孫可望不僅僅在忙著農事,黃大炮的火炮製作也在他的觀察之中。軍械局現在普遍採用煤炭來進行鋼材的煉製,一些工匠發現,如果煤炭不充分燃燒,會生成一種更有趣的東西,由於它呈燒焦狀,工匠們就給它取名叫焦炭。

由於蜀都的煤炭普遍含有大量硫化物,煅燒出來的生鐵、熟鐵因為含有大量的硫化物而易碎。

????以前為了製作上好的兵器,鐵匠透過多番打磨,如此方將硫化物等雜質打出來。

????現在透過小高爐以及坩堝平爐方式,加上焦炭冶煉出來的鋼鐵雖然與現代鋼鐵相比差距頗大,但其硬度比起過去含有大量硫化物的生鐵、熟鐵提升非常之多,且非常不易於折斷。

????由於冶鐵工藝的改進,鋼鐵製造成為可能,黃大炮更是改進出了鐵模鑄造武器。為了避免炸膛,在鑄造過程中採用多次淬火方式,如此能夠承受較大壓力。

????另外,對內壁進行有效處理,工人透過銼刀對炮管一段一段的打磨,內壁比起過去光滑得多。而且大炮在重量上比起那些用青銅鑄造的要輕,射程較遠。

傳教士利馬竇曾在在書中談及當時中國大炮的問題,說是裝藥少,射程短。

又沒有準星,故而無法進行瞄準。加上火炮的炮膛外口寬,內部小,不能有效的聚集火藥氣體,炮膛內部也無法做到合格的圓形,炮膛沒有鏜光。炮彈尺寸乃至形狀都是隨心所欲,沒有固定形制。彈炮遊隙過大,火炮沒有炮耳,有頭重腳輕的毛病,倘若裝藥太過密實,就會在開炮的時候顛倒自行炸裂。

但實際上,當時傳入的紅夷大炮,從本質上說和明軍製造裝備的各種傳統火炮並無兩樣–––都是滑膛前裝炮。其所使用的也是黑火藥和實心炮彈。但是受惠與對科學的認識,歐洲火炮從設計上已經有了一些明顯的優越性,如身管壁較厚,火炮倍徑大,炮身也是從前至後漸粗。因此在射程、殺傷力和安全性方面都有優勢。炮身上普遍有了準星和照門,炮身上鑄有炮耳,便於架設在炮車上,調整射擊角度和移動方便。

????黃大炮接受了朱啟明的建議,拋開傳統的泥模鑄炮法,因為這種方法先得讓木匠專門加工出一批專用的木模具:作為支撐體使用的錐形材,車制的炮尾模等等,程式複雜。

而且模具完成之後,首先要著手陽模的毛坯:先在作為支撐體的錐形木材上用草繩密實的纏出大炮的形狀。此時的陽模毛肧離最終尺寸還有三指有餘。再用粘土和水混合成的泥灰均勻的一層一層的糊在陽模毛肧上。要等上一層徹底乾透以後才能糊下一層。

不光是這樣,在塗抹的時候,還必須讓整個陽模的尺寸比大炮的實際尺寸要大一些,因為鑄件會收縮。

當最後一層泥灰乾透並且矯正過外形之後,在陽模毛肧外面塗一層蜂蠟。這樣陽模表面會很光滑而在下一道工序中不會粘住陰模。

炮尾是車制的木模,用螺釘固定在陽模毛肧上。

這樣一來,光是製造模具就要花上半個多月時間,這還是得天時不錯的情況下。

接著,陽模完工之後就開始利用它製造鑄炮的鑄模。

鑄模是把粘土、陶土、細沙和水混合成的半流質泥灰一層一層的塗在陽模上。同樣要一層乾透以後才塗下一層。完全乾透之後在鑄模的外面加上鐵條的加強筋。

????模具徹底乾燥之後,要將陽模取出,方法是將鑄模頭尾部切開,取出陽模內芯的錐形木材,然後將纏繞的草繩拉出。因為有陽模和鑄模之間的那層蠟,所以在取出的時候會比較容易,實在困難的話還可以透過加熱的方法使蠟面熔化,造成空隙脫離開。炮尾的模具是單獨製造的。

