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Band XXIX. No. 30.

25. Juli 1885.

Kreuter, Neues Verfahren zur Bestimmung von Trägheitsmomenten ebener Figuren.

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т + м

ausgeschnitten. Das Aufzeichnen müsste so wie so erfolgen, und das Ausschneiden nimmt nicht mehr Zeit in Anspruch, als die Vorbereitungen zu den Berechnungen bei den zeichnerischen und rechnerischen Verfahrungsarten; und überdies kann das Ausschneiden auch von einem geschickten Spängler oder sonstigen Hilfsarbeiter besorgt werden.

• 1. Die Ermittlung der Fläche erfolgt durch Wägen. Man schneidet aus, der nämlichen Platte wie die zu berechnenden Figuren noch ein Rechteck oder einen Kreis von bekannter Fläche aus und wägt ihn, wodurch sich, wenn 8 die Dicke des Bleches und y seine Schwere pro Cubikeinheit bezeichnet, das Gewicht dy pro Flächenheit ergiebt. Hierauf wägt man die Blechschablonen und erhält aus ihrem Gewichte Go die Fläche ihrer Figur:

Go
F=

(1).

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dy

qcm

M.ihr statisches Moment. Die entsprechenden Grössen für das Gestänge seien Gi, ai, si, 9, m. Dann ergiebt die Formel (4)

gt Gir, 2 + Goro2 I

(5).

Giai + Goao Nun ist aber nach Formel (1) das Gewicht: der Schablone

Go = F.8y, und die Aufhängevorrichtung können wir uns aus einem Streifen des nämlichen Bleches hergestellt denken, wie die Schablone, oder wir können sie mittels unserer vorhin erwähnten Flächengewichtchen abwägen und somit ihr Gewicht G1 ebenfalls auf die Einheit dy zurückführen. Bezeichnen wir also die entsprechende reducirte Grundfläche dieses eingebildeten Flächenstreifens durch f, so ist

G1 G1 = f8y, f = dy

(6). Hierdurch geht nun die Formel (5) über in

fri + Fr. I

fai + Fas woraus sich findet das Trägheitsmoment der Figur um die Schwungachse

Fr. = J = l(fai + Fao)-fria (7). und für das äquatoriale Trägheitsmoment erhalten wir, mit Rücksicht auf Formel (3), die Bestimmungsgleichung

3600 Jo L (fai + Fao)-(fria + Fa) (8).

n2 Für die nämliche Aufhängevorrichtung sind die Grössen a1 und 11 constant; bei einerlei Blech auch noch die Glieder fa und fri

es sich aber um symmetrische Figuren, wie Schienenprofile, handelt, dann wird man oft mit der durch Hrn. Pressel erdachten, höchst einfachen Vorrichtung ausreichen, welche in Fig. 1 und 2 dargestellt ist.

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Wenn

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Dies setzt natürlich voraus, dass man feine Gewichte und eine genaue Wage zur Verfügung habe. In Ermangelung der ersteren und insbesondere, wenn mehrere aus einerlei Blechtafel geschnittene Schablonen gleichzeitig bestimmt werden sollen, macht man sich aus der nämlichen Blechtafel auch noch Gewichtchen, d. h. rechteckige Streifchen von bestimmten Grundflächen. Eine Garnitur aus folgenden zwölf Stücken: 0,1, 0,2, 0,2, 0,5, 1, 2, 2, 5, 10, 20, 20, 50qcm würde z. B. hinreichen, um Flächen bis zu 1114cm Grösse auf 0,19cm genau abzuwägen.

2. Die Bestimmung des Schwerpunktes erfolgt in der alten Weise durch Ausbalanciren auf einer Messerschneide u. dergt. Fast ebenso einfach ist nun

3. Die Ermittlung des Trägheitsmomentes, wenn ihre Erklärung auch einige Worte mehr erfordert.

Der Gedanke, welcher den Verfasser leitete, war: Wenn man durch Wägen die Fläche und durch Ausbalanciren den Schwerpunkt einer ebenen Figur finden könne, so müsse es möglich sein, durch Schwingenlassen zu ihrem Trägheitsmomente zu gelangen, wie dies übrigens behufs Bestimmung der Trägheitsmomente von Körpern längst üblich und u. a. auch in Ritter's » Technischer Mechanik « II. Aufl. 1870, S. 411 erwähnt ist.

Das Trägheitsmoment eines Körpers um irgend eine Achse ist bekanntlich gleich seiner Masse mal dem Quadrate seines »Trägheitshalbmessers« r; und dies Quadrat ist wiederum gleich dem Product aus dem Abstand a des Schwerpunktes des Körpers von jener Achse in die Länge 1 des »gleichwertigen Pendels; so dass also r2 = air

(2). Lässt man aber den Körper um die erwähnte Achse kleine Schwingungen machen, deren Anzahl in einer Minute gleich n sei, so ist die Länge l annähernd

3600 I

(3).

n2 wo L die Länge des Sekundenpendels bezeichnet.

Bekanntermassen ist dagegen auch die Länge I des »physischen« Pendels gleich dem Quotienten aus dem Trägheitsund dem statischen Momente des schwingenden Körpers um die Schwingungsachse oder

Trägheitsmoment
I=

(4). Statisches Moment Man hänge daher die ausgeschnittene Schablone so auf, dass sie um eine Achse schwingen kann, die parallel ist zu jener Achse, um welche man das Trägheitsmoment erhalten will, oder dass, umgekehrt, die letztgenannte Achse parallel liegt zur Schwingungsachse, und beobachte genau die Anzahln der kleinen Schwingungen des Systemes pro Minute.

