天还没亮透。
李晨在书房里被敲门声惊醒。门外是丫鬟的声音:“王爷,墨大匠来了,说橡胶试验出问题了!”
李晨立刻清醒,披衣起身。推开书房门,墨问归站在院子里,头发乱糟糟的,眼窝深陷,手里捏着一截黑乎乎的胶块。
“王爷,”墨问归声音沙哑,“硫化了,但不对。”
“怎么不对?”
“您看。”墨问归递过胶块。
李晨接过,捏了捏。
胶块硬邦邦的,没什么弹性,一掰就裂。这明显是硫磺加多了,或者温度太高,橡胶过硫了。
“试了多少种比例?”李晨问。
“从百分之一到百分之十,每百分之一做一批,一共十批,每批又分不同温度、不同时间。昨晚熬了一夜,结果都这样。要么太软粘手,要么太硬易碎。”
李晨皱眉。硫化工艺确实需要反复试验,但时间不等人,电报实验等着橡胶绝缘线。
“墨老,把北大学堂的张衡、李清、王冶叫来,他们懂算学和材料,一起攻关。”
墨问归一愣:“那几个小年轻?”
“达者为师,他们在格物科的成绩我看过,有想法。去叫吧,直接到工坊。”
半个时辰后,墨工坊里挤满了人。
墨问归带着五个学徒,张衡、李清、王冶三个年轻教习气喘吁吁赶到,脸上还带着睡意。柳依依也来了,带着橡胶的详细记录册。
李晨站在试验台前,台上摆着几十块橡胶试样,从软到硬排列。
“诸位,”李晨开口,“橡胶硫化是电报项目的关键。绝缘线做不出来,电报就铺不了。今天,咱们必须攻克这个难题。”
张衡三人面面相觑,既紧张又兴奋。
他们只是北大学堂的年轻教习,平时教教学生做做实验,没想到能被王爷亲自点名参与攻关。
“王爷,”张衡先开口,“学生看了这些试样,觉得问题可能在硫磺分布不均匀。硫磺是粉末,和橡胶混合时如果搅拌不匀,有的地方硫多,有的地方硫少,硫化效果就不一致。”
李晨眼睛一亮:“有道理。那怎么解决?”
“可以用加热滚筒,两个铁滚筒,中间有缝,加热后把橡胶和硫磺放进去,滚筒转动,反复碾压混合。这样应该能混匀。”
墨问归皱眉:“工坊有碾压机,但那是轧铁皮的,能轧橡胶吗?”
“试试。”李晨拍板,“墨老,你带人改造碾压机,滚筒温度要可调。张衡,你负责计算硫磺和橡胶的最佳配比,从千分之五开始试,每千分之一做一批。”
张衡精神一振:“是!”
李清举手:“王爷,学生觉得温度控制也有问题。现在用炭火加热,温度波动大。应该用水浴加热,温度稳定。”
“水浴?”
“对。”李清解释,“大铁锅里放水,水上放小锅,小锅里放橡胶。水烧开后温度固定在一百度,不会太高。如果要更高温度,可以加盐,盐水沸点高。”
李晨点头:“好主意。王冶,你呢?有什么想法?”
王冶年纪最小,有点怯生生的:“学生学生觉得,硫化时间可以用沙漏精确控制。现在的香计时不准,差一刻钟效果就差很多。”
“沙漏好办。”墨问归道,“工坊里有现成的,一刻钟、两刻钟、三刻钟的都有。”
李晨看着三个年轻人,心里感慨。
这就是教育的力量。这些一年前还是学生的年轻人,现在已经有独立思考和解决问题的能力了。
“好,分工。”李晨下令,“墨老带学徒改造碾压机。张衡计算配比,李清设计水浴加热装置,王冶负责时间控制。柳依依记录所有数据。咱们今天不干别的,就攻硫化这一关。”
众人应声,立刻行动起来。
工坊里热火朝天。
墨问归带人拆开轧铁皮的碾压机,重新调整滚筒间隙。
张衡趴在桌上算配比,用炭笔在纸上写满公式。李清指挥学徒架铁锅、烧水。王冶翻箱倒柜找沙漏。
李晨也没闲着,亲自上手试验。取了一块生橡胶,按千分之五的比例加入硫磺粉末,用小刀切碎混合,然后放在铁片上,架在炭火上烤。
炭火温度不好控制,李晨用手感受热度,不时调整橡胶片的位置。烤了约一刻钟,橡胶开始变软,散发出淡淡的硫磺味。
“王爷小心烫。”柳依依递过湿布。
李晨用湿布包住手,拿起橡胶片。
胶片已经半透明,有了弹性。捏了捏,拉伸,胶片能拉长一倍不断,松手后慢慢回缩。
“这个状态对!”李晨眼睛亮了,“柳依依,记下:硫磺千分之五,炭火加热,一刻钟。弹性良好,不粘手。”
柳依依赶紧记录。
但问题来了——炭火加热不可控,这次成功,下次可能就失败。必须用水浴法。
这时,李清那边喊:“王爷,水浴装置好了!”
