亿迅智能制造网
工业4.0先进制造技术信息网站!
首页 | 制造技术 | 制造设备 | 工业物联网 | 工业材料 | 设备保养维修 | 工业编程 |
home  MfgRobots >> 亿迅智能制造网 >  >> Manufacturing Technology >> 制造工艺


背景

在古代文明发现如何开采和加工金属之前,剑的发展是不可能的。因此,第一把剑可能是由最古老的金属——纯铜制成的。最早的铜矿在公元前 3700 年左右在埃及。 ,以及大约在同一时间在安纳托利亚(现在的土耳其)。到大约 1900 年 B.C. 之后,铜工已经遍及欧洲,估计铜剑就是在这个时代制造的。铜与锡合金产生青铜,这种金属比纯铜更坚固。公元前 2500 年左右,埃及人制造了最早的青铜剑。 他们通过加热青铜锭或在粘土模具中铸造熔融金属来制造叶片。古代世界都使用青铜剑,直到青铜被铁取代作为制造武器的金属。早在公元前 3000 年,赫梯人就知道如何冶炼铁。 ,但是直到公元前 1400 年左右才发现一种将铁制成刀片的有效方法。 赫梯人是第一个通过用碳加热、锤击成形,然后在水中淬火来硬化叶片的铁。他们尽可能地将他们的方法保密,但逐渐地在古代世界传播了铁工。罗马人使用双刃铁剑,这是一种肉搏战的武器。到了公元 3 世纪,一种更大的剑,可以用来在马背上作战,在西欧开始流行。维京人和撒克逊人都是著名的剑匠。他们在叶片的成型和装饰中使用了复杂的铁工技术。

在中世纪的欧洲,剑是盔甲骑士的首选武器。中世纪的剑由钢制成,锋利而沉重,可以轻松地将一个人切成两半。剑的质量在很大程度上取决于金属的质量。在某些城镇或地区专门生产剑,在这些城镇或地区,熟练的铁匠可以获得优质金属并知道如何加工。从六世纪开始,德国莱茵河下游是剑的制造中心,后来剑从米兰、布雷西亚和帕绍出口。西班牙的托莱多以其剑而闻名。测试托莱多剑的锋利度,就是将一条丝巾抛向空中,让它飘落到剑刃上。边缘非常锋利,丝绸在撞击时会撕裂。

也许有史以来最强大的剑是日本武士的武器。早在八世纪,直到十九世纪封建时期结束,日本的铁匠通过将铁条和钢条焊接在一起,然后将所得的夹层折叠起来,再将其压平,从而制造出具有非凡硬度的刀片。这个过程重复12-28次。旧刀片在家族中流传下来,有些在第二次世界大战中仍在使用。这些剑非常锋利和强大,可以切穿机枪枪管。

在 16 世纪,剑从挥砍的武器演变为更精致的刺剑。剑杆有一个细长的刀片,有时长达 6 英尺(1.83 m)。在腰间携带时,最长的剑杆会不方便地撞到街上。到本世纪末,剑杆变得更加轻便,长度缩短到 3 英尺(0.91 m)。这些调整催生了剑术和专业知识。

剑术出现了决斗的艺术,这是一种主要为上层阶级保留的特权。从 1600 年到 1789 年,有 40,000 名贵族在决斗中丧生。由于德国人更喜欢更重的剑,决斗往往是暴力的,导致伤亡。由于它严格排斥下层阶级,因此被统治君主所容忍。在德国,决斗作为一项贵族运动统一了上层阶级,并将他们与群众区分开来。在法国,决斗更像是一门艺术,不一定以受伤或死亡告终。随着法国大革命和贵族制度的废除,决斗被认为是一项全民运动。法国人使用重量较轻的重剑——一种没有刃口、逐渐变细的剑——并且通常会进行决斗,直到抽到第一滴血为止。到 19 世纪末,法国人平均每年要进行 400-500 场决斗,而且死亡率几乎为零。英国在 1844 年禁止决斗。

引入枪支后,剑的实用性下降了,尽管它们存在的时间长得惊人。 20世纪头十年,英国军队仍在完善其刀剑设计,最后一次设计变化是在1920年。英国海军使用的一种宽刀弯刀直到1936年才退役。今天大部分是仪式性的。它们仍然是一些军装制服的一部分。刀剑仍然被用作武器的唯一地方似乎是日本,据说刀剑是黑道黑道和极右翼政治刺客的首选凶器。

击剑运动

随着剑设计的精致和决斗的流行,击剑运动出现了。 18 世纪,在巴黎学习剑术的意大利人多梅尼科·安吉洛 (Domenico Angelo) 移居伦敦,并获得了决斗专家的美誉。在爱尔兰剑术大师 Keys 博士的挑战下,Angelo 凭借自己的击剑动作迅速超越了 Keys 博士的挥砍技巧。他的胜利使安杰洛成为上流社会的决斗老师。随着体育运动的建立,他开设了一所学校和击剑。

