第一八六章 改进工具（一）
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明朝制造的鸟铳，一般是用熟铁制造34根短铁管，再将短铁管焊接成一根长铁管。尽管，焊接之处外层再裹上一层熟铁、铜之类的金属进行加固。
而枪管焊接成完成之后，还要“镗钻”对枪管内部进行不断的加工。镗钻是一种简单的手工机床，以木头做框架，圆形石盘做惯性轮，系上皮条后用人力拉动，使石盘带动钻头旋转。
由于工具的简陋，枪管内部的加工速度是很慢的，一名熟练的技术工人，需要大约200300个小时，才能对枪管内部的加工。
具备使用镗钻机床加工枪管内壁的工匠，整个大明不超过五千人。普通的工匠没有镗钻操作经验之前，根本排不上用场。
肖图白说道也就是三个技术难题，第一个是制管，三四根枪管焊接为一根，效率比较低，质量也不可靠。第二个问题是刀具，没有良好的刀具，镗钻效率低。第三个问题，人力作为动力，每天只能钻一寸（3.3厘米）？”
在场的技术人员，纷纷点头。
王思宇更是说道只要其中任何一个问题获得解决，火铳的生产效率，就会大增。”
肖图白点头道好，带我工厂。”
出了府邸后，一行人乘坐马车，赶往天津军械厂。
天津军械厂虽然位于咸水沽，但是不在咸水沽镇政府位于同一座棱堡城内内，而是在另外一座正在不断大兴土木的新城区。
事实上。作为咸水沽最大的工厂，天津军械厂区完全是一座5平方公里的城市。外层正在修筑棱堡式城墙防御，内部驻扎500名军队专门用于守卫兵工厂。
除此之外，工人也定期进行军事操练，遇到攻城战役，工厂里面拥有充沛的弹药、粮食，生产兵器的工人。也能够拿起兵器进行防御。
进入了天津军械厂内部，肖图白也不仅赞叹厂区规模之辉煌。
整个厂内的工人和其家属的人口加起来，达到万人规模。工厂内部有学校、有医院、有警察局、有商店、有娱乐服务场所。总而言之。工人的绝大多数的需求，都能够通过工厂内部获得满足。
天津军械厂的规模可以称得上17世纪的巨无霸工厂。
在17世纪的欧洲，几百人规模的厂子。已经是大型工厂。天津军械厂已经达到了万人规模，已经处于世界领先层次。
整个天津军械厂，包含了石油加工厂和军器厂两大部分，石油加工业的比重甚至比军器厂规模更大。
而军械器加工，也分为多个分厂——炮厂、火铳厂、弹药厂等等多个部分。
炮厂有600多名工匠，当然目前以制造虎蹲炮这种技术含量最低的小型火炮为主，每月能够提供100多门虎蹲炮。
火铳厂，拥有工匠3000多人，主要生产崇祯八型的鸟铳，月产量目前只有300多只。显然于机器还未配备齐全，以及工匠在新环境还需要磨合。
弹药厂，月生产20吨火药、10吨弹片，还不够皇家新军和预备役部队的训练所需。要，按照皇家新军的训练标准。一天射击50发子弹，每发子弹所需的火药是15克，人均一天训练所需的火药将近一斤。再加上炮兵的训练所耗费的弹药，皇家新军一天便需要消耗的火药两三吨以上，月消耗火药达到60吨以上。
60吨火药市场上采购的价格，大约达到10万两银子以上。而天津军械厂的生产成本。只需要3万多两银子，哪怕是出厂价为5万两，每月也节约了一半的火药采购经费。
像皇家新军这般恐怖的黑火药消费需求，比之大明全国其他军队加起来还要庞大的多。因为，明军大多数的火器部队，平时都很少训练的。临战之前，实弹射击几发子弹便送上了战场。
哪像皇家新军，一天训练所需的弹药，几乎和打一场激烈的战斗差不多。
此时，全世界的军队所有的火药皆是黑火药。************不外乎是硝酸钾、硫磺、木炭。
硫磺、木炭皆是很容易获得，但是中国罕见大型的硝土矿，所以只能以土法练硝的方式获得硝酸钾。
好在中国古代制造黑火药已经有千年以上的历史，早就发明了“土法练硝”获得硝酸钾的方式，技术储备上不存在任何问题。
