen also, die mit diesem Ferrochrom angefertigt werden, sind streng genommen nicht als Chromstähle, sondern als Chromkarbidstahle anzusehen. Mit dem reinen kohlefreien Chrom können also andere Legierungen angefertigt werden, die natürlich auch andere Eigenschaften haben, so vor allem eine geringere Sprödigkeit und Härte besitzen, als die mit kohlehaltigem Chrom hergestellten. Es ist mit dem reinen Chrom ferner möglich, Chromstahle mit höherem Chromgehalt anzufertigen als bisher, weil der hohe Gehalt an Kohle im Ferrochrom höher chromierte Legierungen infolge des gleichzeitig bedingten Kohlenstoffgehalts unmöglich machte. Es sind in den letzten Monaten, seit Beginn der Fabrikation in Essen sowohl wie in St. Michel de Maurienne in Frankreich (Savoyen), durch die Société d'Electrochimie in Paris, bereits einige Waggon Chrom abgeliefert worden, die zur Herstellung von mehreren Hundert Tonnen Chromstahl dienten. Die Fabrikation des Metalls geschieht in grossen tiegelartigen Gefässen, die einen Fassungsraum für einige Zentner Metall besitzen. Die Abscheidung einer derartigen Menge dauert etwa eine halbe Stunde. In gleicher Weise wird reines Mangan fabrikmässig hergestellt, das besonders für reine eisenfreie Manganbronzen umfangreiche Verwendung findet, ferner auch für spezielle Manganstahle. Dies reine Mangan hat die vorteilhafte Eigenschaft, dass es nicht wie das bisher bekannte kohle- resp. karbidhaltige Produkt an der Luft zerfällt, es hält sich vielmehr beliebig lange und zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass es sich sehr leicht mit geschmolzenem Kupfer, Zinn, Zink u.s.w. legieren lässt, wobei es einen viel geringeren Abbrand ergibt, als das kohle- resp. karbidhaltige Produkt. Legierungen mit Kupfer, die 20, 30, 50 und mehr Prozent Mangan enthalten, sind ausserordentlich leicht mit diesem reinen Mangan herzustellen. Die hochprozentigen Mangankupferlegierungen dienen zum Weiterlegieren mit reinem Kupfer. Es hat sich eine Legierung mit 5 % Mangan und 95 % Kupfer als besonders widerstandsfähig und auch feuerbeständig gezeigt. Diese Kupferlegierung lässt sich ziehen und schmieden, und werden daraus Stangen und Röhren gefertigt. Trotz des erheblich höheren Preises dieses reinen Mangans gegenüber dem hochprozentigen Ferromangan, mit dem sonst vielfach eisenhaltige Kupfermangane hergestellt werden, wird ersteres für die Darstellung guter manganhaltiger Kupferschmelzen entschieden vorgezogen, weil es sich gezeigt hat, dass man zuverlässige dichte, porenfreie Güsse nur mit diesem reinen, leicht legierbaren Mangan herzustellen vermag. Selbstverständlich wird für solche Mangankupferlegierungen auch nur bestes Elektrolytkupfer verschmolzen. Das Mangan dient auch als Desoxydationsmittel an Stelle von Magnesium und Aluminium besonders bei Nickelgüssen. Von Wichtigkeit für die Stahlindustrie ist ferner das nach diesem Verfahren dargestellte kohlefreie Ferrotitan mit 10 und 20 bis 25 % Titan. Selbst geringe Zusätzedieser Legierung geben dem Stahl resp. Eisen ein besonders festes und feinkörniges Gefüge. Nach demselben Verfahren wird auch Ferrobor mit 20 bis 25 % Bor dargestellt. Die Versuche über die mit Hilfe dieser Legierung dargestellten Borstahle, die verschiedene in- und ausländische Werke neuerdings angestellt haben, sind noch nicht abgeschlossen. Interessant, allerdings zur Zeit mehr vom wissenschaftlichen Standpunkt, ist es auch, dass die Oxyde der Erdkalimetalle durch Aluminium reduziert werden, am leichtesten auch in Legierungen. So ist ein Bleibaryum mit 30 % Baryum abgeschieden worden. Diese Legierung, die spröde krystallinische Stücke bildet, zersetzt das Wasser stürmisch und zerfällt bald an der Luft. Dieser metallurgische Teil bildet einen für sich abgeschlossenen Fabrikationszweig. Aufs engste mit dieser Fabrikation