Erfolgt die Aufhängung mit Hilfe eines besonderen Gestänges, wie es bei gewissen Profilformen notwendig werden kann, so muss dessen Masse natürlich mitberücksichtigt werden.

Es bezeichne Go das Gewicht der Blechschablone; ferner, mit Bezug auf die Schwingungsachse, ao ihren Schwerpunktabstand, ro ihren Trägheitshalbmesser, ihr Trägheits-,

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L.

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Durch einen dicken Pappdeckel P mit geeignetem Ausschnitte steckt man, möglichst senkrecht zu seiner Ebene, zwei mit Siegellackköpfen versehene feine Nähnadeln SS, legt die Platte auf den Tisch, beschwert sie rückwärts, stellt die Nadeln horizontal ein und setzt nun die Blechschablone so darauf, dass die Stützpunkte AB gleich weit von der Mittellinie entfernt liegen. Die Formel (8) geht in diesem Falle über in

3600 Jo : L Fao- Fao?.. (9).

n2 Es kommt natürlich stets auf möglichst genaue Angabe der Schwingungszabl n an. Man muss daher mehrere Minuten lang die Schwingungen zählen und den Mittelwert nehmen. Auch sollte man die Bestimmung stets für zwei entgegengesetzte Aufbängungen (z. B. Schienenkopf einmal oben, einmal unten) vornehmen und aus den erhaltenen Werten das arithmetische Mittel ziehen.

deutscher Ingenieure.

Wir haben das Verfahren zur Berechnung von Schienenprofilen angewendet und mit einem in der Eile sehr roh aus Draht hergestellten Aufhängegestänge sowie auch nach der Methode des Hrn. Pressel die Trägheitmomente auf etwa 3 pCt. genau bestimmt.

Der Luftwiderstand scheint praktisch gar keinen Einfluss zu haben.

Auch das Torsionspendel liesse sich (vergl. Ritter, a. a. 0. S. 575) zu diesem Zwecke benutzen; doch dürfte eine Vorrichtung von möglichst allgemeiner Anwendbarkeit in diesem Falle sich nicht so einfach gestalten, wie die von uns vorgeschlagene"). Brünn, den 17. Mai 1885.

J. Kreuter, k. k. Professor u. Ingenieur.

Die Eigenschaften des schmiedbaren Eisens, abgeleitet aus der mikroskopischen Untersuchung

des Gefüges. Auf der Versammlung des »Iron and Steel Institute« am 7. Mai d. J. bat Hr. Geh. Bergrat Dr. H. Wedding auf Grund einer besonderen Aufforderung des Vorsitzenden, Dr. Percy, einen Vortrag über das obengenannte Thema gehalten, dessen Inhalt wir im folgenden auszugsweise wiedergeben.

Die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Eisens stehen unzweifelhaft in einem innigen gegenseitigen Abhängigkeitsverhältnisse; dennoch ist es nicht möglich, die einen unmittelbar aus der Kenntnis der anderen abzuleiten. Am besten gelingt dies noch bei dem kohlenstoffreichen Rohoder Gusseisen, welches die Eigenschaft der Zähigkeit im geringsten Grade besitzt, während die Schwierigkeit mit der Abnahme an Kohlenstoff und der Zunahme an absoluter Festigkeit und Dehnbarkeit wächst.

Die in dieser Richtung an Schweisseisen und Schweissstahl sowie an Flusseisen und Flussstahl bisher angestellten Untersuchungen haben gezeigt, dass noch keine Grundlage geschaffen ist, auf welcher das Verhältnis zwischen den chemischen und physikalischen Eigenschaften auch nur mit einem selbst geringen Grade von Genauigkeit festzustellen sei.

Die Bestrebungen, die Haltbarkeit der Schienen nach der chemischen Zusammensetzung des Stahles zu bestimmen, sind vollkommen resultatlos geblieben, und es ist bekannt, dass trotz absoluter Gleichheit in chemischer Beziehung zwei Schienen nicht selten ein ganz ungleiches Verhalten im Betriebe zeigen. Noch mehr tritt diese Verschiedenheit hervor, wenn mehrere Qualitäten von Eisen oder Stahl mit einander verbunden sind, wie z. B. in den Compound - Panzerplatten, oder bei gleichen Arten von Eisen, welche durch verschiedene Verfahren hergestellt worden sind, z. B. bei einem Vergleiche von weissem Puddeleisen, Flammofenflusseisen und Bessemerflusseisen aus der sauren und aus der basischen Birne. Diese können trotz vollständiger Gleichheit der chemischen Zusammensetzung in dem Verhalten bei der Verarbeitung und im Gebrauche eine grosse Verschiedenheit zeigen.

Um diese Widersprüche aufzuklären und die offenbare Lücke in der wissenschaftlichen Metallurgie auszufüllen, muss Zuflucht zum Mikroskope genommen werden, welches Eigentümlichkeiten aufdeckt, die weder durch die Analyse, noch durch die mechanische Probe aufzuklären sind.

Die Untersuchungen, welche ich vorgenommen habe, und über deren Resultate ich hier berichten will, haben das Gebiet durchaus nicht etwa erschöpft, sondern stellen nur die ersten Schritte auf einem weiten Felde dar, deren wesentlichster

Zweck durch die Veranlassung zu baldiger Nachfolge erfüllt sein würde.