制造硝酸钾之前，首要收集硝土原料。根据据“夏盐、终落花流水硝”的原理，盐土地春季扫硝土是最好的时节。经过一冬，盐土上层出现一层黄色土质浮于地面。春雨来临前，便可以厕所等等场地收集硝土。
好在咸水沽等地早就推行了公共厕所制度，使得硝土收集非常容易。而为了充分收集硝土，军工厂还模仿欧洲国家，设立“集硝官”这个职位，具体的工厂，就是派人到城市的厕所、茅坑等等场地，专门收集恶臭难闻的硝土。
到了火铳的生产车间，肖图白看到。最核心的枪管制造过程中，已经分为多个步骤。每一步骤皆是采取分工合作。
专门有人制造40厘米长的短铁管、也专门有人将多段段铁管焊接为一根长枪管。最后，是用镗钻机床加工枪管内壁的步骤。
除了枪管之外，还有许多火铳需要的零件，也皆是在不同的车间被加工完成。最后汇总道一起，由普通的工匠，将之组装加工成为成品的鸟铳。
肖图白感觉到，明朝的军工厂虽然是手工业为主，但是也初步拥有了分工合作、标准化生产的影子。
后世人惊叹大秦帝国的军工厂，采用标准化生产零件和分工合作的办法。使得大秦帝国能够批量生产先进的武器，从而横扫六国，统一了天下。很多人以为，标准化生产零件和流水线分工合作，到了后世就失传了。
其实，这是一个误的印象。
大秦帝国的军工生产模式，一直深远影响中国后世的兵器制造业。比如。中国古代的唐宋元明等等历朝，兵器制造业的规模都是极其庞大。几千人的兵工厂非常常见，这种大型的工厂。采取分工合作、标准化生产零件、流水线式生产，也是必然的结果。
同一时代的欧洲，领先大明的根本不是生产技术。而是在数学、物理、化学等等领域的自然科学的基础理论探索上。
17世纪的明朝与欧洲最大的区别，恐怕是在于上层知识分子的态度方面。欧洲文艺复兴之后，高端的知识分子开始放下了身段，开始研究自然科学。所以，欧洲不断的涌现出各种科学理论，用以指导工业生产的实践。
而明朝的主流知识分子，更迷恋科举、当官，只有当官才被认为有出息。虽然明末也有徐光启、宋应星之类的科技牛人，但却是整个大明知识分子中的非主流。
正于中国的主流知识分子，并不喜欢研究自然科学。造成了中国的工业制造。长期得不到科学界的理论指导。工匠们能够获得知识分子一星半点的高级理论指导，往往也会欣喜若狂。
天津军械厂就是因为许多自然科学基础理论的缺乏，造成了生产力发展的瓶颈。肖图白也不得不亲自担任，理论指导实践，引导生产力发展。
“镗钻的刀具问题。第一堕子钢不够硬，第二刀具设计的不合理。”经过一番考虑，肖图白决定先对刀具进行改进，这也是非常重要的工具，与此同时也是最容易立竿见影的获得改进的工具。
鸟铳的枪管内部加工速度慢，除了由于工匠体力不济之外。更是因为镗钻上所用的刀具不够坚硬。而刀具的硬度直接影响了镗钻机床加工的质量和效率问题。
这年代的刀具用的是钢。硬度自含碳量决定。这里面肖图白不得不给工匠们上课，普及一些钢铁的知识。
“众所周知，钢铁中一般分为生铁、熟铁、钢。一般来说含碳量在0.02%以下，又叫锻铁、纯铁，熟铁质地很软，塑性好，延展性好，可以拉成丝，强度和硬度均较低，容易锻造和焊接。”
“含碳量在0.02%至2.04%之间的叫做钢。钢又分低碳钢、中碳钢、高碳钢。含碳量碳低与0.25%的是低碳钢。大于0.25%低于0.6%是中碳钢，高于0.6%的是高碳钢。”
“而碳含量高于2.04%的一般被称为生铁。生铁坚硬、耐磨、铸造性好，但生铁脆，不能锻压。”
“生铁经过高温煅烧，可以降低含碳量，变成钢。”
“熟铁也能淬火、加碳也能够变成钢。”
“一般来说，熟铁、低碳钢、中碳钢、高碳钢、生铁，皆含碳量不同，而决定了其性质不同。含碳量越低，越软越容易锻造。含碳量越高，则越硬越不容易锻造。”
“一般来说，高碳钢就是我们需要的工具钢。高碳钢的强度、硬度，皆远远超过堕子钢。因为，这堕子钢是低碳钢，也仅仅比熟铁稍微硬一些........”
