Wie Eisen hergestellt wurde

Standort von Joseph Jenkes Schmiede

In der Schmiede von Joseph Jenckes wurden Halbfertigprodukte aus der Schmiede und dem Walz- und Spaltwerk zu Fertigprodukten verarbeitet. Jenckes war ein unabhängiger Schmied, der direkt an die Eisenhütte gebunden war. Er errichtete seine Werkstatt am Unterwasserschiff des Hochofens und nutzte die Wasserkraft, um ein Hammer- und Drahtziehwerk zu betreiben, bevor das Wasser wieder in den Fluss zurückfloss.
Sein Hammerrad war ein kleines oberschlächtiges Wasserrad, das heißt, das Wasser lief über das Rad. In die Welle des Wasserrads waren Nocken eingelassen, die auf den hinteren Teil eines Wendehammers schlugen, der in der Mitte der Wendel gelagert war. Wahrscheinlich handelte es sich dabei um einen „Spiralhammer“, der schnelle Schläge ausführte, um die Hitze in den dünnen Eisenstücken zu nutzen. Zwischen Hammer und Amboss hämmerte Jenckes Äxte, Sägen, Sensen und Ziehklingen.
Für die Herstellung einer Axt wurde Flacheisen aus dem Walzwerk zunächst auf die erforderliche Temperatur erhitzt (die durch visuelle Beobachtung auf ein leuchtendes Orange angezeigt wurde) und entweder von Hand oder unter seinem Maschinenhammer in eine symmetrische Schmetterlingsform geschmiedet. Die Flügel des Schmetterlings wurden gefaltet und mit dem Hammer zusammengeschweißt. Da Jenckes für das „Stählen von Äxten“ für die Eisenwerke bezahlt wurde, wissen wir, dass er eine härtere und haltbarere (importierte) Stahlschneide auf den schmiedeeisernen Körper der Axt schweißte. Die Schneide des Stahlbeils wurde keilförmig geschmiedet, geschliffen, gehärtet, angelassen und geschärft. Das Härten und Anlassen waren spezielle metallurgische Verfahren, mit denen die Eigenschaften des Stahls gesteuert wurden. Das Werkzeug wurde bis zu einem Punkt erhitzt, an dem es nicht mehr magnetisch war (dies konnte visuell festgestellt werden), und in einem speziellen Gemisch aus Wasser oder Öl abgeschreckt, das möglicherweise mit anderen Zusätzen versetzt war. Der Stahl war nun hart, aber sehr spröde. Um die Sprödigkeit zu kontrollieren, wurde die Axt (insbesondere der Stahl) durch langsames Erhitzen des Axtkörpers gehärtet, wobei die Schneide eine Reihe von Oxidationsfarben durchlief. Indem er den Stahl von der Wärmequelle nahm, sobald die gewünschte Farbe erreicht war, kontrollierte der erfahrene Schmied die Härte seines fertigen Werkzeugs und glich so Härte und Haltbarkeit für eine bestimmte Funktion aus, z. B. beim Schneiden von Eichen- oder Kiefernholz.
Jenckes stellte Handsägeblätter und Sägewerksblätter her. Möglicherweise stellte er sie unter seinem Presslufthammer her, doch ist es wahrscheinlicher, dass er gewalztes Eisen von der Eisenhütte kaufte. Bis zu weiteren Analysen scheint Jenckes für die Herstellung seiner Sägeblätter Schmiedeeisen und nicht Stahl verwendet zu haben. Bei einer Zweimannhandsäge wurden die Enden des Sägeblatts mit Löchern versehen, an denen vernietete Zapfen zur Befestigung von Holzgriffen angebracht werden konnten. Bei einem Sägeblatt für ein Sägewerk wurden Löcher durch die Enden geschnitten, die das Blatt in seinem wasserbetriebenen, hin- und hergehenden Rahmen befestigen sollten. Das „neu erfundene Sägewerk“ von Jenckes könnte eine Möglichkeit gewesen sein, die Zähne in seinen Sägeblättern auszuschneiden. Aus dem Sägekörper wurde ein Dreieck geschnitten, um jeden Zahn zu formen. Dann mussten die Zähne entweder in der Handsäge oder in der Mühlensäge „geschränkt“ werden. Jeder Zahn musste so gebogen werden, dass die Schneide des Blattes ein wenig breiter war als der Blattrücken. Dadurch wurde verhindert, dass der Blattrücken in der Schnittfuge stecken blieb. Jeder Zahn wurde dann durch Feilen geschärft. Wenn eine Säge nachgeschärft wurde, wurde auch das Blatt neu geschärft. Die Eisenhütte bezahlte Jenckes für die Herstellung eines „Sägeringes“, des geschlitzten Werkzeugs, mit dem die Zähne gebogen wurden.