李晨走过去看。一口大铁锅架在灶上,锅里是沸腾的水。水上漂着一个铜盆,盆里放着橡胶和硫磺的混合物。水温一百度,稳定。
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“试试。”李晨道。
铜盆在水上加热。王冶盯着沙漏,一刻钟一到就喊:“时间到!”
李清用铁钳夹出铜盆。盆里的橡胶已经软化,和硫磺初步混合。李晨戴上厚布手套,取出橡胶团。橡胶团温热,硫磺味很淡。
“这个状态,”李晨捏了捏,“混合是混合了,但还没完全硫化。需要再加热。”
“那就两段加热。”张衡凑过来,“先水浴混合,再炭火短时间硫化。水浴温度稳定,保证混合均匀;炭火短时间高温,完成硫化反应。”
“有道理。”李晨点头,“试!”
第二轮试验开始。张衡按千分之五、千分之六、千分之七三个比例准备了三份试样。每份试样先水浴加热一刻钟混合,然后放到炭火上烤半刻钟。
工坊里安静下来,所有人都盯着三份试样。
炭火跳跃,橡胶片在铁片上渐渐变化。千分之五的那份先好了,弹性适中,拉伸良好。千分之六的稍硬些,但弹性更好。千分之七的明显偏硬。
“王爷,”张衡分析,“看来千分之五到千分之六是最佳范围。千分之五偏软,适合做软管、密封垫;千分之六偏硬,适合做电线绝缘层、车轮。”
李晨拿起千分之六的那份橡胶片,用力拉扯。胶片伸长到原来的一倍半才断,断口有韧性。松开手,胶片迅速回弹。
“这个好。”李晨道,“弹性足,硬度够,做绝缘层正合适。柳依依,记下配方:硫磺千分之六,先水浴混合一刻钟,再炭火硫化半刻钟。”
“是!”
配方有了,但量产还有问题。碾压机还没改造好,手工混合效率太低。
正午时分,墨问归那边传来欢呼:“王爷!碾压机改好了!”
李晨走过去看。原本轧铁皮的碾压机,两个滚筒间隙调到了最小,滚筒内部通了蒸汽管道加热,温度可调。学徒正在往滚筒里加橡胶和硫磺。
“试试。”李晨道。
蒸汽通入,滚筒加热到一百度。学徒把橡胶块和硫磺粉末从进料口投入。滚筒缓缓转动,橡胶和硫磺被卷入滚筒间隙,反复碾压。
一刻钟后,出料口吐出混合均匀的橡胶片。橡胶片温热,硫磺分布均匀。
“成功了!”墨问归激动得胡子都在抖,“王爷,这机器一天能混五百斤!”
李晨也很兴奋:“好!墨老,接下来做绝缘线。铜线拉丝、橡胶包覆,这两道工序要解决。”
这才是真正的难题。
铜线拉丝,要把铜锭拉成细丝。
这个时代没有现代化拉丝机,全靠手工。
工坊里的拉丝板是一块厚铁板,上面钻了从大到小一排孔。学徒把粗铜线从大孔穿入,用钳子往外拉,铜线经过小孔就被拉细。
但问题很快出现——拉到第三道孔时,铜线断了。
“王爷,”拉丝的学徒苦着脸,“铜线太脆,拉细了就断。”
李晨拿起断掉的铜线看。断口粗糙,有明显晶粒。这是铜的纯度不够,杂质多,延展性差。
“铜锭哪里来的?”李晨问。
“晋州铜矿。”墨问归道,“已经是上等铜了。”
李晨沉思。这个时代的冶金技术,铜的纯度确实有限。但电报线不需要太高的导电率,稍差些也能用。关键是拉丝工艺。
“退火。”李晨道,“铜线每拉一道,就烧红退火一次,消除应力,恢复延展性。”
“退火?”墨问归不懂。
“就是加热到通红,然后慢慢冷却,铜线拉细后内部有应力,退火能让晶粒重新排列,变软。”
墨问归恍然大悟:“对对对!打铁也是这个道理!老糊涂了,怎么没想到!”
