Gießerei

Gießerei, Formgebung gewisser Materialien, die im flüssigen Zustand in Formen (Gussformen) gegossen und darin fest werden, liefert Gussstücke (Gussware). Man unterscheidet Eisen-, Bronze-, Messing-, Zink-, Zinn-, Blei-, Wachs-, Stearin-, Gips-, Zement- etc. Gießerei und dementsprechend Eisenguss, Bronzeguss etc.; dann Kunstgießerei und Kunstguss; ferner Schrot-, Kugel-, Lettern-, Geschütz-, Kerzengießerei etc. Das Flüssigmachen der Gussmaterialien erfolgt durch Schmelzen (Metalle, Glas, Wachs, Stearin, Harz, Leimgallerte etc.) oder durch Anrühren mit Flüssigkeiten (Gips, Zement etc. mit Wasser u. dgl.). Leicht schmelzbare Materialien (Wachs, Stearin, Blei, Zinn, Zink u. dgl.) werden in Löffeln, Kellen oder in eingemauerten eisernen Kesseln, die schwer schmelzbaren Materialien (Eisen, Bronze, Stahl etc.) in feuerfesten Tiegeln oder in Schmelzherden geschmolzen. Zu den letzteren gehören als die wichtigsten die im Artikel »Eisengießerei« beschriebenen Kupolöfen und Flammöfen, welch letztere insbesondere auch zum Schmelzen von Bronze Verwendung finden. Tiegel dienen hauptsächlich zum Schmelzen von Stahl, Bronze, Messing, Neusilber, Gold, Silber etc. und bedürfen dazu einer hohen Hitze, die in Ofen, am besten in solchen mit Regeneratoren, erzeugt wird. Über Schmelzvorrichtungen s. »Ofen«.

Formerei

Das Formmaterial für die Gussformen darf beim Gießen von Metall nicht schmelzen, beim Gießen von wässrigem Gussmaterial sich nicht auflösen etc. In der Metallgießerei verwendet man daher ganz allgemein Sand (mageren und fetten), Lehm und Metall, bei Gipsguss etc. Gips, Zement und Leimgallerte; außerdem kommen Formen aus Papier (zur Anfertigung der Stereotypplatten, s. Stereotypie), aus Stein (Serpentin zum Gießen der Bleifiguren) und Holz (für Betonguss) vor. Formen aus Metall heißen Schalen, Coquillen oder Eingüsse. Da das Gussmaterial beim Erstarren gewöhnlich schwindet, d. h. sich zusammenzieht, muss die Form um das Schwindmaß größer sein. Dieses beträgt bei Gusseisen 1/97, Messing 1/64, Bronze 1/77, Kanonenmetall 1/130, Zink 1/80, Blei 1/92, Zinn 1/147 in jeder der drei Dimensionen. Während Metallformen durch Gießen, auf der Drehbank durch Abdrehen, Drücken (Blechformen) etc., durch Pressen oder durch Ziselieren (Gravieren), Papierformen durch Pressen des nassen Papiers, Steinformen durch Schneiden hergestellt werden, erzeugt man die Formen aus dem durch Anfeuchten plastisch gemachten Sand durch Stampfen mit einem Stampfer um ein Modell, d. h. einem Körper aus Holz oder Metall, der dem Gussstück gleicht.

Um das eingebettete Modell aus der Form herausbringen zu können, wird es oft in mehrere Teile zerschnitten (zerschnittene Modelle), die einzeln eingeformt werden, so dass Formteile entstehen, die durch Zusammenstellen die volle Form bilden. Bei hohlen Gussstücken werden Kerne in Kerndrückern, auf der Drehlade etc. erzeugt, die den Hohlräumen gleichen und in die Formen gelegt werden. Modelle dienen hauptsächlich in der Sandformerei, die wieder in Herdformerei und Kastenformerei zerfällt, je nachdem man das Einformen direkt in dem den Fußboden des Formerraums bildenden Sand oder in transportabeln Gefäßen (Formkasten, Formflaschen) vornimmt.