Es sind bereits seit langer Zeit mikroskopische Untersuchungen von Eisen vorgenommen worden, aber nur in einigen Fällen ist dies in systematischer Ordnung geschehen. Diejenigen, welche der Vorsteher der kgl. preussischen mechanisch-technischen Versuchsanstalt zu Berlin, Hr. A. Martens 1), an Roheisenproben ausgeführt und beschrieben hat, dürften in letzter Beziehung wohl als die besten bezeichnet werden. Hr. Martens hat gleichzeitig eine sehr befriedigende Methode entdeckt, um die verschiedenen Bestandteile einer Eisenprobe durch Aetzen und Anlassen zu unterscheiden. Auf meine Veranlassung hat derselbe ferner für die königl. Bergakademie zu Berlin eine Sammlung von 120 Proben zusammengestellt, auf welche die nachstehend beschriebenen Untersuchungen in erster Linie begründet sind. Ausser diesen Schliffen wurden indessen noch zahlreiche Probestücke aus der reichen Sammlung des Museums der genannten Anstalt untersucht.

Die Vorbereitung der Probe geschieht in folgender Weise: Die von der Hauptmasse durch Brechen, Hobeln, Feilen oder Stampfen abgesonderten kleineren Teile werden zunächst vermittels einer groben Schmirgelscheibe vorgeschliffen, sodann auf Gusseisenscheiben unter Anwendung von Schmirgelsorten zunehmender Feinheit vollkommen eben und fein geschliffen. Die Eisenplättchen werden vermittels eines Kittes von Kolophonium und Wachs auf einer Spiegelglasplatte befestigt, welche während des Schleifens mit Wasser gekühlt wird, um ein Lösen des Kittes zu verhüten. Das Poliren geschieht alsdann von Hand vermittels vorsichtig gewaschener Polirmittel, wie Eisenoxyd (Polirrot), Zinnasche, Diamantine oder Wienerkalk. Die polirte Fläche wird nun mit sehr verdünnten Säuren geätzt, wozu Platinachlorid, Salpeter-, Salz-, Essig- oder Salicylsäure verwendet wird. Nach dem Aetzen wird schliesslich die Fläche vorsichtig erwärmt, wobei die einzelnen Teile verschiedener Art, welche an der polirten Oberfläche vorhanden sind, in verschiedenen Farben erscheinen, meistens goldgelb, purpurrot, violet oder dunkelblau. Eine nachfolgende schwache Vergoldung ist ebenfalls versucht worden. Es darf nicht vergessen werden, dass nicht der Farbenton an sich charakteristisch ist, sondern die Verschiedenheit der Farben.

In jeder der folgenden Abteilungen meines Vortrages gebe ich die Gründe für die Schlüsse, die ich aus meinen Beobachtungen gezogen habe, welche letztere bei richtiger Beurteilung leicht durch jeden anderen Beobachter bestätigt werden können, wenn derselbe die Untersuchungen auf gleicher Grundlage fortzusetzen beabsichtigt.

Die Bildung von Korn und Sehne. Eisen in reinem Zustande sowohl als in Verbindung oder Vermischung mit denjenigen Mengen von amorphem Kohlenstoff, Silicium, Phosphor oder Schwefel, wie solche in schmiedbarem Eisen von technischem Werte enthalten sind, ferner mit geringem Gehalte, von Mangan, kristallisirt nach dem regulären System. Wenn in einer Höhlung die Kristallisation unbehindert erfolgen kann, so erscheinen die Kristalle in Octaëderform, der Regel nach mit körperlicher Entwickelung der Achsen, daher tannenbaumartig angeordnet, während in einer zusammenhängenden Eisenmasse die vollkommene Bildung der einzelnen Kristalle verhindert ist, diese daher in Form von an einander gepressten und meist von fünfeckigen Flächen begrenzten Körnern erscheinen. Hiervon giebt der Bruch einer jeden Eisenprobe Zeugnis, deren Uebergang aus dem flüssigen oder teigigen in den festen Aggregatzustand ohne äussere Störung hat stattfinden können, auch wenn das Eisen aus einem Frischprocesse des Roheisens hervorgegangen war.

Die Grösse des Kornes, welches, als dem regulären Kristallsystem angehörend, auf allen Seiten in der Form gleich erscheint, ist von zwei Umständen abhängig: erstens von der Dauer des Abkühlungsprocesses, zweitens von der Natur und dem Vorkommen der anderen Elemente, welche entweder in Mischung oder in chemischer Verbindung in dem Eisen enthalten sind.

) Zweckmässige und genaue Pendelapparate, sowohl einfache wie auch mit selbstthätigem Aufzeichner ausgerüstete, werden nach des Verfassers Angabe im mathematisch-mechanischen Institute von A. Ott in Kempten (Bayern) horgestellt, und die Constanten werden auf Grund von Hrn. Prof. Unferdinger's Berechnungen der Sekundenpendellängen (Grunert's Archiv der Mathematik und Physik, 49. Teil, S. 309) entsprechend der geographischen Breitenzone des Bestellungsortes vom Verfasser bestimmt.

1) Z. 1978 S. 11, 205, 481.

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Die Eigenschaften des schmiedbaren Eisens, abgeleitet aus der mikroskopischen Untersuchung des Gefüges. 573

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Für das schmiedbare Eisen wird das Vorkommen von Graphit in der Regel nicht inbetracht gezogen zu werden brauchen, da derselbe sich höchstens in den Stahlsorten von hohem Kohlenstoffgehalt in nennenswerter Menge vorfindet und auch dort nur ausnahmsweise eine Höhe erreicht, welche einen Einfluss auf die Gestaltung des Kornes zulässt, wie solcher bei dem grauen Roheisen meistenteils zu erkennen ist.

