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重型机械

眼间已近夏末。李不伟仔细算来，那批杂交水稻也该是收获的时间了。然而李不伟并不担心水稻的收割，因为户部已派了几百名懂得收割的士卒，早在一月前就开始培训了。另外，手摇式水稻收割机也试制了一台。这种收割机需要两人操作，一人摇动手柄，一人控制方向，比起人工的收割度，已近十倍了。其实以目前的水稻数量，并不需要机械进行收割，然而李不伟既然知道了简易收割机的原理，也忍不住与实验室众人探讨了一番，终于共同‘商议’出了收割机的最终设计图，同时也成立了一家规模不算太大的农业机械厂。当然，这家农机厂也正好位于皇家实验室的范围之内，毕竟只是一个试验型的工厂。
经过近半年的努力，重型机械厂的所有设备已完成了初步安装，有几台设备已试运行了七八天了。

对于重型机械，李不伟是极为关心的。因为有了这些机械，钢材的加工已不是问题，而且其质量也大为改善，一些在以前根本不敢想的产品，此时也可以列入制造计划中了。

第二天一大早，李不伟带着范东来等五六名实验室的学者，直奔重型机械厂而去。还未进入工厂的大门，负责人李广胜便迎了上来。几人略为交谈，李不伟已将目前的情况完全了解。李广胜道：“李大人，最近几日，机械厂内生了翻天覆地的变化。厂房内已有气动锻造设备两台，轧制机两台，冲压机五台，以及一台尚未完成安装的模锻水压机。”李不伟道：“听说这几台设备已完成了调试，有没有试着加工一些零件？”

李广胜笑道：“大人请放心，我们早已进行了试机。这两日间，气动锻造设备主要用于铁质的改善，而轧制机则分别用于钢管与铁轨的轧制。另外，我们还配备了其它几种轧辊，用于加工各种截面的钢板与型材。隔壁的熔炼车间传送进来的成型铁条，经过轧制机加工之后，便会得到一定规格的铁板或型材。由于有了转炉，这几日产出的钢材，其质量已较以往大为改善。”李不伟心中大慰，边走边道：“是啊，转炉炼钢已是一大突破，如果再有了气锤锻造与轧机，所产出的钢锭或型材，其质量自然会大幅提升的。”

几人说着，已走进了厂房大门。此时，整个车间已基本建设完毕，李广胜指着屋顶上几根大梁道：“众位大人，厂房内的行车已正常运行。由于工厂即将完成建设，因此这几日经常会搬动一些较重的设备。虽然轨道车也可搬运，但是没有轨道的地方，便需要由行车起吊运送。只是眼下尚未有钢丝的制作机器，因此起吊绳也只能采用普通的粗绳，由于设计的起吊重量较大，因此起吊绳又需要由多股粗绳拧结成。虽然目前的负重仍未达到设计要求，但好在这几日并没有太重的货物需要运送，因此暂时应急也不成问题。”

李不伟点头道：“以目前的情况来看，优质钢材只能小批量地产出，显然尚未达到预定的产量要求，而且钢丝拉制机也不容易制作，因此还是先更换锅炉吧。”史可接口道：“校长说的是。目前的锅炉是铸造而成，由于使用了过多的铁材，从而使得锅炉太重，而且安全性也大打折扣。如果使用高质量的钢材，显然能将重量减轻至少一半了。”李不伟道：“话虽如此，可是目前的钢材质量究竟如何，也没有测试结果，况且这批重型机械本身的使用寿命，也确实令人担忧。由此可见，除了更换锅炉之外，下一个最重要的任务，便是制造出另外一批重型机械。只有等到优质钢材能够大批量生产的时候，再将其它的机床进行一次全面升级，然后才是考虑钢丝拉制机的制造了。”

范东来道：“校长所言甚是。眼下这几台重型机械，可以说是第一代产品。然而就是这几台机器，便能使得钢材质地已大为改善。如此一来，要继续生产第二代、第三代的重型机械，其制造周期显然会大为缩短。实验室通过跟踪这几台机器的制作进度，得出了这样一个结论：第一代的锻造机，其生产周期为五个月。有了第一台机器，第二代锻造机的制作周期便可以缩短到两三个月。至于第三代、第四代产品的制作周期，估计只有一两个月了。”李不伟笑道：“范大人总结得巧妙，这与车床的换代进度正好有些类似。虽然锻造机的体积不小，但毕竟没有车床那般精密复杂。”

