如何提高良品率,减少炸膛,就成了戚继光思考的事儿,而戚继光一直在观察,进行经验总结,终于找到了大明铸炮法的问题所在。
大明的铸炮法大体分为了两种,第一种是砂模,就是翻砂工在沙子中添加黏土和水,不断的搅拌夯实,最后形成模具,而一台大将军炮的砂模短则一个月,长则三个月,再加上恐怖的废品率,就让砂模铸炮有时间漫长、无法大量铸造等等缺点,失蜡砂模铸炮法也是如此。
第二种则是铁模铸炮,铁模铸炮有若干种好处,将泥范翻铸铁模,然后用铁模铸炮,就是将模具由砂模改为了铸铁模型,这样一来不用浪费工期,可以大量铸炮,炮模还可以反复使用,以减少制模成本;不必像泥模那样需要等待模具阴干,大大提高了生产效率。
这铁模铸炮这么好,为何还要改良工艺呢?
铁范铸造,不是什么新鲜的技术,早在春秋战国时候,就已经大量应用,没有什么只有好处没有坏处。
铁模铸造最大的问题就是炸膛,所以要不断的加厚炮壁来防止炸膛,而后这个炮就越铸越大,越铸越重,这和戚继光要拿火炮野战的目的是背道而驰的,七八千斤的火炮,只能填装十二斤的火药,打了两炮,炮管被震裂了,还打什么?
铁模铸炮的最大问题是,冷却是由外向内的快速冷却,炮膛的内壁就会出现大量又硬又脆的白口铸铁,硬,就无法以削磨,炮膛内无法镗削光滑,而脆,就会因为爆炸造成断裂。
大明普遍使用的良品率比较高的方法是:内锻外铸的双层铁炮。
内部为熟铁,外部浇铸生铁,大明的火炮卖相很普通,外面大量的沙眼气孔,有的时候火炮发射,还会掉出来一块,样子丑不要紧,性能好就行了。
掉一块也不妨碍火炮继续发射,后面修修补补也能用,全都是因为内锻熟铁的炮芯。
炮芯是百炼熟铁锻造而成,故而外层炮体损坏,而内层炮体依旧完好无损,因为外层的生铁,仅仅是起到加固内层锻铁炮膛的作用,浇筑外层的工匠变得为所欲为了起来,脱落了补上就是。
所以大明的火炮只要内层锻铁炮芯不坏,就能一直用。
而戚继光的法子和砂模、铁模、内锻外铸都有所不同,他用的法子是大明兵仗局的工匠们的集思广益所得。
朱翊钧来到了兵仗局,兵仗局太监接到了消息时间太晚了,打扫卫生还没完,陛下就已经到了。
“天字号二十七号大将军炮。”朱翊钧来到了仓库,让人拉开了遮盖的篷布,笑着说道。
天字号是御制,皇帝亲自监工,二十七号炮不是它有二十七个兄弟,它是大明的第一个新铸炮法铸炮二十七次成功,并且顺利多次火炮发射。
炮身按照官阶高低自上而下一共有257个字,从敕造二字,英国公张溶、定国公徐文壁、迁安伯戚继光一直到工匠的名字,都在火炮之上。
朱翊钧站在火炮前,抬头看着这八斤药炮笑着说道:“此炮通长七尺二寸三分,内径三寸三分,外径八寸一分,炮身倍径24,重为1800斤,射程大约为八百步。”
“内锻外铸的法子其实已经很好了,有效的提高了良品率,但依旧有一个极大的问题,那就是不能大量铸造,产能有限,一个炮芯的铸造需要数月的时间,生产效率低下,同时内径最大为六寸,就不能再大了。”
“这就促使了这门火炮的诞生。”
“铁模内水冷铸炮法。”
长期的实践铸炮发现,火炮铸造废品率如此之高的原因,最重要最根本的就是炮管内外的冷却速度差距问题,砂模、铁模都存在这个问题,所以炮芯是一种折中的法子。
而且炮管的口径越大,炮管壁也越厚,炮管内外冷却速度的差距也越明显,由于这冷却速度的差距,许多材质不够好、不够均匀的炮管,就会在冷却时,因为热胀冷缩的缘故,而在火炮身管产生裂痕。
炮身出现裂纹,就是废品。
而且最关键的是,炮管内外冷却速度的差异,有些裂痕外表上是看不见的,而是在管壁金属内部。
所以当时造好的火炮,均需作第一次试放。就是在炮管内填满火药但不装炮弹,释放一次,以管壁无裂痕者为合格,这样做叫试炮,但是往往试炮合格的火炮,到了战场上,还是炸膛或者炮身断裂。
因为冷却速度差异导致的裂痕一次不会被炸裂,两次三次可以。
这也是为何人参铁能被宁远伯李成梁拿来当礼物的原因。
广宁卫有一门火炮,名字叫耀威大将军炮,双层万斤铁炮,可以使用四十七斤的铁弹、二十三斤火药,炮身是内径的15倍,一万多斤重,威力强悍,但一台炮一万多斤,不便运输,只能做城防炮。
大明并没有广泛的人参铁,所以改良工艺势在必行。
戚继光和大明兵仗局的工匠们,给出的答案是,铁模,铁模可以大规模的铸造,需要解决的问题是,铸炮外面冷却过快,内部冷却过慢导致的白口铁堆积内侧。
工匠们选择了水冷,内模水冷技术。
经过了二十七次的试制,终于完成了铁模内水冷铸炮法的研制,对于内部水冷的速率,是二十多次的实践最后得到了的一个结果,这样极大的加快了火炮铸造速度的同时,极大的提高了良品率。