明朝製造的鳥銃,一般是用熟鐵製造3~4根短鐵管,再將短鐵管焊接成一根長鐵管。儘管,焊接之處外層再裹上一層熟鐵、銅之類的金屬進行加固。
而槍管焊接成完成之後,還要“鏜鑽”對槍管內部進行不斷的加工。鏜鑽是一種簡單的手工機牀,以木頭做框架,圓形石盤做慣性輪,繫上皮條後用人力拉動,使石盤帶動鑽頭旋轉。
由於工具的簡陋,槍管內部的加工速度是很慢的,一名熟練的技術工人,需要大約200~300個小時,才能對槍管內部的加工。
具備使用鏜鑽機牀加工槍管內壁的工匠,整個大明不超過五千人。普通的工匠沒有鏜鑽操作經驗之前,根本排不上用場。
像皇家新軍這般恐怖的黑火藥消費需求,比之大明全國其他軍隊加起來還要龐大的多。因爲,明軍大多數的火器部隊,平時都很少訓練的。臨戰之前,實彈射擊幾發子彈便送上了戰場。
哪像皇家新軍,一天訓練所需的彈藥,幾乎和打一場激烈的戰鬥差不多。
此時,全世界的軍隊所有的火藥皆是黑火藥。黑火藥的配方不外乎是硝酸鉀、硫磺、木炭。
硫磺、木炭皆是很容易獲得,但是中國罕見大型的硝土礦,所以只能以土法練硝的方式獲得硝酸鉀。
好在中國古代製造黑火藥已經有千年以上的歷史,早就發明了“土法練硝”獲得硝酸鉀的方式,技術儲備上不存在任何問題。
製造硝酸鉀之前,首要收集硝土原料。根據據“夏鹽、終落花流水硝”的原理,鹽土地春季掃硝土是最好的時節。經過一冬時間,鹽土上層出現一層黃色土質浮於地面。春雨來臨前,便可以廁所等等場地收集硝土。
好在鹹水沽等地早就推行了公共廁所制度,使得硝土收集非常容易。而爲了充分收集硝土,軍工廠還模仿歐洲國家,設立“集硝官”這個職位,具體的工廠,就是派人到城市的廁所、茅坑等等場地,專門收集惡臭難聞的硝土。
到了火銃的生產車間,肖圖白看到。最核心的槍管制造過程中,已經分爲多個步驟。每一步驟皆是採取分工合作。
專門有人制造40釐米長的短鐵管、也專門有人將多段段鐵管焊接爲一根長槍管。最後,是用鏜鑽機牀加工槍管內壁的步驟。
除了槍管之外,還有許多火銃需要的零件,也皆是在不同的車間被加工完成。最後彙總道一起,由普通的工匠,將之組裝加工成爲成品的鳥銃。
肖圖白感覺到,明朝的軍工廠雖然是手工業爲主,但是也初步擁有了分工合作、標準化生產的影子。
後世人驚歎大秦帝國的軍工廠,採用標準化生產零件和分工合作的辦法。使得大秦帝國能夠批量生產先進的武器,從而橫掃六國,統一了天下。很多人以爲,標準化生產零件和流水線分工合作,到了後世就失傳了。
其實,這是一個錯誤的印象。
大秦帝國的軍工生產模式,一直深遠影響中國後世的兵器製造業。比如。中國古代的唐宋元明等等歷朝,兵器製造業的規模都是極其龐大。幾千人的兵工廠非常常見,這種大型的工廠。採取分工合作、標準化生產零件、流水線式生產,也是必然的結果。
同一時代的歐洲,領先大明的根本不是生產技術。而是在數學、物理、化學等等領域的自然科學的基礎理論探索上。
17世紀的明朝與歐洲最大的區別,恐怕是在於上層知識分子的態度方面。歐洲文藝復興之後,高端的知識分子開始放下了身段,開始研究自然科學。所以,歐洲不斷的涌現出各種科學理論,用以指導工業生產的實踐。
而明朝的主流知識分子,更迷戀科舉、當官,只有當官才被認爲有出息。雖然明末也有徐光啓、宋應星之類的科技牛人,但卻是整個大明知識分子中的非主流。
正是由於中國的主流知識分子,並不喜歡研究自然科學。造成了中國的工業製造。長期得不到科學界的理論指導。工匠們能夠獲得知識分子一星半點的高級理論指導,往往也會欣喜若狂。
天津軍械廠就是因爲許多自然科學基礎理論的缺乏,造成了生產力發展的瓶頸。肖圖白也不得不親自擔任,理論指導實踐,引導生產力發展。
“鏜鑽的刀具問題。第一墮子鋼不夠硬,第二刀具設計的不合理。”經過一番考慮,肖圖白決定先對刀具進行改進,這也是非常重要的工具,與此同時也是最容易立竿見影的獲得改進的工具。
鳥銃的槍管內部加工速度慢,除了由於工匠體力不濟之外。更是因爲鏜鑽上所用的刀具不夠堅硬。而刀具的硬度直接影響了鏜鑽機牀加工的質量和效率問題。
這年代的刀具用的是鋼。硬度自是由含碳量決定。這裡面肖圖白不得不給工匠們上課,普及一些鋼鐵的知識。
“衆所周知,鋼鐵中一般分爲生鐵、熟鐵、鋼。一般來說含碳量在0.02%以下,又叫鍛鐵、純鐵,熟鐵質地很軟,塑性好,延展性好,可以拉成絲,強度和硬度均較低,容易鍛造和焊接。”
“含碳量在0.02%至2.04%之間的叫做鋼。鋼又分低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼。含碳量碳低與0.25%的是低碳鋼。大於0.25%低於0.6%是中碳鋼,高於0.6%的是高碳鋼。”
“而碳含量高於2.04%的一般被稱爲生鐵。生鐵堅硬、耐磨、鑄造性好,但生鐵脆,不能鍛壓。”
“生鐵經過高溫煅燒,可以降低含碳量,變成鋼。”
“熟鐵也能淬火、加碳也能夠變成鋼。”
“一般來說,熟鐵、低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、生鐵,皆是由含碳量不同,而決定了其性質不同。含碳量越低,越軟越容易鍛造。含碳量越高,則越硬越不容易鍛造。”
“一般來說,高碳鋼就是我們需要的工具鋼。高碳鋼的強度、硬度,皆遠遠超過墮子鋼。因爲,這墮子鋼是低碳鋼,也僅僅比熟鐵稍微硬一些........”