Unter sonst gleichen Umständen wächst die Grösse des Kornes mit der Dauer des Abkühlungsprocesses, während andererseits bei Gleichheit der Abkühlung die Korngrösse mit dem Gehalte an Kohlenstoff bis zu 2 pct. abnimmt und darüber hinaus nach beiden Seiten wächst, so dass die Korngrösse zunimmt, wenn der Kohlenstoffgehalt von 2 pct. an zuoder abnimmt. Silicium, Schwefel und geringer Gehalt von Mangan, Titan, Chrom und Wolfram verursachen eine Abnahme der Grösse der Kristalle, während Phosphor eine Vergrösserung begünstigt.

Die besten Beweise hierfür liefern Proben von Tiegelstahl mit verschiedenem Kohlenstoffgehalt und sonst gleicher Zusammensetzung oder Gleichheit des Kohlenstoffgehaltes bei Abweichungen in der Menge der anderen Stoffe. Wolframstahl mit 2 pCt. Kohlenstoff zeigt einen fast amorphen Bruch.

Das einzige Element, welches in bedeutender Menge die reguläre Kristallform des kohlenstoffhaltigen Eisens zu verändern vermag, ist Mangan, und zwar entsteht durch dasselbe eine wahrscheinlich dem rhombischen System angehörige Kristallform! . Der Einfluss beginnt wohl bei einem Gebalte von 2 pCt. und ist besser an den verschiedenen Sorten von strahligem Roheisen, Spiegeleisen und Ferromangan erkennbar, als an schmiedbarem Eisen, welches mehr als 2 pct. Mangan kaum anders als bei einem fehlerhaften Bessemerbetrieb erhält.

Jedes Körn von schmiedbarem Eisen ist dehnbar, und die Schmiedbarkeit eines ganzen Eisenstückes ist daher von der Dehnbarkeit des einzelnen Kornes abhängig. Wenn ein Druck auf ein einzelnes Korn in der Richtung nur einer Achse ausgeübt wird, wie z. B. bei dem Hämmern von Eisen auf einem Ambosse, so wird das runde oder, genauer, vielseitige Korn zu einer Tafel oder Schuppe umgestaltet. Wirkt dagegen der Druck in der Richtung von zwei Achsen gleichzeitig, wie z. B. beim Walzen in Spitzbogenkalibern oder beim Walzen und Schmieden unter beständiger Wendung des Stabes um 90°, so wird das Korn in eine Säule verwandelt, welche scheinbar dem tetragonalen Kristallsystem angehört, in Wirklichkeit aber nur ein verlängerter regulärer Kristall ist und in der Praxis » Sehne« genannt wird.

Dies wird durch die Beobachtung von Schnittflächen von rohem und bearbeitetem Eisen unter dem Mikroskope bestätigt, wenn diese z. T. parallel, z. T. rechtwinklig zu der Richtung des Druckes stehen. Die Erscheinung tritt aus weiter unten näher zu erklärenden Gründen am meisten bei weichem schlackenreichem Schweisseisen hervor. In Bruchflächen parallel zu den Sehnen sind die einzelnen Säulen deutlich erkennbar, während die Verlängerung in den rechtwinklig zu den Sehnen stehenden Flächen nicht bemerkbar ist, was im übrigen gleichzeitig die Thatsache erklärt, dass eine Bruchfläche rechtwinklig zu der Sehnenbildung auch dem unbewaffneten Auge körnig erscheint.

Eine Sehne kann sich nicht über ein gewisses Mass ausdehnen, ohne schliesslich wieder zu zerfallen. Der Kohlenstoffgehalt ist für diese Erscheinung in erster Linie massgebend; überschreitet derselbe 0,5 pCt., so zerfallen die Sehnen schon nach geringer Streckung wieder in Korn. Ein gleiches tritt ein, wenn zu einem auch geringen Gehalt an Kohlenstoff ein selbst sehr geringer Gehalt an Phosphor oder ein grosser Gehalt an Silicium oder ein erheblicher Gehalt an Schwefel tritt. Das auf diese Weise durch Zerfallen der Sehne entstehende Korn ist stets kleiner als dasjenige, aus welchem die Sehne stammte.

Diese Erscheinung ist besser unter der Lupe zu beobachten als unter dem Mikroskope, da das Feld des letzteren nicht gross genug ist, um mehrere Körner gleichzeitig zu zeigen, wenn sie nicht sehr klein sind. Die Thatsache, dass kohlenstoffreicher Stahl und Feinkorneisen keine Sehnen bilden, ist in der Praxis bekannt; die Kornbildung durch Phosphor ist so charakteristisch, dass sie zur Bestimmung der kleinsten

Mengen von Phosphor bei der Probenahme nach dem basischen Bessemerprocess angewendet wird. Die beschriebenen Erscheinungen zeigen ferner, dass kein Einfluss irgend welcher Art, mit Ausnahme einer höheren Temperatur, imstande ist, aus sehnigem Eisen grobkörniges zu erzeugen. Die Theorie der Umwandlung des Sehneneisens in Grobkorn durch schwache Erschütterungen gehört daher in das Reich der Fabel. Der Bruch von sehnigem Eisen kann nur ein dem Querschnitte der Sehne entsprechendes Korn zeigen oder ein feineres, wenn eine Streckung stattgefunden hat; die Untersuchungen von Wöhler und Spangenberg haben dies übrigens ebenfalls hinreichend bestätigt. Bedingungen zur Bildung von Sehne in

kohlenstoffarmem Eisen. Obgleich kohlenstoffarmes Eisen allein zur Bildung von Sehne geeignet ist, so tritt doch eine solche nicht bei jedem solchen Eisen ein, wenn ein Druck in der Richtung zweier Achsen ausgeübt wird. Es ist bekannt, dass im Schweisseisen durch den Walzprocess leicht Sebne erzeugt wird, dass dagegen Flusseisen sehr selten Sehne bildet. Die Gründe zu dieser beachtenswerten Erscheinung finden ebenfalls durch das Mikroskop ihre Erklärung. Die mikroskopische Untersuchung von Brüchen von Schweisseisen mit parallel zu den Sehnen laufenden Flächen zeigt, dass die einzelnen Sehnen Bündel bilden, welche parallel zu einander liegen. Dieselben haben aber niemals eine grosse Länge; es schliessen sich vielmehr stets neue Sehnenenden an, welche selten in der gleichen Achsenlinie, sondern meist zu den ersteren versetzt, indessen stets zu diesen parallel liegen.

