第429章 铸炮（1/2）

西山炮厂。

山谷内热火朝天。五百名工匠在寒风里赤膊挥汗，将一块块黝黑的铁矿石投入新砌的炼铁炉。

鼓风机发出沉闷的轰鸣，炉火在深炉中吞吐着金红色的烈焰，将整个山谷映照得如同白昼。

苏晨站在临时搭建的望台上，看着眼前景象。

三个月，他给自己定下的期限。三个月内，要造出第一门可用的红衣大炮。

但眼前这些工匠，用的还是最原始的铸铁法——泥范铸造。

泥范：特指用经过筛选、淘洗、陈腐、揉制等特殊处理的泥土（粘土和细沙的混合物） 制成的模具。

铸造法：将熔化的铁水浇注入模具型腔，冷却后得到铸件的方法。

所以，泥范铸造法，简单说就是 用泥制成的模具来铸造金属器物的方法。

它也被称为 “块范法” 或 “陶范法”因为泥土经过高温焙烧后，性质接近陶。

与“失蜡法”的区别

理解泥范法，最好将其与另一种着名古法“失蜡法”对比：

泥范法（块范法）：模具是可以分解、重复使用的。像拼积木一样，由多块“泥范”拼合出一个空腔。

失蜡法：模具是 一次性的、不可重复的。用蜡做成想要的器物形状（蜡模），用泥包裹，烘烤后蜡熔化流出，形成空腔，浇铸后需打破外壳才能取出铸件。

这是一个非常复杂和精巧的工艺过程？

制模（做“母范”）：用泥土塑出一个与最终青铜器形状、大小完全一致的实心模型。这个模型被称为“母范”或“初范”。

对模型表面进行精细的修整和纹饰雕刻。最终的所有花纹，都要先在泥土模型上反向刻好。

翻制外范：在泥模表面贴敷湿润的泥片，按压出器物的形状和纹饰。

将泥片小心地分割成若干块，取下并阴干。

这些分块取下的、带有器物外表面形状和纹饰的泥片，经过阴干、焙烧，使其陶化变硬，就成为 “外范”。

制作内范（芯范）：将最初的泥模（母范）表面均匀地刮去一层。刮去的厚度，就是未来青铜器的壁厚。

这个被刮削过的泥模，就成为了 内范。它决定了器物的内腔形状。

合范：将焙烧好的外范块，围绕在内范四周，重新拼合起来。

在外范与内范之间，用榫卯结构和泥土固定，并在外部用绳索捆扎或用厚泥包裹加固。

此时外范与内范之间的空隙，就是器物的形状。顶部预留浇注口和排气孔。

浇铸：将熔化的铁水从浇注口倾入合好的范腔中，直至充满。

脱范与修整：待青铜液完全冷却凝固后，打碎或拆开外范，掏出内范。

此时得到的是一个粗糙的“毛坯”：带有浇铸道、可能有范线（外范拼合处的缝隙痕迹）。

工匠需要锯掉多余的浇冒口，打磨掉范线，对表面进行抛光处理，最终得到一件完整的铸好的物品

“侯爷请看。”工部派来的大匠作赵铁山指着不远处正在制作的泥范。

“这是按所载之法，先制木模，再敷泥成范，阴干后浇铸铁水。一门三千斤重炮，需用铁三万斤，熔炼三日，浇铸一刻，冷却七日，再打磨半月……”

苏晨听着，眉头越皱越紧。

他前世虽不是军工专家，但基本的物理知识和历史常识还是有的。

这种泥范铸造法，缺陷太多了。

“赵匠作，”他打断赵铁山的话，“依此法铸造，十门炮里，能成几门？”

赵铁山愣了愣，苦笑道：“不敢欺瞒侯爷……十门能成三门，已是天幸。多数要么浇铸时炸范，要么冷却时开裂，要么试射时炸膛。”

“炸膛率多少？”

“这……”赵铁山犹豫片刻，压低声音，“若按雁门关军器监的记录，新炮试射，三成会炸。便是试射成功的，用上十几次后，也常有炸膛的。”