verbunden ist die Darstellung des geschmolzenen Aluminiumoxydes, das gleichzeitig mit der Metallabscheidung entsteht. Da der Corund resp. Schmirgel, der in der Natur vorkommt, im wesentlichen aus Aluminiumoxyd besteht, so kann man dieses Produkt als „künstlichen Corund“ oder Schmirgel bezeichnen. Für dasselbe ist der Name „Corubin“ geschützt. Dieser „Corubin“ zeichnet sich vor allem durch seine grosse Härte und Schleiffähigkeit aus und übertrifft hierin, wie Versuche ergeben haben, den natürlichen Corund, sowie den Schmirgel ganz erheblich. Ferner bildet das Material ein hochfeuerfestes Produkt, aus dem neuerdings Steine, Formen und Tiegel für besondere Zwecke hergestellt werden. Von umfangreichster und mannigfaltigster Art sind aber diejenigen Teile des Verfahrens, die sich mit der Wärmeausnutzung für die Metallbearbeitung befassen. Die Methoden beruhen darauf, dass man die bei der Reaktion auftretende Wärme direkt auf das Arbeitsstück einwirken lässt, ferner auch darauf, dass das bei dieser Reaktion sich abscheidende hocherhitzte Metall zum Aufgiessen resp. Aufschweissen verwendet wird. Für diese unter Metallabscheidung Wärme liefernden Gemische ist der Name „Thermit“ unter Schutz gestellt. Es wird vorzugsweise ein Gemisch, das im wesentlichen aus Eisenoxyd und Aluminium besteht, genommen. Das Verfahren ist in erster Linie als Schweissverfahren ausgebildet und zeichnet sich durch seine ausserordentliche Einfachheit aus. Die Ausführung geschieht derart, dass die zu verschweissenden Enden mit vorher blank gemachten Flächen stumpf aneinander gedrückt werden. Um die Schweissstelle wird eine lose anschliessende Form aus dünnem Eisenblech gelegt, die von aussen mit Formsand o. dgl. abgestützt ist. In einem Tiegel entsprechender Grösse wird sodann die feuerflüssige Mischung bereitet und die Form damit gefüllt. Dadurch dass die Enden der Schweissstücke mit Hilfe eines Klemmapparats fest zusammengeschraubt sind, also der durch die Erwärmung bedingten Ausdehnung nicht folgen können, entsteht der zum Schweissen erforderliche Druck, der nötigenfalls durch Anziehen der Schrauben des Klemmapparats noch verstärkt werden kann. Auf experimentellem Wege, an Hand zahlreicher Proben auf Festigkeit, Zerreissproben u. dgl. ist sorgfältig bestimmt worden, wie viel Erwärmungsmasse jeweilig erforderlich ist, um eine Schweissung bestimmter Grösse auszuführen, und welchen Inhalt infolgedessen die Form haben muss, die um die Schweissstelle anzubringen ist. Somit ist es bei diesem Verfahren möglich, die jeweils erforderliche Wärmemenge vorher genau abzuwiegen. Dies ist ein Vorteil, den bisher kein anderes Schweissverfahren bot, da diese alle darauf basierten, die Schweisstemperatur mit dem Auge zu erkennen. Es können deswegen die Schweissungen nach den bisher bekannten Methoden – mit Kohlenfeuer, Wassergas, Elektrizität – nur von sehr geübten, zuverlässigen Handwerkern ausgeführt werden, während das neue Verfahren thatsächlich von gewöhnlichen Arbeitern, selbst jugendlichen, nach kurzer Uebung gehandhabt wird. Hierin liegt ein weiterer bedeutender Vorteil, der noch, wie weiter unten angegeben, durch die Billigkeit des Verfahrens sehr erhöht wird. Typisch für dies Schweissverfahren ist ferner die Möglichkeit, die Wärme auf kleinstem Baum zu konzentrieren, so dass die dicht neben der Schweissstelle liegenden Teile, die nicht von der feurigen Masse bespült werden, kalt bleiben und erst allmählich durch Leitung des Metalls eine höhere Temperatur annehmen. Schliesslich ist noch der eigenartig automatische Charakter dieser Schweissmethode bemerkenswert, wodurch ein sehr geringer Aufwand an Arbeitslohn bedingt ist. Ein eigenartiger Vorgang spielt sich beim Aufgiessen der flüssigen Masse ab. In dem Tiegel, in dem das zum Schweissen erforderliche Thermit bereitet wurde, bilden