當老周找出砂眼的症結——“砂太細、透氣差”後,工棚裡的試驗便從“盲目試錯”轉向了“精準調整”。工匠們各展所長,圍繞“改善砂型透氣性”與“控製鐵水流動”兩大核心,展開了一場與鋼鐵缺陷的持久戰。
負責泥範製作的劉老栓,是工坊裡最擅長拿捏砂料配比的老匠人。聽了老周的分析,他立刻從庫房裡搬來不同粗細的砂料,在試驗台上擺出三堆:細砂(顆粒直徑不足半毫米,原配方主力)、中砂(直徑一毫米,平時用來打磨鑄件)、粗砂(直徑兩毫米,多用於大型鑄件的外層砂型)。“咱先試試不同砂料的透氣度!”劉老栓說著,拿起三個相同大小的木模,分彆用三種砂料製作小型砂型,每個砂型頂部都戳了一個小孔,孔裡插著一根細玻璃管。
他將三個砂型放在炭火旁加熱,玻璃管另一端插入水中。“砂型透氣好,加熱時裡麵的空氣會順著玻璃管冒出來,水裡的氣泡就多!”劉老栓解釋道。果然,細砂砂型的玻璃管裡,半天隻冒出幾個小氣泡;中砂砂型的氣泡斷斷續續;而粗砂砂型的玻璃管裡,氣泡連成一串,像小魚吐泡般不斷湧出。“看來得加中砂和粗砂!”老周眼前一亮,當即決定調整配比。
接下來的三天,劉老栓帶著兩名學徒,每天要試配十幾種砂料:
?第一次調整:細砂:中砂:粗砂=5:3:2。製作的小砂型澆鑄後,砂眼減少了三成,但仍有細小孔洞。劉老栓蹲在砂型旁,用手指撚起一點砂料:“還是細砂多了,外層透氣夠,內層還悶!”
?第二次調整:改為4:4:2,並加入碾碎的稻殼灰(每百斤砂加五斤)。稻殼灰質地輕盈,能在砂型中形成細小通道。這次澆鑄的小鐵塊,表麵幾乎看不到明顯砂眼,可切開後,內部仍有針尖大的小孔。“稻殼灰加少了,通道不夠多!”老周用小刀刮開砂型殘片,發現稻殼灰分布不均,有的地方紮堆,有的地方稀疏。
?關鍵突破:劉老栓想出“分層填砂”的法子——砂型內層(靠近鑄件的一層)用“中砂+稻殼灰”(中砂:稻殼灰=9:1),保證內層透氣;外層用“粗砂+細砂”(粗砂:細砂=6:4),確保砂型強度。同時,在砂型表麵每隔三寸紮一個細孔,孔深一寸,像給砂型紮上“透氣孔”。這次試驗的小氣缸鑄件,冷卻後敲碎砂型,表麵光滑如鏡,切開後內部也無任何砂眼,老周拿著鑄件,用錘子輕輕敲擊,發出“當當”的清脆聲響,他忍不住大笑:“成了!這才是能扛住高壓的鐵料!”
除了砂料配比,砂型的緊實度也成了重點。之前製作砂型時,工匠們隻用木錘簡單敲打,導致砂型有的地方鬆、有的地方緊,鐵水流入時容易出現“死角”。老周讓學徒做了一個“夯砂木拍”——木拍底部釘上密集的小鐵釘,拍擊砂型時能形成均勻的壓力。“每一層砂都要夯三遍,確保緊實度一致!”老周親自示範,木拍落下時“砰砰”作響,砂型表麵被鐵釘壓出細密的小坑,卻能讓砂粒之間的間隙均勻,鐵水流動時更順暢。
解決了砂眼,壁厚不均的問題仍像塊心病。最初的鍋爐鑄件,靠近注入口的地方薄、遠離注入口的地方厚,是因為鐵水流入時“重的地方流得快,輕的地方流得慢”,導致局部堆積。負責澆鑄的王鐵匠,年輕時在鑄造大鐘時學過“導流”技巧,他提出:“得給鐵水‘搭梯子’,讓它均勻流遍整個砂型!”
