张顺一番言辞，将火炮铸造的前前后后分成理论、设计、工艺、试验和量产五个阶段，张都督顿时觉得脑海中清晰了许多。

　　他沉吟了片刻，试探着应道：“莫非在设计和工艺之间？”

　　“那模数之论有误否？”张顺笑着反问道。

　　“西洋模数之法胜于中国，当无误也！”张都督老老实实承认道。

　　“既然模数之论无误，那以模数之法设计的长短、轻重、口径及装药之炮，焉能有误？”

　　“呃……想必定然是铸造不得其法！”张都督晕了，感情绕来绕去，您这意思是这问题还是出在我身上？

　　“为何不得其法？”张顺既是在追问张都督，其实也是在追问自己。

　　“这……恐怕是因为微臣太过愚钝！”得了，张都督干脆破罐子破摔，您着非要揪着我错误不放呐？

　　张顺无奈地拍了拍脑袋，这厮什么都好，就是没有一点科学的精神，动不动就往自己能力、尊严角度琢磨。

　　他不由提醒道：“冰融则缩，水冻则胀，盖固液有别也！铁水与铁亦定然缩胀不一，铸造小件，尚且不显；待到铸造重炮之时，其中问题定会显现，此其一也。”

　　“待铁水注入，先后左右有别，先注者凝，后注者熔。其冷热不均，缩胀不同，故而多有缝隙；再加上水汽进入，无处可出，故而多气泡空洞，此其二也。”

　　“铁水速凝则脆，缓凝则韧，盖缓速有别也，此其三也。”

　　“凡此三者，请君详之，火炮必成也！”

　　原来张顺在追问张都督的过程中，自己也渐渐理清了思路。

　　原本他以为铸造火炮是什么高科技，如今细细想来，其实也不过涉及到固液转换、热胀冷缩等基本物理学基础知识罢了。

　　然后，火炮里有孔洞气泡和材质问题，又涉及到钢铁的工艺问题，基本上也在张顺能够理解范围之内，所以才有了这番言论。

　　不过，这番言论倒和前面砂型铸造没有什么逻辑关系。只是张顺突然灵感迸发，想到哪儿说到哪儿，尽量利用前世学到的物理学知识分析其中原理罢了。

　　但也把张都督听得目瞪口呆，颇有几分“虽不明而觉厉”的意味儿。

　　他下意识就把这砂型铸造当成了这些问题的解决办法，准备马上实施一番。

　　在这番阴差阳错之下，倒让张都督瞎猫撞到了死耗子。

　　原来原本历史上就是泥范铸炮用了几百年以后，最终被更先进的砂型铸造代替。

　　其最重要的原因，就是砂型铸造透气性好，不容易产生孔洞、缝隙，定型效果也优于泥范铸造。

　　甚至张顺前世穿越之前，很多现代化工厂，还在采用这种工艺铸造大型金属构件。

　　这种工艺无论是实用性，还是应用范围，都比张顺记得的“铁模铸炮法”强多了。

　　第126章 万斤红夷大炮（下）

　　又过了一日，张都督终于找到了一个手艺不错的首饰匠人，特意亲自带到阌乡城内，前去拜见张顺。

　　客套了两句，张顺就让他坐。

　　那人吓得噗通一下就跪在地上，讨饶道：“爷爷，您就让俺跪着吧，这样踏实！”

　　张顺前世作为现代人，受不了这个。他又劝了两句，见他执意如此，只得作罢。

　　随即张顺问道：“我听闻你擅长铸造金银首饰，敢问与铸铁铸炮有何区别？”

　　“打造首饰用砂，铸造铁器用泥，模范有别！”老匠人没有一句废话，老老实实应道。

　　“用砂如何？用泥又如何？”张顺也喜欢这人干脆利索的劲儿。

　　“用砂难以定型，但铸造精细；用泥多孔洞蜂窝，可以铸造大件！”这匠人也是个门儿清。

　　“哦？我欲铸大炮，重万斤，若用砂如何？”张顺单刀直入地问道。

　　“这……”老匠人迟疑了一下，这才应道，“大王恕罪则个，老朽愚钝，不曾闻以砂铸钢铁之法也！”

　　“因为铁件小的可锻造，大件用泥范即可。若是大王执意如此，我倒有个不是办法的办法，也不知道中不中用！”

　　“老先生请讲！”张顺听了本来有几分失望，没想到他还有些主意，也不知道成不成。

　　“我觉得可以砂、泥混用，纯用砂，则砂模难支；纯用泥，大王又不满意。那何不在砂中掺些黏土，使其成型，然后浇铸？”老匠人连忙提议道。

　　“只是此法闻所未闻，乃是老朽胡言乱语，若是不成，还请大王不要怪罪才是！”

　　“放心吧，这事儿无论成不成我都不会怪你！”张顺本来还想问问老匠人姓名。

　　只是如今见他有几分畏惧，为了免于误会，他只得劝慰道：“如果这事儿成了，本王还要奖励你一番！”