sich zwei Schichten: unten das flüssige Eisen, oben das leichtere geschmolzene Aluminiumoxyd. Dieses fliesst beim Aufgiessen natürlich zuerst ab und erstarrt nun, und zwar in ganz dünner Schicht augenblicklich sowohl auf den kalten Flächen der Form wie des Schweissstücks, während der nachfliessende Teil des Tiegelinhalts, d.h. ein Teil des Aluminiumoxyds und das ganze Eisen kurze Zeit flüssig bleiben. Die Folge davon ist, dass das aus dem Tiegel nachfliessende hocherhitzte Eisen weder das Schweissstück noch die dünne Blechform direkt berühren kann, also auch nicht im stände ist, mit diesen Teilen zu verschmelzen. Aus diesem Grunde bleibt das Schweissstück vollständig unverändert, und auch die Form kann wiederholt gebraucht werden. Nach erfolgter Schweissung kann die erstarrte Masse durch einige leichte Hammerschläge von dem Schweissstück und der Form abgeschlagen werden. Bei der Schweissung grösserer massiver Stücke, beispielsweise bei Schienen, ist es zu empfehlen, etwas mit dem Abschlagen zu warten, um eine allmähliche Abkühlung der Schweissstelle zu bewirken, was im allgemeinen günstig auf das Material einwirkt. Alle bisher als feuerfest bekannten Tiegel – z.B. die hessischen und Graphittiegel – eignen sich für das neue Verfahren durchaus nicht. Die flüssige Thonerde löst die kieselsäurehaltige Wandung dieser Tiegel auf. Es werden deswegen besondere Tiegel, deren Wand aus Corubin, welcher, wie oben bereits erwähnt, bei der Fabrikation gewonnen wird, oder aus Magnesia besteht, in Verwendung gebracht. Die Anfertigung dieser Tiegel bildet einen besonderen Fabrikationszweig. Diese Tiegel haben sich durchaus bewährt, sie sind dauerhaft und für neue Operationen wiederholt verwendbar. Die Innenseite überzieht sich mit einer Glasur von Thonerde, welche die Widerstandsfähigkeit noch erhöht. Zwei Anwendungsarten dieser vorerwähnten Schweissung sollen besonders hervorgehoben werden. In erster Linie ist das Verfahren zum Zusammenschweissen von Eisenbahnschienen der elektrischen Strassen- und Kleinbahnen in Anwendung gebracht worden (Fig. 1). Textabbildung Bd. 315, S. 343 Fig. 1.Verschweisste Schiene mit angelegtem Klemmapparat und umgelegter Blechform. Der Preis der Schweissung stellt sich durchaus nicht höher als eine solide Laschenverbindung, so dass eine um fangreiche Anwendung dieser Schienenschweissung zu erwarten ist. Eine kleine Probestrecke solcher zusammengeschweisster Schienen liegt bereits seit fast Jahresfrist auf der Strecke der elektrischen Bahn von Essen-Ruhr nach Steele: dieselbe ist ständig im Betriebe, hat die Temperaturen eines heissen Sommers und eines kalten Winters ausgehalten und sich aufs beste bewährt. Eine gute elektrische Verbindung der Schienen untereinander ist bekanntlich für den Betrieb von elektrischen Strassenbahnen, bei denen der Strom durch die Schienen zurückgeleitet wird, von ausserordentlicher Wichtigkeit. Die bisher in Anwendung gekommenen, fast allgemein gebräuchlichen Kupferverbinder lösen die Aufgabe sehr mangelhaft. Die Folge davon ist, dass sich der Rückstrom einen anderen Weg an Stelle des Schienenweges wählt. Die Ströme gehen in das Erdreich und zumeist dann in die Röhren der Gas- und Wasserleitungen, die sie oft in verhältnismässig kurzer Zeit beschädigen und somit zu Brüchen Veranlassung geben. Besonders in den Vereinigten Staaten von Nordamerika – wo der Betrieb der elektrischen Strassenbahnen einige Jahre älter ist als bei uns – hat man in dieser Beziehung trübe Erfahrungen gemacht. Es sei hier auf den höchst beachtenswerten diesbezüglichen Bericht von Johannes Ohlshausen, Bauinspektor der Stadtwasserkunst in Hamburg und einen in Schilling's Journal für Gasbeleuchtung und Wasserversorgung erschienenen AufsatzElektrolytische Zerstörung von Rohrleitungen durch Erdströme. Bericht in- und ausländischer