于是在散會之後,商毅又立刻來到兵工廠,招集兵工廠的所有人員,詢問這方面的情況。
現在兵工廠基本己經全面開工運行,總人數共計約有一萬二千人,其中工人約有八千到九千,而技術工人約有五千人左右,毎月能生産的火槍在五千到六千枝,火炮一百五十門左右。由于大量使用簡易的機械,因此兵工廠的生産率己經很高了。
但按這樣的生産速度,到今年結束時,最多也隻能生産出裝配四到五個師的武器,雖然免強到是夠了。但由于這個時候的冶鐵技術,槍炮的使用壽命比後世的都要短得多,更新的迅速也快得多,而且商家軍非常重視實彈的射程訓練,因此生産出來的新槍炮至少有三分之一要用來更新,這樣一算,顯然就不夠了。
而孫和鼎和兵工廠的主要幾位負責人員聽了商毅的要求之後,也要覺得十分爲難,因爲想到大幅度提高兵工廠的生産效率并不現實,一來是由于目前兵工廠己是滿負荷運行,沒有多少地方再多開生産車間,而另一方面也是因爲技術人員缺乏,現在能有這麽多工匠,有一半還是拜商毅從北京拉過來的,而一個合格的槍炮制造師,至少也需要四五年時間培養,新一代的學徒還不能完全勝任工作,而且這還是商毅和衆工匠們想了不少辦法來改進生産工藝的結果,在過去一個合格槍炮制造師起碼要十年才往出徒。
另外生産原料也是制約生産效率的另一個重要因素,沒有銅、鐵、钛、鈉等金屬,就算工人再多,也沒有用。因爲開礦冶鐵的速度跟不上,在前幾月的實際工作量都不滿。好在是戰勝了清軍之後,繳獲了大量的火炮,武器、盔甲,到是暫時解決了原料的問題。由其是火炮中有二十多門紅夷火炮是釆用銅胎鐵芯,銅含量高達七八成,一下子就收了四五萬斤銅,也足夠這幾個月用了。
商毅聽到這裏的,突然心裏一動,想起一件事情來。因爲兵工廠剛剛建成,而在前一階段又一直忙于戰事,自己居然把這麽重要的事情忘了。
無論是在那個時代,理想的火炮都應該是炮膛的内層最硬爲好,但實際的鑄造過程中,卻是相反的,因爲是外層包住内層,外層不冷裏面的内層就冷不下來。因此在火炮的鑄造過程中,基都是由外向内冷卻,而這樣一來,就使炮管密度的分布不理想,炮管壽命就大打折扣。
因爲根居熱脹冷縮的原理,先冷卻的部份會先收縮。因此在外層冷卻硬化後,內層還沒冷卻的話,将造成外層比内層更硬,内層的管壁就有可能會形變,或者在産生裂痕之類的坷題。這導緻鑄炮時的廢品率提升,縮減身管壽命,有時候還會影響到火炮的發射性能。
而銅體鐵蕊鑄炮法,是這個時候中國發明的獨有鑄炮方法,它是巧妙地利用銅的熔點(1083c)遠低于鐵的熔點(1538c)的物理性質,将一門炮分爲銅鐵兩層來鑄造,在裏層鐵胎冷卻之後,再在外并澆鑄銅壁,這樣一來,就可以通過外銅凝固時的收斂效用,而增加炮體的抗壓強度。即不再需要以昂貴的銅來鑄造整門炮,就可擁有銅炮耐用的優點,。一門火炮可以接省二到三成的銅。并且還減輕炮體的重量。
這種鑄炮方式,也被認爲内模灌水冷卻鑄炮法的雛形,不過雖然這種方法比内模灌水冷卻鑄炮法提前了二百多年,當然和真正的内模灌水冷卻鑄炮法相比,還是相差甚遠。
真正的内模灌水冷卻鑄炮法,是在十九世紀中期的美國南北戰争期間,甴美國軍官托馬斯×j×羅德曼發明,也就是采用中空的模芯鑄炮時,在其中導入冷卻水,此法即可使鐵質炮管自内向外凝固,這樣一來發射藥的爆炸力就爲炮膛四周的整個厚金屬層所吸收,而不是層層向外膨脹。其耐用程度從理論上來說,可達到先前的五至十倍,甚緻更大。而且不僅大幅度減少了廢品率,減少了火炮的鑄造成本。大幅度的增加了火炮的身管壽命,降低了使用成本。叧外堅固的炮管能夠承受更多的火藥爆炸,從而也提高了火炮的射程。因此使用内模灌水冷卻鑄炮法鑄造重型火炮,是非常有用的。
對于火炮的射程,商毅到沒有太多追求,因爲商家軍的火炮射程本來就比清軍略勝一籌,而且黑火藥的爆炸力也決定了在這方面提高的餘地并不大。但如果能夠大幅提高火炮的壽命,還是相當可觀的,因此火炮的壽命增加了,不僅可以節約原材料,還可以抽調一部份工匠到制造火槍的工作上來。
而且從理論上來,現在巳經能夠熟練掌握鐵模鑄炮法工藝的商家軍兵工廠,再使用内模灌水冷卻鑄炮法,也是完全做得到的。雖然這項新技術在短期内還不能迅速普遍運用,但從長遠來,還是十分有必要的,畢竟和清軍的戰鬥,不會是一二年能夠結束的。
聽商毅說完了内模灌水冷卻鑄炮法的施工原理之後,孫和鼎還是似懂非懂,畢竟在這個時代還沒有熱脹泠縮學說出現,但孫和鼎到是明白,商毅的目地就是讓炮管的内壁先冷,外層後冷。
雖然孫和鼎不明白,這樣的做法真的有用嗎,但對商毅提出來的方法,他可不敢輕視,因爲在以前,商毅己經提出過好幾個技術更新的方案,都被證明是有用的,還自行設計出幾種新式的武器,因此孫和鼎也理所當然的認爲,這一次自然也不例外,反正中國的工匠也是習慣性的不問原理,隻管方法,有沒有效,先按這種方琺鑄幾門炮出來試一試。
不過商毅也清楚就算是兵工廠能夠熟練運用了内模灌水冷卻鑄炮法,也不可大幅度提高生産效率,還是要另想别的技術革新辦法才行,當然暫時隻能先這樣了,等找到解決的辦法再說,而最後商毅還給孫和鼎一個新的研究課題,就是改進和研制後填彈式步槍。
後填彈式的火炮和步槍。是火器發展的必然趨勢,由其是步槍,隻有樂用後填彈式才能極大提高射速,不用再用什麽三段連射了。而且後填彈式步槍的三個必須條件,雷汞、火帽、金屬彈売,商毅已經解決了兩個,而金屬彈売雖然暫時還不能解決,也不是不能想别的辦法代替的,因此也可以說,研制後填彈式步槍的條件巳經成熟了,可以試一試。