　　那老匠人见张顺是个面善的，连忙叩谢一番，千恩万谢不提。

　　等到老匠人下去，张顺这才扭头问道：“张先生如何看待此事儿？”

　　“那……那就试试？”

　　“你说得没错，应该先试试！”张顺把最后两个字加重了语气，然后接着道，“先试试纯砂、泥范和泥砂按照一定比例混合以后的效果。”

　　“泥砂的比例多试几种，务必以砂为主，以泥辅之，把那砂模定型堪用即可！”

　　张都督闻言领命去了，使人选取沙子、黏土等制作模范进行浇铸。

　　这一次不是为了铸炮，纯粹是为了验证各式范模的效果如何，倒没花费太多功夫。

　　到了第二天一大早，张都督便拍着门，招呼张顺去冶炼处查看情况。

　　高桂英撅着小嘴很不高兴的要爬起来，张顺劝说道：“既然你困，那就再睡会儿吧，让悟空陪我去就成！”

　　“啊～”高桂英张开口，很不雅的打了一个大大的哈欠。

　　她一边匆匆忙忙的穿着衣服，一边没好气的应道，“可别！爹爹上次一个不小心被人割了喉咙，指不定你那几个婆娘怎么嫉恨我呢。若是这一次我再落人把柄，下半辈子还能不能过了？”

　　“这事儿又不怪你，你担心个什么？”张顺一边劝慰他，一边抓了件香色飞鱼服套在了身上。

　　这时代流行的道袍、直裰、官袍之类的衣服，穿起来倒是很舒服，就是不太方便行动。

　　而如今张顺又是有身份的人了，也不能向以前那样穿一身短褐，只好选择较为方便行走的飞鱼服作为常服。

　　还真别说，张顺身材高大，骨架又宽，穿着看起来确实是威风凛凛，文武兼备。

　　不多时，穿着好了，高桂英又挑了一定玄色的唐巾，给他戴上，这才施施然出了房间，喊上悟空等护卫一同前往冶炼处去了。

　　到了地方，试做铁件尚未开模。张都督便当着张顺的面，命工匠逐个砸开了，让张顺一一查看。

　　还真别说，用沙模浇筑的铁件都表面光滑，孔洞麻点几乎不见；而以泥模浇筑的铁件，大多坑坑洼洼，不堪入目。

　　至于泥沙混合范模浇筑的结果，其规律基本上是泥愈多，沙愈少，则铸件越粗糙不堪。

　　既然外观没有太大问题，张顺便下令道：“找个抡大锤的过来，给我使劲砸几下看看，测一测铸件性能如何！”

　　原本这些物件要测试抗拉强度才是，只是为了验证泥范、沙范的不同，这一次所浇铸铸件，皆以大块为主，以这个时代的简陋工具，实在无法测试。

　　张顺干脆便采取破坏性实验，以验证这些铁件的耐冲击力性能如何。

　　张都督连忙喊来了两个壮汉，一人提溜个大铁锤，按照张顺的要求，“咣咣”几锤砸了下去。张顺伸头一看，只见有的毫无损伤，有的破损了边边角角，甚至有一块直接被砸开了。

　　“行了！”张顺察看了半天，伸手指着其中两个模具位置道，“这两个不错，泥砂比例如何？”

　　张都督一看，连忙应道：“一个是泥一斤则用砂一十九斤，另一个是泥一斤则用砂九斤！”

　　“哦，就是黏土占比百分之五和百分之十呀！”张顺点了点头道，“这两个不错。”

　　“不但浇铸出来的铸件表面光洁，锤击不碎，其模具形状稳固，立而不碎，正堪使用。”

　　张都督眼睛又不瞎，自然也持同样看法。

　　于是，他便请示道：“既然如此，不如就取其中数，制作砂模，再行试铸火炮？”

　　“可！”张顺点了点头。这一次砂模试铸的效果很好，解决了原来泥模的很多缺陷，料想定然能够大大提升红夷大炮的铸造成功率。

　　张都督一看张顺同意了，多日的憋屈一扫而光。

　　他不由兴致勃勃道安排人手，前往河边捞取沙子。

　　万幸这潼关、阌乡正在滚滚黄河南岸。而这黄河本就号称“一碗水半碗沙”，盛产沙子。

　　义军所铸造万斤红夷大炮，光炮体就有一两尺粗细，丈余长短，自然所需细沙数量也是惊人。

　　如不尽快准备，恐怕成炮之日又不知到哪个猴年马月去了。

　　本来这事儿也就这么成了，谁知张顺嘴贱，又问了一句道：“不知这万斤红夷大炮形制如何？”

　　第127章 五十斤重炮

　　张顺话音刚落，张都督便献宝似的卖弄道：“此万斤红夷大炮长一丈零七寸二分，外径一尺六寸，内径五寸六分，尾径阔两尺一寸九分，可装药二百四十两，射铁弹四百八十两。”