正在此时，前方传来几人呦喝的声音。李不伟向前方向看去，只见一辆小车慢慢驶了过来，再一仔细观察，却见这小车后面还有四五名工人，推着小车缓缓前行，而小车上放着的，正是十几根铁制的轨道。李不伟喜道：“这车上放着的铁轨，可是为了铺设实验室的铁路？”李广胜笑道：“正是。两月之前大人来此视察的时候，也应该见到过一些铁轨。不过当时那批铁轨是铸造而成，为了保证铸件的强度，每米铁轨的重量已达到九十多公斤。如今既然有了轧制机，我们便将以前的铁轨重新回炉熔炼，再用轧机轧制。此时的钢轨，每米的重量已控制在三十公斤以内，其强度又较以往大增。”李不伟道：“铸铁的质地脆硬，用于铁轨的制作显然不太合适。但是球墨铸铁不也可以制作火车轨道么？”李广胜道：“大人有所不知，早在一月之前，我们也曾试着用球墨铸铁来制作铁轨，但是因为齿轮、轴承、密封环、火炮等零件的加工，需要大量的球墨铸铁，因此其供应反而成了问题，倒是熟铁更容易获取了。”李不伟点头道：“原来如此。”说话间，那辆小车已缓缓驶到几人跟前。

在此之前，实验室中的几位学者也曾去过重型机械厂，却并未见到这辆小车。虽然众人都知道重型机械厂有一辆轨道车，但此时看到了实物，不免又是一番赞叹。

这辆小车有四个车轮，底盘是由若干根型材制作而成的一个框架。框架上面，又铺了几块坚实的木板，正好用于运送一些份量较重的零件。众人再看车板之上，果然是十多根轧制而成的铁轨，而车轮下面的铁轨，也与车上运送的一模一样。虽然厂房内的铁轨也有拐弯的情况出现，但这小车在通过拐弯时竟然极为顺畅，只是偶尔听到‘咔咔’的声音，显然是车轮通过轨道的接缝处出的声音。

几人正看得入神，又听李广胜道：“李大人，这是机械厂内唯一的一辆轨道车。其轴距为三米，载重量大约为三到五吨，正好用于修建铁路之用。”李不伟笑道：“恐怕这也是大宋唯一的一辆轨道车了吧。”言毕，几人会心大笑。李广胜笑道：“这倒也是。眼前的小车虽然载重量不大，但是实验室范围的铁轨铺设，全凭着这种小车了。不过大人请放心，我们还会制造几台这种小车，一来方便铁轨的铺设，二来也可以用于其它工厂的内部运输，等到蒸汽机车制造出来之后，还会为其装上拖挂机构。”

李不伟道：“其实这种小车还需再改进一番，只是眼下没有合适的轴承，也只能是看着设计图干着急了。不过轨道的铺设却需尽快，毕竟有了轨道之后，才能开始机车的制造。对了，我看这些轨道的长短不一，是不是加工长轨道有些困难？”李广胜道：“目前的单轨长度只有五米左右，这也是因为操作工人尚不熟练，无法轧制出十米的长度，不过对于轨道车的行走，却无多大影响。”李不伟听了微微点头，又听范东来道：“校长，目前的铁轨铺设参数，也是由实验室计算而得。考虑到临安一年四季的温度变化范围，我们已规定了轨道接缝的间隙宽度。当然，重型机械厂由于一年四季的温度都比较高，因此厂房内部的接缝宽度又与室外的有所不同。”李不伟道：“是啊，钢轨必须要考虑到热胀冷缩效应，否则引起轨道变形可就麻烦了。眼前的这条轨道可以算是重轨了，对于那些小型的工厂，不防铺设为轻轨，轻轨的轮距不用改变，只是改变钢轨的截面形状便是了。”李广胜道：“大人请放心。我们已有了三种钢轨轧辊，可以制作出三种对应规格的钢轨。”李不伟笑道：“如此就好，免得安全系数设得过大，造成一些钢材的浪费。”

