第119章 从泥模到铁模铸造的铁芯铜体大炮
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军械所的弟兄一个个感恩戴德的,过去大家虽然有铁匠作坊,一年下来起早摸黑的操心这操心那,还要时不时做买卖讲价钱,一年到头也不过二十多两银子。
现在军械所一个帮工就能够拿到这样多收入,若家里老婆再做点针线,织布纺织什么的,那收入不但衣食无忧,而且还算小康了。(明末中等家庭一年也不过20两银子。
改革开放前,很多老师工资也就6元人民币,换算成银两,也不过5两银子(银本位时代,1元银子约为75钱))。
除了关心鸟铳、刀枪、防具等常规兵器打造之外,杨轩更关心虎蹲炮铸造。
全年忠义军打败土暴子重新牢牢控制蓬州之后,有师傅声言可以铸造虎蹲炮,这可让杨轩颇为兴奋。
历次多次战场考验的杨轩对古代战场认识更加深刻,即便大家全部换成鸟铳也不能阻挡土暴子的人浪。
要知道土暴子很多人可没有什么防具,在未来若是面对装备精良的大西军,面对蛮清,在厮杀过程中,对方可能在前面用盾牌掩护,火器再厉害,也难以射穿厚厚的盾牌。
近处虽然可以使用改良的震天雷,但在远处要击退人浪,非虎蹲炮、佛朗机炮等火炮不可。
而恰在这时,听说有两个工匠参与铸造虎蹲炮,如此就被杨轩请来铸造虎蹲炮。
过去铸炮主要采用泥模铸炮方法,本次铸炮最大改变就是采用铁胚铸炮技术。
泥模铸造也就是先用湿泥制作成相应的泥胚,通过自然风干之后做成泥模,向模具里面倒入融化后的铜水,再在自然风干之后打碎泥胚,如此就铸造成所需要的火炮。
铸造一门虎蹲炮,光是泥胚风干就需要一个月时间,铸造需要七八天,自然冷却需要七八天,如此足足需要一个半月方可制作一门虎蹲炮
即便这样,也不能保证铸造大炮可以战场使用,铸造的虎蹲炮内腔外壁有很多细小的蜂窝,严重影响火炮的使用及其寿命。(东方曾到虎门炮台观看,中国人造的火炮蜂窝甚多,而购买的西洋人的两万斤海防炮经过锻造,百余年之后再观看,炮身光滑如新。
而火炮最致命威胁就是蜂窝,不但影响气密性,而且非常容易炸膛。)
为了检验铸炮,工匠往往会在铸造作坊射一两以检验火炮,射之后再进行检查,若没有肉眼可见的裂纹,没有炸膛的就可投入军中使用。
通过这种传统铸炮工艺铸造出来的虎蹲炮,合格率不过三成,正如师傅所言,若是铸造更大型的佛朗机炮,红衣大炮,其合格率甚至不到一成左右。
看到这样一个结果,杨轩最初以为铸造师傅手艺问题,但看其说得斩钉截铁的,再问其他的师傅,好像都是这样一个结果,如此杨轩也相信了。
看到废炮上面太多的马蜂窝,再想想前世的铸造工艺,结合注塑模具、五金模具的经验,思考了半天,杨轩开始与这些铸造师傅工匠一起找原因。
铸模过程中,时间最久的就是泥胚,如此足足需要一个月时间,怎么需要这样长世间呢?
对这样一个不专业的问题,老师傅们一个个不以为然,大家纷纷摇头,纷纷辩解。
慢慢的原因基本搞出来了:
泥胚表面本身有缝隙,泥胚吸气性不好,如此铸造出来的火炮当然有缝隙。
泥胚需要一个月,是因为泥胚需要烘干。
风干不彻底,泥胚里面若含有水分,铸造的时候可能出现马蜂窝
模胚形状,结构有问题,铸造出来的火炮质量有问题。
……
杨轩仔细听着,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,为何不用铁模?