经过肖图白的讲解后，众多工匠纷纷觉得恍然大悟，感觉眼前似乎展现出全新的一片天地。
当然，众人也惊喜的，解决刀具的硬度也有了明确的方向。
“国师大人的意思是，如果能做出高碳钢，就能让刀具变的坚硬？”
“对！一般来说，高碳钢才是工具钢，用于机床相关的刀具。”
“是机床？”
“.........”
一连串的解释，令众多工匠觉得，鲁班、墨子在世，也未必能比得上国师爷博学多智。
由于肖图白的启发，工匠们意识到。“堕子钢”是灌钢，既是以生铁、熟铁混合加热，制作出来的低碳钢。
古代一些优秀的工匠，甚至不屑的说“灌钢是伪钢，百炼钢才的真钢”。百炼钢的质量，不同的铁匠经验心得不同，质量也不同。
总而言之，古代的钢铁冶炼知识，虽然积累了一堆的实践经验，但是理论体系比较混乱。肖图白直接提出，钢铁是按照含碳量多少进行分类，明确的确立了科学的标准。也为钢铁技术的研究和发展，指明了一条明路。
按照肖图白的提示，工匠们很快醒悟了——很快便将堕子钢的锉刀、钻头，表面涂上碳，通过淬火加工成为高碳钢。
高碳钢比之低碳钢自是如同神兵利器一般，加工熟铁枪管简直是削铁如泥了。肖图白在这些工匠们心目中的形象，再次升华成为权威的活神仙。
而弄出高碳钢，仅仅是改进刀具的第一步，还可以通过改进刀具的几何形状，来增加性能。明朝用的刀具，皆是普通的扁形的刀具，切、削、镗、钻的性能还是不够的，肖图白改进刀具——发明了经典的“麻花钻”！
在后世，麻花钻是各类手工、电动钻孔工具，以及钻床、铣床、车床上最常用的钻孔和旋转切削的工具。
当然了，肖图白记得中国普通的机械工人倪志福在1953年发明的三尖七刃麻花钻头，也就是震动全世界的倪志福钻头——这是超级麻花钻，比普通的麻花钻效率要高的多，成为了刀具世界中的传奇。
那时候，新中国刚刚成立，为了争取世界各国在政治上的认同，免费向全世界公布这种钻头的技术，虽然迎来全世界的褒奖，但是却失去了太多的利益。
遗憾的是，肖图白虽然倪志福钻头大名鼎鼎，但是他根本不如何制造这种钻头。所以，暂时弄出最普通的麻花钻。当然了，哪怕是最普通的麻花钻，也比明朝时期的简陋刀具要科学先进的多。
按照肖图白绘制的麻花钻图纸，并且指点麻花钻磨制口诀“刃口摆平轮面靠，钻轴斜放出锋角。由刃向背磨后面，上下摆动尾别翘。”
这句口诀出来后，效果就不同了。肖图白，众多的工匠目光中露出了狂热，拼命的记录肖图白的口诀，并且争相提问。
事实上，古代的工匠们，大多数的关键技术，都需要留一手，专门传给少数的关门弟子。而像肖图白这么无私的传授这么多高级的先进技术，恐怕只有春秋战国时期的鲁班、墨子等等早期的技术大牛。
在儒家思想未大一统之前，诸子百家争鸣，争相改进和传播的技术和思想，所以春秋战国时期的思想和技术的发展和进步，实乃中国最快的时期。儒家学说一统天下之后坏事了——儒家子弟直接货物帝王家，专门钻营如何在官场上往上爬。在思想争鸣领域，逐渐变得死水一潭。(未完待续。。)
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明朝制造的鸟铳，一般是用熟铁制造34根短铁管，再将短铁管焊接成一根长铁管。尽管，焊接之处外层再裹上一层熟铁、铜之类的金属进行加固。
而枪管焊接成完成之后，还要“镗钻”对枪管内部进行不断的加工。镗钻是一种简单的手工机床，以木头做框架，圆形石盘做惯性轮，系上皮条后用人力拉动，使石盘带动钻头旋转。
由于工具的简陋，枪管内部的加工速度是很慢的，一名熟练的技术工人，需要大约200300个小时，才能对枪管内部的加工。
