明朝制造的鳥銃,一般是用熟鐵制造3~4根短鐵管,再將短鐵管焊接成一根長鐵管。盡管,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后,還要“鏜鉆”對槍管內(nèi)部進行不斷的加工。鏜鉆是一種簡單的手工機床,以木頭做框架,圓形石盤做慣性輪,系上皮條后用人力拉動,使石盤帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)。
由于工具的簡陋,槍管內(nèi)部的加工速度是很慢的,一名熟練的技術(shù)工人,需要大約200~300個小時,才能對槍管內(nèi)部的加工。
具備使用鏜鉆機床加工槍管內(nèi)壁的工匠,整個大明不超過五千人。普通的工匠沒有鏜鉆操作經(jīng)驗之前,根本排不上用場。
肖圖白說道:“也就是三個技術(shù)難題,第一個是制管,三四根槍管焊接為一根,效率比較低,質(zhì)量也不可靠。第二個問題是刀具,沒有良好的刀具,鏜鉆效率低。第三個問題,人力作為動力,每天只能鉆一寸(33厘米)?”
在場的技術(shù)人員,紛紛點頭。
王思宇更是說道:“只要其中任何一個問題獲得解決,火銃的生產(chǎn)效率,就會大增?!?br/>
肖圖白點頭道:“好,帶我工廠。”
出了府邸后,一行人乘坐馬車,趕往天津軍械廠。
天津軍械廠雖然位于咸水沽,但是不在咸水沽鎮(zhèn)政府位于同一座棱堡城內(nèi)內(nèi),而是在另外一座正在不斷大興土木的新城區(qū)。
事實上。作為咸水沽最大的工廠,天津軍械廠區(qū)完全是一座5平方公里的城市。外層正在修筑棱堡式城墻防御,內(nèi)部駐扎500名軍隊專門用于守衛(wèi)兵工廠。
除此之外,工人也定期進行軍事操練,遇到攻城戰(zhàn)役,工廠里面擁有充沛的彈藥、糧食,生產(chǎn)兵器的工人。也能夠拿起兵器進行防御。
進入了天津軍械廠內(nèi)部,肖圖白也不僅贊嘆廠區(qū)規(guī)模之輝煌。
整個廠內(nèi)的工人和其家屬的人口加起來,達到萬人規(guī)模。工廠內(nèi)部有學校、有醫(yī)院、有警察局、有商店、有娛樂服務(wù)場所??偠灾?。工人的絕大多數(shù)的需求,都能夠通過工廠內(nèi)部獲得滿足。
天津軍械廠的規(guī)??梢苑Q得上17世紀的巨無霸工廠。
在17世紀的歐洲,幾百人規(guī)模的廠子。已經(jīng)是大型工廠。天津軍械廠已經(jīng)達到了萬人規(guī)模,已經(jīng)處于世界領(lǐng)先層次。
整個天津軍械廠,包含了石油加工廠和軍器廠兩大部分,石油加工業(yè)的比重甚至比軍器廠規(guī)模更大。
而軍械器加工,也分為多個分廠——炮廠、火銃廠、彈藥廠等等多個部分。
炮廠有600多名工匠,當然目前以制造虎蹲炮這種技術(shù)含量最低的小型火炮為主,每月能夠提供100多門虎蹲炮。
火銃廠,擁有工匠3000多人,主要生產(chǎn)崇禎八型的鳥銃,月產(chǎn)量目前只有300多只。顯然是由于機器還未配備齊全,以及工匠在新環(huán)境還需要磨合。
彈藥廠,月生產(chǎn)20噸火藥、10噸彈片,還不夠皇家新軍和預備役部隊的訓練所需。要知道,按照皇家新軍的訓練標準。一天射擊50發(fā)子彈,每發(fā)子彈所需的火藥是15克,人均一天訓練所需的火藥將近一斤。再加上炮兵的訓練所耗費的彈藥,皇家新軍一天便需要消耗的火藥兩三噸以上,月消耗火藥達到60噸以上。
60噸火藥市場上采購的價格,大約達到10萬兩銀子以上。而天津軍械廠的生產(chǎn)成本。只需要3萬多兩銀子,哪怕是出廠價為5萬兩,每月也節(jié)約了一半的火藥采購經(jīng)費?!?