三成！

苏晨心中一沉。这意味着，造出十门炮，真正能用的可能只有两三门。

战场上，一门炮炸膛，不仅损失昂贵火炮，更会炸死周围炮兵，严重打击士气。

他走下望台，来到正在制作的泥范前。

泥范高达一丈，内腔已经塑出炮管的形状。几个工匠正用刮板仔细修整内壁，力求光滑。

“泥范的厚度，各处均匀吗？”苏晨问。

赵铁山摇头：“难。泥范阴干时，向阳面干得快，背阴面干得慢，厚薄难免有差。浇铸时，铁水流动不均，冷却速度不同，炮管各处厚度、密度便不同——这是炸膛的主因。”

苏晨蹲下身，抓起一把制作泥范的黏土。土质还算细腻，但夹杂着砂粒。

“黏土里为何掺砂？”

“为增加强度，防止浇铸时泥范崩裂。”赵铁山解释，“但砂粒不均匀，也会影响炮管内壁的光滑。”

问题一个接一个。

苏晨站起身，拍了拍手上的土：“停。”

所有工匠都停下来，疑惑地看向他。

“赵匠作，传令：所有泥范铸造，全部暂停。”苏晨声音不大，却斩钉截铁。

“侯爷？”赵铁山大惊，“这……炮厂刚开工，若停了铸造，三个月之期……”

“照现在的方法，便是造出炮来，也是废铁。”苏晨走向临时搭建的工棚，“所有匠头，来议事。”

半刻钟后，工棚里挤了二十几个匠头。这些都是工部从全国各地调来的顶尖工匠，铸炮、锻铁、木工、石工，各有所长。

苏晨在棚内挂起一块木板，用炭笔在上面画图。

“诸位，”他转身面向众人，“红衣大炮，国之重器。但现在的铸造法，问题太多。本侯今日要说几项改进，诸位听仔细，若有疑问，尽管提出。”

工匠们面面相觑。这位年轻的侯爷，懂铸炮？

苏晨不理会他们的怀疑，开始讲解：

“第一，泥范必须淘汰。改用铁范。”

“铁范？”赵铁山忍不住问，“侯爷，铁范铸造，也有人试过。但铁范散热太快，铁水注入后迅速冷却，炮管脆而易裂，反不如泥范。”

“那是因为你们没用对方法。”苏晨在木板上画出铁范的示意图。

“铁范需预热。浇铸前，将铁范放入窑中加热至暗红色，再注入铁水。如此，铁水冷却均匀，不会因骤冷而产生内应力。”

他顿了顿，继续道：“铁范可反复使用，尺寸标准统一。一门炮的铁范制成后，可铸造数十门同规格火炮，炮管厚度、内径完全一致——这是泥范做不到的。”

工匠们开始窃窃私语。预热铁范的方法，确实没人试过。

“第二，”苏晨画出第二张图，“炮管不能一次铸成。要分三段铸造：炮尾、炮腹、炮口。”

“为何要分三段？”一个老工匠问。

“因为炮尾承受的压力最大。”苏晨指向炮尾位置，“炮弹发射时，火药在炮尾爆燃，这里要承受数千斤的压力。若整个炮管一样厚薄，炮尾强度不够，必炸膛。分三段铸造，炮尾最厚，炮腹次之，炮口最薄。如此，既保证强度，又减轻重量。”

赵铁山眼睛亮了：“侯爷的意思是……炮尾厚八寸，炮腹厚六寸，炮口厚四寸？”

“具体尺寸，要根据炮的口径和长度计算。”苏晨点头？

“但原则是：越靠近炮尾越厚。三段铸好后，用热套法连接——将炮腹加热膨胀，套入炮尾，冷却后自然紧固。炮口同理。”

热套法！

这个工艺，在场的工匠从未听过。

但仔细一想，确实可行。加热的金属会膨胀，冷却后收缩，若将炮腹加热后套入炮尾，冷却后便会紧紧咬合，比铆接、焊接更牢固。