砂眼与壁厚不均的攻克细节-《明末隐龙》
当老周找出砂眼的症结 ——“砂太细、透气差” 后,工棚里的试验便从 “盲目试错” 转向了 “精准调整”。工匠们各展所长,围绕 “改善砂型透气性” 与 “控制铁水流动” 两大核心,展开了一场与钢铁缺陷的持久战。
负责泥范制作的刘老栓,是工坊里最擅长拿捏砂料配比的老匠人。听了老周的分析,他立刻从库房里搬来不同粗细的砂料,在试验台上摆出三堆:细砂(颗粒直径不足半毫米,原配方主力)、中砂(直径一毫米,平时用来打磨铸件)、粗砂(直径两毫米,多用于大型铸件的外层砂型)。“咱先试试不同砂料的透气度!” 刘老栓说着,拿起三个相同大小的木模,分别用三种砂料制作小型砂型,每个砂型顶部都戳了一个小孔,孔里插着一根细玻璃管。
他将三个砂型放在炭火旁加热,玻璃管另一端插入水中。“砂型透气好,加热时里面的空气会顺着玻璃管冒出来,水里的气泡就多!” 刘老栓解释道。果然,细砂砂型的玻璃管里,半天只冒出几个小气泡;中砂砂型的气泡断断续续;而粗砂砂型的玻璃管里,气泡连成一串,像小鱼吐泡般不断涌出。“看来得加中砂和粗砂!” 老周眼前一亮,当即决定调整配比。
接下来的三天,刘老栓带着两名学徒,每天要试配十几种砂料:
第一次调整:细砂:中砂:粗砂 = 5:3:2。制作的小砂型浇铸后,砂眼减少了三成,但仍有细小孔洞。刘老栓蹲在砂型旁,用手指捻起一点砂料:“还是细砂多了,外层透气够,内层还闷!”
第二次调整:改为 4:4:2,并加入碾碎的稻壳灰(每百斤砂加五斤)。稻壳灰质地轻盈,能在砂型中形成细小通道。这次浇铸的小铁块,表面几乎看不到明显砂眼,可切开后,内部仍有针尖大的小孔。“稻壳灰加少了,通道不够多!” 老周用小刀刮开砂型残片,发现稻壳灰分布不均,有的地方扎堆,有的地方稀疏。
关键突破:刘老栓想出 “分层填砂” 的法子 —— 砂型内层(靠近铸件的一层)用 “中砂 + 稻壳灰”(中砂:稻壳灰 = 9:1),保证内层透气;外层用 “粗砂 + 细砂”(粗砂:细砂 = 6:4),确保砂型强度。同时,在砂型表面每隔三寸扎一个细孔,孔深一寸,像给砂型扎上 “透气孔”。这次试验的小气缸铸件,冷却后敲碎砂型,表面光滑如镜,切开后内部也无任何砂眼,老周拿着铸件,用锤子轻轻敲击,发出 “当当” 的清脆声响,他忍不住大笑:“成了!这才是能扛住高压的铁料!”
除了砂料配比,砂型的紧实度也成了重点。之前制作砂型时,工匠们只用木锤简单敲打,导致砂型有的地方松、有的地方紧,铁水流入时容易出现 “死角”。老周让学徒做了一个 “夯砂木拍”—— 木拍底部钉上密集的小铁钉,拍击砂型时能形成均匀的压力。“每一层砂都要夯三遍,确保紧实度一致!” 老周亲自示范,木拍落下时 “砰砰” 作响,砂型表面被铁钉压出细密的小坑,却能让砂粒之间的间隙均匀,铁水流动时更顺畅。
解决了砂眼,壁厚不均的问题仍像块心病。最初的锅炉铸件,靠近注入口的地方薄、远离注入口的地方厚,是因为铁水流入时 “重的地方流得快,轻的地方流得慢”,导致局部堆积。负责浇铸的王铁匠,年轻时在铸造大钟时学过 “导流” 技巧,他提出:“得给铁水‘搭梯子’,让它均匀流遍整个砂型!”