王鐵匠帶著徒弟,在泥範內部做了三個關鍵改進:
1.增設“分流道”:在主澆道(鐵水進入砂型的主乾道)兩側,各開一條分支流道,像兩條胳膊從主路延伸出去,分彆通向鍋爐的兩端。分流道的寬度比主澆道窄一半,深度一致,確保鐵水能同時流向砂型的各個部位,避免一端先填滿、一端還空著。
1.設置“擋渣壩”:在主澆道與分流道的連接處,用耐火泥砌起一道半寸高的小壩。“鐵水裡的雜質比鐵水輕,會浮在表麵,擋渣壩能攔住雜質,不讓它們堵在流道裡影響鐵水流動!”王鐵匠解釋道。之前的鑄件裡,常能看到雜質堵塞流道的痕跡,導致鐵水無法順暢流動,這次加了擋渣壩,鑄件裡的雜質明顯減少。
1.調整“澆鑄速度”:之前澆鑄時,工匠們怕鐵水冷卻,總是快速傾倒,導致鐵水衝擊力過大,在砂型內“亂撞”,局部堆積。王鐵匠改用“慢澆+分段”的方式:先緩慢傾倒鐵水,讓其順著主澆道平穩流入,待分流道充滿鐵水後,稍停片刻,再繼續澆鑄,直到砂型頂部的“冒口”(排出空氣和多餘鐵水的通道)冒出鐵水,再停止澆鑄。“慢一點,鐵水才能‘聽話’,均勻填滿每個角落!”
第一次按新方法澆鑄鍋爐外殼時,工匠們都捏著一把汗。王鐵匠站在熔爐旁,手裡拿著長柄陶勺,控製著鐵水的流量,陶勺傾斜的角度始終保持在30度,鐵水像一條細流,平穩地流入澆道。老周則蹲在砂型旁,眼睛緊盯著冒口,當看到冒口冒出均勻的鐵水時,他大喊:“停!”王鐵匠立刻放下陶勺,關閉熔爐溜槽。
冷卻後敲碎砂型,一個壁厚均勻的鍋爐外殼赫然出現!老周用黃銅卡尺測量不同部位的壁厚,最厚處三寸二分,最薄處二寸八分,誤差僅四分,遠低於圖紙要求的“誤差不超過一寸”。他激動地拍著王鐵匠的肩膀:“老王,你這‘導流’的法子,比我掄十年大錘都管用!”
在一次次試驗中,工匠們還總結出許多實用的“土規矩”,寫在木板上,掛在工棚裡,成了後續鑄造的“金科玉律”:
?“三查砂型”:填砂前查砂料配比(用秤稱取,確保細砂、中砂、粗砂比例準確),夯砂後查透氣孔(用細鐵絲插入,確保孔道通暢),澆鑄前查擋渣壩(用手指摸,確保高度一致)。
?“兩看鐵水”:看顏色(鐵水呈亮白色時溫度最高,適合澆鑄;呈暗紅色時溫度過低,需重新加熱),看流動(鐵水倒入澆道時,若表麵無氣泡、流動平穩,說明雜質少;若冒泡、流動卡頓,需清理流道)。
?“一測壁厚”:每個鑄件冷卻後,都要用卡尺測量至少五個部位的壁厚,記錄在本子上,若誤差超過五分,就分析原因——是砂型緊實度不夠,還是澆鑄速度太快,下次改進。
這些“土規矩”沒有高深的理論,卻都是工匠們用汗水換來的實戰經驗。工棚角落的廢品堆裡,漸漸少了新的鑄件,取而代之的是一張張寫滿數據的紙片,和一個個表麵光滑、壁厚均勻的“合格件”。當第一台鍋爐的外殼和氣缸都達到要求時,老周把所有工匠召集起來,指著這兩件“鐵牛”筋骨,聲音沙啞卻充滿自豪:“咱們跟砂眼、壁厚不均鬥了一個月,現在,是它們服軟的時候了!”
陽光透過工棚的天窗,灑在烏黑的鑄件上,反射出冷硬的光澤。這些曾經讓工匠們頭疼的缺陷,在匠心與協作的打磨下,終於被一一攻克,為“鐵牛”的誕生,鋪就了堅實的第一步。