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再造汉明

第八章 砂皮

刘云龙回到家后,把收了一家铁匠铺的事告诉了父母。父母也没问他干嘛要收一家铁匠铺,反正认为他收下铁铺肯定是有道理的。

第二天,刘云龙拿着60两银子,与铁铺掌柜做了交接,铁铺正式归刘云龙所有。

刘云龙问了几个铁匠的名字,他们叫贝喜鲁、边晓松、曹剑、常金奇、陈子雄、唐苏殿、查长根。

曹剑、陈子雄、唐苏殿、查长根是苏州本地人。贝喜鲁、边晓松是江西袁州人,当初是跟着掌柜来到苏州的。常金奇是宁国人,从小就学了铁匠。

7个铁匠中以贝喜鲁年纪最大,刚刚满42岁。

刘云龙任命贝喜鲁做堂长,负责今后的铁铺生意。大家熟悉后聊了一会儿,刘云龙拿出轴承的图纸,问贝喜鲁:“这样的零件能制作吗?”

贝喜鲁仔细看着图纸,问道:“这是什么?”

“这叫轴承。”他指着轴承的图纸告诉贝喜鲁:“这是轴承的外圈,这是内圈,这是滚珠,这是滚珠的保持架,这是轴承盖。”

贝喜鲁想了一会儿,说道:“这样的形状,只能用青铜铸造。”

铁铺里用的打铁炉,用的是黏土炉衬,还没法把铁化成铁水,但青铜的熔点较低,可在陶瓷坩埚里化成液体后进行铸造。

“那你们用什么模子?”

“质量要求不高的话用泥模,质量要求高的话,用铸模。”

“泥模不行,必须用铸模。你们的铸模用的是什么砂?”

“就是河砂和黏土拌合后黏土砂。”

在后世,铸造用黏土砂都是用膨润土来代替黏土的。除了黏土砂之外,还有水玻璃砂、树脂砂等。

可现在铁铺里没有膨润土,水玻璃、树脂还没造出来呢,看来只能用黏土砂了。于是刘云龙说道:“用模子铸造后,还要反复锻打。外圈、内圈不仅要径向锻打,还要保证外圈内侧、内圈外侧的凹槽是同样的圆弧。”

“铸造出来的青铜珠,其圆度和光滑度没法保持一致。”

“你先把青铜珠造出来,圆度和光滑度的事,我来解决。”

“这个轴承盖的圆度也要保持一致吗?”

“轴承盖的圆度可以差一些,只要不碰轴承就行,但外圈、内圈和滚珠的圆度必须有一定的精度。”

“要达到什么精度?”

“这个精度先以1/20分为准。”

“那行。保持架怎么连接?”

“我们不是有钢吗?把钢锻打成细钢丝,截短后,穿过保持架的孔眼,然后把两头敲扁,保持架就铆接起来了。锻打时,在钢丝表面撒点硼砂。”

明代苏州的铁匠发明了“苏钢法”炼钢,即将熟铁至于炉内作为料铁,生铁放在炉口,待生铁快熔化时,用火钳夹住生铁,左右移动,并不断翻动料铁。生铁淋下的铁水均匀的滴进料铁内,既可以起到很好的渗碳作用,又可以产生剧烈的氧化作用,使铁和渣分离,生产出含渣量小,成分又均匀的钢。这种炼钢法,即使在后世的许多铁铺中,因没有温度计,铁匠们还依然用这种炼钢法来制作剪刀、铁锹、锄头、菜刀。明代苏州铁匠发明的“苏钢法”炼钢是这个时代最先进的炼钢法。

中国古代的硼砂产量很高,郎中一直把它作药物。铁匠打造高档铁器时,为了去掉铁件表面的杂质及氧化层,也经常撒上硼砂。

“这个办法妙。”

“铸模的制作,7天够了吗?”

“我尽量吧。那个又是什么?”贝喜鲁指着另几张图纸问道。

刘云龙指着几张图纸说道:“这是研磨机图纸,这是夹具图纸。夹具是用来测量精度的。”

贝喜鲁说道:“看起来研磨机、夹具好像比较简单。”

刘云龙说道:“夹具自身也要有精度的,不然怎么测精度?”

