穿越第46年十月初九,盛京水力工坊。
杨定军蹲在传动轴旁边,手里捏着半块磨损的木头。木头呈半月形,表面原本车得光滑,现在却被磨出一道明显的凹槽,凹槽边缘挂着几缕综丝框拉杆上脱落的麻纤维。他把木头翻过来,凹槽对着光,能看到底部已经被压出了一层毛刺,像被啃过的骨头。
这是第三十七个木凸轮。前三十六个在试验中陆续报废,有的裂了,有的变形,有的像这块一样被磨穿了。每一个凸轮都在水力传动轴上运转不超过四个时辰,就会因为摩擦热和机械冲击而失效。
卢卡站在他身后,手里拿着记录板。板面上密密麻麻画着三十七行数据,每一行对应一个木凸轮的编号、材质、运转时长、失效模式和失效原因。
“椴木的最长坚持了四个时辰零三刻。”卢卡指着记录板说,“橡木的硬,但脆,两个时辰就崩了边。这块山毛榉是你上周车的,耐磨性最好,但拉杆压力集中在凸轮最高点,三个时辰就把型线磨平了。”
杨定军没说话。他把那块报废的山毛榉凸轮放在地上,与旁边另外两块不同材质的废件排在一起。椴木的轻,颜色白;橡木的重,纹理粗;山毛榉介于两者之间。三块木头并排放着,像三颗被拔下来的牙齿。
问题在于转速。水力传动轴的转速由水轮决定,目前第三车间的可调叶片水轮把转速稳定在每分钟二十转左右。在这个转速下,凸轮每三秒钟完成一个升降循环,综丝框的拉杆以每分钟四十次的频率冲击凸轮表面。木头承受不了这种高频冲击,即使是山毛榉也不行。
“得用铁。”杨定军说。
这是他三个月来第一次明确说出这个字。之前他一直试图在木材种类和润滑方式上找解决方案,不想过早动铁——铁凸轮的铸造精度要求高,一旦型线错了,整个凸轮就废了,不能像木头那样随手车一个。
卢卡合上记录板。“我去汉斯师傅那边?”
“不。我亲自去。”
杨定军站起身,把三块废木头踢到墙角,然后从传动轴上拆下固定凸轮的轴套。轴套是铁制的,与凸轮接触的立面被磨出了一圈亮痕。他把轴套和最后那块山毛榉凸轮一起拎在手里,朝工坊外走去。
十月的阳光已经没什么热力,照在身上只是温的。工坊区弥漫着一股混合了铁锈、木屑、漂白粉和杨定军围裙上淬火油的气味。他穿过石板路,绕过第三车间的侧墙,铁齿轮的嗡嗡声在身后越来越远,取而代之的是铁匠坊有节奏的锤击声。
汉斯铁匠坊里,彼得和托马斯正在清理一炉刚浇铸完的残铁。彼得用铁钳夹起一块浇口废料,扔进冷水桶里,滋啦一声腾起一团白汽。托马斯蹲在砂型拆解区,用铁刷清理一个铸铁件的表面砂粒。两人都穿着无袖的皮围裙,手臂上沾着黑灰和铁粉。
“二爷。”彼得先看见杨定军,放下铁钳。
杨定军把山毛榉凸轮和轴套放在铁匠坊的中央铁砧台上。“铸这个。要铁的。”
汉斯从里间走出来。他今年五十八了,比老乔治小几岁,但背比他更驼,这是三十年铁匠生涯压出来的。他走到铁砧台前,拿起那块木凸轮,用拇指顺着凹槽摸了一遍,又拿起铁轴套比了比尺寸。
“多厚?”他问。
“一寸二分。最厚处。最薄处八分。”杨定军说,“型线不能走样。外轮廓曲线我画在纸上了,按照这个车,误差不能超过半粒米。”
他从怀里掏出一张折叠的羊皮纸,上面用炭笔画着凸轮的轮廓曲线。曲线不是简单的圆形,而是一段渐开线接一段圆弧,再接一段平缓的过渡曲线——这是杨定军根据综丝框升降的高度、速度和加速度要求计算出来的型线。曲线旁边标注着七个关键点的坐标和半径,用的是盛京工匠通用的“步、指、粒”单位制。
汉斯把图纸举到光下看了很久。他没受过正规教育,不识字,但杨定军的图纸他能看懂——那些点和线对他来说跟铁料上的火色一样,是另一种语言。
