在馬林的強勢圍觀下,達芬奇展示了如何打造齒輪和發條……
但讓馬林驚訝的是,達芬奇打造齒輪和發條,不但完全手工(廢話,哪裏有機床給他用?),而且也不用什麽高精度的測量器具。
比如,打造齒輪的時候,達芬奇先是算好大小,然後,大緻測量下做好模具,澆鑄好鋼坯。然後,拿着毛坯,開始手工打磨。磨一陣子,就拿出一個“标準”的參考物,進行實物對比。對比完後,若沒問題,直接投入使用,若有問題,繼續磨……要是磨過了頭,比标準參考尺寸還小了,直接報廢……
馬林看得有些呆:
“阿達,你不是事先計算好了尺寸了嗎?爲何還要磨啊磨的?”
“計算好了有什麽用?誤差還是太大啊……”
然後,通過達芬奇的解釋,馬林才知道,這個年代,歐洲最小的長度單位竟然是寸……
而且,歐洲目前也沒有近代意義上的遊标卡尺,隻有英國有類似遊标卡尺的尺子——卡鉗尺。當然,這個卡鉗尺因爲沒有精密的刻度,測量也不是很牢靠。
按理說,制造齒輪和發條,應該算是很精密的器件了,需要很精密的規格和刻度。但是,這個時代,大家在制造精密部件時,能精确到的單位,也隻是估測十分之一寸左右,還達不到1毫米的精度。所以,馬林在觀看達芬奇制造齒輪和發條時,經常看到達芬奇返工再度磨制。因爲,之前計算得雖然不差,但因爲測量誤差大,經常出現零件不匹配的情況,需要重新打磨。而一旦磨得過頭了,零件就不得不報廢掉。
在這個年代,大工匠和學徒之間的差異,除了見識,就在磨制手藝上。比如,大工匠磨制零件的手藝較好,到了接近刻度的階段,就會很小心,使得磨廢掉的零件很少,成品率高。而那些學徒,往往到了關鍵時刻一個控制不好,零件就報廢了。即使不報廢,也因爲手工控制不好,使得零件間磨合性不大好。
而且,這個年代想檢查工件質量也很困難,需要拿出“标準”的工件去對着陽光仔細對照,很考驗眼力。
不像後世,零件都是定好了尺寸,質檢人員隻要手拿遊标卡尺一量,就能看出誤差多大。然後對照表格,看看是否在允許誤差範圍内,就可以判斷工件是否合格……
“要是有一把遊标卡尺就好了!”馬林感慨道。
不過,在制造遊标卡尺前,馬林得先把度量衡搞定先。
因爲,這個年代沒有厘米毫米的度量衡,需要馬林自己去定義。而且,遊标卡尺做得很精密,普通的遊标卡尺的最低刻度,也達到了0.1毫米級。基本上,0.1毫米級的遊标卡尺,在這個年代,也是絕對夠用了。甚至,到19世紀那種工業水平,這個刻度也很夠用。
但是,因爲現在還沒有米、分米、厘米和毫米的刻度。所以,馬林首先,需要自己“創造”出這樣的度量衡。
但對于歐洲的度量衡,馬林最熟悉的,還是英制單位。比如長度,.54厘米。而重量,53.59克……
所以,想要推斷出标準的厘米多長,隻要弄清楚标準的英寸多長就可以。然後,.54厘米的原則,很快就能求出1厘米多長。然後,每10分之1厘米,就是1毫米……
同時,1标準的英制磅,則等于克。所以,隻要拿到标準的1英制磅的重量(各國一般都鑄有銅權作爲标準的重量參考物),就能反推出1克是多種……
爲此,馬林排了人去英國,想方設法和英國朝廷聯系上,取得了标準的英尺、英寸和英制磅的數據,帶回了登堡。
然後,馬林在達芬奇的驚奇的注視下,推斷出了1厘米、1分米、1米和1毫米的長度。然後,又更具英制磅,推斷出了克、千克的重量。
之後,馬林又安排工匠,用銅打造出了1米、1分米的标準參考銅尺,又用銅打造出了标準的克的銅權,作爲重量的标準參考。做好參考物後,這些标準物品被封存了起來,并用紙包上。隻有需要時,才拿出來進行對照和使用。
定好的度量衡後,馬林開始讓達芬奇幫忙一起打造遊标卡尺。然後,手藝不錯的達芬奇,在馬林的理論指揮下,打造出了一把很标準的銅制的遊标卡尺,使用的刻度,也是精确到了1毫米。雖然,沒有達到0.1毫米,但是,也很是夠用了。因爲,在手工打制器件的年代,1毫米已經算是很精密的刻度了。至于那點誤差,老練的工匠,其實自己感覺得出來。