贝喜鲁说道:“好,我们马上制作。”

“铺子里别的活你就暂时不要再接了,给我集中精力,把铸模给我搞出来。我只给你7天时间。”

“行。”

刘云龙离开后,贝喜鲁把所有的生意都推了,和6个铁匠师傅潜心研究起模子来了。边研究铸模,边按照刘云龙的吩咐制作了一个可转动的研磨机,还有夹具。

研磨机是一个中间空的铁桶。夹具是用来检查轴承圆度的。

刘云龙每天也到铁铺去一次,了解铸模制作的进度,和贝喜鲁及6个铁匠一起讨论铸模制造方法。他抽空还去了趟木渎金山浜。

自宋代开始,苏州很多桥梁、码头就使用花岗石来建造。这些花岗石都采自灵岩山东侧的几座山,从事采石的人都居住在木渎北侧的金山浜,故苏州人将采自这几座山的花岗石称为“金山石”。金山浜的人除了采石,还从事石匠,从制作磨盘到雕刻石像。

刘云龙找到一家石匠铺,让他们开凿一个磨盘,上、下二个石盘都开有8道同心的环形凹槽。

这个石匠铺拿到订单后,心想别人的磨盘都是斜纹的,怎么这个磨盘是几道环形凹槽?不过,既然有生意,做了就是了。

刘云龙让石匠铺在送磨盘时,顺便送个几十斤金山石石粉。

石匠铺里的石粉多得是,有粗粒,也有细粉。

经数次试验,7天后,轴承滚珠、外圈、内圈、保持架、轴承盖的模子都做出来了,几个铁匠将炉子里的青铜水烧注入模,待成型后,对内外圈不断进行锻打,将青铜里的气泡挤掉。待其冷却后,用夹具检验了一下外圈、内圈及其凹槽的圆度,精度在1/20分以上,还是没达到要求。刘云龙让铁匠们继续改进铸模及锻打方式,几次试验后,轴承的圆度精度终于控制在了1/20分之内。刘云龙看着青铜做的轴承内、外圈,心想今后有机会还要制作不锈钢轴承。

青铜滚珠也铸造出来了。大家看着青铜色的滚珠,心想这个滚珠外表比较粗糙,要达到刘云龙的圆度和光滑度就不知道用什么法子了。

刘云龙说,这个你们不用急,过二天磨具就送过来了。

几天后,金山浜的石匠铺按期把磨盘运了过来,还送来了200斤粗细不一的花岗石石屑,粗的为石粒,细的为石粉。

花岗石为全结晶结构的岩石,其富含二氧化硅,晶粒细而均匀、构造紧密,强度很高。

磨盘的底磨、面磨都很重,石匠和几个铁匠费了好大的功夫,才把磨盘抬到了河边的水车旁。

这几天,村里的稻正处于孕期,稻田处于干湿交替期,不需要天天灌水。

刘云龙检查了磨盘几个凹槽的同心度,符合要求,就把钱交给了石匠铺掌柜。石匠铺掌柜收了钱后,带着伙计就回去了。

铁匠们把磨盘放在了垫平的地上。待底磨盘装好后,刘云龙把一颗颗滚珠摆在底盘的凹槽里,撒上花岗石粗石粒,再把上磨盘装上,套上牛背,牛牵引着上磨盘转动,磨了一个时辰后,把上磨盘再抬下来,刘云龙检查了一下,滚珠圆度还不行。再盖上上磨盘后,又磨了一个时辰,这次大部分滚珠的圆度精度符合要求。

刘云龙把这些滚珠挑出来,让铁匠放到磨盘上继续再磨一个时辰,把圆度较差的滚珠,让铁匠拿回去回炉。又磨了一个时辰后,滚珠的圆度已全部达到要求,但表面圆整度、光洁度还是有点偏差。

贝喜鲁建议去玉器店租一个砣盘来对轴承内外架、滚珠进行打磨。

古代玉器制作是用砣机来打磨的,砣机是一个铁盘,研磨时将潮湿的刚玉砂撒在铁盘上,铁盘转动时,细砂将玉器表面磨平。玉器打磨后还需抛光,抛光时将潮湿的细刚玉粉撒在牛皮上,将牛皮盖在玉器需抛光的部位,用手按住牛皮不断地研磨。

刘云龙说,砣盘是玉器店的镇店之宝,而且刚玉砂来之不易,玉器店是不会借给我们用的。你们不要急,我自有办法。

刘云龙去阊门的一家店铺买了一些骨胶和精致棉布。

木匠制作木作时,有些木构件并不用榫头,而是用骨胶。骨胶是将牛骨放在锅里烧煮,烧煮时不能断水,但水也不能太多,一般需烧煮4天4夜,牛骨里的骨胶就被熬出来了。骨胶的粘结强度很高,但由于骨胶制作耗时,因此骨胶很贵,1斤骨胶要350文,只有万不得己时,木工才使用骨胶。

刘云龙拿着一些花岗石石粉,回到家里,用筛米粉的筛子将石粉再分筛,留在筛子里的是粗石粉,漏下筛子的是细石粉,将筛下来的细石粉浸在水里,再用绢布过滤,过滤下来的是更细的石粉,然后把石粉烘干。将买来的骨胶加热,待加温到70℃时,将骨胶均匀地涂在已剪成方块的棉布上,然后迅速把几种花岗石的石粉铺在棉布上。待冷却后,花岗石石粒被牢牢地粘结在棉布上。十几张最原始的砂皮诞生了,分粗、中、细三种规格的砂皮。

刘云龙做好砂皮后,让铁匠们先用粗砂皮将轴承内外圈、滚珠进行研磨,特别是轴承上用于滚动滚珠的凹槽,再用细砂皮研磨。

铁匠们一边研磨,一边在想着这个刘掌柜是从哪里搞来的砂皮?

