Westfälisches KettenschmiedeMuseum

Die wesentliche Aufgabe bei der Herstellung von Ketten besteht darin, die einzelnen Kettenglieder zu biegen, ineinanderzuhängen, zu schließen und dauerhaft zu verbinden. Die beste Möglichkeit der Verbindung ist das Schweißen. Dabei wird der Werkstoff erhitzt und mit oder ohne Druckanwendung so verbunden, daß er zusammen mit der Verbindungsstelle (Schweißnaht) eine Einheit bildet. Das älteste Schweißverfahren ist das Feuerschweißen. Es war schon vor 6000 Jahren im alten Ägypten bekannt und hielt sich als bewährte Methode bis ins 20. Jahrhundert hinein.

Erst allmählich wurde das Feuerschweißen durch die im Laufe der Industrialisierung entwickelten elektrischen Schweißverfahren abgelöst. Doch bevor wir auf diese neuen Methoden eingehen, gilt es zu erläutern, wie eine feuergeschweißte Kette gefertigt wurde. Der Kettenschmied schnitt zunächst den Draht mit der Drahtschere in gleich lange Stücke, sogenannte Pinne, deren Größe sich nach den jeweils zu fertigenden Kettengliedern richtete.Die einzelnen Pinne steckte er durch das Loch des am Amboß befindlichen Biegehörnchens, um sie mit einem Biegeeisen unter Ausnutzung der Hebelkraft u-förmig zu biegen (Abbildung). Stärkere Pinne wurden nicht am Biegehörnchen gebogen, sondern in einer sogenannten, ebenfalls mit Hebelkraft funktionierenden Pinnbiegmaschine.

Die gebogenen Pinne hängte der Kettenschmied auf den Vorwärmen eine am Mauerwerk der Esse befestigte Eisenstange, die über das Schmiedefeuer ragte. Nach und nach nahm er die vorgewärmten Pinne mit einer Schmiedezange und erhitzte sie – mit den Enden nach vorne – im Feuer bis zur Weißglut.

Um diese hohe Temperatur von 1200-1300° zu erreichen, mußte das Feuer ständig mit Luft versorgt werden. Dazu bediente der Kettenschmied über ein Fußpedal einen unter der Decke befestigten Blasebalg, von dem aus eine Luftröhre in die Esse zum Schmiedefeuer führte. In manchen Kettenschmieden wurde der Blasebalg auch über ein Hundelaufrad betrieben. War der gebogene Pinn im Feuer weißglühend geworden, nahm ihn der Kettenschmied mit der Zange, legte ihn auf den Amboß, hielt ihn dort fest und schlug die beiden Enden des Pinns mit dem Schmiedehammer flach.

Nach diesem sogenannten Anschärfen steckte er den gebogenen Pinn durch das zuletzt geschmiedete Kettenglied, hielt ihn um das Amboßhorn und schlug dort die beiden angeschärften Enden übereinander. Der u-förmige Pinn war damit zu einem Kettenglied geschlossen. Mit der Zange wurde das Kettenglied, das nun mit der übrigen Kette verbunden war, noch einmal ins Feuer gehalten und solange erhitzt, bis die ersten Funken flogen.

Dann mußte das Stück rasch aus dem Feuer entfernt werden, damit es nicht verbrannte. Der Schmied legte das Kettenglied dann schnell noch einmal auf den Amboß und schweißte die Nahtstelle mit Hammerschlägen auf die Vorder- und Rückseite und mit weiteren Schlägen am Amboßhorn fest zusammen.