　　“炮成之后，声如霹雳，弹如雷霆，一炮糜烂数十里不止……”

　　“等等，等等！”张顺伸手制止住了张都督的吹嘘之词，迅速心算了一番。

　　一斤十六两，四百八十两不就才三十斤吗？

　　张顺记得铁的密度是每立方厘米七点八克，他曾利于测密度的方法反推出明代一斤约为六百克，明代一寸约为三点二厘米。

　　依次进行推算可知炮弹重十八公斤，火炮口径约为一百八十毫米。

　　完全不够啊！

　　张顺记得后世巨舰大炮时代，没有200mm以上主炮，都不好意思出门见人，甚至部分战列舰口径更是达到恐怖的400mm以上。

　　张顺蹲下来撅了个草棍，在地上写写算算半天，把草棍一扔，大嘴一张道：“原先设计太过保守，当把口径扩为六寸五，炮弹至少要重五十斤！”

　　张都督闻言差点哭了，我这设计是发射三十斤炮弹的重型红夷大炮。

　　您老大嘴一张，把弹药差点就给我翻番了，这不是开玩笑吗？

　　张顺是在开玩笑吗？当然不是了。

　　他现在在铸炮过程中，多次实验以后，发现一个问题。

　　所有炸膛的火炮多是从火炮后半部分炸开，准确的说是从火炮药室处炸开。

　　从当初张顺利用红铜测算火炮各处受力分析来看，药室承受的压力要远远超过炮膛的其他部分。

　　也就是说西洋传来的模数体系，其实数据也存在很大的缺陷。

　　按照如今从西洋传过来的模数理论，如果火炮内口径是a，那么炮口壁厚为0.5a，炮口外径为2a，炮耳处壁厚为0.75a，底径厚度为3a，而炮长应该在火炮口径20倍以上。

　　张都督依照西洋模数设计的万斤红夷大炮，结果一放就炸，不得不加厚炮壁。

　　实际设计的火炮外径已经达到内口径的三倍；底径接近内口径的四倍，这也是该炮过于沉重的原因之一。

　　但是若以张顺实验的结果看来，这门万斤红夷大炮其实在药室这个关键部位用料明显不足，而在炮管等无关紧要的部位又用料较多，造成过多死重。

　　所以张顺的想法很简单，在加大万斤红夷大炮口径以后，只需要加强大炮的药室应该就能够满足要求了。

　　想到这里，张顺便问道：“这几次火炮炸膛，都大概开裂在何处？”

　　张都督满心不高兴，不过也拿自家主公没办法。

　　他只好皱了皱眉头，一边思索一边应道：“有六门……不，七门是后部炸开；有三门前端炸开，一门从中间炸开！”

　　哦？虽然和自己所想有些区别，但是好像并不是很影响结论。

　　张顺稍作思索，便明白其他部位炸裂，很可能是因为铸造质量的缘故。

　　他便笑道：“张先生莫要困扰，先以我的法子铸造两门一试，若是果然能成，岂不妙哉？”

　　“若是不成，再依旧法不迟！”

　　“好！”张都督一听，精神稍振，便向张顺请教新炮尺寸。

　　“先以生铁铸造圆柱一个，长九尺七寸五分，直径六寸五分，以为标准。”

　　“然后以熟铁条半寸粗细烧红绕之。锤之至至三分止，务必使接头处锻为一体。及第一层完毕，第二层交错绕之，亦如法锤锻！”

　　“两层皆毕，锤得熟铁壁厚约六分。再于后端多缠绕两道，长约尺余，以加强药室。”

　　“然后将其取出，放入模中，权作炮芯之用。以生铁注之，待铁水冷却以后，取出待用！”

　　“炮口粗约一尺四寸，炮耳处壁厚粗约一尺七寸，炮尾粗二尺二寸，总体重量控制住万斤左右，张先生以为如何？”

　　“这……炮口、炮耳处是不是有点太薄了？”张都督虽然有点反感张顺“瞎指挥”，但他还是本着负责任的态度，还是依照自己的经验，提出自己的担忧。

　　“应该没问题！”张顺拍着胸脯保证道，“先前我在山西造炮，不懂其中门道，故而让工匠多方试做，经过验证得知：火药之力全在药室，炮膛、炮管承受不过其余力罢了。”

　　“若是浇铸得法，不仅炮体更轻，火力更是大胜原炮！”

　　张都督虽然心中依旧有几分不信，奈何当初在山西被“擎天柱”的火炮也闹心的够呛，只得老老实实听令行事。

　　由于之前生铁反复冶炼，有些已经脱碳成了“熟铁”，张都督便将工匠分为三个部分。

　　一部分负责挑拣铁矿，开炉冶炼生铁；一部分负责制作砂模，准备浇铸工作；还有一部分则利用张顺“发明”的水力锻锤捶打熟铁，转等生铁芯制作好以后，锻造火炮内膛。