“七个点。”汉斯说,“要七个定位桩。”
“你做主。”杨定军说,“我只要你铸出来的铁件,跟这块木头一个样,只准硬,不准变形。”
彼得凑过来看图纸。他出师已经两年,独立铸造的齿轮误差能控制在半粒米以内,是汉斯手下最稳的工匠。他看了一会儿,指着曲线上最陡的那段说:“这里,脱模的时候容易拉砂。木模要是直接翻砂,这段锐角会夹砂,铸出来表面粗糙,跟综丝框的拉杆一蹭,磨得比木头还快。”
“用活块模。”杨定军说,“这段陡的地方单独做一块活砂芯,脱模先抽芯,再脱主模。”
彼得点点头。这是他在铁匠坊学会的技巧之一——对付复杂型线,不能用一个整模翻砂,要把最脆弱的部位拆成可拆卸的活块,降低脱模时的损伤。
“料呢?”托马斯问。他力气大,负责熔炼和浇铸。
“高碳白口铁。”杨定军说,“耐磨。浇铸后表面淬火,硬度要够。”
汉斯把木凸轮和图纸一起放在铁砧台上。“三天。第一炉做试模,第二炉浇铸,第三炉淬火。你来验收。”
杨定军嗯了一声,转身走了。他没有留下来看,铁匠坊的工作他信得过——或者说,他知道自己即使站在旁边盯着,也帮不上什么具体的忙。汉斯铸了八年齿轮,彼得和托马斯出师后铸了两年,他们比他更懂铁料的脾气。
回到水力工坊,杨定军让卢卡把传动轴上的凸轮位清空,用一块废布把轴套包好防尘。然后他开始重新调整综丝框的位置。没有凸轮驱动,综丝框全靠织工脚踩踏板手动升降,效率低但至少能维持试验织机的运转,继续测试投梭和打纬机构的配合。
下午的时间在单调的机杼声中过去。织工是个三十来岁的女人,叫艾拉,原是林登霍夫乡下佃农的老婆,男人病死后她带着孩子来盛京投奔亲戚,被杨定军招来学织机。她脚劲稳,踩踏板节奏均匀,但 manual开口的速度只有水力驱动的一半,而且持续踩一个时辰后小腿发酸,节奏就开始乱。
杨定军站在旁边看了一下午。他看的不只是织工的动作,而是经线在综丝框升降时形成的开口形状——开口够不够大,梭子能不能顺利通过,经线有没有被过度拉伸或摩擦。他在一张草纸上画着开口的轮廓,标注每次梭子穿过时经线的张力变化。
傍晚时分,他离开工坊往回走。路过铁匠坊时,里面还亮着火光。他停下脚步,从窗口往里看了一眼。汉斯、彼得和托马斯三个人围在砂型工作台边,木凸轮被固定在工作台中央,彼得正用细铁丝沿着木凸轮的轮廓扎定位点,托马斯在旁边准备分型砂。汉斯没动手,只是站在旁边看,偶尔用铁钎敲敲木凸轮,指出某个弧度需要调整的地方。
杨定军没有进去,转身走了。
第二天,十月十一。
杨定军没有去工坊,而是在藏书楼里画了一整天的图。他在算凸轮与打纬机构之间的相位关系——开口必须在投梭之前形成,投梭必须在打纬之前完成,打纬必须在开口闭合之前结束,四个动作环环相扣,时间差以毫秒计。他把水力传动轴每转一圈的360度分成十六个区间,标注每个区间里各机构应该处于什么位置。这些计算他以前做过,但现在要针对铁凸轮的硬度重新核算——铁比木头硬,惯性大,启动和停止时的冲击也更大,必须留出更长的缓冲区间。
下午,他去学校接杨宁放学。杨宁这几天轮到造纸坊劳作课,满手都是纸浆的痕迹,但袖口的细绳还扎得整整齐齐。她看见父亲,跑过来拉住他的手。
“爹,纸坊的乔大叔说我抄的纸比上周薄了。”
“因为你手快了。”杨定军说,“荡帘的时候多停一瞬,让浆沉一沉。”
“哦。”杨宁想了想,“那铁凸轮铸好了吗?”
“没有。”
“什么时候好?”