在前世不论是塑胶厂,还是钢铁厂都是用铁模,看来泥模是最原始的铸造模具。
再说了,如果使用铁模,铁模表面可以通过摩擦方式打磨光滑。
表面上铸造铁模成本大,但相对泥模,铁模可以多次重复使用,如此成本反而降低不少。
可以通过打磨方式,使得铁模表面光滑
铁模里面水分含量非常少
铁模气密性非常好
最重要的,铁模铸造,可以通过冷水等方法快速冷却,不但加快铸造速度,而且更提高火炮的硬度。
铸造过程中,不断煅烧、捶打刚刚凝固的熟铁,增加火炮的钢铁含量,增加其硬度与气密性。
…
(西方最早采用铁模铸造方式开始于俄罗斯,在克里木战争时期,俄罗斯人现火炮数量较少,也采用铁模铸造方式。
但因为后来大型液压机逐渐明,如此最后才完全采用锻造方法铸炮
在铁模铸造之后,西方现多次锻打熟铁可以大大提升钢铁性能,如此采用大吨位液压机锻打方式铸造火炮。
而在鸦片战争期间,中国人龚振麟最早采用铁模铸造。【愛↑去△小↓說△網 qu 】(见《铸炮铁模图说》)。
当时,满清的火炮已经多年没制造新的火炮了,尤其是南方很多炮台的炮都是几十年前乃至更早康熙、明末时期的,龚振麟就想到了金属模制造工具和农具速度快的特点,于是乎经过一系列改进措施用来铸造大炮。
铁模铸造大炮不仅具有建设周期短的优点,而且还具备重复利用的优点——这样不仅减少制造周期而且还能使得大炮尺寸一致,其工艺还可以减少出现蜂窝等缺陷的可能性。
可惜的是龚振麟的铸炮新方法出来没多久,满清就投降了,没铸造几门大炮。)
除了铁胚铸炮技术之外,本次虎蹲炮铸造采用已经成熟应用的铁心铜体技术。
前几日观看孙元化的《西洋神机》,杨轩了知道在明崇祯年间,国人已经采用铁心铜体铸炮法。
过去只有佛朗机炮、红衣大炮采用铁心铜体方式,但纯粹由筒铸造的大炮,由于青铜比较软,连续射多次影响大炮射程。
在古代,青铜不但是一种贵金属,更是仅次于黄金、白银的货币,其价值远非前世所可比拟的?
用铜铸造铜炮,那那里是铸炮啊,分明是用金钱堆砌起来的一件武器。
但钢铁不同,钢铁价格不及铜的十分之一,且顺庆城附近有很多大的冶铁作坊,如果用熟铁铸造火炮,费用至少可以减少到往日的5成左右。
有人说封建社会,就是青铜武器,青铜农具改为钢铁打造出来的武器与农具啊。
目前鸟铳、手铳、三眼铳等小型兵器都是采用钢铁铸造而成,为何火炮一定需要采用青铜,而不是采用钢铁?
听杨轩如此说,有的人则不以为然,有的则是较劲脑筋苦思冥想,果然功夫不负有心人,有人认为虽然完全铁质大炮没有,但铁芯铜体的火炮则见诸史册,自己过去也曾听老辈铸造师傅说起过。
史载明嘉靖年间就有师傅探索是否可以用熟铁代替青铜铸造大炮,目前已经铸造出铁芯铜体的佛郎机炮,非常耐用。
杨轩大惊,询问军中是否有这种佛郎机炮,众人显得一片茫然,当即令人出去调查,如此不到一刻时间军中恰好有一门佛郎机炮为铁芯铜体。
杨轩大喜,让人将佛郎机炮推到衙门外面,亲自带领大家一边观看,一边探讨铸炮方法。
表面看两种火炮差异不大,但若细看的话,采用铁芯铜体铸造的火炮炮管较薄,同样口径的火炮,铁芯铜体炮管的管壁与口径之比5:1~75:1,而完全由青铜铸造的佛郎机炮则在1:
除此之外,采用铁芯铜体铸造的火炮重量不到青铜铸炮的7成,非常之轻,而且不易热,不易炸膛。
听懂行的师傅们介绍,由于铜更不容易耐火,在较低温度下就可以融化为铜水(铜之熔点(1083c)远低于铁(1538c)的物理性质),采用两次铸模的方法制造铁芯铜体火炮,先制作一个模胚铸造铁胎,待铁胎冷却之后,然后再铸造铜体。
