DIE METALL -GIESSWERKSTATTHandbuch und Anleitung zum Metallgieenvon Volker Allexi

INHALTSVERZEICHNISVorwort 4Die Metallgiewerkstatt Anmerkungen zum Gieen 7Zur Geschichte 9Eine Definition 13Einordnung in die Reihe der Fertigungsverfahren der Metallberufe 14

Die Metallgiewerkstatt Gieen von Beschriftungselementen 15Gieen von Beschriftungselementen 15Die Formerei 16Der Unterkasten 18Der Oberkasten 22Modellentnahme 24Stop 26Eingusskanle 26Ober- und Unterkasten zusammenbringen 29Der Schmelzprozess 31Vergieen 31Auspacken 32Gussputzen 36Zum Abschluss 36

Abteilungen der Gieerei 37Die Gieerei im Flussbild 40Der Modellbau 41Der Herdguss 48Der Formsand 54Gieen mit Kernen 57Gieen eines Fingerringes 59Einformen, Kerneinsatz 59Modellbau 60Formerei und Ausrstung 60Die Arbeiten 62Kernmacherei 67Schmelze 76Auspacken und Gussputzen 71

Die Formksten 74Beispiel zum Arbeiten mit Holzformksten 76Formksten im Eigenbau (Werkstattskizzen) 78Merkmale im Umgang mit Formksten 80

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Formerwerkzeug 82Einformen mit geteilten Modellen 84Arbeitsweise 84Stop zu Anmerkungen 91Speiser, Lftungen und Einguss 92

Gieen von Zierspitzen 94Einformen von einteiligen Gips-, Keramik- oder Glasmodellen 97Allgemeines 97Umgang mit kleinen, ungeteilten Modellen 99Erste Mglichkeit des Einformens 100Zweite Mglichkeit des Einformens 103

Metalle schmelzen 107Allgemeines 107Schmelzen von Aluminium ber dem Schmiedefeuer 109Schmelzen von Bronze und Messing im selbstgebauten Schmelzofen 113Der selbstgebaute Koksschmelzofen 115

Feingieen das Wachsausschmelzverfahren 118Allgemeines 118Besuch in der Kunstgieerei 121

Der Kokillenguss 125Freiformen 128Metallgestalter gieen Ein kleiner, herausfordernder Auftrag 138Urformen in der Werkstatt 138Aufgabenstellung und Hintergrund 139Entwerfen, Modellbau und Formen 140

Einformen eines einfachen Modells mit Hinterschneidungen 143Einformen von Modellen fr Gussstcke ohne ebene Auflage 147Gieen einer Glocke 148Formgebung mittels Schablone Schablonieren 151Anhang 155Komplexe Metalle 155Eisenguss und Eisengusswerkstoffe 158Bearbeitung von Gussteilen Gussputzen 159Sicherheitszubehr 161Zur technisch-wirtschaftlichen Bedeutung von Gusswerkstoffen 162Werkpdagogische Stichworte zum Metallgieen 163Fachbcher und Zubehr 166Beruf und Ausbildung 167Zusammenfassung der Giessereiwerkzeuge fr unsere Werkstatt 168Die Erstausrstung 171

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ANMERKUNGEN ZUM GIESSENZUR GESCHICHTEAls die Menschen vor einigen tausend Jahren beginnen, sich mit Metallen - jenembunten, glitzernden, verformbaren Gestein (Gold und einer Kupferart) nherzu befassen, mgen Zuflle, Neugier und Experimentierfreude eine Rolle gespielthaben. Die Menschen setzen zu jener Zeit mit ihrer Intelligenz, ihrem Wissenund ihren handwerklichen Fertigkeiten vieles von dem um, was sie bisher in derSteinzeit in der Bearbeitung und Verarbeitung von Stein, Holz und Knochenschon kannten. Dabei brachten sie erste, erstaunliche Ergebnisse im Umgang mitMetallen zu Stande. Die Metallzeit lst die Steinzeit ab.

Die Archologen Altertumsforscher knnen aus Ausgrabungsfunden die An-fnge der Metallzeit bis auf etwa 5000 v.Chr. zurckverfolgen. Der bergang vonder Steinzeit auf die Metallzeit erfolgte flieend, also keinesfalls vom einen aufdas andere Jahr oder das eine oder andere Jahrzehnt. So gibt es fr die Entdeckungder verschiedenen Metalle und ihrer ersten Verarbeitung keine przisen Jahreszah-len oder Namen, wie wir dies sonst von bedeutenden Erfindungen oder Ent -deckungen kennen. In Lndern und Gebieten wie gypten, Syrien, Irak, Iran undder Trkei, im Taurusgebirge und dem Kaukasus, in Indien und China verfgtendie Menschen, weit eher als in Mitteleuropa, ber die Kenntnisse und Fertigkeitender Metallverarbeitung. ber den Handel mit metallenem Schmuck, Werkzeugen,Gerten und Waen verbreitete sich das Metallhandwerk und gleichzeitig dieSuche nach metallenen Rohstoen.

