清朝铁模铸炮法领先西方30多年
清朝铁模铸炮法领先西方30多年
清朝时期，铁模铸炮技术的发明标志着中国在铸造工艺上的重大突破。这项技术比西方早了30多年，不仅提高了生产效率，还改善了炮的质量。本文将详细介绍这一技术的发明背景、工艺流程及其历史意义。
发明背景与评价
李约瑟在《中国科学技术史》中对此评论道：“中国工程师龚振麟在这个时期完成的一项重大的铸造发明，比西方使用这项发明早大约三十年。……此种模具具有产生冷铸、增加硬度和耐磨的优点。为了避免铸件同铸模产生任何胶着的危险，通常要在铸模上敷上一层石墨或灯黑。然而这大概并非必不可少，只要铸模对金属铸件的容量比足够，就可以避免铸模过度发热和损坏。这是战国时期冶金技术一项令人吃惊的高度发展。”
1840年（道光二十年）九月，两江总督蒙古镶黄旗人裕谦在浙江省城设立了铸炮局，由嘉兴县丞龚振麟、余姚知县汪仲洋、镇海粮台鹿泽长等主管铸炮之事。龚振麟痛感泥模铸造的烦琐，于1841年8月在镇海炮局发明了铁模铸炮技术。此技术早于欧洲32年，铁范可多次使用，提高生产效率，不用清洗炮膛，消除了泥模铸炮法多蜂窝的缺陷。
1841年9月，中英浙东之战前夕，已铸成117门铁模炮，1842年刊印《铸炮铁模图说》分发沿海各地区推广应用。
工艺流程
铁模铸炮的工艺过程主要分为三步：
- 制铁模
《海国图志·铸炮铁模图说》中云：“视炮之大小，约分为几节。合土按各节式，做成泥炮以为心（每节上下卯笋，须极吻合）。烘透接成一泥炮，使无偏倚（炮箍炮耳，及照星花纹起线处，悉照式完备）。然后用土按节，合成外模（照铁模本身外线做成车板于内面车旋，务令极圆），烘透。”
- 固定内外范
“每节于经线分为两瓣（如合瓦式须极正极匀为要），倾铸时，从炮口一节起，首先另做成圆平土托一块（亦极烘干），将炮口一节泥炮，倒竖于托上，次将外模一瓣亦竖于托上，与所竖泥炮遥对务准（中间留出空位，即系炮模地步）。覆用熟泥，补平烘透（与两边瓣线相平直）。再将此一瓣合成一节，用两铁箍箍紧，另用烘透之泥圆板一块（周围与节周相等），覆于一节之上（圆板与节相合，须先做成笋槽，俾第二节之卯笋可以相属）。板上留出铸口范铁倾铸，成一节之一瓣。亦待冰透即将先一之一瓣，轻轻退开，除净所补之泥，仍旧合好箍紧（每瓣相合之缝际，须做小卯笋，扣合俾无参差之弊）。复取泥圆板覆上，范铁倾铸，则一节合瓦式成矣。且缓出模，仍然安置不动，待冰透取去上覆泥圆板，将第二节之泥炮，接于已铸之第一节泥炮上，此将外模一瓣，续于已铸之第一节外模上，亦如前法用泥补好烘透，再加次一瓣接合，用箍箍好，上覆泥圆板。”
- 铸后清理
“先将每瓣内面，用细稻壳灰和细沙泥调水，用帚薄薄刷均，如粉墙状。次用上等极细窑煤调水刷之，两瓣相合（如合瓦形）。用铁箍箍紧，烘热，节节相续，余法皆以用泥模同，至倾足成炮后，立可按瓣次序，剥去铁模（如脱笋壳状），露出炮身，凝结未透，尚属全红，设有不平处所，即用铁丝帚铁锤收拾，是以凿洗之工可省。并可立取炮心，除净泥坯，膛内即天然光滑，亦不费旋洗之工矣。”
技术优势
龚振麟总结了铁模铸炮比之泥模铸炮的五大优点：
- 铁模可就地铸造。泥模法每铸一炮就要做一次泥范，铁模做一次，就可铸千百次。
- 用铁模铸炮，如用40人，每日可铸炮3位，若赶工则2日可得炮9位，铸一位铁模炮工银只费数千文，较泥模铸炮可省工银十多倍钱。
- 铁模不计阴晴，可按限完成，泥模在阴天就不能做。
- 铁模铸成的炮可省修整工作，泥模铸炮，炮身粗糙须细加修整。
- 铁模铸炮不易变形。炮膛光滑，上下如镜，施放得远，又不涩滞。泥模铸炮，无论如何镟铣，总难一体光滑，发射时易炸裂。
历史评价
时人对之的技术与效率的评价。中国史学会主编的《鸦片战争》（册Ⅴ）中云：“浙江铸炮，益工益巧，光滑灵动，不下西洋。”
英参战陆军军官A.Cuny nghame（加里康宁）的著作《在华作战回忆录》中对1841年10月9日中英镇海之战的清军火炮写到：“我们刚占领这个城市（镇海），发现了一个巨大的火炮铸造厂，其制造水平为迄今发现最好的，虽然我不能断言它们铸造时的深奥技术，一些被俘获的火炮也制有铁环。”
英参战军官J.E.Bingham1842年的著作《英军在华作战记》（册Ⅱ）中载：“在江岸上（浙江镇海）的一座炮台上，发现武装运输船风鸢号的一门卡龙炮，旁边还有一个精良的仿造品（铁模炮）。”
李约瑟《中国科学技术史》对此评论到：“中国工程师龚振麟在这个时期完成的一项重大的铸造发明，比西方使用这项发明早大约三十年。……此种模具具有产生冷铸、增加硬度和耐磨的优点。为了避免铸件同铸模产生任何胶着的危险，通常要在铸模上敷上一层石墨或灯黑。然而这大概并非必不可少，只要铸模对金属铸件的容量比足够，就可以避免铸模过度发热和损坏。这是战国时期冶金技术一项令人吃惊的高度发展，值得注意的是，这种技术在历史的另一阶段再次出现，后来于1873年3位发明家同时宣布他们取得的同种技术成就，拉夫罗夫（Lavrov）在圣彼得斯堡，乌哈蒂乌斯（Uchatius）在维也纳，罗塞特（Rosset）在都灵。当然，铸铁模或`贝壳模'（Coquilles）在欧洲从1514年以来就已经用来铸铁炮弹，似乎是第戎的弗郎索瓦·日尔贝（FrancoisGibe rt）引进的一种铸法。表层的迅速冷却使表皮成白质（碳化铁），使其变硬，增加其碎片杀伤效果。然而这比铸炮又是简单得多的事。”