具备使用镗钻机床加工枪管内壁的工匠，整个大明不超过五千人。普通的工匠没有镗钻操作经验之前，根本排不上用场。
肖图白说道也就是三个技术难题，第一个是制管，三四根枪管焊接为一根，效率比较低，质量也不可靠。第二个问题是刀具，没有良好的刀具，镗钻效率低。第三个问题，人力作为动力，每天只能钻一寸（3.3厘米）？”
在场的技术人员，纷纷点头。
王思宇更是说道只要其中任何一个问题获得解决，火铳的生产效率，就会大增。”
肖图白点头道好，带我工厂。”
出了府邸后，一行人乘坐马车，赶往天津军械厂。
天津军械厂虽然位于咸水沽，但是不在咸水沽镇政府位于同一座棱堡城内内，而是在另外一座正在不断大兴土木的新城区。
事实上。作为咸水沽最大的工厂，天津军械厂区完全是一座5平方公里的城市。外层正在修筑棱堡式城墙防御，内部驻扎500名军队专门用于守卫兵工厂。
除此之外，工人也定期进行军事操练，遇到攻城战役，工厂里面拥有充沛的弹药、粮食，生产兵器的工人。也能够拿起兵器进行防御。
进入了天津军械厂内部，肖图白也不仅赞叹厂区规模之辉煌。
整个厂内的工人和其家属的人口加起来，达到万人规模。工厂内部有学校、有医院、有警察局、有商店、有娱乐服务场所。总而言之。工人的绝大多数的需求，都能够通过工厂内部获得满足。
天津军械厂的规模可以称得上17世纪的巨无霸工厂。
在17世纪的欧洲，几百人规模的厂子。已经是大型工厂。天津军械厂已经达到了万人规模，已经处于世界领先层次。
整个天津军械厂，包含了石油加工厂和军器厂两大部分，石油加工业的比重甚至比军器厂规模更大。
而军械器加工，也分为多个分厂——炮厂、火铳厂、弹药厂等等多个部分。
炮厂有600多名工匠，当然目前以制造虎蹲炮这种技术含量最低的小型火炮为主，每月能够提供100多门虎蹲炮。
火铳厂，拥有工匠3000多人，主要生产崇祯八型的鸟铳，月产量目前只有300多只。显然于机器还未配备齐全，以及工匠在新环境还需要磨合。
弹药厂，月生产20吨火药、10吨弹片，还不够皇家新军和预备役部队的训练所需。要，按照皇家新军的训练标准。一天射击50发子弹，每发子弹所需的火药是15克，人均一天训练所需的火药将近一斤。再加上炮兵的训练所耗费的弹药，皇家新军一天便需要消耗的火药两三吨以上，月消耗火药达到60吨以上。
60吨火药市场上采购的价格，大约达到10万两银子以上。而天津军械厂的生产成本。只需要3万多两银子，哪怕是出厂价为5万两，每月也节约了一半的火药采购经费。
像皇家新军这般恐怖的黑火药消费需求，比之大明全国其他军队加起来还要庞大的多。因为，明军大多数的火器部队，平时都很少训练的。临战之前，实弹射击几发子弹便送上了战场。
哪像皇家新军，一天训练所需的弹药，几乎和打一场激烈的战斗差不多。
此时，全世界的军队所有的火药皆是黑火药。************不外乎是硝酸钾、硫磺、木炭。
硫磺、木炭皆是很容易获得，但是中国罕见大型的硝土矿，所以只能以土法练硝的方式获得硝酸钾。
好在中国古代制造黑火药已经有千年以上的历史，早就发明了“土法练硝”获得硝酸钾的方式，技术储备上不存在任何问题。
制造硝酸钾之前，首要收集硝土原料。根据据“夏盐、终落花流水硝”的原理，盐土地春季扫硝土是最好的时节。经过一冬，盐土上层出现一层黄色土质浮于地面。春雨来临前，便可以厕所等等场地收集硝土。