采用此种铸造方法还可以先检验铁胎铸造效果,对铸造出的铁胎装上少量火药,射几次之后,如果不炸膛,再通过一阵锻打,提高钢铁的钢化性能,最后则铸造外面铜体。
而不需要纯铜炮那样,全部使用精铜铸造而成。
听到现在已经采用铁芯铜体铸炮方法,对纯铁炮不由得再次燃起希望,纯铁炮不但造价不到纯铜炮的百分之一,不到铁芯铜体炮的1/30,而且铁的密度远低于铸造青铜(87:54),用纯铁铸造火炮更易于大军随军携带。
但师傅们一再声言如果全部采用熟铁铸造的话,由于炮管太厚冷却不易,如此铸造100件,良品还不到1件。
想到前世在工厂里面接触到的的注塑成型,想到前世接触到的淬火工艺,突然有一个大胆设想,采用空模方式,内模掏空,在铸造的时候在掏空的内模里面放入冷水,如此达到快速冷却的效果。
众人一听眼前一亮,大家多是铁匠出身,打铁的时候都是将铁块烧红之后千锤百炼之后,为了达到效果,都将打好的钢铁放在冷水之中冷却。
如果内模掏空,倒入冷水之后,如此完全可以加速冷却效果,如此解决冷却效果。
再说了现在虽然是前装滑膛炮,有一个炮眼,在铸造到炮眼以后,可以将铸造炮眼的模芯拉开,或者干脆炮眼也采用空模的方式铸造而成,空模内部的水可以通过炮眼不断流出,如此达到水冷却的效果。
采用这种方式铸造火炮,内壁最先冷由里到外逐步冷却,因为热胀冷缩的原理,炮管内壁必然非常光滑。
除此之外,外壁逐渐冷却,必然产生一种向心力,向里面挤压,保证铸炮高强度抗压能力。
对这种内空模的方式,众人都显得跃跃欲试,反正杨轩鼓励大家尝试,失败乃成功之母,今日失败可能是自己什么东西没有把握好,只要不断尝试,可能明天就成功了。
铸炮师傅最初以为只是按照传统铸炮技术铸造,哪知道一下就用了铁胚铸炮技术,铁心铜体铸造技术,大家一时之间感到非常茫然。
大家认为这铸造火炮,主要看神灵保佑,若当时虔诚一点,神灵既然会保护,如此合格率就多一点。
看到大家显得非常徘徊迷茫,为了保证铸造成功,杨轩隔三差五的跑到工地上指导,并不断鼓励大家,不断创新尝试。
到最后更是加官许愿,若是铁模铸造成功,官府不但给八品文官官职,而且待遇也是正八品。
八品,那就是县丞,奖励不可谓不丰厚,再说了大家平时都有用铁模铸造农具什么的,现在听杨轩这样说,众人跃跃欲试。
如此足足用了半年功夫,在不断失败过程中忠义军铸炮工艺得到突飞猛进的提高,用空心铁模铸炮方法代替过去的实心铸炮方法,用冷水冷却代替过去的自然冷却,用铁芯铜体代替过去的纯铜铸造。
大家看着铸造出来的虎蹲炮,不但不再像泥模那样出现大量的马蜂窝,大炮外观有了大量改观,而且重量由36斤降为32斤,比过去足足轻了4斤。
更为重要的,铁胚铸造出来得铁芯铜体大炮不易炸膛,摆在校场试验,如此连四十余炮居然没有炸膛,要知道过去铸造的虎蹲炮,连二十炮的话就可能炸膛了。
杨轩有意检验这种空心铁胚冷水铸造火炮的质量,让人在火炮上面浇上水,然后再射十余炮,方才罢休。
大家看到这种新式铸炮工艺的显著效果,一个个面露喜色。
保守估计,这种新式铸跑工艺的合格率大概从过去的一成提高到九成,铸造时间由一个半月提高到三天(三天铸造一门),成本降低四成(没有考虑合格率,但考虑单门火炮所用采用成本)。
杨轩大赏参与铸炮工艺的所有工匠,每人奖励10两白银(相当于普通家庭半年的收入),授予胡本初为正八品的总办,并让大家记录每次铸炮关键控制环节,以为未来工艺改进提供依据。
除此之外,杨轩采用多种安保措施,防止铸炮工艺外泄。
众人也颇为兴奋,刚刚提拔为总办的胡本初保证每月需铸造二十门虎蹲炮,更保证在三个月内开始铸造佛朗机炮,
验。