In der Lehmformerei hat sich besonders die Schablonenformerei, d. h. Anwendung von Drehbrettern oder Schablonen, ausgebildet, mit denen man vermittelst einer Drehspindel die Form abdreht. So wird z. B. zum Formen einer großen Glocke erst ein Kern aufgemauert, mit Lehm beworfen und abgedreht, wodurch die innere Form entsteht. Auf diesen Kern bringt man eine Lage von Lehm, welche die Dicke der Glocke hat und, wieder mit der Schablone abgedreht, die äußere Form gibt, somit das Modell darstellt und auch Modell, Dicke oder Hemd heißt. Hierüber bildet man dann durch Umkneten den äußeren Formteil (Mantel), der später abgehoben wird, um das Hemd durch Zerschneiden und Abschälen zu entfernen, und dann, wieder über den Kern gesetzt, die Form vollendet, die endlich, scharf ausgetrocknet (gebrannt), zum Guss vorbereitet ist. Da die Beschaffenheit des fetten Sandes (Masse) und des Lehmes lange Zeit auf die Herstellung der Form zu verwenden gestattet, so dient die Masse- und Lehmformerei besonders für den Kunstguss, die oft Monate in Anspruch nimmt. Zum sicheren und genauen Ausheben des Modells dienen oft mechanische Mittel, z. B. zum Ausdrehen von Schrauben, Rotationskörpern (Drehmodelle).

Die Formmaschinen bewirken nur das Ausheben des Modells, oder das Einbetten des Sandes, oder beides, oder sie machen überhaupt ein Modell überflüssig. Formmaschinen zum Einbetten bestehen aus mechanisch gehobenen und frei niederfallenden Stampfen, Pressschrauben, Kniehebel, Pressplatten mit Druckluft- oder Druckwasserantrieb. Formmaschinen nach dem Prinzip der Schablonenformerei erzeugen die Form durch Herumführen einer Schablone, also ohne Modell.

Gießen

Das Eingießen in die Form geschieht entweder direkt aus dem Schmelztiegel, oder dem Schmelzofen (Laufenlassen), oder durch Löffel, Kellen, Pfannen. Diese benutzt man namentlich in der Zinn-, Blei-, Zink- und Eisengießerei und passt sie der Größe des Gussstückes so an, dass ihr Inhalt jedesmal die Form sicher füllt, weil ein Nachgießen Ausschuss liefert. Damit die Formen gut ausgefüllt werden, sind sie mit entsprechend hoch gelegenen Eingusskanälen sowie Luft- oder Windpfeifen versehen. Die Eingüsse bilden zugleich Behälter, aus denen Metall nachsackt, um einen Druck auf den Forminhalt auszuüben (Gießkopf, verlorener Kopf, Anguss). Zum Transport großer Mengen geschmolzenen Eisens oder Stahls nach den Orten, wo das Gießen in Formen oder Eingüsse stattfinden soll, dienen fahrbare Krane oder Wagen, die von einer auf ihnen stehenden Dampfmaschine oder einem Elektromotor bewegt werden (Gießlokomotive), wobei diese Maschinen auch das Kippen der großen Gießhübel, deren Drehung im Kreis und sonst erforderliche Bewegungen hervorbringen. Kaltguss, also Ausschuss, entsteht, wenn die Form unvollständig gefüllt wird.

Oft werden einzelne Teile der Form aus Wachs mit eingeformt und beim Trocknen der Form in der Wärme durch Herausschmelzen entfernt. Man macht vielfach den Kern dadurch entbehrlich, dass man das Metall in die Form und, nachdem sich an den Formwänden eine erstarrte Kruste gebildet, wieder aus derselben herausgießt (Sturzguss, Schwenkguss). Diese Kruste ist dann das Gussstück. In der Letterngießerei wird das geschmolzene Metall vermittelst einer kleinen, in dem Schmelzkessel stehenden Druckpumpe in die Form gepresst (Gießmaschine). Hierher gehört auch der selten angewendete Zentrifugalguss, bei dem die Form in schnelle Rotation versetzt wird, um dadurch das Metall an die Formwand anzupressen. Die Gussstücke werden erst nach dem völligen Erstarren, wenn auch oft noch im glühenden Zustand, aus der Form genommen und von anhängendem Sand und nicht hingehörendem Metall (Gusszapfen, Windpfeifen, Gussnähten etc.) durch Putzen mittels Sandgebläse, Bürsten, Meißel, Feilen, Schleifsteine befreit. Vgl. Eisengießerei, Bronzeguss.