王铁匠带着徒弟,在泥范内部做了三个关键改进:
1.增设 “分流道”:在主浇道(铁水进入砂型的主干道)两侧,各开一条分支流道,像两条胳膊从主路延伸出去,分别通向锅炉的两端。分流道的宽度比主浇道窄一半,深度一致,确保铁水能同时流向砂型的各个部位,避免一端先填满、一端还空着。
1.设置 “挡渣坝”:在主浇道与分流道的连接处,用耐火泥砌起一道半寸高的小坝。“铁水里的杂质比铁水轻,会浮在表面,挡渣坝能拦住杂质,不让它们堵在流道里影响铁水流动!” 王铁匠解释道。之前的铸件里,常能看到杂质堵塞流道的痕迹,导致铁水无法顺畅流动,这次加了挡渣坝,铸件里的杂质明显减少。
1.调整 “浇铸速度”:之前浇铸时,工匠们怕铁水冷却,总是快速倾倒,导致铁水冲击力过大,在砂型内 “乱撞”,局部堆积。王铁匠改用 “慢浇 + 分段” 的方式:先缓慢倾倒铁水,让其顺着主浇道平稳流入,待分流道充满铁水后,稍停片刻,再继续浇铸,直到砂型顶部的 “冒口”(排出空气和多余铁水的通道)冒出铁水,再停止浇铸。“慢一点,铁水才能‘听话’,均匀填满每个角落!”
第一次按新方法浇铸锅炉外壳时,工匠们都捏着一把汗。王铁匠站在熔炉旁,手里拿着长柄陶勺,控制着铁水的流量,陶勺倾斜的角度始终保持在 30 度,铁水像一条细流,平稳地流入浇道。老周则蹲在砂型旁,眼睛紧盯着冒口,当看到冒口冒出均匀的铁水时,他大喊:“停!” 王铁匠立刻放下陶勺,关闭熔炉溜槽。
冷却后敲碎砂型,一个壁厚均匀的锅炉外壳赫然出现!老周用黄铜卡尺测量不同部位的壁厚,最厚处三寸二分,最薄处二寸八分,误差仅四分,远低于图纸要求的 “误差不超过一寸”。他激动地拍着王铁匠的肩膀:“老王,你这‘导流’的法子,比我抡十年大锤都管用!”
在一次次试验中,工匠们还总结出许多实用的 “土规矩”,写在木板上,挂在工棚里,成了后续铸造的 “金科玉律”:
“三查砂型”:填砂前查砂料配比(用秤称取,确保细砂、中砂、粗砂比例准确),夯砂后查透气孔(用细铁丝插入,确保孔道通畅),浇铸前查挡渣坝(用手指摸,确保高度一致)。
“两看铁水”:看颜色(铁水呈亮白色时温度最高,适合浇铸;呈暗红色时温度过低,需重新加热),看流动(铁水倒入浇道时,若表面无气泡、流动平稳,说明杂质少;若冒泡、流动卡顿,需清理流道)。
“一测壁厚”:每个铸件冷却后,都要用卡尺测量至少五个部位的壁厚,记录在本子上,若误差超过五分,就分析原因 —— 是砂型紧实度不够,还是浇铸速度太快,下次改进。
这些 “土规矩” 没有高深的理论,却都是工匠们用汗水换来的实战经验。工棚角落的废品堆里,渐渐少了新的铸件,取而代之的是一张张写满数据的纸片,和一个个表面光滑、壁厚均匀的 “合格件”。当第一台锅炉的外壳和气缸都达到要求时,老周把所有工匠召集起来,指着这两件 “铁牛” 筋骨,声音沙哑却充满自豪:“咱们跟砂眼、壁厚不均斗了一个月,现在,是它们服软的时候了!”
阳光透过工棚的天窗,洒在乌黑的铸件上,反射出冷硬的光泽。这些曾经让工匠们头疼的缺陷,在匠心与协作的打磨下,终于被一一攻克,为 “铁牛” 的诞生,铺就了坚实的第一步。