西山炮厂。
山谷内热火朝天。五百名工匠在寒风里赤膊挥汗,将一块块黝黑的铁矿石投入新砌的炼铁炉。
鼓风机发出沉闷的轰鸣,炉火在深炉中吞吐着金红色的烈焰,将整个山谷映照得如同白昼。
苏晨站在临时搭建的望台上,看着眼前景象。
三个月,他给自己定下的期限。三个月内,要造出第一门可用的红衣大炮。
但眼前这些工匠,用的还是最原始的铸铁法——泥范铸造。
泥范:特指用经过筛选、淘洗、陈腐、揉制等特殊处理的泥土(粘土和细沙的混合物) 制成的模具。
铸造法:将熔化的铁水浇注入模具型腔,冷却后得到铸件的方法。
所以,泥范铸造法,简单说就是 用泥制成的模具来铸造金属器物的方法。
它也被称为 “块范法” 或 “陶范法”因为泥土经过高温焙烧后,性质接近陶。
与“失蜡法”的区别
理解泥范法,最好将其与另一种着名古法“失蜡法”对比:
泥范法(块范法):模具是可以分解、重复使用的。像拼积木一样,由多块“泥范”拼合出一个空腔。
失蜡法:模具是 一次性的、不可重复的。用蜡做成想要的器物形状(蜡模),用泥包裹,烘烤后蜡熔化流出,形成空腔,浇铸后需打破外壳才能取出铸件。
这是一个非常复杂和精巧的工艺过程?
制模(做“母范”):用泥土塑出一个与最终青铜器形状、大小完全一致的实心模型。这个模型被称为“母范”或“初范”。
对模型表面进行精细的修整和纹饰雕刻。最终的所有花纹,都要先在泥土模型上反向刻好。
翻制外范:在泥模表面贴敷湿润的泥片,按压出器物的形状和纹饰。
将泥片小心地分割成若干块,取下并阴干。
这些分块取下的、带有器物外表面形状和纹饰的泥片,经过阴干、焙烧,使其陶化变硬,就成为 “外范”。
制作内范(芯范):将最初的泥模(母范)表面均匀地刮去一层。刮去的厚度,就是未来青铜器的壁厚。
这个被刮削过的泥模,就成为了 内范。它决定了器物的内腔形状。
合范:将焙烧好的外范块,围绕在内范四周,重新拼合起来。
在外范与内范之间,用榫卯结构和泥土固定,并在外部用绳索捆扎或用厚泥包裹加固。
此时外范与内范之间的空隙,就是器物的形状。顶部预留浇注口和排气孔。
浇铸:将熔化的铁水从浇注口倾入合好的范腔中,直至充满。
脱范与修整:待青铜液完全冷却凝固后,打碎或拆开外范,掏出内范。
此时得到的是一个粗糙的“毛坯”:带有浇铸道、可能有范线(外范拼合处的缝隙痕迹)。
工匠需要锯掉多余的浇冒口,打磨掉范线,对表面进行抛光处理,最终得到一件完整的铸好的物品
“侯爷请看。”工部派来的大匠作赵铁山指着不远处正在制作的泥范。
“这是按所载之法,先制木模,再敷泥成范,阴干后浇铸铁水。一门三千斤重炮,需用铁三万斤,熔炼三日,浇铸一刻,冷却七日,再打磨半月……”
苏晨听着,眉头越皱越紧。
他前世虽不是军工专家,但基本的物理知识和历史常识还是有的。
这种泥范铸造法,缺陷太多了。
“赵匠作,”他打断赵铁山的话,“依此法铸造,十门炮里,能成几门?”
赵铁山愣了愣,苦笑道:“不敢欺瞒侯爷……十门能成三门,已是天幸。多数要么浇铸时炸范,要么冷却时开裂,要么试射时炸膛。”
“炸膛率多少?”
“这……”赵铁山犹豫片刻,压低声音,“若按雁门关军器监的记录,新炮试射,三成会炸。便是试射成功的,用上十几次后,也常有炸膛的。”
三成!