Zeitungen. Als Manuskript gedruckt. München 1899. Druck von R. Oldenbourg. Zu beziehen von dem Verein deutscher Gas- und Wasserfachmänner, Berlin, und Schilling's Journal f. Gasbel. u. Wasserversorg., Bd. 15,16 u. 17, 1900. hingewiesen. Zur Einschränkung dieser Störungen, die durch die sogen. vagabundierenden Ströme herbeigeführt werden, wird von den Fachmännern eine Schienenschweissung in erster Linie vorgeschlagen. Textabbildung Bd. 315, S. 343 Fig. 2.Schienenschweissung auf der Strecke (Moment des Eingiessens). Seitens einer Reihe von Bahnverwaltungen, z.B. der Strassenbahnen von Hamburg, Dresden, Brüssel, Berlin, sind bereits mehrere Kilometer Geleise behufs demnächstiger Verschweissung fest in Auftrag gegeben, von anderen in sichere Aussicht gestellt worden. In Braunschweig sind kürzlich zwei Probestrecken ausgeführt und dem Betriebe übergeben worden. Alle bisher in in- und ausländischen Fachkreisen über die neue Schienenverbindung abgegebenen Urteile lauten sehr günstigMitteilungen des Vereins deutscher Strassenbahn- und Kleinbahnverwaltungen, Beilage zur Zeitschr. f. Kleinbahnen 1899, Heft 11. Julius Springer, Berlin. Street Railway-Journal, New-York, Vol. XVI, Nr. 53, II, 1900, S. 158 u. ff.. (Fig. 2.) Da die Schienen der elektrischen Bahnen fest im Erdboden oder Pflaster liegen, so übt die wechselnde Temperatur mit ihrem Zusammenziehen und Ausdehnen der Schienen nicht den Einfluss aus wie bei den freiliegenden Schienen der Hauptbahnen. Es ist deswegen auch beim Zusammenschweissen langer Strecken jener Strassenbahnschienen ein Ausbiegen bei Sommerhitze oder ein Reissen bei Frost nicht zu befürchten, wie nicht nur Berechnungen ergaben, sondern entsprechende Prüfungen an den Versuchsstrecken erwiesen haben. Diese Prüfungen wurden bereits im vergangenen Sommer auf einer verschweissten Linie derartig angestellt, dass eine Strecke von 100 m mehrere Stunden durch ein Gemisch von Eis und Salz abgekühlt wurde. Auch für die Hauptbahnen hat das neue Verfahren, besonders für das Verschweissen der Herzstücke an den Weichen Interesse. Ferner könnte man auch dazu übergehen, die Schienen in den Tunnels zu verschweissen, da in diesen die Temperatur eine beständige ist, also die Schienen vor der sogen. „Wanderung“, wie das infolge erhöhter Temperatur entstehende Ausdehnen resp. Ausbiegen derselben benannt wird, geschützt sind. Textabbildung Bd. 315, S. 344 Fig. 3.Zweizöllige Rohre mit angelegtem Spannapparat. Apparat derselben Grösse eignet sich auch zum Verschweissen von Rohren bis zu 4 Zoll. Da durch Verschweissen der Schiene, also – selbst teilweises – Fortfallen der Schienenstösse eine grosse Ersparnis am Oberbau sowohl wie am rollenden Material eintritt, so stehen auch die Hauptbahnen diesem Verfahren sympathisch gegenüber und sind entsprechende Versuche in Ausführung. Eine weitere Anwendung dieser Schweissungsart ist das Aneinanderschweissen schmiedeeiserner Rohre aller Art für Dampf-, Gas- und Wasserleitungen. Die Ausführung dieser Verschweissungen ist infolge der einfachen Querschnittsformen noch viel einfacher als bei einer Schiene, zudem sind die auf Schweisswärme zu erhitzenden Teile, selbst bei Röhren von grossem Querschnitt, gering an Gewicht, so dass beispielsweise mit 1,6 kg Thermit und einem Tiegel von 20 cm äusserer Höhe (Spezialtiegel Nr. 3) ein Rohr von etwa 50 mm innerem Durchmesser bei einer Wandstärke von 4 mm in einigen Minuten verschweisst werden kann (Fig. 3 bis 7 der Rohrschweissung). Textabbildung Bd. 315, S. 344 Fig. 4.Rohre mit angelegter Eingussform bei horizontaler Lage der Rohre. Derartig verschweisste Rohrsysteme haben den höchsten Anforderungen an Druck und Festigkeit entsprochen, die überhaupt erhoben werden. Wiederholt angestellte Proben haben ergeben, dass die Rohre über 400 at Druck aushielten, ohne an der