好在咸水沽等地早就推行了公共厕所制度，使得硝土收集非常容易。而为了充分收集硝土，军工厂还模仿欧洲国家，设立“集硝官”这个职位，具体的工厂，就是派人到城市的厕所、茅坑等等场地，专门收集恶臭难闻的硝土。
到了火铳的生产车间，肖图白看到。最核心的枪管制造过程中，已经分为多个步骤。每一步骤皆是采取分工合作。
专门有人制造40厘米长的短铁管、也专门有人将多段段铁管焊接为一根长枪管。最后，是用镗钻机床加工枪管内壁的步骤。
除了枪管之外，还有许多火铳需要的零件，也皆是在不同的车间被加工完成。最后汇总道一起，由普通的工匠，将之组装加工成为成品的鸟铳。
肖图白感觉到，明朝的军工厂虽然是手工业为主，但是也初步拥有了分工合作、标准化生产的影子。
后世人惊叹大秦帝国的军工厂，采用标准化生产零件和分工合作的办法。使得大秦帝国能够批量生产先进的武器，从而横扫六国，统一了天下。很多人以为，标准化生产零件和流水线分工合作，到了后世就失传了。
其实，这是一个误的印象。
大秦帝国的军工生产模式，一直深远影响中国后世的兵器制造业。比如。中国古代的唐宋元明等等历朝，兵器制造业的规模都是极其庞大。几千人的兵工厂非常常见，这种大型的工厂。采取分工合作、标准化生产零件、流水线式生产，也是必然的结果。
同一时代的欧洲，领先大明的根本不是生产技术。而是在数学、物理、化学等等领域的自然科学的基础理论探索上。
17世纪的明朝与欧洲最大的区别，恐怕是在于上层知识分子的态度方面。欧洲文艺复兴之后，高端的知识分子开始放下了身段，开始研究自然科学。所以，欧洲不断的涌现出各种科学理论，用以指导工业生产的实践。
而明朝的主流知识分子，更迷恋科举、当官，只有当官才被认为有出息。虽然明末也有徐光启、宋应星之类的科技牛人，但却是整个大明知识分子中的非主流。
正于中国的主流知识分子，并不喜欢研究自然科学。造成了中国的工业制造。长期得不到科学界的理论指导。工匠们能够获得知识分子一星半点的高级理论指导，往往也会欣喜若狂。
天津军械厂就是因为许多自然科学基础理论的缺乏，造成了生产力发展的瓶颈。肖图白也不得不亲自担任，理论指导实践，引导生产力发展。
“镗钻的刀具问题。第一堕子钢不够硬，第二刀具设计的不合理。”经过一番考虑，肖图白决定先对刀具进行改进，这也是非常重要的工具，与此同时也是最容易立竿见影的获得改进的工具。
鸟铳的枪管内部加工速度慢，除了由于工匠体力不济之外。更是因为镗钻上所用的刀具不够坚硬。而刀具的硬度直接影响了镗钻机床加工的质量和效率问题。
这年代的刀具用的是钢。硬度自含碳量决定。这里面肖图白不得不给工匠们上课，普及一些钢铁的知识。
“众所周知，钢铁中一般分为生铁、熟铁、钢。一般来说含碳量在0.02%以下，又叫锻铁、纯铁，熟铁质地很软，塑性好，延展性好，可以拉成丝，强度和硬度均较低，容易锻造和焊接。”
“含碳量在0.02%至2.04%之间的叫做钢。钢又分低碳钢、中碳钢、高碳钢。含碳量碳低与0.25%的是低碳钢。大于0.25%低于0.6%是中碳钢，高于0.6%的是高碳钢。”
“而碳含量高于2.04%的一般被称为生铁。生铁坚硬、耐磨、铸造性好，但生铁脆，不能锻压。”
“生铁经过高温煅烧，可以降低含碳量，变成钢。”
“熟铁也能淬火、加碳也能够变成钢。”
“一般来说，熟铁、低碳钢、中碳钢、高碳钢、生铁，皆含碳量不同，而决定了其性质不同。含碳量越低，越软越容易锻造。含碳量越高，则越硬越不容易锻造。”
“一般来说，高碳钢就是我们需要的工具钢。高碳钢的强度、硬度，皆远远超过堕子钢。因为，这堕子钢是低碳钢，也仅仅比熟铁稍微硬一些........”