Die meisten Metalle kommen unrein als Erze vor. Sie haben steinige, sandige Bei-mengungen und sind Metallverbindungen mit Sauerstoen, Kohlenstoen,Wasser stoen und Schwefel.Die Erze haben sich in Gesteinsspalten und Klften, durch, aus dem Erdinnernaufsteigende Gase und heies Wasser, abgesetzt und Erzgnge gebildet. Mit Beginnder Metallzeit mussten die Menschen in der Lage sein, Erze aufzulesen oder sieaus dem Boden abzubauen, um die reinen Metalle ber so genannte Verhttungs-prozesse Zerkleinern, Waschen, Trennen, Ausschmelzen zu gewinnen.

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Man kann davon ausgehen, dass zu Anfang der Metallzeit, zunchst rein vorkom-mendes Gold und eine Art des rein vorkommenden Kupfers genutzt wurden. Reinvorkommende Metalle bezeichnet man als gediegene Metalle. Die Techniken, Me-talle zu bearbeiten, waren regional durchaus unterschiedlich. Frhe Bearbeitungs-verfahren waren das Umformen durch Hmmern, das man im kalten Zustandder Metalle als Treiben und im warmen oder glhenden Zustand als Schmiedenbezeichnet. Zum Vergieen, dem so genannten Urformen, mussten die Metallein Tiegeln geschmolzen, also verflssigt werden. Das flssige Metall wird in vor-bereitete Formen gegossen. Zum Schmelzen sind hohe Temperaturen erforderlich.Dazu wurden die Schmelzfeuer mittels Blasrohren und Blaseblgen besonders an-gefacht.

Da man zu Anfang der Metallzeit berwiegend Kupfer verarbeitet, spricht manvon dieser Periode als der Kupferzeit. Bald berwog der Werksto Bronze. Bronzeist als Legierungsmetall hrter als Kupfer. Bronze entsteht wenn Kupfer und Zinnin flssigem Zustand gemischt legiert werden. Bronze lsst sich hervorragendvergieen. Die Bronzezeit kann fr Mitteleuropa von 2000 v. Chr bis 850 v. Chr.angenommen werden. Sie wurde von der Eisenzeit abgelst. Erst da war es gelun-gen aus Eisenerzen in Rennfen (fen aus Lehm von etwa 60-80 cm Durchmesserund 150 cm Hhe) eine feste, schmiedbare, so genannte Eisenluppe in Kuchen-gre zu gewinnen. Flssiges Eisen gewann man im Mittelalter im 14. Jahrhun-dert aus dem Hochofen. Ab da erst konnte auch Eisen vergossen werden.

Hier einige Fragen zur Geschichte der Metalle- Was hat die Menschen dazu gebracht sich mit Metallen zu beschftigen?- Auf welche Zeit knnen Altertumsforscher aus Grabungsfunden die Metallzeit

zurck verfolgen?- In welchen Lndern und Gebieten wurde schon vor der Zeit, als man in Mittel-

europa mit Metallen umzugehen begann, mit diesen gearbeitet?- Wie kamen die Kenntnisse der Metallverarbeitung nach Mitteleuropa?- Was sind Erze und wo kommen sie vor?- Welche Metalle wurden zuerst verarbeitet?- In welchem Zustand lassen sich Metalle vergieen?- Wie erzeugte man im Feuer hohe Temperaturen zum Metallschmelzen?- Was ist Bronze?- Wann ungefhr begann die Eisenzeit in Mitteleuropa?- Ab wann ungefhr konnte Eisen vergossen werden?

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Keltische, rekonstruierte Bronzegieereinach den archologischen Befunden auf dem Mont Beuvray, im Museum von Bibracte in Frankreich (um etwa 100 v.Chr.). Bildmitte links eine ausglhende Feuerstelle mit Formen, aus denen dasWachs ausgeschmolzen wird. Rechst wirdmit zwei Handblaseblgen das Holzkohle-feuer angefacht. Darin steht wohl derSchmelz tiegel. Die Gieer arbeiten ho-ckend und kniend. Auf dem Regal einigebereitstehende Formen. In den Fssern istWasser, in den Krben Holzkohle.

(Zeichnung Volker Allexi)

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Linke Seite: Die Iron Bridge in Shrop -shire GB wurde 1781 eingeweiht.Diese erste guss eiserne Brcke revolu-tioniert zu dieser Zeit das Bauwesen.Gusseinenkonstruktionen werden abda zunehmend die Holz- und Stein-konstruktionen ablsen. Gusseisen istberwiegend auf Druck belastbar.Deshalb musste die Konstruktion in Bogenform ausgefhrt werden.

Diese Seite oben: Details der Brcke.hnlich Holzbrcken wurden die Guss -eisenteile mit Schwalbenschwanz-,Keil- und Zapfenverbindungen gefgt.