立刻安排。拉一道,退一次火。
果然,铜线不断了,一直拉到比头发丝粗不了多少的程度。
“王爷神了!”学徒们惊叹。
李晨却摇头:“还是太慢。一天能拉几丈?”
墨问归算了算:“两个人配合,一天最多拉十丈。”
十丈,三十米。铺一里路要一百六十丈,铺八十里要一万两千八百丈——按这速度,得拉三年半。
“必须改进拉丝机,墨老,你看能不能做多道连续拉丝机?铜线一次穿过多个拉丝孔,中间用卷筒牵引,自动拉拔。”
墨问归皱眉:“连续拉丝牵引力不够啊。”
“用水力。”李晨道,“潜龙河有水流,建水车驱动。铜线从粗到细,经过七八个拉丝孔,一次成型。中间加热退火,也用蒸汽。”
墨问归眼睛亮了:“王爷是说像纺织机那样,连续生产?”
“对!这事不着急,先设计。眼下先用手工拉,够实验用就行。”
铜线问题暂时解决,接下来是橡胶包覆。
橡胶怎么均匀地包在铜线上?手工涂抹不均匀,厚薄不一。
王冶提出一个想法:“王爷,能不能用模具?铜线从细孔穿过,橡胶液从四周注入,包裹铜线后冷却定型?”
李晨想起后世的挤出机原理,就是这个思路。但现在的条件,做不出精密模具。
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“简单点。”李晨道,“做个漏斗,下面开小孔。橡胶液倒进漏斗,铜线从孔里拉出,橡胶液自然包裹铜线。经过冷水槽冷却定型。”
说干就干。墨问归立刻让人做了个铜漏斗,下面钻了大小不同的孔。张衡按千分之六的配方硫化橡胶,加热成粘稠液体,倒进漏斗。
学徒拉着铜线从漏斗小孔穿过。橡胶液顺着铜线流出,形成一层薄薄的包裹。铜线进入冷水槽,橡胶凝固。
拉出水面一看——铜线外面包了一层橡胶,虽然厚薄不太均匀,但基本完整。
“成了!”工坊里爆发出欢呼。
李晨拿起包覆好的电线,用手捏了捏。
橡胶层有弹性,包裹紧密。他让柳依依拿刀割开一段,露出里面的铜线。铜线完好,橡胶层厚度约半毫米。
“测试绝缘性能。”李晨道。
最简单的测试——电线两端接上电池和小灯泡,中间一段泡在水里。如果灯泡还亮,说明漏电;灯泡不亮,说明绝缘合格。
电池是李晨之前让做的伏打电堆,铜片和锌片叠放,用盐水浸泡。小灯泡是抽真空的玻璃泡,里面是细铁丝。
电线接好,中间一段浸入水盆。
所有人屏住呼吸。
李晨合上开关。
灯泡——没亮。
“绝缘合格!”张衡第一个喊出来。
工坊里瞬间沸腾。
墨问归老泪纵横,学徒们互相拥抱,张衡三人激动得跳起来。柳依依抹着眼泪记录:“十一月初九未时三刻,第一根橡胶绝缘电线试制成功。”
李晨也长长松了口气。这一天,从早到晚,终于有了成果。
但这只是开始。
“墨老,”李晨道,“按这个工艺,先做一百丈电线。张衡,你们三个继续优化配方和工艺。柳依依,成本核算一下,看大规模生产要多少钱。”
众人领命。
李晨走出工坊时,天色已近黄昏。
一天攻关,精疲力尽,但心里踏实。电线有了,电报就不远了。等电报铺开,信息传递的瓶颈就打破了。
到那时,潜龙对各地的掌控力,将跃升一个台阶。
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