第119章 從泥模到鐵模鑄造的鐵芯銅體大炮
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軍械所的弟兄一個(gè)個(gè)感恩戴德的,過(guò)去大家雖然有鐵匠作坊,一年下來(lái)起早摸黑的c心這c心那,還要時(shí)不時(shí)做買賣講價(jià)錢(qián),一年到頭也不過(guò)二十多兩銀子。 現(xiàn)在軍械所一個(gè)幫工就能夠拿到這樣多收入,若家里老婆再做點(diǎn)針線,織布紡織什么的,那收入不但衣食無(wú)憂,而且還算小康了。(明末中等家庭一年也不過(guò)20兩銀子。 改革開(kāi)放前,很多老師工資也就6元人民幣,換算成銀兩,也不過(guò)4.5兩銀子(銀本位時(shí)代,1元銀子約為0.75錢(qián)))。 除了關(guān)心鳥(niǎo)銃、刀槍、防具等常規(guī)兵器打造之外,楊軒更關(guān)心虎蹲炮鑄造。 全年忠義軍打敗土暴子重新牢牢控制蓬州之后,有師傅聲言可以鑄造虎蹲炮,這可讓楊軒頗為興奮。 歷次多次戰(zhàn)場(chǎng)考驗(yàn)的楊軒對(duì)古代戰(zhàn)場(chǎng)認(rèn)識(shí)更加深刻,即便大家全部換成鳥(niǎo)銃也不能阻擋土暴子的人浪。 要知道土暴子很多人可沒(méi)有什么防具,在未來(lái)若是面對(duì)裝備精良的大西軍,面對(duì)蠻清,在廝殺過(guò)程中,對(duì)方可能在前面用盾牌掩護(hù),火器再厲害,也難以s穿厚厚的盾牌。 近處雖然可以使用改良的震天雷,但在遠(yuǎn)處要擊退人浪,非虎蹲炮、佛朗機(jī)炮等火炮不可。 而恰在這時(shí),聽(tīng)說(shuō)有兩個(gè)工匠參與鑄造虎蹲炮,如此就被楊軒請(qǐng)來(lái)鑄造虎蹲炮。 過(guò)去鑄炮主要采用泥模鑄炮方法,本次鑄炮最大改變就是采用鐵胚鑄炮技術(shù)。 泥模鑄造也就是先用濕泥制作成相應(yīng)的泥胚,通過(guò)自然風(fēng)干之后做成泥模,向模具里面倒入融化后的銅水,再在自然風(fēng)干之后打碎泥胚,如此就鑄造成所需要的火炮。 鑄造一門(mén)虎蹲炮,光是泥胚風(fēng)干就需要一個(gè)月時(shí)間,鑄造需要七八天,自然冷卻需要七八天,如此足足需要一個(gè)半月方可制作一門(mén)虎蹲炮 即便這樣,也不能保證鑄造大炮可以戰(zhàn)場(chǎng)使用,鑄造的虎蹲炮內(nèi)腔外壁有很多細(xì)小的蜂窩,嚴(yán)重影響火炮的使用及其壽命。(東方曾到虎門(mén)炮臺(tái)觀看,中國(guó)人造的火炮蜂窩甚多,而購(gòu)買的西洋人的兩萬(wàn)斤海防炮經(jīng)過(guò)鍛造,百余年之后再觀看,炮身光滑如新。 而火炮最致命威脅就是蜂窩,不但影響氣密性,而且非常容易炸膛。) 為了檢驗(yàn)鑄炮,工匠往往會(huì)在鑄造作坊發(fā)s一兩發(fā)以檢驗(yàn)火炮,發(fā)s之后再進(jìn)行檢查,若沒(méi)有r眼可見(jiàn)的裂紋,沒(méi)有炸膛的就可投入軍中使用。 通過(guò)這種傳統(tǒng)鑄炮工藝鑄造出來(lái)的虎蹲炮,合格率不過(guò)三成,正如師傅所言,若是鑄造更大型的佛朗機(jī)炮,紅衣大炮,其合格率甚至不到一成左右。 看到這樣一個(gè)結(jié)果,楊軒最初以為鑄造師傅手藝問(wèn)題,但看其說(shuō)得斬釘截鐵的,再問(wèn)其他的師傅,好像都是這樣一個(gè)結(jié)果,如此楊軒也相信了。 