Schweissnaht undicht zu werden oder gar zu platzen. Beim Flachschlagen des Rohres an der Schweissstelle tritt eher ein Längsriss ein, als ein Bersten der Schweissstelle (Fig. 8), auch kann das Rohr unbeschadet an der Schweissstelle im kalten Zustande gebogen werden (Fig. 9). Die Schweissung kann in allen Lagen des Rohres – vertikal oder horizontal – selbst an schwer zugänglichen Stellen bewerkstelligt werden, da die Form, die um die Schweissstelle zu legen ist, samt der Formsandumkleidung und dem nötigen Klemmapparat nicht mehr Raum beansprucht, als zur Anbringung einer Flanschen- oder Muffenverbindung nötig ist. Deswegen wird die Schweissung besondersbeim Verlegen der Rohre ausserhalb der Werkstatt angewendet, und zwar in den Lagen, welche die Rohre definitiv einnehmen. Weitere Vorteile erwachsen dadurch, dass jedes Dichtungsmaterial, jede Verpackung fortfällt, dass Reparaturen an den Schweissstellen ausgeschlossen sind und dass sich die Dampfrohre, weil kein Flansch hervorragt, durchgehend glatt mit einer Wärmeschutzmasse bekleiden lassen. Textabbildung Bd. 315, S. 344 Fig. 5.Rohre zum Eingiessen des Thermits fertig vorbereitet. Als wesentlichstes Moment ist aber hervorzuheben, dass die Kosten der Rohrschweissung sich für den Konsumenten erheblich billiger als eine Flanschen- oder eine gute Muffenverbindang einstellen, wobei aber noch zu berücksichtigen ist, dass diese Verbindungen zumeist nur 15 bis 30 at widerstehen. Es kostet die Verschweissung zweier Rohre von 50 mm innerem Durchmesser, wie oben angeführt, je nach ihrer von 2,5 bis 6 mm betragenden Wandstärke inkl. Arbeitslohn und Verschleiss an Tiegel und Form M. 2,50 bis M. 4. Bei diesen Preisen ist die mehr oder minder grosse Anzahl der herzustellenden Verschweissungen noch zu berücksichtigen, so dass diese Zahlen als Mittelwerte zu betrachten sind. Eine einigermassen solide Flanschenverbindung für diese Rohrstärke ist bekanntlich nicht unter 5 bis 7 M. herzustellen. Verschraubungen, die auch nur 100 bis 200 at Druck aushalten sollen, von 400 at ganz zu schweigen, stellen sich natürlich noch erheblich höher. Textabbildung Bd. 315, S. 344 Fig. 6.Verschweisste Rohre mit zugehörigem Tiegel, abgeschlagener Form und abgeschlagener Masse. Allen diesen Vorteilen gegenüber könnte wohl nur ein einziger Nachteil angeführt werden: Das schwierige Lösen der Verschweissung gegenüber dem leichten Auseinanderschrauben einer Flanschenverbindung! Es ist von vornherein als selbstverständlich zu betrachten, dass man Rohrleitungen – besonders provisorischer Art – oder solche, die man in kurzer Zeit wieder zu verlegen oder zu verändern gedenkt, nicht verschweissen wird, die Anzahl derartiger Leitungen ist aber im Verhältnis zu denen, die in absehbarer Zeit einer Aenderung nicht unterworfen werden sollen, sehr gering! Auf der anderen Seite wird man aber auch bei solchen Rohrleitungen, für welche eine Aenderung nicht gleich bei Anlage in Aussicht genommen wird, nicht ausnahmslos sämtliche Verbindungen verschweissen, sondern ab und zu eine leichter lösbare Verbindung einsetzen, da man auf diese Weise jederzeit mit Leichtigkeit neue Leitungen abzweigen kann. Wie jeder Praktiker sich aber sagen wird, kann man mit Zwischensetzen von Flanschen recht sparsam sein, da das Durchschneiden eines Rohres mit verhältnismässig wenig Arbeit verbunden ist und kaum mehr Mühe verursacht, als das Lösen einer alten verrosteten Muffenverbindung, die nur mit Hilfe von Meissel und Hammer vom Rohr getrennt werden kann! Schliesslich ist aber noch zu erwähnen, dass das Zwischensetzen eines T-Stückes nach dem neuen Verfahren an Ort und Stelle vorgenommen wird, ohne dass man gezwungen ist, das betreffende Rohr zu demontieren! Textabbildung Bd. 315, S. 345 Fig. 7.Eingussform für Rohrschweissungen bei senkrechter Lage der Rohre. Dass