Hieraus lässt sich schliessen, dass die Festigkeit von sehnigem Eisen von der Eigentümlichkeit abhängig ist, dass die Enden der Sehnen in verschiedenen Querschnitten liegen, wie die Hanffäden in den Seilen.

Das Mikroskop zeigt ferner, dass keine Sehne mit der nebenliegenden unmittelbar verbunden ist, weder in der Quernoch in der Längsrichtung. In der That kann jede Sehne

sorgfältiges Aetzen ausgelöst werden, etwa wie sich die Muskeln aus einem menschlichen Körper ausschälen lassen. Eine Untersuchung der Ursache der Abscheidung der Sehnen unter einander ergiebt das Vorhandensein einer trennenden Schicht, welche von Schlacken oder Glühspan (Fez 04) gebildet wird.

Diese Schichten umgeben die Sehnen stets bis zu ihren Enden, um dort in Form einer feinen Umhüllung entweder die Verbindung mit dem nächstfolgenden Sehnenbündel zu bilden oder infolge einer kurzen Unterbrechung zu schwinden, in welchem letzteren Fall an diesem Punkte stets eine körnige Structur erscheint. Stehen die Sehnen im Gesichtsfelde des Mikroskopikers, so erscheinen diese Kristalle als eine moiréartige Masse, deren einzelne Teile schuppenartig über einander geschoben und durch einander geknetet

Ebenso wie diese Kornbildung zwischen den Sehnen nur da auftritt, wo keine trennende Schlackenschicht vorhanden ist, so ist die Bildung der Sehnen eng an die Schlackenschicht geknüpft; es folgt daraus, dass Sehnenbildung ohne die Gegenwart der Schlackenschicht nicht eintritt. Einen Beweis bierfür ergeben auch die Erfahrungen, welche neuerdings mit dem Kleinbessemerprocesse zu Avesta in Schweden gemacht sind, wo ein vollkommen sehniges Product durch eine absichtliche Beimischung von Schlacke erzielt wurde. Auch zeigt eine beim basischen Bessemerprocess aus der Birne, entnommene schlackenhaltige Probe beim Ausschmieden eine sehnige seidenartige Structur, wenn der Phosphor verschwunden ist, wogegen die Gegenwart des letzteren Kornbildung bedingt und sich dadurch leicht erkennbar macht.

yer

sind ...

Die Gestaltung der einzelnen Eisenkristalle.

So geeignet das Schweisseisen für das mikroskopische Studium von Sehnen ist, so wenig ist es infolge des Schlackengehaltes für dasjenige des Kornes und der einzelnen Eisenkristalle passend; hierfür ist Flusseisen in erster Linie allein verwendbar,

Bei der mikroskopischen Untersuchung der verschiedenen Eisensorten erscheint nur Tiegelstahl, der eine verhältnismässig schnelle Abkühlung erfahren hat, annähernd homogen.

Das Schweissen.

In allen anderen Sorten, zumal in Probestücken aus Blöcken von grossem Querschnitt und verhältnismässig langsamer Abkühlung, sind zwei verschiedene Qualitäten durch Aetzen erkennbar, von denen eine in der anderen eingelagert ist, so dass die polirte, geätzte und angelassene Oberfläche des Objectes ein porphyrartiges Aussehen unter dem Mikroskope zeigt. Je mehr das Eisen sich dem rohen Zustande, d. h. dem Zustand, in dem es erstarrt war, nähert, desto deutlicher tritt diese Erscheinung hervor und um so klarer sind die beiden Sorten zu unterscheiden. Die eine bildet stets ein Netzwerk, welches die andere Sorte, winklig geformte Körper, einschliesst. Im nachfolgenden sind diese letzteren lediglich der Kürze wegen »kristallinisches Eisen« und die das Netzwerk bildenden Partien »homogenes Eisen« benannt.

Die Form der kristallinischen Körper ist diejenige von regulären Polygonen nur im Inneren von Blöcken, welche gleichmässig erkaltet sind.

In allen anderen Fällen sind die kristallinischen Eisenkörper in der Regel nach einer Richtung hin ausgedehnt, und die längere Achse steht rechtwinklig zu der Abkühlungsfläche, wenn nur ein einfaches Erstarren und keine weitere Verarbeitung des Eisens stattgefunden hat. Bei verarbeitetem Eisen folgt in der Regel die längere Achse der zu dem Drucke rechtwinklig stehenden Richtung, also gewöhnlich der Längsrichtung. Diese eckigen Körper kommen oft zu mehreren zusammen gruppirt vor und bilden daher Buchstaben ähnliche Formen von scheinbar unregelmässiger Gestaltung. Bei stärkerer Vergrösserung löst sich indessen jeder dieser Körper in eine Anzahl regelmässiger, nur zusammenhängender Kör

per auf.

Die wissenschaftliche Erklärung, welche ich vor einigen Jahren gegeben habe, dass »Schweissen« ein Uebergang von der Adhäsion zur Cohäsion sei, ist beinahe allgemein als genügend angenommen worden.