其实，重轨与轻轨虽然在重量上有所区分，但还有些其它参数也不太一样。以目前的情况，李不伟也顾不得许多了，直接以重量来区分重轨与轻轨了。对于后世的那种铁轨，李不伟是再熟悉不过了。以前上大学时，他每年都会乘坐四次火车，然而当时并未在意火车的轨道是如何固定的，也没有观察车厢之间的连接方式，当然，他更没想到有朝一日，自己竟然要制造火车与铁轨了。不过好在有了那本《大百科，李不伟已完全掌握了制造轨道与车厢的技术。倘若钢铁的供应能够满足，实验室范围内的火车道便可以尽快铺设起来了。如此一来，以后在各个工厂间行走时，便不需要马车了。坐在火车的星级车厢中品着茶，当真是一种极大的享受。想到此处，李不伟忙道：“几位大人，蒸汽机车的设计已近完成，不过我忽然又想起一事，便是火车的减震了。虽然轨道极为平顺，但如果没有减震缓冲，人坐在上面毕竟不太舒服，而且这种颠簸，对于轴承和铁轨的冲击也不少，显然会影响其使用寿命的。范大人可参考钢弩的钢片叠加法，制造出车厢的钢板减震弹簧。如此一来，坐在火车上当真是比轿子还稳了。”范东来忙道：“校长请放心，此事我们早已考虑到了。”李不伟听得一愣，又笑道：“其实我也知道范大人早已考虑到了，只是我忽然又想起此事，这才忍不住再多说一遍。不过既然要制造钢板簧，轧板机还是少不了的。”

正说着，已走到了轧制机的旁边。李广胜道：“大人，钢板轧机的轧辊正在进行圆柱度的修正，因此并未有钢板产出，倒是这台轧机正好用于铁轨的制作，也算是正常工作了。众位大人现在看到的是钢管轧机，这台机器已试运行了整整三日。第一天的时候，由于工人尚未完全掌握其使用方法，因此轧制出来的钢管壁厚不一，显然无法使用。不过到了第三日，工人的操作也熟练了许多，如今制作出来的无缝钢管，其总长度已有二十多米了。”李不伟笑道：“试机的前三天便能够制作二十多米，也算是不错了。制作的过程不太麻烦吧？”李广胜忙道：“钢管的制作过程，也是完全按照操作手册上进行的。先是用熟铁铸造出一个圆柱体，然后经过多次锻造，并且保持其形状基本不变。此时，含炭量高的部分已集中在圆柱型钢碇的中心轴上，接下来，再将中心轴的部分用钻头钻掉，剩余的部分再加热之后，套入硬质钢芯，然后进行多次轧制。按这种方法制作出来的，便是真正的无缝钢管了。到了今天，钢管的最大长度已能达到九十厘米，而内径则从五毫米到六厘米之间不等。虽然这与操作手册上所标明的参数还有一段差距，但毕竟工人们只试着操作了三天，有如此进展已属不易了。估计再过些日子，便可以达到手册中的要求了。等到第二个重机车间建好的时候，每天制作四百米的无缝钢管，估计也不是什么难事。”

石仲秋在一旁道：“校长，其实蒸汽机的管路也可以换为这种无缝钢管。虽然钢管是采用热轧成型，但是铜管却可以通过冷轧的方式制作，再加上拉制铜丝用到的的润滑液，完全可以获得耐高压的铜管。我们已做了初步的计划，争取在三四个月之内，将原先的那批铸造铜管逐渐收回，而改为轧制钢管或铜管。如此一来，既能省下不少铜材，又能提高管线的强度与密封度。”李广胜应声道：“石大人所言极是。铸造的管材，其管壁太厚，而且精度与强度均达不到要求。如果将以前的铜管回收，估计能够制作出两倍长度的轧制管材了。”李不伟喜道：“此法甚妙。既然石大人提到了零件的更换，不过索性更换得彻底一些。从今日起，不仅蒸汽管线需重新制作，所有承受较大拉升应力、弯曲应力、扭转应力，以及剪应力的零部件，都要采用锻压与冲压的方式加工。不过话说回来，如此大规模的换件，必然使得加工量大增，显然又会影响到早已制定的计划。”

到这里，李不伟忽又觉得自己有些太过追求完美，心道：我若是始终追求完美，到时候才有个结束呢？以前制造好的那批设备，虽然也有些不尽如人意，可毕竟也能正常运转。倘若将这些正常运转的机器重新改造，必然要费很大的气力，与其如此，还不如重新制造一批机器呢。想到此处，李不伟又改口道：“不过，重型机械的制造才是当务之急。如果我估计得没错的话，眼前的这几台重型机械，其自身的零件也需要一些改进吧？”李广胜忙道：“正是，下官已收到一些样图，并且做了详细的加工计划，一些零件也需要重新加工。至于石大人所说的管线的制作，应该不会误事。虽然火车轨道极费钢材，不过好在近期铁产量大增，每日都有大量的铁锭从码头运回，一时间也能够满足需求。”