man der Ausdehnung der aneinandergeschweissten Dampfrohre ebenso wie der mit Flanschen oder Muffen verbundenen gegebenenfalls Rechnung trägt, etwa durch Einsetzen von Kompensationsstücken, „sogen. Omega-“ (Ω-) Röhren oder Röhren mit Stopfbüchsenführung, braucht wohl kaum besonders hervorgehoben zu werden. Trotz der Neuheit dieses Verfahrens hat sich dasselbe bereits mit Erfolg bei mehreren grossen Werken eingeführt und es eröffnet sich ihm ein weites Feld. So bietet dasselbe, um nur ein Beispiel herauszugreifen, den Installateuren für Zentralheizungen eine sehr willkommene Hilfe gegen die gerade in bewohnten Häusern doppelt unangehm auftretenden Undichtigkeiten einer Verbindung. Die Schweissung hat sich auch zur Anfertigung von Rohrschlangen „aus einem Stück“ bewährt. Es können hier die Schweissungen infolge des kleinen Raumbedarfs, der für die ganze Schweissung nötig ist, stattfinden, nachdem die einzelnen Enden gebogen sind. Auch um Rohre von grossem Durchmesser aneinander zu schweissen, eignet sich das Verfahren selbst dann, wenn die Wandstärke nur einige Millimeter beträgt. In gleicher Weise lassen sich Böden in Kessel und Gefässen stumpf einschweissen. Um Rohre der gebräuchlichen Weiten und Stärken aneinander zu schweissen, ist eine Tabelle ausgearbeitet, aus welcher Grösse der Form, Menge des anzuwendenden Thermits u.s.w. genau zu ersehen ist. Diese Tabelle nebst genauer Beschreibung des Rohrschweissverfahrens findet sich in Schilling's Journal für Gasbeleuchtung und WasserversorgungNr. 16 vom 14. April 1900, Installateur Nr. 10 vom 9. März 1900, Licht und Wasser Nr. 13 vom 31. März 1900, Kraft und Licht Nr. 10 vom 10. März 1900, Zeitschrift Lüftung und Heizung Nr. 6 bis 8 1900 u.s.w.Separatabzüge werden auf Verlangen den Interessenten von der Chemisch. Thermo-Industrie G. m. b. H., Essen a. d. R., zugeschickt.. Die Festigkeit der vorgenommenen Schweissungen ist eine sehr gute, wie zahlreiche Proben erwiesen haben. Sie hängt natürlich von dem zu verschweissenden Material ab. Bei gutschweissendem Siemens-Martin-Eisen hat die Schweissstelle dieselbe Festigkeit, wie das Material selbst (Fig. 10). Von Bedeutung ist ferner die Anwendung des Verfahrens zum Hartlöten; es kann sowohl mit Hartlot als mit Silber oder Silberlot, es kann Eisen und Kupfer, Bronze und Messing hart gelötet werden. Textabbildung Bd. 315, S. 345 Fig. 8.Rohre, die beim Flachschlagen in der Längsrichtung geplatzt sind, während die in der Mitte der Rohrenden befindliche Querschweissung intakt blieb. Im allgemeinen sind für diese Hartlötungen genau dieselben Vorschriften zu beobachten, die jedem Kupferschmied bekannt sind; es tritt nur an Stelle der umfangreichen Kohlen- oder Koksfeuer die Erwärmungsmasse, das „Thermit“. Soll eine Stumpflötung von Stäben, Röhren oder, das Aufsetzen von Stutzen auf vorhandene Röhren vorgenommen werden, so kann in gleicher Weise verfahren werden, wie dies beim Schweissen beschrieben ist, indem man dafür Sorge zu tragen hat, dass das Lot nicht abfliesst. Da aber die Hartlötung schon bei Rotglut vor sich geht, so ist entsprechend weniger Erwärmungsmasse zu nehmen und demnach auch die Form enger zu wählen. Um zwei Kupferrohre von 50 mm äusserem Durchmesser und 4,5 mm Wandstärke stumpf gegeneinander mit Silberlot von 0,5 mm Stärke zu verlöten, genügt 1 kg „Thermit“. Textabbildung Bd. 315, S. 345 Fig. 9.An der Schweissstelle in kaltem Zustande gebogenes Rohr. Das besonders Charakteristische aller dieser Verwendungsarten ist immer wieder die leichte Ausführbarkeit derselben ausserhalb der Werkstatt. Alle diese Operationen des Schweissens sowohl wie des Lötens können beim Verlegen der Bohre selbst vorgenommen werden. Eine ganz besondere Anwendung hat auch das Verfahren zum stellenweisen Enthärten von Panzerplatten gefunden. Bekanntlich werden die