苏晨心中一沉。这意味着,造出十门炮,真正能用的可能只有两三门。
战场上,一门炮炸膛,不仅损失昂贵火炮,更会炸死周围炮兵,严重打击士气。
他走下望台,来到正在制作的泥范前。
泥范高达一丈,内腔已经塑出炮管的形状。几个工匠正用刮板仔细修整内壁,力求光滑。
“泥范的厚度,各处均匀吗?”苏晨问。
赵铁山摇头:“难。泥范阴干时,向阳面干得快,背阴面干得慢,厚薄难免有差。浇铸时,铁水流动不均,冷却速度不同,炮管各处厚度、密度便不同——这是炸膛的主因。”
苏晨蹲下身,抓起一把制作泥范的黏土。土质还算细腻,但夹杂着砂粒。
“黏土里为何掺砂?”
“为增加强度,防止浇铸时泥范崩裂。”赵铁山解释,“但砂粒不均匀,也会影响炮管内壁的光滑。”
问题一个接一个。
苏晨站起身,拍了拍手上的土:“停。”
所有工匠都停下来,疑惑地看向他。
“赵匠作,传令:所有泥范铸造,全部暂停。”苏晨声音不大,却斩钉截铁。
“侯爷?”赵铁山大惊,“这……炮厂刚开工,若停了铸造,三个月之期……”
“照现在的方法,便是造出炮来,也是废铁。”苏晨走向临时搭建的工棚,“所有匠头,来议事。”
半刻钟后,工棚里挤了二十几个匠头。这些都是工部从全国各地调来的顶尖工匠,铸炮、锻铁、木工、石工,各有所长。
苏晨在棚内挂起一块木板,用炭笔在上面画图。
“诸位,”他转身面向众人,“红衣大炮,国之重器。但现在的铸造法,问题太多。本侯今日要说几项改进,诸位听仔细,若有疑问,尽管提出。”
工匠们面面相觑。这位年轻的侯爷,懂铸炮?
苏晨不理会他们的怀疑,开始讲解:
“第一,泥范必须淘汰。改用铁范。”
“铁范?”赵铁山忍不住问,“侯爷,铁范铸造,也有人试过。但铁范散热太快,铁水注入后迅速冷却,炮管脆而易裂,反不如泥范。”
“那是因为你们没用对方法。”苏晨在木板上画出铁范的示意图。
“铁范需预热。浇铸前,将铁范放入窑中加热至暗红色,再注入铁水。如此,铁水冷却均匀,不会因骤冷而产生内应力。”
他顿了顿,继续道:“铁范可反复使用,尺寸标准统一。一门炮的铁范制成后,可铸造数十门同规格火炮,炮管厚度、内径完全一致——这是泥范做不到的。”
工匠们开始窃窃私语。预热铁范的方法,确实没人试过。
“第二,”苏晨画出第二张图,“炮管不能一次铸成。要分三段铸造:炮尾、炮腹、炮口。”
“为何要分三段?”一个老工匠问。
“因为炮尾承受的压力最大。”苏晨指向炮尾位置,“炮弹发射时,火药在炮尾爆燃,这里要承受数千斤的压力。若整个炮管一样厚薄,炮尾强度不够,必炸膛。分三段铸造,炮尾最厚,炮腹次之,炮口最薄。如此,既保证强度,又减轻重量。”
赵铁山眼睛亮了:“侯爷的意思是……炮尾厚八寸,炮腹厚六寸,炮口厚四寸?”
“具体尺寸,要根据炮的口径和长度计算。”苏晨点头?
“但原则是:越靠近炮尾越厚。三段铸好后,用热套法连接——将炮腹加热膨胀,套入炮尾,冷却后自然紧固。炮口同理。”
热套法!