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。因為,明軍大多數(shù)的火器部隊,平時都很少訓練的。臨戰(zhàn)之前,實彈射擊幾發(fā)子彈便送上了戰(zhàn)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(zhàn)斗差不多。
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。
好在中國古代制造黑火藥已經(jīng)有千年以上的歷史,早就發(fā)明了“土法練硝”獲得硝酸鉀的方式,技術(shù)儲備上不存在任何問題。
制造硝酸鉀之前,首要收集硝土原料。根據(jù)據(jù)“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(jié)。經(jīng)過一冬時間,鹽土上層出現(xiàn)一層黃色土質(zhì)浮于地面。春雨來臨前,便可以廁所等等場地收集硝土。
好在咸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。而為了充分收集硝土,軍工廠還模仿歐洲國家,設(shè)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(chǎn)車間,肖圖白看到。最核心的槍管制造過程中,已經(jīng)分為多個步驟。每一步驟皆是采取分工合作。
專門有人制造40厘米長的短鐵管、也專門有人將多段段鐵管焊接為一根長槍管。最后,是用鏜鉆機床加工槍管內(nèi)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。最后匯總道一起,由普通的工匠,將之組裝加工成為成品的鳥銃。
肖圖白感覺到,明朝的軍工廠雖然是手工業(yè)為主,但是也初步擁有了分工合作、標準化生產(chǎn)的影子。
后世人驚嘆大秦帝國的軍工廠,采用標準化生產(chǎn)零件和分工合作的辦法。使得大秦帝國能夠批量生產(chǎn)先進的武器,從而橫掃六國,統(tǒng)一了天下。很多人以為,標準化生產(chǎn)零件和流水線分工合作,到了后世就失傳了。
其實,這是一個錯誤的印象。
大秦帝國的軍工生產(chǎn)模式,一直深遠影響中國后世的兵器制造業(yè)。比如。中國古代的唐宋元明等等歷朝,兵器制造業(yè)的規(guī)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。采取分工合作、標準化生產(chǎn)零件、流水線式生產(chǎn),也是必然的結(jié)果。
同一時代的歐洲,領(lǐng)先大明的根本不是生產(chǎn)技術(shù)。而是在數(shù)學、物理、化學等等領(lǐng)域的自然科學的基礎(chǔ)理論探索上。
17世紀的明朝與歐洲最大的區(qū)別,恐怕是在于上層知識分子的態(tài)度方面。歐洲文藝復興之后,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(xiàn)出各種科學理論,用以指導工業(yè)生產(chǎn)的實踐。
而明朝的主流知識分子,更迷戀科舉、當官,只有當官才被認為有出息。雖然明末也有徐光啟、宋應(yīng)星之類的科技牛人,但卻是整個大明知識分子中的非主流。
正是由于中國的主流知識分子,并不喜歡研究自然科學。造成了中國的工業(yè)制造。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?!?
