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。
“落锤!”鲁垚看准时机,大喊一声。
操作锻锤的工匠脚下一动,“轰!”重锤落下,将铁坯砸扁,火星四溅!
“翻面!”鲁垚再次下令,助手迅速用长钳将铁坯翻转。
“轰!”又是一锤。
如此反复,在水力锻锤不知疲倦的、力量均匀的锤击下,那团粗糙的铁坯以肉眼可见的速度被延展、压实,内部的杂质被挤出,碳含量进一步降低,结构变得更加致密。效率比起人力锻打,快了何止十倍!而且因为锤击力恒定,锻打出的熟铁板厚度均匀,质量稳定。
很快,第一块由水力锻锤锻打出的熟铁板诞生了。待其冷却后,鲁垚仔细检查,只见铁板表面平整,断口细腻,韧性远胜生铁,甚至比他以往用人力千辛万苦锻打出的熟铁品质更佳。
“好!好铁!”鲁垚激动得胡子都在颤抖,“这锤子……这锤子真是神了!”
有了可靠的材料和高效的加工工具,专门的锻造区立刻焕发了生机。林凡规划了不同的功能区域:材料准备区、加热炉区、水力锻锤重型加工区、以及手工精细加工和热处理区。
工匠们被分成不同班组,有的负责操作锻锤进行初锻,有的负责在小型手锻炉上进行兵器刃口的精细修整和淬火处理,还有的负责安装木柄等后续工作。初步的流水线作业模式开始形成。叮叮当当的锻打声与水轮的轰鸣、皮橐的喘息交织在一起,奏响了林谷工业生产的第二乐章。
看着井然有序、效率大增的锻造区,林凡对身边的墨恒和阿竹说:“看,这就是改进的力量。我们不仅省下了大量壮劳力,让他们可以去开垦更多的土地、建造更多的房屋,更重要的是,我们得到了质量更好、更统一的产品。这就是‘成本’的降低和‘价值’的提升。”
他拿起一块新锻出的熟铁片,又指了指轰鸣的水力锻锤:“产业的雏形,就在这里了。从矿石到铁水,从铁水到铁坯,再从铁坯到工具武器,一条清晰的链条正在形成。而这一切,都源于我们不断追求‘更好’的决心。”
墨恒深深点头,看着自己设计的锻锤高效运转,心中充满了前所未有的成就感。阿竹则目光闪烁,显然在盘算着如何将这批质量上乘的林谷铁器,在市场上卖出更好的价钱,为林谷换回更多急需的物资。
林谷的工业化之路,在水力锻锤规律而有力的轰鸣声中,迈出了坚实而关键的一步。一个集采矿、冶炼、锻造于一体的初级工业基地,已初具雏形。