看到廢炮上面太多的馬蜂窩,再想想前世的鑄造工藝,結(jié)合注塑模具、五金模具的經(jīng)驗(yàn),思考了半天,楊軒開(kāi)始與這些鑄造師傅工匠一起找原因。 鑄模過(guò)程中,時(shí)間最久的就是泥胚,如此足足需要一個(gè)月時(shí)間,怎么需要這樣長(zhǎng)世間呢? 對(duì)這樣一個(gè)不專業(yè)的問(wèn)題,老師傅們一個(gè)個(gè)不以為然,大家紛紛搖頭,紛紛辯解。 慢慢的原因基本搞出來(lái)了: 泥胚表面本身有縫隙,泥胚吸氣性不好,如此鑄造出來(lái)的火炮當(dāng)然有縫隙。 泥胚需要一個(gè)月,是因?yàn)槟嗯咝枰娓伞?/br> 風(fēng)干不徹底,泥胚里面若含有水分,鑄造的時(shí)候可能出現(xiàn)馬蜂窩 模胚形狀,結(jié)構(gòu)有問(wèn)題,鑄造出來(lái)的火炮質(zhì)量有問(wèn)題。 ……. 楊軒仔細(xì)聽(tīng)著,泥胚里面有水,泥胚表面粗糙,泥胚完全是一次性的,既然如此,為何不用鐵模? 在前世不論是塑膠廠,還是鋼鐵廠都是用鐵模,看來(lái)泥模是最原始的鑄造模具。 再說(shuō)了,如果使用鐵模,鐵模表面可以通過(guò)摩擦方式打磨光滑。 表面上鑄造鐵模成本大,但相對(duì)泥模,鐵??梢远啻沃貜?fù)使用,如此成本反而降低不少。 可以通過(guò)打磨方式,使得鐵模表面光滑 鐵模里面水分含量非常少 鐵模氣密性非常好 最重要的,鐵模鑄造,可以通過(guò)冷水等方法快速冷卻,不但加快鑄造速度,而且更提高火炮的硬度。 鑄造過(guò)程中,不斷煅燒、捶打剛剛凝固的熟鐵,增加火炮的鋼鐵含量,增加其硬度與氣密性。 ….. (西方最早采用鐵模鑄造方式開(kāi)始于俄羅斯,在克里木戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期,俄羅斯人發(fā)現(xiàn)火炮數(shù)量較少,也采用鐵模鑄造方式。 但因?yàn)楹髞?lái)大型y壓機(jī)逐漸發(fā)明,如此最后才完全采用鍛造方法鑄炮 在鐵模鑄造之后,西方發(fā)現(xiàn)多次鍛打熟鐵可以大大提升鋼鐵性能,如此采用大噸位y壓機(jī)鍛打方式鑄造火炮。 而在鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)期間,中國(guó)人龔振麟最早采用鐵模鑄造。(見(jiàn)《鑄炮鐵模圖說(shuō)》)。 當(dāng)時(shí),滿清的火炮已經(jīng)多年沒(méi)制造新的火炮了,尤其是南方很多炮臺(tái)的炮都是幾十年前乃至更早康熙、明末時(shí)期的,龔振麟就想到了金屬模制造工具和農(nóng)具速度快的特點(diǎn),于是乎經(jīng)過(guò)一系列改進(jìn)措施用來(lái)鑄造大炮。 鐵模鑄造大炮不僅具有建設(shè)周期短的優(yōu)點(diǎn),而且還具備重復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)——這樣不僅減少制造周期而且還能使得大炮尺寸一致,其工藝還可以減少出現(xiàn)蜂窩等缺陷的可能性。 可惜的是龔振麟的鑄炮新方法出來(lái)沒(méi)多久,滿清就投降了,沒(méi)鑄造幾門(mén)大炮。). 除了鐵胚鑄炮技術(shù)之外,本次虎蹲炮鑄造采用已經(jīng)成熟應(yīng)用的鐵心銅體技術(shù)。 