Im Alter von 60 Jahren zog Joseph Jenckes in seiner Werkstatt in Saugus Messing- und Eisendraht. Zum Ziehen von Draht wurden dünne Metallstreifen abgerundet und an den Enden verjüngt. Der Draht wurde durch eine „Ziehplatte“ geführt. Die Ziehplatte bestand aus Stahl mit einer Reihe von immer kleineren Löchern und wurde zur Erzielung von Härte wärmebehandelt. Die Ziehplatte wurde in einem Gestell fixiert. Der Drahtzieher verwendete eine spezielle Zange, die mit einem Lederriemen an einem Mechanismus befestigt war, der mit großer Kraft zog. Je stärker der Riemen gezogen wurde, desto fester griff die Zange zu. Der Messingdraht wurde höchstwahrscheinlich mit einer Handkurbel oder einer Winde gezogen, um einen mechanischen Vorteil zu erzielen.
Jenckes‘ Ausrüstung zum Ziehen von Eisendraht basierte auf Wasserkraft. Eine Eisenkurbel war direkt an einem Wasserrad befestigt. In der Hälfte der Umdrehung drehte sich die Kurbel vom Drahtzieher weg. In der anderen Hälfte der Umdrehung drehte sich die Kurbel in Richtung des Drahtziehers. Das Ziehen von Eisendraht war eine Frage des Timings und des Rhythmus. Die Drahtlade hielt die Zange und griff den Draht bei der Abwärtsdrehung an seinem entferntesten Punkt, nahe der Ziehplatte. Die Zange biss in den Draht und zog das Eisen bei der Hin-Drehung durch die Ziehplatte. Der Zeichner ließ die Zange los, als sie schlaff wurde, und ergriff den Draht erneut. Die Bewegungen wurden so lange wiederholt, bis der gesamte Draht durch die Ziehplatte gezogen war. Der Draht wurde nach und nach dünner und länger, indem man den Vorgang durch die immer kleiner werdenden Löcher wiederholte.
Nach ein oder zwei Zügen durch die Platte wurde der Draht „kaltverfestigt“. Das ist vergleichbar mit dem, was passiert, wenn man einen Kleiderbügel wiederholt biegt, um ihn abzubrechen. Das Metall wird spröde. Um die Spannungen abzubauen, wurde der Metalldraht „geglüht“, um ihn weicher zu machen. Der Eisendraht wurde in ein Holzkohlefeuer gelegt und auf eine orangefarbene Hitze gebracht. Das Feuer wurde gedämpft und das Eisen langsam abgekühlt, bis das Feuer erloschen war. Der Draht war nun bereit für ein paar weitere Züge durch die Ziehplatte.
Um Eisendraht zu ziehen, musste das Eisen besonders sorgfältig hergestellt werden. Bei der Veredelung des Eisens mussten glasige Schlacken entfernt werden, denn wenn sich Schlacken an der Ziehplatte verfangen würden, würde der Draht reißen. Jenckes beantragte beim Massachusetts General Court Geld für den Bau eines Schuppens über seiner Drahtzieherei. Es ist nicht bekannt, ob er das Geld erhalten hat. Er beabsichtigte, den Draht zur Herstellung von Angelhaken und Teilen für Spinnräder zu verwenden. Bei der archäologischen Untersuchung seiner Werkstatt im Jahr 1952 fanden die Archäologen über 900 Messingstifte. Für die Herstellung einer Stecknadel werden zwei Drahtstärken benötigt. Der dickere Draht wird für den Schaft verwendet. Der leichtere Draht wird fest um den Schaft gewickelt, und der Kopf wird mit einem sehr kleinen Satz von Präzisionsschmiedegesenken“ rund geschmiedet, die jeweils einen halbkugelförmigen Hohlraum haben, mit dem der Kopf in eine runde Form gepresst wird. Der Stift wurde dann an seinem Ende mit einer Spitze versehen, und es ist wahrscheinlich, dass die Stifte in heißes Zinn getaucht wurden, um sie vor Korrosion zu schützen und den Kopf mit dem Schaft zu verschmelzen. Vielleicht einer der größten Beiträge von Jenckes Im Jahr 1646 reichte Jenckes beim Massachusetts General Court eine Petition zum Schutz seiner geistigen Eigentumsrechte ein. Er war im Begriff, seine Werkstatt auf dem Hochofenstrang zu errichten. Das Gericht erkannte den Wert eines Schmieds an, der Halbfertigprodukte in Fertigprodukte umwandeln konnte, die den Bedarf der aufstrebenden Industrien in Neuengland wie Landwirtschaft (Sensen), Holz- und Schiffsbau (Sägeblätter und Äxte) und Fischerei (Haken) deckten.