Die letzten Hammerschläge dienten dem Entgraten und Glätten der Schweißstelle. Die Kunst des Schmiedens lag sowohl in der Qualität des Vorglühens und dem Erkennen der notwendigen Schweißtemperatur (Weißglut) als auch in den gezielten Hammerschlägen. Um eine Abkühlung während des Schmiedens bzw. Zusammenschweißens zu vermeiden, mußte blitzschnell gearbeitet werden. Manche Kettenschmiede arbeiteten sogar bei „fliegender Hitze“. Das bedeutete, daß das Glied in die Kette eingehängt und vollständig verschweißt wurde, ohne es noch einmal zwischenzuglühen. Die Herstellung einer schweren Schiffskette konnte ein Schmied alleine nicht bewältigen, er benötigte 1-2 Hilfskräfte, die sogenannten Vorschläger. Während der Schmied das Kettenglied mit der Zange hielt und drehte, schärften die Vorschläger die Enden des Kettengliedes an und verschweißten sie mit kräftigen Schlägen. Die Herstellung einer schweren Kette bedeutete immerwieder eine große Herausforderung; sie war Zeugnis der handwerklichen und technischen Fähigkeiten der Kettenschmiede und ebenso ein Statussymbol der jeweiligen Firma.

Eine wichtige Voraussetzung für das Gelingen der Schweißarbeit war ein gut funktionieren-des Schmiedefeuer. Es mußte während des Schmiedens ständig mit einem Eisen geschürt und mit Luft versorgt werden, um die zum Schweißen notwendige Temperatur von etwa 1200° zu halten. Elektromotorische Gebläse, die in Fröndenberg seit dem Bau des Elektrizitätswerkes 1905 die bis dahin üblichen per Fuß oder per Dampfkraft betriebenen Blasebälge ersetzen, sorgten für die Luftzufuhr in der Esse. Vom Gebläse aus gelangte die Luft durch ein System von Röhren zur sogenannten Schmiedeform, einem länglichen Eisenklotz, durch den ein innerer Luftkanal führte.

Die Schmiedeform war mit Lehm in die Seitenwand der Esse eingemauert und verband die äußere Luftröhre mit der Feuerstelle (Abbildung).

Die Versorgung des Feuers mit Luft wurde vom Schmied durch das Auf- und Zudrehen eines Hahns, der sich an der äußeren Luftröhre befand, gesteuert. Der Schmied mußte darauf achten, das die Pinne und Kettenglieder dem Gebläsewind nicht unmittelbar ausgesetzt waren, weil dadurch die Erwärmung verzögert und ungleichmäßig erfolgte. Schließlich konnte der Sauerstoff des Gebläsewindes aber auch bewirken, das der Stahl verbrannte und eine Zunderschicht bildete, die keinesfalls eingeschmiedet werden durfte.

Als Brennstoff für das Schmiedefeuer wurde Koks verwendet, d. h. Steinkohle, die u. a. von Schwefel gereinigt war, der den Werkstoff Stahl während des Glühens im Feuer veränderte und brüchig werden ließ. Im Laufe der Zeit wurde in den Kokereien ein ganz spezieller Schmiedekoks entwickelt, der in seiner chemischen Zusammensetzung auf die Bedürfnisse der Stahlverarbeitung ausgerichtet und in verschiedenen Größen lieferbar war. Die Größe der gebrochenen Koksstücke richtete sich nach der jeweiligen Kettenstärke: So wurde für schwere Ketten in der Regel groberer Koks verwendet, weil er länger glühte als die fein gebrochene Sorte, die für die dünneren Ketten benötigt wurde.

Durch die Luftzufuhr und das Glühen des Stahls bildeten sich in der Esse Schlackerückstände, die zu Verunreinigungen der in Arbeit befindlichen Kettenglieder führen konnten. Folglich mußte das Schmiedefeuer regelmäßig in der sogenannten Feuerpause gereinigt und von der Schlacke befreit werden. Je nach Menge und Stärke der geglühten Pinne und Kettenglieder war schon nach etwa zwanzig Minuten eine Unterbrechung erforderlich. Der Schmied ließ das Feuer solange abkühlen bis die flüssige Schlacke ertarrt war und mit einem Eisen herausgenommen werden konnte. Natürlich bot ihm die Feuerpause auch eine Möglichkeit, sich kurzzeitig von der schweren, schweißtreibenden Arbeit am Feuer zu erholen und etwas zu trinken, um den bei der Arbeit erzeugten starken Flüssigkeitsverlust in seinem Körper wieder auszugleichen.