前幾日觀看孫元化的《西洋神機(jī)》,楊軒了知道在明崇禎年間,國(guó)人已經(jīng)采用鐵心銅體鑄炮法。 過(guò)去只有佛朗機(jī)炮、紅衣大炮采用鐵心銅體方式,但純粹由筒鑄造的大炮,由于青銅比較軟,連續(xù)發(fā)s多次影響大炮s程。 在古代,青銅不但是一種貴金屬,更是僅次于黃金、白銀的貨幣,其價(jià)值遠(yuǎn)非前世所可比擬的? 用銅鑄造銅炮,那那里是鑄炮啊,分明是用金錢(qián)堆砌起來(lái)的一件武器。 但鋼鐵不同,鋼鐵價(jià)格不及銅的十分之一,且順慶城附近有很多大的冶鐵作坊,如果用熟鐵鑄造火炮,費(fèi)用至少可以減少到往日的5成左右。 有人說(shuō)封建社會(huì),就是青銅武器,青銅農(nóng)具改為鋼鐵打造出來(lái)的武器與農(nóng)具啊。 目前鳥(niǎo)銃、手銃、三眼銃等小型兵器都是采用鋼鐵鑄造而成,為何火炮一定需要采用青銅,而不是采用鋼鐵? 聽(tīng)楊軒如此說(shuō),有的人則不以為然,有的則是較勁腦筋苦思冥想,果然功夫不負(fù)有心人,有人認(rèn)為雖然完全鐵質(zhì)大炮沒(méi)有,但鐵芯銅體的火炮則見(jiàn)諸史冊(cè),自己過(guò)去也曾聽(tīng)老輩鑄造師傅說(shuō)起過(guò)。 史載明嘉靖年間就有師傅探索是否可以用熟鐵代替青銅鑄造大炮,目前已經(jīng)鑄造出鐵芯銅體的佛郎機(jī)炮,非常耐用。 楊軒大驚,詢問(wèn)軍中是否有這種佛郎機(jī)炮,眾人顯得一片茫然,當(dāng)即令人出去調(diào)查,如此不到一刻時(shí)間軍中恰好有一門(mén)佛郎機(jī)炮為鐵芯銅體。 楊軒大喜,讓人將佛郎機(jī)炮推到衙門(mén)外面,親自帶領(lǐng)大家一邊觀看,一邊探討鑄炮方法。 表面看兩種火炮差異不大,但若細(xì)看的話,采用鐵芯銅體鑄造的火炮炮管較薄,同樣口徑的火炮,鐵芯銅體炮管的管壁與口徑之比0.5:1~0.75:1,而完全由青銅鑄造的佛郎機(jī)炮則在1:1. 除此之外,采用鐵芯銅體鑄造的火炮重量不到青銅鑄炮的7成,非常之輕,而且不易發(fā)熱,不易炸膛。 聽(tīng)懂行的師傅們介紹,由于銅更不容易耐火,在較低溫度下就可以融化為銅水(銅之熔點(diǎn)(1083c)遠(yuǎn)低于鐵(1538c)的物理性質(zhì)),采用兩次鑄模的方法制造鐵芯銅體火炮,先制作一個(gè)模胚鑄造鐵胎,待鐵胎冷卻之后,然后再鑄造銅體。 采用此種鑄造方法還可以先檢驗(yàn)鐵胎鑄造效果,對(duì)鑄造出的鐵胎裝上少量火藥,發(fā)s幾次之后,如果不炸膛,再通過(guò)一陣鍛打,提高鋼鐵的鋼化性能,最后則鑄造外面銅體。 而不需要純銅炮那樣,全部使用精銅鑄造而成。 聽(tīng)到現(xiàn)在已經(jīng)采用鐵芯銅體鑄炮方法,對(duì)純鐵炮不由得再次燃起希望,純鐵炮不但造價(jià)不到純銅炮的百分之一,不到鐵芯銅體炮的1/30,而且鐵的密度遠(yuǎn)低于鑄造青銅(7.87:9.54),用純鐵鑄造火炮更易于大軍隨軍攜帶。 但師傅們一再聲言如果全部采用熟鐵鑄造的話,由于炮管太厚冷卻不易,如此鑄造100件,良品還不到1件。 想到前世在工廠里面接觸到的的注塑成型,想到前世接觸到的淬火工藝,突然有一個(gè)大膽設(shè)想,采用空模方式,內(nèi)模掏空,在鑄造的時(shí)候在掏空的內(nèi)模里面放入冷水,如此達(dá)到快速冷卻的效果。 眾人一聽(tīng)眼前一亮,大家多是鐵匠出身,打鐵的時(shí)候都是將鐵塊燒紅之后千錘百煉之后,為了達(dá)到效果,都將打好的鋼鐵放在冷水之中冷卻。 