Diese Erklärung ist indessen nach den Resultaten der mikroskopischen Untersuchungen erheblich zu beschränken.

Die Sehnen von geschweisstem Eisen sind, wie parallele Drähte, in einem Bündel nur verbunden oder vielmehr getrennt durch Schlacke; wo aber die Sehnen durch Korn ersetzt sind, erscheint dieses umgeben oder durchdrungen von homogenem Eisen. Die Ecken und Biegungen, welche durch letzteres bei der Umfassung der Körner gemacht werden, wachsen an Stärke mit den Kristallen, und dies erklärt die Brüchigkeit eines grobkristallinischen Eisens, z. B. des phosphorhaltigen Eisens, wie die mikroskopische Untersuchung von kaltbrüchigem Eisen ergiebt.

In Flusseisen andererseits bildet das Homogeneisen eine gleichmässige, das Kristalleisen von allen Seiten umgebende Schicht und stellt in dieser Weise die verbindende Masse dar, so dass ein sehr feinkörniger Stahl in mancher Beziehung einer amorphen Substanz wie Glas gleicht, obgleich die einzelnen Kristalle beim Bruche dem unbewaffnetem Auge eine rauhe Bruchfläche darbieten. Die grössere Ungleichmässigkeit von Flusseisen inbezug auf die Verteilung der beiden Eisensorten und im Vergleiche mit Schweisseisen verhindert nicht, dass die Masse im ganzen mehr den Anschein der Homogenität hat als Schweisseisen.

Diese Thatsache erklärt die grössere Zugfestigkeit von Flusseisen im Vergleiche mit Schweisseisen, indem der Zug auf jede einzelne Sehne wirkt, wie etwa auf jeden Draht in einem Drahtbündel. Nachdem die Elasticitätsgrenze überschritten ist, streckt sich jede Sehne für sich allein und bricht, wenn die Grenze der Tragfähigkeit überschritten wird, woraus hervorgeht, dass Schweisseisen stets allmählich, niemals plötzlich zerreissen oder brechen kann. Im Flusseisen dagegen strecken die Körner sich zwar unabhängig und verändern ihre relativen Stellungen, aber der Verband löst sich nicht, denn das homogene Eisen bildet stets die Verbindung, bis die Grenze der Tragfähigkeit erreicht ist; dann erfolgt erst ein nun aber plötzlicher Bruch.

Diese Eigenschaft des Flusseisens ist, vorurteilsfrei betrachtet, vorteilhaft im Vergleiche mit Schweisseisen und nicht nachteilig, wie noch manche Ingenieure annehmen, welche sich von veralteten Anschauungen loszusagen nicht vermögen.

Die Gleichmässigkeit des Flusseisens im ganzen wird nur durch die etwa vorhandenen Blasenräume unterbrochen, ohne welche dasselbe bekanntlich nicht darstellbar ist. Die Schwierigkeit der Darstellung eines dichten Flusseisenblockes wächst im umgekehrten Verhältnisse zum Kohlenstoffgehalte; sind bekanntlich auch Blasen durch Stehenlassen des flüssigen Metalles, Einhalten der rechten Temperatur für den Beginn des Giessens, Zusatz von Silicium, Ausübung eines Druckes auf das flüssige Metall usw. einigermassen zu beseitigen, so zeigt das Mikroskop doch, dass die Blasenräume niemals ganz verschwinden, wenngleich sie im Tiegelstahl in höchst geringem Masse vorhanden sein können, während im Bessemereisen der Regel nach die meisten und grössten auftreten und im Flammofenflusseisen ein mittleres Verhältnis besteht.

Die Blasenräume erscheinen stets umgeben von homogenem Eisen, kommen nie in dem kristallinischen vor, durchdringen wenigstens nie die Kristallkörper.

Die mikroskopische Untersuchung von Blasenräumen, welche in einiger Entfernung von der Oberfläche eines Flusseisenblockes vorkommen, bietet grosses Interesse. Die Verbindung der äusseren Schicht des Gusses mit der inneren wird in diesem Falle stets durch ein Netzwerk von homogenem Eisen gebildet, niemals durch die kristallinischen Eisenkörper, welche in verlängerter, genau abgegrenzter Form senkrecht zur Abkühlungsfläche stehend vorhanden sind, während fortlaufende Adern von homogenem Eisen von den Kanten ins Innere laufen.

Was ich bis jetzt berichtet habe, betrifft die Verbindung oder Zusammenschweissung der einzelnen Eisenteile eines

Dié kristallinischen Eisenkörper kommen um so häufiger, aber gleichzeitig in um so kleineren Abmessungen vor, je mehr der Gehalt an Kohlenstoff sich 2 pct. nähert. In weichem Eisen sind sie oft weit von einander entfernt, aber . dann stets in ansehnlicher Grösse vorhanden. Das kristallinische Eisen ist in sich nicht gleichartig. Je unreiner das untersuchte Eisen ist, um so mehr gleicht die Oberfläche dieser Körper einem carrirtem Zeuge. Umgekehrt ist das das Netzwerk bildende Eisen stets homogen und lässt sich, selbst bei sehr starker Vergrösserung, nicht in verschiedene Teile auflösen.

Es ist auffällig, dass das Kristalleisen bald härter, bald weicher ist als das Homogeneisen. Wenn das Eisen durch einen Entkohlungsprocess entstanden ist, so ist das Homogeneisen weicher, im umgekehrten Falle, bei einem Kohlungsprocesse, z. B. beim Cementstahl, ist es härter. Dies ist leicht dadurch erkennbar, dass bei geätzten Proben der ersten Art das Netzwerk tiefer als die Oberfläche des Kristalleisens, bei denjenigen letzterer Art dagegen höher liegt. Der Schluss liegt nahe, dass das homogene Eisen den Leiter der Oxydation sowohl als auch der Kohlung bildet.