Panzerplatten an ihrer Oberfläche auf die Tiefe von wenigen Centimetern durch ein eigenartiges Kohlungsverfahren gehärtet; will man nun diese so gehärteten Platten mit Bolzen verbinden, so ist man genötigt, die betreffende Stelle wieder zu enthärten, da kein Meissel, kein Bohrer fest genug ist, um in das harte Material einzudringen. Diese stellenweise Enthärtung hat bisher fast ausschliesslich dadurch stattgefunden, dass die betreffende Stelle mit einer kleinen Flamme, die von einem Knallgasgebläse gespeist wird, erhitzt wurde. Mit dieser Erhitzung geht aber die Enthärtung sehr langsam vorwärts, so dass immer wieder mit dem Bohren aufgehört und, um jedesmal einige Millimeter tiefer zu kommen, wieder erhitzt werden muss. Durch Aufgiessen von Thermit auf die betreffende Stelle der Platte wird die Enthärtung bis auf den Grund (d.h. bis auf das weiche Material hin) sofort durchgeführt, so dass die Bohrung hintereinander bewerkstelligt werden kann. Textabbildung Bd. 315, S. 346 Fig. 10.Zerreissstab aus verschweisstem Rohr. In der Mitte desselben angeätze Fläche, auf welcher die Schweissstelle sichtbar. Festgkeit: 36,8 pro qmm, Dehnung: 11,5 %. Festigkeit des ungeschweissten Materials: 35,8 pro qmm, Dehnung: 15%. Die Ausführung geschieht derart, dass auf die weich zu machende Stelle eine Form – etwa mit zurechtgeschlagenen Ziegelsteinen oder besser aus Blech – gebaut wird, die mit Formsand in genügender Weise gedichtet wird. Aus dem Tiegel passender Grösse wird dann das Thermit in die Form eingegossen. Will man eine Stelle weich machen behufs Einziehung nur eines Bolzens, so braucht man ein Quadrat von 0,5 × 0,5 dem bei etwa 1 dem Höhe abzugrenzen und verwendet etwa 1 bis 2 kg Thermit. Man kann aber auch eine ganze Kante der Platte auf einmal enthärten, indem man die Form längs der Kante entsprechend aufbaut und in jene Thermit eingiesst. – Nach dem Eingiessen ist, um eine langsame Abkühlung der Stelle zu erzielen, etwa eine halbe Stunde zu warten, bevor man Form und Masse abnimmt. Das Thermit in die Form zu füllen und anzuzünden ist nicht angängig, weil dann das durch die Reaktion sich bildende Metall an Platte zum Teil anschmelzen würde. Wird hingegen die feuerflüssige Masse aus dem Tiegel ausgegossen, so bildet sich, wie oben bei dem Schweissverfahren beschrieben, zwischen dem ausgeschiedenen Metall und der Panzerplatte eine ganz dünne schützende Schicht von Corund, wodurch das Abschlagen der aufgegossenen Masse ohne weiteres ermöglicht wird. Textabbildung Bd. 315, S. 346 Fig. 10a.Halter für grosse Tiegel. Es ist noch ein weiteres Gebiet zu erwähnen, auf dem das neue Verfahren bereits Anwendung gefunden hat. Bei demselben wird der metallurgische Effekt mit dem thermischen gleichzeitig ausgenutzt. Das aus einem Gemisch von Metalloxyd und Alumininum ausgeschiedene sehr heisse Metall wird, wie oben bereits angedeutet, auf fehlerhafte Blasen o. dgl. enthaltende Gussstellen aufgegossen, um so das betreffende Stück gebrauchsfähig zu machen; es wird also das im Tiegel nach dem oben beschriebenen Verfahren dargestellte Metall dazu benutzt, um Aufschweissungen vorzunehmen. Die hohe Temperatur dient dazu, sofort eine innige Vereinigung zwischen dem aufgegossenen Metall und dem auszubessernden Stück zu erzielen. Ganz besonders verdient die Arbeitsweise hervorgehoben zu werden, die es ermöglicht, aus einem Gemisch von Eisenoxyd und Aluminium jedwedes Qualitätseisen oder jeden Stahl herzustellen, die dem auszubessernden Werkstückgleichkommen. Man kann nämlich der Reaktionsmasse alle möglichen Zusätze zumischen, sei es nun Silicium, Mangan, Nickel, Chrom oder Wolfram. Auch Kohlenstoff lässt sich dem Eisen zuführen, während alle schädlichen Beimischungen, wie Schwefel, Phosphor, Kupfer, Arsen u.s.w., die weder reines Eisenoxyd noch das reine Handelsaluminium