70.拿破仑炮
“姐夫,该起床了,你不是说今天带我去看大炮么?”孙皓在姜明的门外喊道。
大清早被叫醒,姜明一脸郁闷,只得睁开朦胧的双眼,回道:“姐夫这几天都累成狗了,好不容易睡个懒觉,你就不能让我多睡一会嘛?”
“我刚才问了李姐姐,现在都8点多了,都约好上午去看大炮的。”
听说都已经是上午八点了,姜明只好从床上爬起来,向门外喊道:“知道了,姐夫这就起来,你等一会哈!”
古代没什么夜生活,睡得都早,姜明平时晚上八九点就睡了,早上五点钟起床,然后跑步去军营,和将士们一起早操、锻炼,吃完早饭才回府。姜明非常重视军队文化建设,特别是现在这些将士,将来都会成为军队的基层军官。因此他仍然定期给基层士兵上课,偶尔围坐一起,唱唱军歌,讲讲故事,《西游记》已经讲完了,新的长篇故事已经是金大师的《射雕英雄传》。
军队制度上,姜明设立政委和军需角色的军政官,掌握军队的思想、考核和纪律,将领只负责练兵、打仗,二者角色不同、分工明确、互相制约。军队文化上,姜明走群众路线,与将士同吃、同练,通过故事、军歌,将基层将士的心凝聚起来,牢牢抓在手里。
姜明刚穿好衣服,李婧柔便端着水盆推门而入,像妻子一样帮他整理床单被罩。姜明在后世就没有叠被子的习惯,起初建议李婧柔不用操持这些小事,可她却坚持道:“为心爱之人穿衣叠被,妾身只会感到开心,不会觉得麻烦。”看着她深情的眼神,姜明只好坦然受之。
匆匆洗漱完毕,吃过早餐后,姜明便带着孙皓向城外的兵工厂走去,那里又重新修建了一番,一架大型水车已经转动起来。
。。。。。。
“这就是大炮啊,哇!全是用铜铸的,看上去亮闪闪的!”孙皓看到大炮后,摸了摸炮管和炮身,忍不住赞叹道。
“是啊,红铜铸的大炮。”这是已经铸出来的第一门炮,现在正开始铸第二门炮,姜明看着大炮上亮闪闪的铜,感到一阵肉疼,这可全是钱啊。
这门大炮是参照历史非常出名的“拿破仑”炮,铸造而成的。刚开始的时候,姜明是想铸造铁炮的,可是无论“泥模铸炮”,还是“铁模铸炮”,都不能让他满意。
泥模需要长时间的阴干和晾晒,经常好几个月才能铸出一门合格的火炮,除非作坊足够大,但是目前无论是时间,还是人力,姜明都来不及用泥模铸造铁炮。
铁模铸炮被后世不明真相的群众吹成了神器,实际上古代的炼钢技术不成熟,都是用生铁水直接铸炮,结果铁模散热速度太快,渗碳体来不及析出,碳原子以“碳化铁”存在于铁中,形成白口铁。从金相学角度看,铁模散热太快,使得生铁水过早凝固,铁的结晶时间过短,来不及形成层状的晶体组织,造成铁管太脆,韧性不足。
要想铸出好的铁炮,必须使用低碳钢或中碳钢,姜明利用反射式搅炼炉已经可以炼出各种含碳量的钢铁,可是它们的熔点比生铁高很多,铁模承受不了这么高温度,所以还是需要用到泥模。
鸦片战争期间,清朝铁模铸造的火炮基本全是白口铁,由于脆性较大,因此通过增加铁壁的厚度来弥补,造成大炮过于笨重。本来五百公斤的大炮,硬是铸成了八百公斤。铁模铸造技术并没什么过人之处,古代的农具就是铁模铸造的,满清不过是拿来铸炮而已。而西方18世纪就有了镗床和车床,铸炮都是“铸-镗”结合,有理论科学指导,已经是金属锻造和机械加工的范畴了,跟铁模铸炮完全是两个层次的事。
由于姜明没足够的锡金属来生产青铜,即“铜锡”合金,卢婷悦买来的那点锡都用于生产滚动轴承了,要铸炮的话,按铜与锡10比1的比例算,用量太大,古代哪有这么多锡啊,除非在附近找到锡矿,否则只能先铸造红铜大炮,利用“铸锻结合”的技术,加工炮管,铸造的具体方法是:
首先,用石膏铸成一个石膏管,石膏管的壁厚8厘米,内径18厘米,石膏管的中间靠后的位置留了两个洞,这是铜炮的炮耳位置。石膏模具的优点便是塑形方便,炮耳的结构很容易实现。