Wenn der Beobachter diese Erscheinungen durch das Studium von Flusseisen sich genügend eingeprägt hat, so gelingt es auch, denselben Weg für das Schweisseisen zu betreten. Hier findet man, dass das Homogeneisen die Eisenmasse in einer zu den Sehnenachsen geneigten Richtung blattähnlich durchdringt und oft gewissermassen das Bindemittel zwischen den Sehnenbündeln bildet. Bei anderer Einstellung des Mikroskopes, in der Weise, dass das kristallinische Eisen zwischen den Sehnen in das Gesichtsfeld tritt, zeigt sich hier die ganz gleiche Erscheinung, eine Trennung in zwei Arten Eisen.

Eine Erklärung der ganzen Erscheinung, soweit dieselbe bis jetzt von mir studirt ist, kann nur in dem Mangel an Gleichmässigkeit des Eisens überhaupt gefunden werden. Augenscheinlich ballen sich Teilchen von gleicher Beschaffenheit zusammen und scheiden sich aus der Masse aus, welche noch flüssig ist. Für jetzt bleibt es indessen unklar, warum das scheinbar ein reines Metall darstellende homogene Eisen die Grundmasse bildet, welche bis zuletzt flüssig bleibt, da man geneigt sein musste, anzunehmen, dass, wie im Puddelprocesse, die Körner von reinem Eisen sich zuerst ausscheiden und von einer unreineren Eisenmasse umgeben werden.

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Band XXIX. N), 30.

25. Juli 1885.

Wyngaert, Die Umgestaltungen im Müllereibetriebe, ihre Ursachen und Wirkungen.

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Stückes. Einigermassen verschieden sind die Umstände und Erscheinungen bei dem Zusammenschweissen zweier Stücke. In diesem Falle sind die Verbindungsstellen unter dem Mikroskop stets erkennbar; indessen ist es natürlich, dass bei Schweisseisen an dem Punkte, wo die Sehnenenden zweier Stücke zusammenstossen, ein Vermengen der Kristalle entsteht. Dieses sind wahrscheinlich solche Punkte, welche kristallinisch erscheinen, wenn eine Schweissnaht durch einen Kaltmeissel geöffnet und dann von einander gerissen wird, Punkte, an denen die Adbäsion zweier Stücke thatsächlich in Cohäsion übergegangen ist.

Ganz verschieden hiervon ist die Erscheinung bei zwei Stücken von Flusseisen. Hier lassen sich die Schweissfugen stets ganz und deutlich erkennen und verfolgen. Die Kristalleisenteile der Kanten einzelner Stücke werden zwar durch gründliche Bearbeitung in einander gepresst und halten daher hakenähnlich zusammen; aber das Homogeneisen, welches stets die Oberfläche einnimmt, scheint sich niemals wirklich

zu verbinden. Hieraus lässt sich schliessen, dass, um eine gute Schweissung von Flusseisen zu erzielen, stets eine Erhitzung bis nahe zum Schmelzpunkte erforderlich ist, und es erklärt sich ferner hierdurch die Unvollkommenheit aller Schweissungen von Flusseisen. In der That würde es am besten sein, wenn dieselben in der Praxis vollkommen vermieden würden, indem nur ganze Stücke von geeigneter Form zur Verwendung kämen. Auch der Umstand, dass weiches schlackenhaltiges Flusseisen vollkommen schweisst, findet in obigem seine Erklärung.

Die Festigkeit eines fertigen Stückes von Eisen ist abhängig von der in dem beanspruchten Querschnitte enthaltenen Menge von Eisen, indem bei Schweisseisen die Schlackenmenge und bei Flusseisen die Fläche der Querschnitte der Blasen in Abzug zu bringen ist. Diese Berechnung fällt für das Flusseisen entschieden günstig aus, kann indessen bei dem heutigen Stande der Mikroskopie des Eisens nur noch ein ungenaues Resultat ergeben.

R. M. D.

و

Die Umgestaltungen im Müllereibetriebe, ihre Ursachen und Wirkungen.

Von Felix v. d. Wyngaert in Berlin.

Vorgetragen in der Sitzung des Berliner Bezirksvereines vom 4. Februar 1885. M. H. Wobl kein Gewerbe hat in einer verhältnismässig markte seinen Platz behaupteu zu können, muss der Müller so kurzen Zeit eine so bedeutende Umwälzung erfahren wie bestrebt sein, die Generalunkosten zu verringern, und dies die Müllerei, insbesondere die Vermahlung von Roggen und kann er nur, wenn er viel leistet; 200 in 1 Tag machen so Weizen. Bis vor zwanzig Jahren etwa waren die Neuerungen viel Spesen wie 40, und 50 dieselben wie 100t. Mit dem in der Müllerei nur sehr vereinzelt; wurden sie auch in einigen Uebergange der Darstellung des Mehles in die grossen Fabriken grösseren Mühlen eingeführt, so vermochten sie doch dem ganzen geht auch das Streben danach, in den Mühlen so wenig wie Gewerbe keine andere Richtung zu geben. Wo eigentlich der möglich Leute zu beschäftigen, wenigstens den Betrieb so Grund für die gewaltigen Veränderungen zu suchen ist, lässt wenig wie möglich von dem Können oder der Aufmerksamsich sehr schwer bestimmen, da es unstreitig eine ganze Reihe keit einzelner Menschen abhängig zu machen. Daher strebt von Umständen sind, welche hier mitgewirkt haben. Meiner man heute nach Maschinen, die nicht, wie der Mahlgang, täg. Ueberzeugung nach war es vor allen Dingen die Gewerbe- lich nachgesehen und stundenlang bearbeitet werden müssen, freiheit, welche neue Kraft und Geld in den Mühlenbetrieb sondern nach solchen, die höchstens alle Monate, alle Jahre hineinbrachte, welche die Müllerei anspornte, nicht mehr hinter nachgesehen zu werden brauchen. Daher sucht man alle dem Auslande zurückzubleiben, sondern ihm voranzugehen. Handverrichtungen zu vermeiden und die Herstellung des Die Mühlen waren früher mit grossen Rechten und Lasten in Mebles selbstthätig herbeizuführen. enge Grenzen eingeengt; plötzlich mit der Gewerbefreiheit