天津軍械廠就是因為許多自然科學基礎(chǔ)理論的缺乏,造成了生產(chǎn)力發(fā)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(chǎn)力發(fā)展。
“鏜鉆的刀具問題。第一墮子鋼不夠硬,第二刀具設(shè)計的不合理?!苯?jīng)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(nèi)部加工速度慢,除了由于工匠體力不濟之外。更是因為鏜鉆上所用的刀具不夠堅硬。而刀具的硬度直接影響了鏜鉆機床加工的質(zhì)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。這里面肖圖白不得不給工匠們上課,普及一些鋼鐵的知識。
“眾所周知,鋼鐵中一般分為生鐵、熟鐵、鋼。一般來說含碳量在002以下,又叫鍛鐵、純鐵,熟鐵質(zhì)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?!?br/>
“含碳量在002至204之間的叫做鋼。鋼又分低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼。含碳量碳低與025的是低碳鋼。大于025低于06是中碳鋼,高于06的是高碳鋼?!?br/>
“而碳含量高于204的一般被稱為生鐵。生鐵堅硬、耐磨、鑄造性好,但生鐵脆,不能鍛壓?!?br/>
“生鐵經(jīng)過高溫煅燒,可以降低含碳量,變成鋼?!?br/>
“熟鐵也能淬火、加碳也能夠變成鋼?!?br/>
“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(zhì)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?!?br/>
“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。因為,這墮子鋼是低碳鋼,也僅僅比熟鐵稍微硬一些”
經(jīng)過肖圖白的講解后,眾多工匠紛紛覺得恍然大悟,感覺眼前似乎展現(xiàn)出全新的一片天地。
當然,眾人也驚喜的發(fā)現(xiàn),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,高碳鋼才是工具鋼,用于機床相關(guān)的刀具。”
“什么是機床?”
“”
一連串的解釋,令眾多工匠覺得,魯班、墨子在世,也未必能比得上國師爺博學多智。
由于肖圖白的啟發(fā),工匠們意識到?!皦欁愉摗笔枪噤摚仁且陨F、熟鐵混合加熱,制作出來的低碳鋼。
古代一些優(yōu)秀的工匠,甚至不屑的說“灌鋼是偽鋼,百煉鋼才的真鋼”。百煉鋼的質(zhì)量,不同的鐵匠經(jīng)驗心得不同,質(zhì)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(jīng)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。也為鋼鐵技術(shù)的研究和發(fā)展,指明了一條明路。
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、鉆頭,表面涂上碳,通過淬火加工成為高碳鋼。
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,再次升華成為權(quán)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、鉆的性能還是不夠的,肖圖白改進刀具——發(fā)明了經(jīng)典的“麻花鉆”!…,
在后世,麻花鉆是各類手工、電動鉆孔工具,以及鉆床、銑床、車床上最常用的鉆孔和旋轉(zhuǎn)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(fā)明的三尖七刃麻花鉆頭,也就是震動全世界的倪志福鉆頭——這是超級麻花鉆,比普通的麻花鉆效率要高的多,成為了刀具世界中的傳奇。
那時候,新中國剛剛成立,為了爭取世界各國在政治上的認同,免費向全世界公布這種鉆頭的技術(shù),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鉆頭大名鼎鼎,但是他根本不知道如何制造這種鉆頭。所以,暫時弄出最普通的麻花鉆。當然了,哪怕是最普通的麻花鉆,也比明朝時期的簡陋刀具要科學先進的多。
按照肖圖白繪制的麻花鉆圖紙,并且指點麻花鉆磨制口訣“刃口擺平輪面靠,鉆軸斜放出鋒角。由刃向背磨后面,上下擺動尾別翹?!?br/>
這句口訣出來后,效果就不同了。肖圖白發(fā)現(xiàn),眾多的工匠目光中露出了狂熱,拼命的記錄肖圖白的口訣,并且爭相提問。
事實上,古代的工匠們,大多數(shù)的關(guān)鍵技術(shù),都需要留一手,專門傳給自己少數(shù)的關(guān)門弟子。而像肖圖白這么無私的傳授這么多高級的先進技術(shù),恐怕只有春秋戰(zhàn)國時期的魯班、墨子等等早期的技術(shù)大牛。
在儒家思想未大一統(tǒng)之前,諸子百家爭鳴,爭相改進和傳播自己的技術(shù)和思想,所以春秋戰(zhàn)國時期的思想和技術(shù)的發(fā)展和進步,實乃中國最快的時期。儒家學說一統(tǒng)天下之后壞事了——儒家子弟直接貨物帝王家,專門鉆營如何在官場上往上爬。在思想爭鳴領(lǐng)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。)