几个铁匠花了2天时间,终于把轴承的内、外圈、保持架、滚珠的表面圆整度到达了刘掌柜的要求。

在大家以为差不多了时,刘云龙说这些轴承架、滚珠的表面还比较粗糙,需要继续抛光。上次不是让你们制作了一个大铁桶吗?那就是抛光用的,于是铁匠们按刘云龙的要求,把滚珠、轴承架放入细磨机,加入黄砂、豆油,然后用牛牵引着细磨机不听翻转。

抛光了半天,铁匠们把轴承内、外卷和滚珠从细磨机里拿了出来,用热水洗净滚珠表面的油污。

刘云龙让铁匠选了几颗滚珠,涂上肥皂,把它们装在轴承的内、外圈里,套上一面的保持架,再套上另一面的保持架,用截短的细钢丝穿过保持架的小眼,再把细钢丝的两头用钝锥子砸扁。

刘云龙把装好的轴承拿在手里,一手捏住轴承的内圈,另一只手转动轴承的外圈,外圈飞速地转了起来。

铁匠们看到轴承转了起来,都高兴地跳了起来,成功了,这至少是大明的第一个金属轴承。

刘云龙看着铁匠们的高兴样,心想以后让你们得意的东西多着呢。

刘云龙对他们说道,你们把磨盘抬到铁铺的后院里,以后就在院子里粗磨、研磨和抛光。

贝喜鲁问道:“那我们自己得买几头牛?”

刘云龙就说:“先买个1头牛。”

贝喜鲁又问道:“这些轴承派什么用处?”

刘云龙说道:“轴承的用处多着呢。你们先把抛光好的滚珠拿回去组装轴承。”

在贝喜鲁安排人把石磨搬回院子时,刘云龙让常金奇把几张砂皮给街上的几个木铺试用。

常金奇问道:“把砂皮给木铺后,他们怎么使用?”

刘云龙说道:“让他们用来给木器抛光。”

古代还没有砂皮。木匠、油漆匠要给家具抛光时,通常用锉草或青砖粉。

锉草是一种多年生草本植物,根茎直立,高20厘米——60厘米,枝有节,节间长度2-6厘米,枝直径1—3毫米。因草枝有节,因此有些地方将锉草称为“节节草”。又由于木匠、油漆匠常用此草来抛光木器,因此锉草也被称为“擦草”。李时珍的《本草纲目》将锉草称为“木贼草”,书中说“此草有节,而糙涩,治木骨者,用之磋擦则光净,犹云木之贼也。”

木工在遇到木头上有节疤或榫眼处需要抛光时,就先将需抛光部位用水潮湿,然后用锉草不断打磨,往往一个节疤需要打磨一个多时辰,一件家具需要几天的功夫才能打磨好。

油漆匠给家具抛光时,是不能用锉草的。家具表面的腻子干透后,如再用水潮湿后用锉草抛光,那就得不偿失了,因此油漆匠是用青砖粉。

古代造房子不像后世那样大量使用红砖、水泥砖、灰砂砖,那时候用的都是青砖。将青砖敲碎,再把碎砖粒放到石磨上将青砖碎粒磨碎,然后在磨成的青砖粉中加水,用精棉布或绢布过滤,过滤后的泥水沉淀几个时辰后,沉淀下来的就是极细的青砖粉。此时撇去清水,将青砖粉晒干就可以使用了。油漆匠抛光时,在青砖粉中加入豆油(或菜籽油、芝麻油),然后将腻子面不断打磨,一般打磨三次后,腻子面就很光滑了。腻子面打磨光滑后,才能上油漆。

当然,木工也可以用青砖粉打磨节疤、榫眼,但青砖是木工的磨刀工具,把好好的青砖敲碎、磨细就相当于让木工把自己的吃饭家伙砸了,因此绝大部分木工是用锉草来抛光的。

常金奇就拿了几张砂皮给街上的木铺坊赵掌柜、李掌柜去试用了。

刘云龙的想法是一旦木工接受了这种砂皮,今后普及开来,他的砂皮就能大量生产、销售,也能赚钱。

临走前,刘云龙让贝喜鲁再招聘几个铁匠,说马上要有很多活干了,最好再招几个读过书的铁匠。

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