经过肖图白的讲解后，众多工匠纷纷觉得恍然大悟，感觉眼前似乎展现出全新的一片天地。
当然，众人也惊喜的，解决刀具的硬度也有了明确的方向。
“国师大人的意思是，如果能做出高碳钢，就能让刀具变的坚硬？”
“对！一般来说，高碳钢才是工具钢，用于机床相关的刀具。”
“是机床？”
“.........”
一连串的解释，令众多工匠觉得，鲁班、墨子在世，也未必能比得上国师爷博学多智。
由于肖图白的启发，工匠们意识到。“堕子钢”是灌钢，既是以生铁、熟铁混合加热，制作出来的低碳钢。
古代一些优秀的工匠，甚至不屑的说“灌钢是伪钢，百炼钢才的真钢”。百炼钢的质量，不同的铁匠经验心得不同，质量也不同。
总而言之，古代的钢铁冶炼知识，虽然积累了一堆的实践经验，但是理论体系比较混乱。肖图白直接提出，钢铁是按照含碳量多少进行分类，明确的确立了科学的标准。也为钢铁技术的研究和发展，指明了一条明路。
按照肖图白的提示，工匠们很快醒悟了——很快便将堕子钢的锉刀、钻头，表面涂上碳，通过淬火加工成为高碳钢。
高碳钢比之低碳钢自是如同神兵利器一般，加工熟铁枪管简直是削铁如泥了。肖图白在这些工匠们心目中的形象，再次升华成为权威的活神仙。
而弄出高碳钢，仅仅是改进刀具的第一步，还可以通过改进刀具的几何形状，来增加性能。明朝用的刀具，皆是普通的扁形的刀具，切、削、镗、钻的性能还是不够的，肖图白改进刀具——发明了经典的“麻花钻”！
在后世，麻花钻是各类手工、电动钻孔工具，以及钻床、铣床、车床上最常用的钻孔和旋转切削的工具。
当然了，肖图白记得中国普通的机械工人倪志福在1953年发明的三尖七刃麻花钻头，也就是震动全世界的倪志福钻头——这是超级麻花钻，比普通的麻花钻效率要高的多，成为了刀具世界中的传奇。
那时候，新中国刚刚成立，为了争取世界各国在政治上的认同，免费向全世界公布这种钻头的技术，虽然迎来全世界的褒奖，但是却失去了太多的利益。
遗憾的是，肖图白虽然倪志福钻头大名鼎鼎，但是他根本不如何制造这种钻头。所以，暂时弄出最普通的麻花钻。当然了，哪怕是最普通的麻花钻，也比明朝时期的简陋刀具要科学先进的多。
按照肖图白绘制的麻花钻图纸，并且指点麻花钻磨制口诀“刃口摆平轮面靠，钻轴斜放出锋角。由刃向背磨后面，上下摆动尾别翘。”
这句口诀出来后，效果就不同了。肖图白，众多的工匠目光中露出了狂热，拼命的记录肖图白的口诀，并且争相提问。
事实上，古代的工匠们，大多数的关键技术，都需要留一手，专门传给少数的关门弟子。而像肖图白这么无私的传授这么多高级的先进技术，恐怕只有春秋战国时期的鲁班、墨子等等早期的技术大牛。
在儒家思想未大一统之前，诸子百家争鸣，争相改进和传播的技术和思想，所以春秋战国时期的思想和技术的发展和进步，实乃中国最快的时期。儒家学说一统天下之后坏事了——儒家子弟直接货物帝王家，专门钻营如何在官场上往上爬。在思想争鸣领域，逐渐变得死水一潭。(未完待续。。)
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