然后,用生铁水铸造一个钢筒,它的内径与石膏管的外径一致,34厘米,将它组装成一个套管。套管一端封闭,内部中心有一根实心圆柱体,圆柱体比套管稍短一些。如果把套管竖起来一刀剖开,截面呈“山”字型,只是中间那一竖比两边短。
将融化的青铜注进套管,便是火炮的形状,中间圆柱体占去的体积,便是炮的内膛。趁着青铜红热,从钢筒开口处对炮身进行锻打致密,这样就做到铸锻结合。外面的钢筒铸造起来比较简单,用泥模铸造就行,它对应铸成铜炮的外表面,并不需要特别精密。
难点是中间的圆柱体,它对应火炮内膛,必须足够光洁精密。用中碳钢铸出钢型后,再用水力锻锤锻打加工,最后在车床上多次切削打磨,反复修正。姜明奋战了好几天,最终才造出了这根可以用于造炮的钢棍。
姜明前几个月一直在花时间制造各种机床,便是为造炮准备的。先要烧结出砂轮,才能制造磨床,磨出钻头才能制造钻床。利用失蜡法铸造车床零件,再用磨床和钻床对零件粗加工,最终制造出莫兹利车床。造出这些机床后,姜明才着手铸造火炮。
见到姜明过来,炼铜厂厂长蒋七刚要过来打招呼,姜明摆摆手,道:“不用多礼,你先铸炮吧,我只是带小皓过来看看。”
只见铸炮车间有一个耐火水泥墩子,上面有一个圆形凹槽,它的直径和套管的外径相同,凹槽里面放置一个圆环形的钢块,它的外径和套管内径相同,内径则与钢棍的直径相同。将环形钢块、钢棍和套管都坚放到水泥凹槽中后,三者便牢牢固定住,剖面为“山”字型的结构完成了。
水泥石墩放置在圆坑里面,上面便是青铜熔炉和水力锻锤。蒋七指挥几个工人,打开青铜熔炉,红热的铜液沿着沟槽流动,从套管上端开口处浇铸进去。钢筒接近开口位置时,蒋七便下令停止浇铸。
看着整个模具如此复杂,孙皓不解地问道:“姐夫,为什么最外面还要加个钢筒?”
“这是因为石膏中间位置有孔洞,钢筒可以防止铜水流出。而且有钢筒固定石膏后,对炮身锻打的时候,石膏不会受力破碎。”
等待一段时间,当温度降低,铜开始凝固后,从套管开口放进一个外径和钢筒内径相同的碗状钢锭,压在筒内青铜炮的尾部。
江小鱼开启水力锻锤,锻锤从空中落下,敲击在钢锭上,巨大的压力传递到青铜炮身,使得炮身的金属晶粒均匀致密。敲击十几次后,取下钢锭,炮尾上有了一个碗大的凸起,这是锻打红热的纯铜挤出的形状。
待红铜冷却后,先取下钢筒,再敲碎石膏,火炮的炮管便基本铸成了,由于火药在炮管底部剧烈爆炸,产生的膛压非常高,所以火炮的尾部需要做加厚处理。
由于石膏可以承受铜融化的高温,姜明的做法是,利用石膏制造一个圆柱形凹槽,底部直径19厘米,开口直径略大于炮管外径,深40厘米,底部与火炮尾部形状类似,先将炮管底部放入凹槽中,将一定量融化的铜放入凹槽中,液面恰好至加口处。
待红铜冷却后,敲碎石膏,炮管底部便实现了加厚,然后将炮管抛光打磨,红铜火炮初步成型。最后还需要添加火炮的必要部件,在炮膛底部钻出火门,用于点燃火药;在炮口钻个小孔,装上照星;在炮尾处钻个小孔,装上照门,照门上有螺纹,可以根据目标距离调节高度。做完这些,火炮才能精确炮击,真正大功告成。
铸成的红铜炮长128厘米,口径8厘米,炮膛长120厘米,炮管口厚4厘米,炮尾厚度最大6厘米,根据铜的密度8.9吨/立方米,整个炮身的重量为200公斤。
炮车是实木制造,非常坚固,上面安装着炮架,将炮身放在实木制作的炮架上,固定住炮耳,在炮尾装上高低机,整架大炮就造好了。炮车的车轮用铁皮加固,高低机是大号的铁质螺丝,是车削出来的,转动螺丝调整射角。炮车、炮架用实木制作,重量较轻,因此,整架大炮的重量为280公斤。
看完铸炮过程后,孙皓对大炮更加好奇,询问道:“姐夫,后天可以带我去试炮吗?”
姜明点点头,心想是得要试射一下才行,也让苏佚、钱一株他们见识一下。
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