Zum Abgießen von Naturgegenständen benutzt man letztere selbst als Modell. Man überzieht z. B. eine Eidechse, Spinne, Blume, Pflanzenteile etc., an Drähten hängend, durch Aufpinseln von dünnem Gipsbrei mit einer zarten Gipslage und formt sie dann durch Übergießen mit einem aus 3 Teilen Gips und 1 Teil Ziegelmehl oder aus seinem mageren Ton mit Alaun- oder Salmiakwasser hergestellten Brei so ein, dass für den Austritt der Luft die sogen. Windpfeifen durch Drähte und für das Eingießen des Metalls Eingüsse durch keilförmige Holzstücke mit entstehen. Diese Form wird dann sehr langsam getrocknet und endlich so stark gebrannt, dass die eingeschlossenen Körper in Asche verwandelt werden, die mit Quecksilber herausgespült wird. Das Gussstück erhält man durch Erweichen der Form in Wasser unbeschädigt. Zur vollständigen Ausfüllung der feinsten Teile der Form saugt man vor dem Gießen die Luft mittels einer Luftpumpe aus der Form. Die Japaner formen auch zur Herstellung gewöhnlicher Gussstücke die Holzmodelle in Ton ein und entfernen sie durch Ausbrennen. Dabei werden die Verzierungen aus Wachs angefertigt und vorher auf das Modell geklebt. Über Schalen- oder Coquillenguss s. Hartguss. Uchatius hat nach dem Prinzip des Schalengusses zur Erhöhung der Festigkeit Bronze um einen kupfernen Kern gegossen (s. Bronze). Manche Metalle werden mitunter zur Vermeidung porösen Gusses unter hohem Druck gegossen, der durch Verdampfen von Wasser oder flüssiger Kohlensäure in der Form unter der Einwirkung des einfließenden glühenden Metalls hervorgebracht wird.

Geschichtliches

Bronzegießerei wurde bereits in vorgeschichtlicher Zeit geübt. Um die Zeit des Salomonischen Tempelbaues (1000 v. Chr.) stand der Erzguss schon in hoher Blüte; kleine gegossene Gegenstände aus Erz (Bronze), wie Beile, Lanzenspitzen, Schwerter und Pfeilspitzen, bildeten einen bedeutenden Handelsartikel der Phönizier. In Griechenland entwickelte sich im 7. Jahrhundert v. Chr. die Erzgießerei, in der sich Glaukos von Chios, Rhökos und Theodoros von Samos auszeichneten. Von den Griechen erlernten die Römer die Kunst des Erzgießens, von der sie den ausgiebigsten Gebrauch zur Anfertigung von Waffen und Kunstgegenständen machten, bis mit dem Verfall der Römerherrschaft die Kunst des Gießens fast ganz verloren ging, indem sie sich vom 8. Jahrhundert an nur auf den Guss von Glocken beschränkte. Im 10. Jahrhundert kam sie dann in Deutschland wieder zur Entwicklung, wo unter anderen der Bischof Bernhard von Hildesheim (gest. 1022) bedeutende Gussarbeiten in Bronze, aber auch in Gold und Silber anfertigte, die im Dom zu Hildesheim zum größten Teil noch vorhanden sind.

Als im 14. Jahrhundert der Gebrauch des Schießpulvers allgemein wurde, bildete sich die Stück- oder Kanonegießerei aus; 1372 wurden die ersten Erzkanonen gegossen. Während dieser ganzen Periode wurden die Formen ausschließlich aus Ton oder aus einem Gemenge von Ton und Sand aus freier Hand oder mit Hilfe von Schablonen und Drehbrettern hergestellt. Um die Mitte des 14. Jahrhunderts gebrauchte man zum Gießen von Geschützkugeln kleineren Kalibers Formen aus Kupfer, Bronze und Stein, verwendete also schon Schalen oder Coquillen. Über die Geschichte der Eisengießerei s. d.

Der Stahlguss ist neueren Datums, denn wenn auch der Gussstahl als Werkzeugstahl länger bekannt ist, so beginnt doch das Gießen von Stahlgegenständen (Geschützen, Glocken, Maschinenteilen etc.) erst in den 40er Jahren des 19. Jahrhunderts, von wo an besonders Krupp in Essen den Stahlguss sehr förderte. Auch der Zinkguss datiert erst aus dem ersten Viertel des 19. Jahrhunderts. Die Zinngießerei ist sehr alt und nach Ausgrabungen vermutlich schon von den alten Römern, außerdem mindestens im 13. Jahrhundert schon in Deutschland von Italienern betrieben und namentlich in Nürnberg zu großer Entwicklung gebracht worden, wo schon von alters her die Formen aus Stein oder Messing angefertigt wurden. In Verfall geriet die Zinngießerei durch die Erfindung des Porzellans und den betrügerischen Zusatz von Blei. In neuerer Zeit ist die Zinngießerei jedoch wieder sehr in Blüte gekommen.

Bibliographie

  • Müller, A.: Der Former und Gießer (Lößnitz 1901)
  • Novotny: Die Schablonenformerei (2. Ausg., Wien. 1898)
  • Uhlenhuth: Anleitung zum Formen und Gießen (4. Aufl., Wien 1899)
  • Wüst: Handbuch der Metallgießerei (Leipz. 1897)

Quelle: Meyers Großes Konversations-Lexikon, 6. Auflage 1905–1909

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