“不知道。”
杨宁不再问了。她知道父亲在这种事情上不会给不确定的答案。
第三天,十月十二。
杨定军一早就去了铁匠坊。砂型已经做好了,摆在工坊中央的地上,用湿麻布盖着保湿。彼得揭开麻布,露出里面的型腔。型腔是用黑砂和黏土混合夯实的,表面光滑,沿着木凸轮的轮廓形成了精确的负模。活块模的部分用铁丝绑着标记,显示可以拆卸。
“试模。”汉斯说。
他们先用一炉废铁水浇进去试模。铁水温度不够高,铸出来的件表面有气泡,但轮廓清晰,七个定位点全部对准,活块模脱模时也没有拉砂。汉斯用锤子敲掉试模件,检查型腔内部——完好无损。
“今晚正式浇铸。”汉斯对杨定军说,“你明天来验收。”
杨定军点点头,在铁匠坊里转了一圈。他注意到彼得的工作台上放着一排精磨用的工具:铁锉、油石、砂纸,还有一块杨定军亲自设计的标准卡尺——那是用盛京最硬的淬火钢片做的,刻度精确到半粒米。托马斯则在清理熔炉,把木炭和铁矿石按比例堆好,准备晚上的高温熔炼。
他没有说话,看了几眼就走了。
第四天,十月十三,清晨。
杨定军来到铁匠坊时,铁凸轮已经摆在铁砧台上了。它刚从砂型里敲出来不久,表面还残留着一层黑色的氧化皮,轮廓已经成型,但边缘粗糙,像一块刚从矿石里凿出来的毛坯。
彼得用钢丝刷清理表面,露出下面灰白色的铸铁本色。凸轮整体呈不规则的圆盘状,中心是轴孔,外缘是那条复杂的渐开线加圆弧曲线。彼得用卡尺依次测量七个定位点,每量一个就报一个数。
“第一点,半径二寸三分,准。”
“第二点,半径二寸六分五厘,准。”
“第三点……三分五厘,偏高三粒。”
杨定军走过来,接过卡尺自己量了一遍。第三点的半径确实比图纸标注的大了三粒米,大约是一根头发丝的粗细。他用手摸了摸那个位置,是浇铸时铁水冲力造成的轻微鼓包。
“能磨。”彼得说,“留有余量了,鼓包在加工余量范围内。”
杨定军把凸轮翻过来,看背面。背面是平整的,浇铸时没有产生缩孔——这说明汉斯控制浇铸速度和冷却时间的功夫到位了。他又用手指弹了弹凸轮边缘,声音清脆,没有暗裂。
“淬火。”他说。
淬火是在下午进行的。彼得把凸轮加热到樱桃红色,然后迅速浸入盛满猪油的大陶罐里。油脂淬火比水淬温和,能减少铸铁的脆性,同时保证表面硬度。滋啦一声巨响,浓郁的油烟腾起来,满屋子都是烧焦油脂的刺鼻气味。彼得用铁钳夹着凸轮在油里来回晃动,确保冷却均匀。
从油里取出的凸轮变成了深黑色,表面覆盖着一层油淬后的氧化膜。托马斯用麻布擦掉黑膜,露出下面暗蓝色的金属光泽。彼得再用细油石沿着轮廓线一点一点打磨,从粗石到细石,最后换成砂纸。他的手很稳,每一下都沿着曲线的切线方向推进,不横搓,不逆刮——这是汉斯教他的冷加工规矩,违反了这个规矩,表面就会留下看不见的微观裂纹,日后在高频冲击下扩展成致命伤。
杨定军站在旁边看了一个时辰。彼得磨到第三点那个鼓包时,用油石多下了几下,鼓包渐渐被磨平,卡尺量过去,三粒米的误差缩到一粒,再缩到半粒,最后完全对准图纸。
“好了。”彼得把凸轮翻过来,正面朝上,放在铁砧台上。
杨定军没有立刻拿走。他从旁边工具架上拿起一只小铜锤,在凸轮的七个点上各敲了一下。声音一致,都是清脆的金属音,没有发闷或发颤的地方。他又用手指甲在表面划了一道——没有留下痕迹,说明硬度够了。
“谢了。”他对汉斯说。
这是杨定军这个月第一次对铁匠坊的人说谢谢。
第五天,十月十四。