經過肖圖白的講解後,衆多工匠紛紛覺得恍然大悟,感覺眼前似乎展現出全新的一片天地。
當然,衆人也驚喜的發現,解決刀具的硬度也有了明確的方向。
“國師大人的意思是,如果能做出高碳鋼,就能讓刀具變的堅硬?”
“對!一般來說,高碳鋼纔是工具鋼,用於機牀相關的刀具。”
“什麼是機牀?”
一連串的解釋,令衆多工匠覺得,魯班、墨子在世,也未必能比得上國師爺博學多智。
由於肖圖白的啓發,工匠們意識到。“墮子鋼”是灌鋼,既是以生鐵、熟鐵混合加熱,製作出來的低碳鋼。
古代一些優秀的工匠,甚至不屑的說“灌鋼是僞鋼,百鍊鋼才的真鋼”。百鍊鋼的質量,不同的鐵匠經驗心得不同,質量也不同。
總而言之,古代的鋼鐵冶煉知識,雖然積累了一堆的實踐經驗,但是理論體系比較混亂。肖圖白直接提出,鋼鐵是按照含碳量多少進行分類,明確的確立了科學的標準。也爲鋼鐵技術的研究和發展,指明瞭一條明路。
按照肖圖白的提示,工匠們很快醒悟了——很快便將墮子鋼的銼刀、鑽頭,表面塗上碳,通過淬火加工成爲高碳鋼。
高碳鋼比之低碳鋼自是如同神兵利器一般,加工熟鐵槍管簡直是削鐵如泥了。肖圖白在這些工匠們心目中的形象,再次昇華成爲權威的活神仙。
而弄出高碳鋼,僅僅是改進刀具的第一步,還可以通過改進刀具的幾何形狀,來增加性能。明朝用的刀具,皆是普通的扁形的刀具,切、削、鏜、鑽的性能還是不夠的,肖圖白改進刀具——發明了經典的“麻花鑽”!
在後世,麻花鑽是各類手工、電動鑽孔工具,以及鑽牀、銑牀、車牀上最常用的鑽孔和旋轉切削的工具。
當然了,肖圖白記得中國普通的機械工人倪志福在1953年發明的三尖七刃麻花鑽頭,也就是震動全世界的倪志福鑽頭——這是超級麻花鑽,比普通的麻花鑽效率要高的多,成爲了刀具世界中的傳奇。
那時候,新中國剛剛成立,爲了爭取世界各國在政治上的認同,免費向全世界公佈這種鑽頭的技術,雖然迎來全世界的褒獎,但是卻失去了太多的利益。
遺憾的是,肖圖白雖然知道倪志福鑽頭大名鼎鼎,但是他根本不知道如何製造這種鑽頭。所以,暫時弄出最普通的麻花鑽。當然了,哪怕是最普通的麻花鑽,也比明朝時期的簡陋刀具要科學先進的多。
按照肖圖白繪製的麻花鑽圖紙,並且指點麻花鑽磨製口訣“刃口擺平輪面靠,鑽軸斜放出鋒角。由刃向背磨後面,上下襬動尾別翹。”
這句口訣出來後,效果就不同了。肖圖白髮現,衆多的工匠目光中露出了狂熱,拼命的記錄肖圖白的口訣,並且爭相提問。
事實上,古代的工匠們,大多數的關鍵技術,都需要留一手,專門傳給自己少數的關門弟子。而像肖圖白這麼無私的傳授這麼多高級的先進技術,恐怕只有春秋戰國時期的魯班、墨子等等早期的技術大牛。
在儒家思想未大一統之前,諸子百家爭鳴,爭相改進和傳播自己的技術和思想,所以春秋戰國時期的思想和技術的發展和進步,實乃中國最快的時期。儒家學說一統天下之後壞事了——儒家子弟直接貨物帝王家,專門鑽營如何在官場上往上爬。在思想爭鳴領域,逐漸變得死水一潭。(歡迎您來您的支持,就是我最大的動力。)