这个工艺,在场的工匠从未听过。
但仔细一想,确实可行。加热的金属会膨胀,冷却后收缩,若将炮腹加热后套入炮尾,冷却后便会紧紧咬合,比铆接、焊接更牢固。
“第三,”苏晨画出第三张图,“炮管内壁必须光滑如镜。泥范铸造,内壁难免粗糙,需用镗床加工。”
“镗床?”工匠们又听到了新词。
苏晨解释道:“做一个支架,将炮管固定。用一根精钢长杆,一端装旋转刀头,伸入炮管。长杆另一头连接水车或畜力,带动刀头旋转,在炮管内壁一点点切削,直到光滑均匀。”
他在木板上画出简易镗床的示意图:“镗床不仅能光滑内壁,更能校正炮管。若铸造时炮管有弯曲、厚薄不均,通过镗削可修正。如此,炮弹射出时,与炮壁摩擦均匀,不会偏转,射程更远,精度更高。”
棚内一片寂静。
所有工匠都盯着木板上的图,眼中闪烁着震惊与兴奋。
这些方法,他们从未想过,但细细琢磨,每一招都直指铸炮的要害。
赵铁山颤声问:“侯爷……这些法子,您从何处学来?”
苏晨沉默片刻:“从一本海外奇书。书作者已不可考,但所述之法,本侯认为可行。”
他不能说是前世的知识,只能推给虚无缥缈的“海外奇书”。
“第四,”苏晨继续,“炮身不能过重。三千斤的炮,需要十六匹马拉,移动困难。我们要减重。”
“减重?”一个工匠皱眉,“侯爷,炮管薄了,强度不够啊。”
“不是减炮管厚度,是改炮架。”苏晨画出新式炮架,“现在的炮架是实心木块,过于笨重。改为空心框架结构,用硬木榫卯拼接,关键部位包铁加固。如此,炮架重量可减四成,强度却不变。”
他顿了顿,补充道:“还要加装缓冲机构。炮架与炮身之间,加装弹簧或橡胶垫——橡胶南海有产,可让人采购。发射时,后坐力被缓冲机构吸收,炮架不会震裂,也方便快速复位,提高射速。”
“第五,也是最重要的——”苏晨神色严肃,“火药。”
他看向一直沉默的火药匠头陈火工:“陈师傅,现在的火药,是如何配制的?”
火药之法当初研究出来,只为了能用,一直没有去改善过,之前苏晨在上雁门关之前就安排了人反复的改善,改良。得出了颗粒火药。
陈火工是个精瘦的中年人,十指焦黄,那是常年接触火药留下的痕迹。他恭敬答道:“回侯爷,按配方:硝七成五,硫磺一成,木炭一成五。研磨成粉,过筛拌匀。”
“问题就在这里。”苏晨摇头,“粉末火药,燃烧不均。有的地方烧得快,有的地方烧得慢,爆燃不充分,威力不足。更危险的是,粉末容易结块,装填时若压实不均,燃烧时压力骤增——这是炸膛的另一大原因。”
陈火工点头:“侯爷说的是。但这半年来都是这么做的,可有改进之法?”
“有。”苏晨画出颗粒火药的制作流程,“将粉末火药加水调成糊状,压制成饼,晾干后破碎成均匀颗粒,再过筛分选。颗粒火药,燃烧表面积固定,燃烧速度均匀,爆燃充分,威力可增三成。且颗粒不易结块,装填时容易压实,压力均匀,大大降低炸膛风险。”
陈火工眼睛瞪大:“颗粒……火药?”
“对。”苏晨继续,“还要改进配比。本侯试验过,硝七成八,硫磺一成二,木炭一成,威力更大。但具体配比,我会让人跟你们讲解。。”
他转向所有工匠:“从今日起,炮厂分三组。第一组,赵匠作负责,试制铁范,分段铸造。第二组,陈师傅负责,磨炼颗粒火药,人明天就到。第三组,木工、铁工合作,设计新式炮架、镗床、缓冲机构。”
苏晨顿了顿,声音提高:“所有人记住——我们造的不是普通铁器,是国之重器。一门炮炸膛,死的不仅是炮手,更可能输掉一场战役,葬送千万将士性命。所以,每一步,都必须精益求精,不能有半分马虎!”