安装是在上午进行的。杨定军亲自把铁凸轮套上传动轴的轴套,用键销固定,然后调整综丝框拉杆与凸轮接触的位置。凸轮表面被彼得磨得极为光滑,拉杆顶端的铜滑靴贴上去时,发出一声轻微的、像是叹息般的摩擦声。
“试水。”杨定军说。
卢卡打开水闸。水流冲进水轮室,推动可调叶片水轮开始旋转。传动轴通过一组木制皮带和铁齿轮把水力传递到织机的主轴,主轴再带动凸轮。铁凸轮开始转动,轮廓曲线一点点顶起综丝框的拉杆,综丝框平稳上升,经线被分成上下两层,形成一个清晰的菱形开口。
开口幅度比之前木凸轮的时候更大,因为铁凸轮没有磨损,型线保持完整。综丝框升到最高点后,凸轮的平缓段让开口保持了一个短暂的稳定期——就在这一瞬间,投梭机构将梭子从左向右弹射出去,穿过开口。
梭子过去了。棉线在经线之间留下一道纬纱。
然后凸轮继续转动,下降曲线让综丝框回落,经线闭合。紧接着,打纬机构向前推进,把刚穿过去的纬纱打紧。
一个循环完成。
杨定军站在织机侧面,眼睛盯着综丝框的升降轨迹。凸轮每转一圈,综丝框完成一次升降,梭子穿过一次。铁凸轮的表面在铜滑靴的摩擦下,发出一种低沉而均匀的嗡嗡声,不像木头那样吱嘎作响。
“多久了?”他问。
卢卡看沙漏。“一刻钟。三十个循环。”
“继续。”
他们一直观察到中午。两个时辰内,铁凸轮完成了将近五百个循环,综丝框的升降幅度没有明显变化,梭子每次都能顺利通过开口,没有撞线,没有断纱。杨定军让艾拉过来试着在织机上操作——她只需要负责引纬和检查布面,双脚从踏板上解放出来,可以专注于手头的活。
艾拉织了半个时辰,脸上露出惊讶的表情。她干了十年织工,从来没见过不用脚踩就能自动开口的织机。
“快。”她说,“比我自己踩快一倍。”
“继续织。”杨定军说,“看布面。”
艾拉织出来的布面平整,纬线均匀,没有因为开口不稳而造成的稀路或密路。她把织好的半尺布从织机上取下来,递给杨定军。
杨定军接过布,对着窗口的光看了看。经线和纬线交织成整齐的方格,布面张力均匀,没有凸轮冲击造成的周期性松紧纹。他把布叠好,放在工作台上。
“再试一个时辰。”他说。
到傍晚时分,铁凸轮已经持续运转了四个时辰,累计完成超过两千八百个循环。杨定军最后检查了一次凸轮表面——铜滑靴的接触点上只有一道极浅的亮痕,没有凹槽,没有毛刺,没有裂纹。他用指尖摸了摸那道亮痕,触感光滑,像一面磨过的铜镜。
“行了。”他说。
卢卡停下记录笔,长出了一口气。他手里那本记录簿已经记满了密密麻麻的数据:时间、循环次数、开口幅度、梭子通过率、布面质量、凸轮表面状态。
杨定军走到工作台边,拿起笔,在那本属于他自己的项目笔记上写下几个字:
“凸轮,铁制,试成。尚需长期测试。”
他没有写“成功”,只写了“试成”。试成意味着这一步走通了,但后面还有路要走——长期运转后的磨损、不同季节温度和湿度对铁件的影响、批量铸造时的精度一致性,这些都是未知数。
写完,他合上本子,抬头看了看窗外。暮色已经笼罩了工坊区,第三车间的灯火从窗口透出来,在水面上投下晃动的光斑。上游铁匠坊的方向也亮着光,彼得和托马斯可能还在精磨下一批坯件。
“下班。”杨定军对卢卡和艾拉说。
他最后一个离开水力工坊。出门时,他回头看了一眼那台织机。铁凸轮在传动轴上静静地待着,像一枚嵌在机械心脏里的金属瓣膜。综丝框悬在经线上方,等待着明天水闸再次打开的那一刻。
夜风从阿勒河面上吹过来,带着深秋的凉意。杨定军把围裙解下来搭在肩上,沿着石板路往家走。远处传来几声狗吠,然后是玛蒂尔达唤杨宁回家的声音。他脚步不快,但每一步都踩得结实,像在数着凸轮的转动周期。