????模具的第三個部件是型芯,是由附著在鐵條上的粘土製成的,一般為圓柱體,但是在裝火藥的部位可能一個特殊的形狀。型芯被裝入主模具中,裝在主模尾部的鐵製型芯撐和位於模具炮口部分的粘土制圓環會把型芯固定在適當的位置。

????單獨製作的炮尾陰模和炮身陰模重新組合在一起,三個模具裝配牢固之後,就要加以焙燒模具完全堅固,最後模具被炮口朝上的整個埋進填實壓緊的火坑裡。

這一系列的過程下來,造一門炮得一個月,對於急著用的大西軍而言,顯然是不行的。

所以鐵模鑄炮就成了大炮鑄造的唯一選擇。

不過,製作好的火炮還需要進一步的加工,進行炮膛的鏜光處理。目前還沒有特別好的手段能讓這種工藝簡單起來。

????鏜光作業可以大大提高火炮內壁的光潔度,但是經過測量發現鏜光工藝並不能真正切削出一個圓柱體或者校正鑄炮過程型芯的偏差。而在整個過程中硬質殘留物對鏜杆也傷害甚大。

換句話說,這個工藝消耗過大。

另一項方法剛好解決了這一問題。

生鐵澆鑄時的冷卻速率會影響其機械性能,理論上說冷卻速率愈高質地愈硬,理想的大炮是中間最硬,但實際卻是相反,鑄造大炮的時候卻是中間冷卻最慢。因為第一外層包住內層,外層不冷裡面冷不下來。其次外管的表面積也比內管大。不管是輻射或者對流傳導散熱,散熱速度都是和表面積相等的,所以外面會先冷。而這就使炮管密度的分佈不理想,身管壽命大打折扣。

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????先冷卻者先收縮。外層冷卻硬化後,裡層還沒冷卻的話,將造成外層比裡層更硬,裡層的內管可能會形變,或者在裡層冷卻時產生裂痕之類的。這導致鑄炮時的廢品率提升,縮減身管壽命,有時候還會影響到火炮的發射效能。

????一八六零年美國南北戰爭期間,美陸軍少校托馬斯丁.羅德曼,發明了這一空心鑄件工藝,圍繞型芯進行鑄炮,型芯內部以流水進行冷卻,這是一個使炮膛內部先行硬化的方法。這種工藝是早先套筒炮試驗合乎邏輯的發展結果。外層金屬冷卻時向內縮攏,向已經硬化的內層繼續加壓。這樣,發shè藥的爆炸力就為炮膛四周的整個厚金屬層所吸收,而不是層層向外膨脹。在美國內戰及以後的二十年裡,用這種方法製造了大部份美海軍的重型鑄鐵炮。這種鑄造法的最大意義是大幅降低鑄造時的炮管廢品率,大幅度的增加了火炮的身管壽命,降低了使用成本,特別鑄造重炮的時候。

現在,這種方法也為工匠們所探索出來,應用於實踐環節。

眼下的蜀都鋼廠以及軍械局外加高升記被服廠,基本能夠完整地提供大西軍所需的軍械裝備,形成了一個軍工體系,唯一不足的是,他們還沒有一個可靠研發機構,不能夠及時更新和提供更新的技術。這是一個瓶頸所在,也是當下很長時間將要面對的困境。

朱啟明一直在考慮要不要將自己的化學知識編訂成冊,召集有志者去學習,安排有經驗的人員去實踐,以此來提高化工產業,並帶動相關產業的發展。

而孫可望雖然不太明白這些,但也是極為關注這項事業。(未完待續)

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