如果內(nèi)模掏空,倒入冷水之后,如此完全可以加速冷卻效果,如此解決冷卻效果。 再說(shuō)了現(xiàn)在雖然是前裝滑膛炮,有一個(gè)炮眼,在鑄造到炮眼以后,可以將鑄造炮眼的模芯拉開(kāi),或者干脆炮眼也采用空模的方式鑄造而成,空模內(nèi)部的水可以通過(guò)炮眼不斷流出,如此達(dá)到水冷卻的效果。 采用這種方式鑄造火炮,內(nèi)壁最先冷由里到外逐步冷卻,因?yàn)闊崦浝淇s的原理,炮管內(nèi)壁必然非常光滑。 除此之外,外壁逐漸冷卻,必然產(chǎn)生一種向心力,向里面擠壓,保證鑄炮高強(qiáng)度抗壓能力。 對(duì)這種內(nèi)空模的方式,眾人都顯得躍躍欲試,反正楊軒鼓勵(lì)大家嘗試,失敗乃成功之母,今日失敗可能是自己什么東西沒(méi)有把握好,只要不斷嘗試,可能明天就成功了。 鑄炮師傅最初以為只是按照傳統(tǒng)鑄炮技術(shù)鑄造,哪知道一下就用了鐵胚鑄炮技術(shù),鐵心銅體鑄造技術(shù),大家一時(shí)之間感到非常茫然。 大家認(rèn)為這鑄造火炮,主要看神靈保佑,若當(dāng)時(shí)虔誠(chéng)一點(diǎn),神靈既然會(huì)保護(hù),如此合格率就多一點(diǎn)。 看到大家顯得非常徘徊迷茫,為了保證鑄造成功,楊軒隔三差五的跑到工地上指導(dǎo),并不斷鼓勵(lì)大家,不斷創(chuàng)新嘗試。 到最后更是加官許愿,若是鐵模鑄造成功,官府不但給八品文官官職,而且待遇也是正八品。 八品,那就是縣丞,獎(jiǎng)勵(lì)不可謂不豐厚,再說(shuō)了大家平時(shí)都有用鐵模鑄造農(nóng)具什么的,現(xiàn)在聽(tīng)楊軒這樣說(shuō),眾人躍躍欲試。 如此足足用了半年功夫,在不斷失敗過(guò)程中忠義軍鑄炮工藝得到突飛猛進(jìn)的提高,用空心鐵模鑄炮方法代替過(guò)去的實(shí)心鑄炮方法,用冷水冷卻代替過(guò)去的自然冷卻,用鐵芯銅體代替過(guò)去的純銅鑄造。 大家看著鑄造出來(lái)的虎蹲炮,不但不再像泥模那樣出現(xiàn)大量的馬蜂窩,大炮外觀有了大量改觀,而且重量由36斤降為32斤,比過(guò)去足足輕了4斤。 更為重要的,鐵胚鑄造出來(lái)得鐵芯銅體大炮不易炸膛,擺在校場(chǎng)試驗(yàn),如此連發(fā)四十余炮居然沒(méi)有炸膛,要知道過(guò)去鑄造的虎蹲炮,連發(fā)二十炮的話就可能炸膛了。 楊軒有意檢驗(yàn)這種空心鐵胚冷水鑄造火炮的質(zhì)量,讓人在火炮上面澆上水,然后再發(fā)s十余炮,方才罷休。 大家看到這種新式鑄炮工藝的顯著效果,一個(gè)個(gè)面露喜色。 保守估計(jì),這種新式鑄跑工藝的合格率大概從過(guò)去的一成提高到九成,鑄造時(shí)間由一個(gè)半月提高到三天(三天鑄造一門(mén)),成本降低四成(沒(méi)有考慮合格率,但考慮單門(mén)火炮所用采用成本)。 楊軒大賞參與鑄炮工藝的所有工匠,每人獎(jiǎng)勵(lì)10兩白銀(相當(dāng)于普通家庭半年的收入),授予胡本初為正八品的總辦,并讓大家記錄每次鑄炮關(guān)鍵控制環(huán)節(jié),以為未來(lái)工藝改進(jìn)提供依據(jù)。 除此之外,楊軒采用多種安保措施,防止鑄炮工藝外泄。 眾人也頗為興奮,剛剛提拔為總辦的胡本初保證每月需鑄造二十門(mén)虎蹲炮,更保證在三個(gè)月內(nèi)開(kāi)始鑄造佛朗機(jī)炮,