Eine wesentliche Verbesserung und Entlastung der menschlichen Arbeitskraft brachte die Einführung des Fallhammers. Dessen Gewicht, der Bär, wurde über eine Kette bzw. ein Band, das über eine Rolle lief, bewegt und vom Schmied per Hand nach oben gezogen (Abbildung).
In einem senkrechten, schachtartigen Rahmen fiel das Gewicht anschließend auf das Gesenk, in welches das glühende, vom Schmied in Handarbeit vorgefertigte Kettenglied eingelegt war. Mehrfach ließ der Schmied den Fallhammer auf das Kettenglied fallen, das er zwischendurch mit der Zange drehte bzw. wendete. Da das eigentliche Schweißen des Kettengliedes nicht mehr durch die kräftigen Hammerschläge des Schmieds, sondern unter dem schweren Fallhammer im Gesenk erfolgte, wurde die menschliche Arbeitskraft entlastet.

Gleichwohl erforderten die Vorbereitung des Kettengliedes sowie das mehrfache Hochziehen des Bärgewichts mit einer Hand weiterhin viel Muskelkraft, auch dann noch, als die Betätigung der Fallhämmer durch den Anschluß an elektromotorisch betriebene Transmissionen (in Fröndenberg ab ca.1905) erleichert wurde. Die ersten Fallhämmer wurden 1897 bei der Firma Schlieper in der Grüne bei Iserlohn eingeführt und um die Jahrhundertwende waren auch die Fröndenberger Kettenfabriken mit Fallhämmern ausgestattet.

Der bedeutsamste Schritt in der deutschen Kettenproduktion erfolgte im Jahre 1900, als die Firma Schlieper in der Grüne bei Iserlohn die Elektroschweißung einführte, die die Umstellung von aufwendiger Handarbeit auf Maschinenfertigung möglich machte.

Die Kettenglieder wurden zunächst einzeln warm oder kalt gebogen und anschließend in der Maschine (Abbildung) zum Kettenstrang verschweißt. Dazu wurde niedrig gespannter Wechselstrom (2-3 Volt) hoher Stromstärke in die Enden des Kettengliedes geleitet. In dem Augenblick, wo ihre Konsistenz unter der sich schnell entwickelnden Schweißhitze in einen teigigen Zustand überging, wurden die Enden durch Stauchstähle zusammengepreßt. Der Wulst, der durch diese Preß-Schweißung entstand, wurde sofort durch ein mechanisches Werkzeug entfernt. In den Fröndenberger Fabriken gewann die Elektroschweißung seit dem Bau des Elektrizitätswerkes 1905 an Bedeutung. Mit den Handschweißmaschinen und angelernten Hilfskräften konnten die Ketten schneller und billiger hergestellt werden. Besonders günstig wurde die Herstellung, wenn Frauen an den Handschweißmaschinen arbeiteten, denn sie wurden geringer entlohnt als die Männer. In der Metallindustrie betrug der Frauenlohn vor dem Ersten Weltkrieg 37% und 1918 lag er bei 51% des Männerlohnes.

In den Handschweißabteilungen wurden ausschließlich dünne Ketten, sogenannte Handelsketten (z. B. Kuhketten) produziert, die zuvor von Heimkettenschmieden hergestellt wurden. Durch die Einführung der Elektroschweißung verloren viele Heimkettenschmiede ihre Existenz.

In den dreißiger und vierziger Jahren wurde die Produktion zunehmend automatisiert.

Das elektrische Schweißverfahren, die sogenannte Preßschweißung blieb bestehen, aber der Produktionsvorgang wurde dahingehend erleichtert, daß die Schweißung nicht mehr über einen Hebel per Hand, sondern automatisch ausgelöst wurde. In Kettenbiegemaschinen wurden Kettenstränge gefertigt (Abbildung), die dann in die Schweißmaschinen eingeführt und geschweißt wurden. Die Maschinen waren aber noch nicht in der Lage, die Kettenglieder jeweils in Schweißposition zu drehen und konnten folglich nur jedes zweite Kettenglied schweißen. Eine Kette durchlief deshalb die Schweißmaschine zweimal; um das Verfahren zu beschleunigen wurden die Maschinen paarweise aufgestellt. Die Arbeiter überwachten den automatischen Transport der Ketten in den Maschinen und besonders die Schweißvorgänge selbst. Auf diese Weise konnten sie Fehlschweißungen erkennen und korrigieren, die Maschine gegebenenfalls stoppen und die nicht selten auftretenden Hemmnisse beseitigen. Seit den fünfziger Jahren wurden die Maschinen bis heute dahingehend weiterentwickelt, daß auf sogenannten Produktionsstrecken das Schneiden der Eisen, das Biegen der Pinne, die Fertigung des Kettenstranges und schließlich das Zusammenfügen der Glieder im Preß- Schweißverfahren erfolgt.

