铁疯子(2)
钢铁不同于棉花,钢铁产业的发展也与棉纺业大相径庭。
在开始时,人们并没有合适的机器对钢铁像棉花那样进行加工,将其制成各种产品。经过一段时间后,一些金属加工机械被发明出来,加上金属热处理技术,钢铁的生产和应用才开始迅速扩张。
与木制的棉纺织机不同,蒸汽机从一开始就迫切要求冶金和机械制造等相关行业进行相应的技术革新。斯米顿曾断言瓦特造不出他的蒸汽机,因为它超出了当时的加工精度水平。
从某种意义上说,威尔金森算得上是瓦特蒸汽机的催生婆。1775 年,威尔金森发明了能精密加工炮筒的镗床。瓦特蒸汽机对汽缸和活塞的加工要求很高,而镗床的出现恰逢其时。
威尔金森的镗床以水车驱动汽缸材料旋转,让刀具从材料的纵方向上前进,对汽缸内部进行切削。用这种镗床加工直径1.8米的汽缸,误差只有一枚硬币那么厚,这在当时属于极高的精度。镗床加工技术使汽缸内壁与活塞配合更加严密,大大减少了漏气,自然提高了蒸汽机的功率。
如果没有威尔金森的镗床,那么瓦特就无法制造出他的高效率蒸汽机;相比之下,达·芬奇就没有这么幸运。达·芬奇曾经构思了很多精巧的机器,却始终停留在纸上。这些构思不仅超越了当时人的想象,也超越了当时的技术加工水平。
这说明了一个有趣的历史细节,钢铁工业和机械工业这两次发生在同一时代的技术革命,必然是互相依赖的。实际上,威尔金森也是瓦特蒸汽机最早的使用者,他用蒸汽机来驱动高炉鼓风装置冶铁。
廉价钢铁的一个重要作用,就是极大地丰富了五金工具的种类,这也进一步拓展了金属工业的范围。尤其是机床作为“制造机器的机器”,在工业革命历史中具有划时代的意义。
进入18世纪之后,尽管钢铁工业有了很大发展,金属加工和成形技术也有了很大提高,但金属在机器制造中的应用进展仍非常缓慢。与制造奢侈品或武器的成本相比,机器制造中的成本显然更为重要。因此,木材仍是机器制造的基本原料,金属只是用于一些要求强度大或耐用的部件上;或者说,直到车床和机床完善之后,才真正结束了木器时代。
刨床、铣床、车床、镗床等机床,能根据事先设计,将金属加工成非常精确的几何形状。正因为有了精加工的机床,钢与铁作为制造机器的理想材料才变得前途无量。
就对整个工业的发展所起的作用和产生的影响来说,车床的发明几乎可以和蒸汽机的发明相提并论。
早期的车床主要用来加工木器,车床本身也是木质结构的。亨利·莫兹利对车床进行了全面改进,将车床改为采用全金属结构,并发明了刀具的自动进给装置。有了滑动刀架,车床的刚性、加工精度和效率大大提高,现代车床由此成型。
1797年,莫兹利制成第一台螺纹切削车床,它带有丝杆和光杆,采用滑动刀架——莫氏刀架和导轨,可车削不同螺距的螺纹。有了这种车床,任何高精度螺丝钉都逐渐成了廉价的普通之物。
莫兹利创办起自己的机床制造工厂,第一个订单是为朴次茅斯军港生产10万个滑轮,它们全部来自机械化大规模生产,莫兹利为此研制了44台机床。在莫兹利的工厂,10个非熟练滑轮工利用机床完成的工作量,超过110个熟练滑轮工。一年下来,可为英国海军军部节约1.7万英镑。
从一定程度上来说,英国的机床工业是“大规模生产”的真正先驱。
在钢铁的所有用途中,机器的位置是不言而喻的。具有非凡硬度和延展性的钢铁天生就是制造机器的最佳材料,它是石材和木材根本无法与之相提并论的。甚至可以说,没有钢铁就没有机器,机器时代到来的前提,就是钢铁的普及化。
铁和钢既具有无与伦比的拉力和抗压力的特点,又具有形成各种形态并且无限期地保持该形态的性能,因而成为现代工业的基础原料。“铁疯子”威尔金森作为传统木器时代结束的标志性人物,将人们引向了一个真正的机器时代。
随着钢铁机器对木器的替代,棉纺织业越来越依靠金属机械行业。1803年,霍洛克斯制造出了第一架铁制织布机,从此纺织机械开始走出漫长的木器时代。此前不久,查尔斯·斯坦霍普制成第一台全金属的印刷机,从而结束了自谷登堡以来墨守成规的木制印刷机时代。
在传统木器时代,铁制工具都是木匠或铁匠自制的,非常珍贵。到了18世纪,工厂开始生产各种通用或专业的五金工具,其低廉的价格使得无数乡村木匠和铁匠逐渐退出这一行当,不少“磨坊工匠”都被招募进工厂,从事机器和设备维护工作。
在这一时期,铁制机器在世界各处都在不可逆转地取代木制机器。可以这样说,现代工业文明主要是在钢铁的基础上建立起来的。