工匠们肃然。
“侯爷,”赵铁山拱手,“若按这些新法……三个月,恐怕难成第一门炮。”
“本侯知道。”苏晨点头,“所以不求完美,但求可行。先用新法试制小炮,口径三寸,长五尺,重八百斤。这种小炮,移动方便,可装在战船上,也可用于攻城。试制成功后,再放大制三千斤重炮。”
苏晨看向众人:“三个月,我要看到三门可用的三寸小炮,配颗粒火药,新式炮架。能做到吗?”
工匠们互相看看,眼中燃起斗志。
这些新法子,让他们看到了突破千年工艺局限的可能。
若能成功,他们便是开创新时代的人。
“能!”赵铁山第一个喊出来。
“能!”陈火工跟着应和。
“能!能!能!”工匠们齐声高呼。
苏晨点头:“好。所需银两、物料,本侯全力供应。每项改进成功,主事工匠赏银百两,参与工匠赏银十两。若最终造出可用火炮,所有人加倍重赏!”
重赏之下,必有勇夫。
工匠们的热情彻底点燃。
离开工棚时,已是午后。
苏晨走出山谷,王猛跟了上来。
“侯爷,”王猛低声道,“刚收到江南密报。”
“说。”
“谢蕴之得知朝廷加俸三倍的消息后,在金陵大骂了半个时辰。”王猛语气带着笑意,“据说摔了三个茶杯,还打了报信的下人。”
苏晨也笑了:“他当然要骂。朝廷给江北官员加俸,江南那些官吏听了,会怎么想?同样是官,江北的三倍俸禄,江南的还得跟着世家造反——人心会散的。”
“不止如此。”王猛继续,“陆擎苍在苏州连开三座新铁坊,日夜赶造兵器。但工钱开得低,工匠们怨声载道。有人私下说:‘还不如去江北,听说那边工匠月钱五两,还包吃住’。”
“民心向背,由此开始。”苏晨望向南方,“对了,顾家那边呢?”
“顾长风的船队从倭国回来了。”王猛神色凝重,“带回十二条倭船,约五百倭寇。都是九州岛上的浪人,凶悍好杀。顾千帆将他们安置在崇明岛,配了刀甲,正在训练。”
“不知道顾家付出了什么条件,后续倭国准备派五万水军过来。”
“五万倭寇……”苏晨眼神转冷,“顾家这是铁了心要当汉奸了。”
“还有王家。”王猛压低声音,“王崇明送来密信,说四家已经察觉王家有异。谢蕴之派了探子日夜监视王家庄园,陆家断了给王家的生铁供应,柳家抬高了粮价……王家现在举步维艰。”
苏晨沉吟片刻:“告诉王崇明,再撑三个月。三个月后,朝廷会有所动作,减轻王家压力。”
“是。”
两人走到山口,一辆马车等在那里。
正要上车,远处一骑飞奔而来,马上的传令兵滚鞍下跪:“侯爷!陛下急召!”
苏晨眉头一皱:“何事?”
“北境急报——突厥可汗阿史那土顿病逝,阿史那咄苾发动政变,正在向三汗国发起攻打,三汗国组成联盟抵抗。韩帅问我们要不要参加一下。”
苏晨心中一沉。
“回宫!”
马车飞驰向襄阳城。
车厢内,苏晨闭目沉思。但越是这种时候,越不能乱。
突厥那边是乱了,就有兵力往下调,就可以明年组成大军攻打江南。
红衣大炮必须加快,王家这条线必须稳住,江南世家必须分化。
千头万绪,压在肩头。但他知道,自己没有退路。
沐婉晴没有退路。大周,更没有退路。
车窗外,冬日的残阳如血,将西山镀上一层金红。
那血色,仿佛预示着即将到来的烽火。
而苏晨要做的,是在这烽火中,为大周杀出一条生路。
用铁,用火,用算计,用决心。
马车驶入襄阳城时,华灯初上。
而一场更大的风暴,已经在地平线上聚集。
江南,北境,朝堂。
苏晨深吸一口气,整了整衣冠,走向宫门。
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