第一炉铁水的成功与随之而来的“成本”和“持续改进”理念,像两块投入心湖的巨石,在林谷核心成员中激荡起层层思考的涟漪。庆祝的烟火气尚未完全散尽,实干的气息便已重新弥漫开来。尤其是墨恒,这个年轻的工匠首领,仿佛被注入了一股新的动力,眼神中除了往日的专注,更多了几分跃跃欲试的锐气。
生铁已得,如何将其转化为堪用的工具和武器,成了摆在面前最紧迫的任务。传统的锻打方式,依赖壮汉轮动大锤,不仅效率低下,对体力消耗极大,且难以保证每一次锤击的力度和落点一致,产品质量波动很大。林凡提出的“水力锻锤”构想,早已在墨恒心中扎根,如今有了“节省人力、提高效率、保证一致”这明确的目标驱动,更是让他寝食难安,全身心投入其中。
他不再满足于林凡给出的简单原理图,而是整日泡在已然成为林谷动力之源的水轮旁。他仔细观察水轮转动的每一个细节,测量转速,计算扭矩,甚至用泥土捏出微缩模型,反复推演如何将水轮持续的圆周运动,转化为锻锤所需的、强有力的垂直往复运动。
“林师,”一次讨论中,墨恒指着自己画得更加精细的草图,眉头微蹙,“若按最初设想,直接用偏心轮带动连杆和锤头,冲击力是够了,但起落太快,工匠来不及翻转铁坯。而且,锤头升起后全靠下落的力量,难以控制轻重。”
林凡赞赏地看着他:“发现问题比解决问题有时更难。你想得很对。我们需要一个机构,既能积蓄力量,产生重击,又能让锤头在抬起后有一个短暂的停留,方便操作。想想看,有什么办法可以让动作‘慢’下来,或者说,让力量‘存’一下再释放?”
墨恒盯着哗哗流淌的溪水,又看了看水轮,忽然灵光一闪:“杠杆!加一根长的杠杆!把连杆连接在杠杆的一端,水轮带动杠杆这头轻轻抬起,另一端的锤头就会高高扬起……当杠杆这头被释放或压下时,锤头就能靠自身的重量狠狠砸下!而且杠杆的支点可以调整,就能控制锤击的力道!”
“妙!”林凡击掌称赞,“这就是‘蓄势’和‘放大’!利用杠杆,既降低了水轮直接驱动所需的力量,又获得了更大的冲击力和可调节性!墨恒,你已经开始掌握‘借力’的精髓了!”
得到肯定的墨恒信心大增,立刻着手设计。他设计了一根坚固的、可以围绕一个固定支点转动的巨大硬木作为杠杆(撬杆)。杠杆的一端(动力臂)通过一根垂直的连杆与水力驱动的凸轮(或曲柄)机构相连;另一端(阻力臂)则安装上沉重的、形状合适的锻锤锤头。他还巧妙地设计了一个简单的卡榫或脱扣装置,使得工匠可以通过脚踩或手拉一根绳索,控制锤头何时落下,实现了“半自动化”操作。
图纸一定,立刻转入制作阶段。这又涉及到木工、铁件(制作连接轴和锤头)、以及基础结构的建造。公输桐带领的木工组负责制作巨大的杠杆和支撑架,要求木材坚韧,榫卯结构必须极其牢固,能承受反复的冲击。鲁垚则带着铁匠,按照墨恒的要求,铸造出几个不同重量、底部平整或带有特定弧度的铸铁锤头,以及坚固的铁质连接件。
锻造区的选址紧邻水力鼓风机和未来的炒钢区,形成一条初步的生产流水线。一片平整的土地被夯实,巨大的杠杆支架被深埋固定。当最后一个铁质连接轴被安装到位,那个结构简单却充满力量感的水力锻锤,终于静静地矗立在了众人面前。
调试之日,吸引了几乎所有空闲的谷民围观。墨恒深吸一口气,示意控制水闸。水流奔涌,水轮缓缓转动,通过连杆机构,开始周期性地抬起杠杆的一端。只见杠杆另一端的沉重锤头,随之被缓缓提升至最高点,然后,在墨恒拉动绳索释放卡榫的瞬间——
“轰!!!”
一声沉闷而巨大的响声震动了地面!锻锤以千钧之势砸在下方放置的一块厚铁砧上,火星都未曾溅起,只因力量完全被铁砧和地基吸收,但那声巨响和仿佛地震般的颤动,让所有围观者都倒吸了一口凉气!这力量,远超人力所能及!
墨恒调整了支点位置和卡榫机构,又试了几次,锤击的力量和频率都可以在一定范围内调节。成功了!
欢呼声再次响起,但这欢呼中多了几分对力量的敬畏。
接下来,便是将理论应用于实践。第一批需要锻打的,正是那些冷却了的生铁锭。要将它们变成有用的材料,需要经过“炒炼”或直接锻打脱碳。
鲁垚亲自操刀,他先指挥人在锻锤旁砌起了小型的炒钢炉,将生铁块加热至半熔融状态,然后用长铁棍不断搅拌(炒),同时鼓入空气,使铁水中的碳氧化。这是一个极其辛苦且需要经验的技术活,火焰灼人,烟尘弥漫。炒炼到一定程度,铁水粘度增加,形成一团团海绵状的铁团(熟铁坯)。
然后,这红热的熟铁坯被铁钳夹出,放到水力锻锤下的铁砧上。
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