Unten: Im Bauwesen hnlich revolu -tionierend wie die Iron Bridge in Eng-land fertigt man in Deutschland um1830 eine Industriehalle aus gegosse-nen Teilen. Die Sayner Htte gilt alsdie welterste Halle in dieser Bauweise

In unserer METALLGIESSWERKSTATT haben wir bei den Arbeiten Formksten benutzt. Hier auch zu den Formksten einige Anmerkungen:

DIE FORMKSTENGieereien verfgen ber eine Vielzahl verschieden groer Formksten. DerenRahmen sind aus gewalzten Stahlblechprofilen hergestellt, in die sich der Form-sand sttzt. Seitlich sind Laschen angeschweit, an die man greift und die mitPassungsbohrungen versehen sind. Mit dem Einstecken von unterschiedlich gro-en Passstiften werden der Oberkasten- und der Unterkastenrahmen deckungs-gleich zusammengebracht und gegen Verschieben gesichert. Die zum Ausgieenfertigen, sandgefllten Formksten werden verzwingt oder mit Gewichten be-schwert, um ein Aufschwimmen bzw. Abheben, auf Grund der Auftriebskrftedes flssigen Metalls, zu vermeiden.

Die Formksten knnen auch aus Holz oder Flachsthlen selbst hergestellt werden.Sie sollten passend zu einander gefertigt werden und eben aufliegen. Innen knnenumlaufende Leisten angebracht werden, damit sich der Formsand sttzen kannund nicht beim Wenden des Formkastens im Block durchrutscht. Im brigensind die Formksten so zu whlen oder zu gestalten, dass die Modelle und Lufe,bei kleinen Werkstcken, mindestens 15 mm Sand bis zum Rand auf jeder Seiteaufweisen und in der Hhe eine Sandauflage von 25 mm zur Verfgung steht.Das gilt fr die ersten Form- und Gieversuche bei Formrahmengren von etwa150 x 100 x 60mm.

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Formen in Kolbermoor mit improvisierten Holzrahmenformksten

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Die Aufgabe von Speisern hier bei der Herstellung einer Hantel.Beim Erstarren geht die Schmelze in den festen Zustand ber. Das Material schwindet,es zieht sich zusammen. Volumenstarke Werkstcke brauchen dann die Nachfhrungvon Material, welches der Speiser ausgleicht. Dazu muss er selbst ein Materialvolumenaufweisen, das langsam erstarrt, also von sich aus eine Materialzufhrung ins Gussteilgarantiert. in der Abbildung hat der Speiser in seiner Anordnung auch die Funktion der Lftung.

SPEISER, LFTUNGEN UND EINGUSSIm Zusammenhang sei hier deren Funktion und Fertigung erklrt.Siehe Abbildungen und Text:

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Speiser, Lftungen und EingussLuftkanle werden mit dem Luftspie, an den erhabenen Stellen des abgeformten Modells, von Innen her in den Oberkasten gesetzt. Auen hlt man mit der Handgegen den Formsand, damit keine groen Ausdrckkrater entstehen. Sandgrate unbedingt entfernen und darauf achten, dass die Bohrung frei ist und kein loser Sandnachrieseln kann. Bei groen Luftkanlen sollte erst mit einem Luftspie kleinen Durch-messers vorgestochen werden. Speiser kann man mit einem Modellrundholz gestalten,das mit dem Gussteilemodell zusammen eingeformt wird. Die Gestaltung ist auch miteinem Bohrer mglich, der von Hand durch den Formsand gedreht wird. Das erfolgt in den Oberkasten von Innen nach Auen. Auch hier mit einer Hand gegenhalten,damit kein groer Sandkrater entsteht. Sandgrate entfernen und darauf achten, dass die Bohrung frei ist und kein Sand nachrieseln kann. brigens kann man auf die gleiche Art auch den Eingusskanal gestalten.

Metallgieen gehrt zu jenen Handwerkstechniken, die seit Beginn des Metallzeitalters von Bedeutung sind. Die Elementedes Metallgieers sind Erde, Feuer und Metall. Mit Feuer schmilzter Metalle, mit Erde dmmt er die Schmelze ein und gibt ihrForm und Gestalt, deren Vielfalt nahezu unendlich ist. Ist dasnicht Grund genug, sich gerade mit Metallgieen zu beschfti-gen? Das Handbuch schildert die einfache handwerk liche Heran -gehensweise an die Gieereitechnik und eignet sich als Anleitungzum Projektunterricht an Schulen, fr Ausbildung, Museums -pdagogik und fr den Hobbybereich. Eine Anregung das Metallgieen ergnzend in Ihren Ttigkeitsbereich aufzu nehmenerhalten auerdem Studenten, Knstler, Bildhauer, Restaura -toren, Schmiede, Metallbauer und Metallgestalter. Der Autor ver-fgt ber jahrelange Erfahrung im Ttigkeitsbereich, zeigtMetallgieen auf Veranstaltungen und gibt Metallgiekurse.

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