Dieses Streben ist durch grosse Erfindungen sehr erhörten alle Bannrechte, alle Mahlverpflichtungen auf, jeder leichtert worden, und darum vollzieht sich der Umschwung konnte sein Getreide mahlen lassen wo er wollte, jeder konnte auch so rasch. Vor allen Dingen ist es eine Erfindung, die sich eine Mühle bauen. Aber noch andere wichtige Ereig- eine grosse Umgestaltung herbeigeführt hat, meiner Meinung nisse führten eine Belebung der Müllerei herbei; vor allen nach die wichtigste, die Mutter aller späteren. Wenn in ihr Dingen der Freihandel, welcher es ermöglichte, unser kleber- selbst auch nicht die Keime für die folgenden Erfindungen armes Getreide mit kleberreichem zu verbessern, um ein leicht lagen, so konnten sie doch nur so gut gedeihen auf dem verkäufliches backfähiges Mehl herstellen zu können. Auch Boden, der von ihr vorbereitet war. die Aufhebung der Mahlgangsteuer sowie der Mahlsteuer

Es ist dies die Aspiration von Jacks & Behrens in wirkten segensreich auf diese Industrie. Erstere Massregel er- Lübeck. Heute ist die Aspiration so notwendig in den möglichte es, mit dem Auslande zu concurriren, und letztere Mühlen, sie ist so tausendfältig vorhanden, dass es keinem gestattete den Müllern, ihre überschüssige fertige Ware nach Müller einfallen würde, ohne sie zu mahlen, und doch ist sie den grossen Städten zu schicken, sie in eigenem Gewahrsam kaum 10 Jahre alt. Die Aspiration in den Mühlen bezweckt, zu stapeln und zu behandeln, was ehedem nicht anging, da wie Ihnen ja wohl meistens bekannt ist, die bei der Fabridas Mehl nur nach den zollfreien Niederlagen gebracht werden kation von Mehl entstehenden Wasserdämpfe zu entfernen. konnte, wo tausende von Centnern, hoch übereinandergestapelt, Wer vielleicht einmal eine Mühle gesehen hat, in der noch dem Verderben preisgegeben waren.

keine Aspiration war, der wird ermessen können, was sie Die alten ihrer Vorrechte und Lasten enthobenen Mühlen gutes geschaffen. Vor allen Dingen schafft sie alle Feuchtigsahen sich mit einemmale mit einer Reihe von Concurrenten keit aus der Mühle, ohne den geringsten Verlust an Mehl. umgeben, die, um sich eine feste Stellung zu erwerben, not- Dadurch wird zunächst alles, was in Mühlen von Holz ist, und gedrungen zwei wichtige Punkte beachten mussten: entweder dies ist bekanntlich viel, bis zum Gebälk der Gebäude vor besseres Mehl für denselben Preis oder dasselbe Mehl billiger Nässe und Fäulnis bewahrt. Es wird ein bedeutendes Mehr zu liefern. Zwei Wege waren es wiederum, dieses Ziel zu an Mehl gewonnen, was früher mit dem Wasser gemengt erreichen; entweder man musste eine Mühleneinrichtung schaffen, überall als Kleister die Elevatorrohre, die Schnecken, kurz, welche imstande war, besseres Mehl herzustellen, oder man fast alle Maschinen von innen überzog. Aber vor allen Dingen musste die Herstellungskosten der Fabrikation durch Ver- hat sie uns gelehrt, mit den einzelnen Maschinen mehr zu grösserung und Vereinfachung des Betriebes ermässigen.

leisten, leichter zu arbeiten. Bekanntlich hat der theoretische Die notwendige Folge dieser Bestrebungen ist eine Vater des Mühlenbaues, Wiebe, schon verschiedentlich AspiTrennung des Mühlengewerbes in die Müllerei der einzelnen rationen der Mahlgänge angelegt und mit ihm viele andere; Fruchtarten sowie die Anlage von sehr grossen Mühlen.

jeder wusste, wie wichtig dieselbe sei; aber lange dauerte es, Mit dem Eindringen von neuer Kraft und neuen Geld- eine praktische, eine gute Lösung zu finden. Man aspirirte mitteln in den Mühlenbetrieb vollzog sich und vollzieht sich aus zwei Gründen, einmal, um, wie schon gesagt, die Feuchtignatürlich noch derselbe Uebergang, wie wir ihn bei den keit aus der Mühle zu entfernen, andererseits, um die Leistungsanderen Gewerben beobachten: das Aufgehen der Mühlen in fähigkeit der Mahlgänge zu heben. Man sagte sich schon die Mehlfabriken, wenn ich so sagen darf. Um auf dem Welt- früher ganz richtig, dass das Mahlgut viel zu lange zwischen

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