Um 1950 wurde eine neue Schweißmethode entwickelt, die bis heute vor allem bei der Herstellung schwerer Ketten angewendet wird: die Abrennstumpfschweißung. Das Verfahren funktioniert folgendermaßen: Der Pinn (Stabstahl) wird in der Wärme zu einem o-förmigen Vorwerkstück gebogen und gleichzeitig in das letzte Glied des schon fertigen Kettenstranges eingeführt. Im Kettenschweißautomat wird dann unter mechanischem Druck zwischen den sich gerade berührenden Gliedenden mehrmals hintereinander Kurzschluß hervorgerufen. Dadurch entsteht die nötige Schweißtemperatur. Unter mechanischem Druck und unter Dampfdruck (Metalldampfstrom) wird das Kettenglied zusammengeschweißt.

Typisch für dieses Verfahren ist der Sprühregen aus glühenden Stahlteilchen während des Schweißvorganges (Abbildung). Das Entfernen des Schweißgrates erfolgt mechanisch auf verschiedene Weise. Bei stärkeren Ketten wird dafür ein Preßluftmeißel verwendet. Bei Ankerstegketten wird dem noch warmen Kettenglied der kalte Steg eingepreßt, der nach dem Erkalten des Kettengliedes aufgrund von Schrumpfspannungen festsitzt. Heute können mit diesem Verfahren Schweißungen bis zu einem Durchmesser von 180 mm erfolgen. Die Abbrennstumpfschweißung ermöglichte das Schweißen stärkerer Ketten und kohlenstoffreicher Stähle und bereitete den Weg zur automatisierten Herstellung schwerer Ketten im Karussel-Verfahren.

Ein weiteres Verfahren zur rationelleren Produktion war das sogenannte Karussell (Abbildung), das in den JOTO-Werken in Warmen bereits 1957 eingeführt wurde und das gleichzeitige Arbeiten an allen Produktionsphasen ermöglichte.

Hier wurden die Ketten an einen mehrarmigen Kran gehängt, der die Kettenglieder durch Drehbewegung zu den einzelnen Produktionsstufen beförderte, an denen drei bis fünf Arbeiter tätig waren. Das Karussel ermöglichte die automatisierte Produktion schwerer Ketten, die im sogenannten Abbrennstumpfschweißverfahren hergestellt wurden. Das Verfahren ist bis heute üblich. In einer modernen Kettenschweißanlage können heute pro Stunde 25 Kettenglieder (für Schiffsketten) von 100-120 mm Durchmesser gefertigt werden. Bei geringeren Durchmessern ist die Stundenleistung unbeschränkt.

Bevor eine Gütekette die Fabrik verläßt, muß sie einem besonderen Prüfverfahren unterworfen werden. Während in England die Prüfung von Ketten schon lange vor der Jahrhundertwende üblich war, gingen die deutschen Kettenhersteller erst allmählich dazu über. In Fröndenberg waren aber spätestens seit den 1910er Jahren alle namhaften Kettenfabriken in der Lage, Ketten vor Ort im Betrieb prüfen zu lassen bzw. selbst zu testen. Die Möglichkeit der Prüfung galt als besonderes Qaualitätsmerkmal einer Kettenfabrik, auf das in vielen Werbeschriften jener Zeit verwiesen wurde. Voraussetzung waren hydraulische Kettenprüfmaschinen, die mittels elektromotorischer Pumpen angetrieben wurden. Die Ketten wurden in Prüfbahnen, die im Boden versenkt waren, eingehängt und auf ihre Belastbarkeit, die an entsprechenden Manometern abgelesen werden konnte, geprüft.