kaum besitzen, in genügender Weise vermieden werden. Textabbildung Bd. 315, S. 346 Fig. 11.Ausbessern fehlerhafter Stahlgüsse. Ausgegossener Lunker, unbearbeitet. Allerdings sind bei der Ausübung des Verfahrens gewisse Vorsichtsmassregeln einzuhalten und bedarf dasselbe auch etwas mehr Uebung als das so ausserordentlich einfache Stumpfschweissen. Textabbildung Bd. 315, S. 346 Fig. 12.Zahnradabschnitt mit abgebrochenem Zahn, mit unbearbeiteter und bearbeiteter Aufschweissung. Die Handhabung ist etwa folgende: Die auszubessernde Stelle – beispielsweise ein Loch in einem Stahlfassonguss – wird vorerst gesäubert. Sodann wird um die Stelle aus dünnem Blech eine Form aufgesetzt, die nach aussen mit Formsand verdichtet wird, und die je nach der kleineren oder grösseren Vertiefung ½ bis 2 cm hervorragt. Bei etwas komplizierten Stellen, wo sich eine gut anschliessende Blechform schwieriger herstellen lässt, ist es besser, eine entsprechende Form aus einem Gemisch von Chamotte und Thon anzufertigen. Die Mischung muss soviel Thon enthalten, dass sie plastisch ist. Diese Form wird mit einem heissen Eisen auf der auszubessernden Stelle etwas angetrocknet, sodann mit Draht umschnürt und vorsichtig abgenommen, um schliesslich am Schmiedefeuer gebrannt zu werden. Diese Form sitzt dann sehr dicht auf der Umrandung der auszugiessenden Stelle und ist nur noch mit etwas Lehm o. dgl. zu verschmieren. In einem Tiegel von passender Grösse ist eine Mischung von reinem Eisenoxyd und Aluminium – „Thermit R“ wird hierzu verwandt – zur Reaktion gebracht. Der Tiegel steht, wie bei der Schienenschweissung, in einer Kippvorrichtung (Fig. 10a). Nachdem die Reaktion, wie bei den oben beschriebenen Schweissungen im Tiegel beendet und derselbe mit dem feuerflüssigen Gut angefüllt ist, wird der oben befindliche flüssige Corund abgegossen. Nach kurzer Uebung gelingt es leicht, den Augenblick zu erkennen, in welchem der Tiegel zurückgelegt werden muss, damit das flüssige Metall im Tiegel verbleibt. Dieses ausserordentlich heisse Metall dient dazu, die defekte Stelle auszugiessen, wobei darauf zu sehen ist, dass das Eingiessen schnell von statten geht. Es ist sehr zu empfehlen, die Stücke etwa mit einem kleinen Koksfeuer vorher anzuwärmen. Man erzielt dadurch zuverlässiger einen dichten Guss. Es ist sogar empfehlenswert, das Anwärmen bis auf Dunkelrotglut vorzunehmen, doch ist eine so hohe Erhitzung besonders für grosse Ausbesserungen nicht nötig. Ein Hämmern des aufgegossenen Eisens in noch warmem Zustande kann nach Belieben erfolgen (Fig. 11 und 12). Nach dem Erkalten der aufgegossenen Stelle ist eine entsprechende Nacharbeit nötig. In Fig. 12 ist ein Stück eines grossen Zahnrades aus Stahlguss abgebildet, aus welchem – behufs Demonstrierung des Verfahrens – aus drei nebeneinander liegenden Zähnen drei etwa gleich grosse Stücke ausgeschlagen sind. Der in der Mitte befindliche Zahn zeigt die unausgebesserte Stelle, während links von diesem der durch Aufguss von hocherhitztem Eisen vervollständigte Zahn zu sehen ist. Rechts an der Fehlstelle ist der aufgegossene und fertig bearbeitete Zahn. Um zu zeigen, dass überhaupt eine Ausbesserung an der Stelle stattgefunden hat, ist beim Abfeilen ein Stück des über den Zahnkranz überstehenden Teiles stehen geblieben. Es sei noch bemerkt, dass zur Ausbeutung der in dieser Abhandlung dargelegten Verfahren, die durch Patente in allen Kulturstaaten geschützt sind, sich im Anschlusse an die chemische Fabrik von Th. Goldschmidt, Essen a. d. Ruhr, am gleichen Orte eine Gesellschaft m. b. H., die Chemische Thermo-Industrie, gebildet hat. Auf der Pariser Weltausstellung wird die Chemische Thermo-Industrie nicht nur ihre Produkte und Arbeitsmethoden in grösserem Massstabe ausstellen, sondern auch die Schweissverfahren experimentell vorführen.