有了遊标卡尺,達芬奇制造齒輪和發條時,也簡單了許多。比如,齒輪在翻砂鑄造時,就不需要一定要拿出标準參考物了,而是可以根據标準尺寸,直接做好模具,然後開始鑄造……
馬林也告訴達芬奇,遊标卡尺其實可以精确到0.1毫米,但是因爲制造工藝水平問題,很難制造出精度爲0.1毫米的遊标卡尺。當然,以達芬奇的手藝,多花些時間的話,加上多報廢幾把,也是可以制造出精确到0.1毫米的遊标卡尺。
聽到馬林這麽說,達芬奇也是來了興趣。于是,他暫停下其他事務,專心制造遊标卡尺。終于,在報廢了幾十把後,做出了3把比較标準的銅遊标卡尺。
有了精度如此高的遊标卡尺,達芬奇自己也覺得,在制造齒輪和發條鋼輪時,簡單了許多。以前,對于齒輪和發條質量是否合格,達芬奇需要拿出實物進行反複對比。而現在,想知道尺寸是否标準,隻要拿出遊标卡尺卡一卡,量一量,那就很輕松地搞定了。就這樣,原本不擅長制造發條的達芬奇,也制造除了一個外形很标準的發條。
當然,隻是外形标準。對于質量,達芬奇坦言,标準的發條鋼輪都是優秀的鐵匠反複鍛打出來的精煉鋼鐵制造的。達芬奇打造的這個鋼輪,隻是用馬林提供的熟鐵簡單打造的,雖然尺寸非常标準,可内部的應力不對,需要調整。
不過,對于馬林這個穿越者而言,他知道,發條鋼輪,最好是使用彈性最好的彈簧鋼。而最簡單的彈簧鋼,其實就是工具鋼(高碳鋼)的一種。而那種反複鍛打出來的鋼條,其實也是鐵匠們反複加熱鍛打,使得生鐵含碳量降低,變成了高碳鋼而已。
所以,對于中世紀人們看起來加工困難的鋼條,馬林知道,其實制造起來容易,隻要保證鋼的含碳量保持在0.62~0.90%(屬于高碳鋼中含碳量最低的檔次了,接近中碳鋼水平了),再加點錳(含量在1%左右,具體爲0.90~1.20%,但實際控制中,沒那麽精确,隻要差不多就能用),然後經過簡單熱處理,就得到了後世最低級的彈簧鋼——65mn鋼。
有了65mn鋼,質量不要比現在的鐵匠師傅們用生鐵條反複多次鍛打出來的鋼條要好多了。而且,因爲不需要花費那麽大人工去反複鍛打加工,成本和工時都能大大降低。
事實上,華夏古代很多鋼刀,都是通過這種類似的“千錘百煉”的方式,把一塊生鐵反複加熱鍛打,降低和消耗其内部的含碳量,最終得到了鋼,又稱“百煉鋼”。所謂的精鐵,其實也是這樣得到的。
但是,通過科學的方法,馬林可以把生鐵或熟鐵,直接煉成鋼,這就省卻了反複鍛打那步環節。不但節省了工時,還能大大降低成本。而且,二者的質量,也是差不多的。
當然,要搞出合格的65mn鋼,馬林也需要一些時間,還需要一些工匠的幫忙。但是,既然又馬林這個穿越者的技術指導,65mn鋼要搞出來,隻是時間問題。
而65mn鋼一旦搞出來,發條生産就不需要鐵匠師傅反複加熱鍛打,把生鐵條花費很大的精力和燃料,加工成鋼條了。到時候,發條鋼輪、鏈條和彈簧的生産成本,都能大大降低。
而如果,這些部件的生産成本降低了,那麽,原本成本高昂的轉輪打火槍的生産成本,就能降低不少。這樣,也大大方便轉輪打火槍的大量生産和列裝。
……
因爲度量衡的改進和遊标卡尺的出現,達芬奇發現,不管是加工發條鋼輪、鏈條,還是彈簧,都是簡便了很多。隻要記住最佳屬性的零件的尺寸和部位,放上遊标卡尺一量,就能準确地判斷出零件是否合格。然後,再根據标準要求,讓工匠做出些微的調整加工。這樣,精密部件的生産,就方便多了……
唯一的麻煩,就是達芬奇好像有些不太适應新的度量衡。即使測量出了數值,老是不自覺地在心裏往舊的尺寸上換算。但是,馬林相信,像這種後世流行的标準十進制的度量衡,比老的度量衡,不管是計算還是記憶,都要方便太多。隻要用久了,都會覺得比老式的度量衡要方便實用的……
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