李不伟点头道：“既然如此，从今日起便要昼夜赶工了，如果遇到一些机械故障，还需尽快通知实验室，如果是小的故障，便由重机厂的机修工自行解决吧。以目前的情况来看，各种零件先出自重机厂，但此时所产出的只是些毛坯件，最终还需运到机加工车间进行二次加工与精加工的。如今的重机厂既然有了轧制与锻压设备，又有了五台气动冲床，显然为机加工车间省了不少工序。”李广胜道：“大人说得极是。只是由于重机厂尚未正式开工，因此这五台冲压机暂时只是用于测试铁的韧性与强度。当然，除了冲压机之外，水压机也可以进行铁材的压制。”说着，伸手向左边一指。

李不伟顺着手势看过去，果然是一台制作得极为粗糙的水压机。这台水压机甚是庞大，约有五米多高，而且尚未完成安装。这机器的上面站了几个工人，显然是在做一些检查。李不伟问道：“这台模锻水压机何时能够完成安装？”李广胜道：“模锻水压机的主体都已基本完成安装，现在就差一些主要配件了。只要合适的轧制钢管制作出来之后，马上便可以试机了。”

李不伟道：“试机自然是没问题的，这台水压机的设计压力为六百吨，要锻压些小型的铁锭估计不成问题，只是不知道其使用寿命如何……”李广胜刚才还是笑容满面，此时忽然面露忧色，道：“其实下官也在担心这个问题。这台水压机有两个直径四十厘米的主缸，四根直径二十厘米的立柱，按理说，此种结构极为结实。但是，由于活塞要承受极大的压力，其密封却是个问题。目前的设计，虽然已使用了多级密封，甚至还用到了炭化的杜仲橡胶圈，但未进行测试之前，始终没有把握。”

其实，李不伟早在去年，便曾当着众臣的面夸下海口，声称有一种机器，能将铁锭像和面一般任意变形，他说的正是水压机。然而到了今天，李不伟才现自己的计划有些失误，他本不该急着制造水压机的。正确的做法，是等到轧机制造出来，再使用新型钢材制作水压机。因为水压机对于材料的要求更高，虽然球墨铸铁也能满足要求，但几吨重的铸铁，其加工却是个问题。然而到了此时，李不伟也没有其它选择，只好自我安慰，心想：或许这也和车床的制作一样，需要一代代地升级吧。

李广胜又道：“大人，这台水压机总重六十吨。按设计说明中所述，可以将五百多公斤的铁锭任意变型，也可以安装模具，将铁板压制成各种形状。其实对于整台机器的使用寿命，下官倒不太担心，只是由于目前的材料达不到要求，模具的刚度反倒是个问题。”

李不伟叹道：“事到如今，李大人也不必太过担忧。等这台机器能够运转之后，还是先赶着制作另一台水压机吧。有了水压机，锻造、冲压、挤压、拉伸等加工手段便可得以实现，同时，的转子轴、轧钢机的机架、炮管、等大型机械零件的加工便容易了许多。”

……

着眼前这些简陋的设备，耳边传来各种机器的轰鸣声，李不伟忽然觉得工业时代已然来临，尽管他清楚地知道，这甚至根本算不上正式开始。然而一想起与火炮，李不伟又觉得前景一片光明。眼前这台水压机虽然功能极为简单，制造得也极为粗糙，但的确能够实现铁锭的锻压了。如果钢材的质量得到提升，第二代水压机的性能又会大幅改进。用这些机器制造出的工具或武器，都是以前的手工方式所不可比拟的，不仅提高了强度与使用寿命，而且也减轻了重量，显然又能省下不少铁材了。

想到此处，李不伟转向范东来道：“史、赵两位将军明日要去皇家实验室商议武器制造一事，还请范大人准备一下。另外，既然重型机械厂已开工，那几种枪械的设计图，明日也该拿出来了。”

范东来听得一愣，道：“校长，按原来的计划，明日要进行钢板熔焊枪的试验……”

李不伟笑道：“眼下钢板还未制作出来呢，熔焊枪的试验，不如改在后天吧。”

注：描写机械的章节，语言极难组织，凑合着看吧。）