Ermittelt wurde:

• die Gebrauchslast (zulässige Belastung der gesamten Kette).
• die Prüflast, der eine Kettenlänge (27,5 m) unterworfen wird (Recklast).
• die Bruchlast, die eine Dreigliederprobe aus jeder Kettenlänge aushalten muß.

Wenn eine Kette z. B. auf eine Taglast von 100 t berechnet war, so mußte sie auf 200 t geprüft werden und durfte erst von 1 : 2 : 4 ist übrigens als Faustregel bis heute gültig

Zur Ermittlung der Bruchlast wurden aus jeder Länge drei Kettenglieder herausgetrennt (Abbildung), die ein unabhängiger Prüfungsbeamter vorgab. Diese drei Glieder wurden auf Bruchlast geprüft. Wenn die erste Bruchprobe versagte, wurde eine zweite entnommen, erfüllte auch diese die Anforderungen nicht; dann wurde die ganze Länge verworfen. Wenn die Dreigliederprobe bestanden war, wurde die Kette wieder zusammengeschweißt, in der ganzen Länge in die Prüfbahn eingespannt und auf Prüf- oder Recklast getestet. Danach wurden die Kettenglieder auf ihre äußere Beschaffenheit geprüft und schadhafte Glieder ausgetauscht. Nicht brauchbar waren Kettenglieder, die bereits an der Oberfläche sichtbare Veränderungen, z. B. feine Risse aufwiesen. Das besondere Augenmerk galt dabei den Bereichen, die die größten Zugspannungen auszuhalten hatten, nämlich die Außenseite der Rundung und die Innenseite der Schenkel.

Sämtliche geprüfte Ketten erhielten ein Prüfzeugnis und wurden mit Prüfstempeln versehen, die Aufschluß über die Güteklasse und den Hersteller bzw. die prüfende Institution gaben. Ursprünglich wurden die Stempel jeweils an den Kettenenden angebracht. Mittlerweile erfolgt die Kennzeichnung automatisch auf jedem Glied oder in Abständen von etwa 1,00 m.

Jede Gütekette ist außerdem mit einem Zeugnis ausgestattet, das Angaben über Hersteller, Norm, Stückzahl, Länge, Gewicht und Werkstoff der Kette enthält. Hochfeste Ketten erhalten seit 1953 den von der Berufs-genossenschaft herausgegebenen H-Stempel, der die heute nicht mehr zugelassene Kette der Güteklasse 4 kennzeichnete.

Mittlerweile sind „zur weiteren Kennzeichnung und siche-ren Unterscheidung der Güteklassen (…) Ketten zum Heben von Lasten außerdem mit Anhängern bestimmter Form und Farbe zu versehen, nämlich rund/farblos für Güteklasse 2, dreieckig/weiß für Güteklasse 3, fünfeckig/grün für die Güteklasse 5, sechseckig/gelb für die Güteklasse 6 und achteckig/rot für die Güteklasse 8. Informationen zur Tragfähigkeit, zugelassenen Neigungswinkeln etc. sind ebenfalls den Anhängern zu entnehmen.

Die Prüfung der Anker- und Schiffsketten erfolgte nach den Vorgaben und unter der Aufsicht einzelner Klassifikationsgesellschaften, die den Bau von Seeschiffen in allen Einzelheiten überwachten und die Werte für die einzelnen Güteketten festlegten.

Zu den wichtigsten Gesellschaften dieser Art zählen bis heute der Germanische Lloyd, Lloyd’s Register of Shipping, American Bureau of Shipping, Norske Veritas, Bureau Veritas und Registro Italiano. Sämtliche Gesellschaften beschäftigten eigene Prüfungsbeamten, die die Prüfungen der in Auftrag gegebenen Ketten vor Ort persönlich überwachten.

Jede Kettenprüfung war, besonders, wenn eigens dazu ein Prüfungsbeamter bestellt wurde, ein höchst spannender Augenblick für die Kettenschmiede und den Fabrikanten, denn es stand viel auf dem Spiel. So gab eine Prüfung nicht nur Aufschluß über die Qualität des Werkstoffes und der Werkstücke, sondern auch über die Fähigkeiten des ausführenden Kettenschmieds. Letztlich waren die erfolgreichen Prüfungen ein Garant für den guten Ruf einer Firma.

Güteketten sind geprüfte Ketten. Anfangs wurden Ketten in Normalgüte, vergütete und hochfeste Ketten unterschieden. Diese Bezeichnungen sind heute durch die Güteklassen-Kennziffern 2, 5 und 8 ersetzt. (Für Ankerketten gelten die Güteklassen Kla, Klb, K2 und K3.)

Die Güteketten der verschiedenen Klassen unterscheiden sich vor allem durch die Stahlsorte. Die jeweils höheren Gütegrade besagen, daß mit geringeren Abmessungen eine höhere Tragfähigkeit erreicht wird.

Kette: Ø 10 mm, Güteklasse 5 

Tragfähigkeit: 2000 kg 

Kette: Ø 10 mm, Güteklasse 8 

Tragfähigkeit: 3150 kg

Die Anforderungen der einzelnen Güteklassen unterliegen einer strengen Normung (DIN) und Kontrolle. Für die Rundstahlketten wurden in Deutschland schon in den 20er Jahren die ersten Normen eingeführt, die bis heute unter Mitarbeit von Klassifikationsgesellschaften, Berufsgenossenschaften und Fachverbänden kontinuierlich erweitert und intensiviert wurden.

Wenn Ketten über verzahnte Rollen oder Räder geführt werden, dann müssen ihre einzelnen Glieder genau auf die Zähne des Rades bzw. auf ihren Abstand abgestimmt sein, um ein gutes und geräuschloses Ineinandergreifen von Rolle und Kette zu ermöglichen (Abbildung).

Wenn die Glieder zu lang oder zu schmal oder unterschiedlich sind, bewegt sich die Kette ruck- und stoßweise. Die Folgen sind frühzeitiger Verschleiß oder Bruch. Auf der Kalibrierbank bzw. in der Kalibriermaschine werden die Ketten stückweise (in der Regel zehn Glieder) durch genau eingestellten Zug auf das jeweilige Rollenmaß, das heißt auf entsprechende Länge gebracht.Auf Rollenmaß gearbeitete Ketten werden in der Fachsprache als kalibrierte Ketten oder lehrerhaltige Ketten bezeichnet. Endgültig kann die Kette erst nach der Prüfung an die Rolle angepaßt werden, wenn sie einen gewissen „Reck“ aufweist, d. h. länger geworden ist. Der Kettenschmied muß diese Maßveränderung bereits bei der Herstellung der einzelnen Kettenglieder mitberechnen.

Um Ketten widerstandsfähig gegen Witterungseinflüsse zu machen, die z. B. Rostbildung verursachen, wird ihre Oberfläche besonders behandelt. Ein traditionelles Verfahren ist das Blankscheuern in Rollfässern (Abbildung).

Dabei wurden die Ketten in Trommeln gefüllt, die über Transmissionen betrieben wurden und sich – laut lärmend – mehrere Stunden um die eigene Achse drehten. Auf diese Weise rieben sich die Kettenglieder aneinander und an der Wand der Trommeln, so daß ihre Oberfläche blank wurde. In einem weiteren Arbeitsgang wurden Lederstückchen zugesetzt, die dann beim Rollen ihren Fettgehalt auf die Kettenoberfläche übertrugen, sie glänzend machten und – zumindest eine Zeit lang – gegen Rost schützten. In manchen Fällen erfolgte ein nachträgliches Einfetten mit speziellen Ölen. Ein besserer Schutz gegen Rost war allerdings das vor allem bei Ankerketten übliche Teeren. Hierbei wurden die Ketten mittels eines Krans in einen Teertopf getaucht und anschließend zum Abtropfen und Trocknen aufgehängt. Ein weiteres Verfahren, das kostenaufwendige Verzinnen, wurde eingestellt. Zu den heute üblichen Verfahren zählen bis heute das Verzinken und Feuerverzinken der Ketten, wobei letzteres den wirksamsten Schutz darstellt.