现代击剑是用钝箔、重剑和军刀完成的。典型的制服配备有衬垫夹克、护手和金属丝网头盔。这是一项官方的奥林匹克运动,它的受欢迎程度一直受到早期好莱坞电影和最近的史诗(如星球大战)的浪漫虚张声势的支撑 和 勇敢的心。

原材料

中世纪欧洲普遍使用的剑是由钢制成的。钢是铁和碳的合金,铁在炭火上适当加热会变成钢。但是直到 19 世纪才了解该过程背后的理论,并且没有多少社区知道如何制造优质钢材。炼铁厂在木炭火中焙烧矿石,并根据矿石的热量和成分生产熟铁、铸铁和碳钢。铸铁含有超过 2.2% 的碳。太辛苦了,直到十四世纪在欧洲才被认为是废品。熟铁含有少于 0.3% 的碳。它是一种柔软、可加工的金属,最常用于制作工具。但锻铁剑在使用中弯曲,因此不如钢剑。适用于剑的钢含有 0.3-2.2% 的碳,它既柔软又可加工,可以通过将其加热至红热然后在水中淬火来硬化。

直到 14 世纪,当机械波纹管被发明并且欧洲的铁生产变得更加有组织时,钢铁的生产是随意的,原始熔炉生产钢铁更多是靠运气而不是设计。 14 世纪波纹管和高炉的发明使冶炼厂能够将矿石加热到更高的温度,从而生产出可以转化为钢的熟铁。中世纪欧洲常见的一种钢材称为泡罩钢。它是由锻铁的细棒制成的。铁棒被装在木炭粉里,放在一个严密的铁箱或小炉子里。铁在炉中加热并用波纹管吹。当铁达到白热时,它开始从木炭中吸收碳,变成钢。小直径棒 剑柄组装。可以在大约 24 小时内变成钢,而更大的杆需要更长的时间。

最好的钢材是从印度进口的,叫做伍兹钢。印度冶金业在罗马帝国时期就享有盛誉,在波斯帝国和东方制造的刀片通常由进口的伍兹制成。欧洲十字军在东方敌人的高级武器中遇到了伍兹钢。十字军骑士在 11 世纪开始将伍兹钢带回欧洲,但直到 19 世纪,制造它的秘诀仍在印度。由伍兹制成的刀片在金属中显示出颗粒状图案,这是由钢中晶体的纤维状布局形成的。外观被比作浇水的丝绸或锦缎织物。剑匠通常通过用酸蚀刻刀片来强调图案。最熟练的铁匠可以使结晶图案沿着刀片以规则的形式出现。这种古老的艺术现已失传。带有图案金属的东方刀片被称为大马士革剑,以作为东西方主要贸易点的城市命名。令人困惑的是,一些欧洲剑也被称为“大马士革”。在这种情况下,欧洲的铁匠试图通过在刀片上做标记和镶嵌金属来复制东方的剑。但在真正的大马士革刀片中,图案是钢本身固有的,而不是强加于其上的。

印度冶金学家有几种制备伍兹钢的方法。在一种方法中,将锻铁板浸入装有熔融铸铁的坩埚中。铸铁的含碳量很高,加热时,碳会从铸铁中浸出到锻板中。所得金属是软铁和硬碳钢的混合物,分散在整个铸锭中的颗粒中。另一种方法是粉碎铁矿石和 刀芯是由两根或多根细铁棒经加热、锻造、扭绞而成一对钳子。接下来,拉出扭曲的杆,并用加热工具打开沿刀片边缘的接缝。然后将一块已沿一个边缘粗糙化或“割开”的薄钢片放入凹槽中。然后铁匠加热金属,使铁和钢熔化并结合。将刀片放在火上,然后在一桶油或盐水中淬火,对刀片进行回火——从柔软的、可加工的金属转变为坚硬的刀片。刀片经过抛光和装饰。在淘金者使用的淘金过程中反复清洗。然后将这种精炼的矿石干燥并放入一个小的粘土坩埚中。冶炼厂加入木炭和其他植物物质,密封坩埚,在木炭火中烧制一到两天。然后,将密封的坩埚再冷却几天。粘土被打开,然后将锭装在混有铁屑的粘土中。接下来,冶炼厂将该混合物重新加热至红热。此时,金属软到可以工作,可以成功锻造成武器。

制造
过程

不同的金属工匠以不同的方式造剑,大部分的造剑技巧从未被记载下来。一般来说,专业的铁匠制造剑。刀片的精加工通常涉及精细的镶嵌工作,由珠宝商单独完成。然后刀片有时会被送到切割工处,由他完成刀片在手柄中的最后组装。下面是一种铁芯钢刃制成的剑的一般工艺。罗马剑大概是这样制造的,托莱多的剑也是如此。

形成核心

  • 1 有些剑是用锻铁制成的,并配有钢刀片。较软的中心使武器更加灵活和有弹性。铁芯由扭曲的铁棒形成。铁匠拿两根或更多根细铁棒在锻炉中加热,直到它们变白。然后,铁匠将杆的一端固定在虎钳中,并使用一对钳子将它们全部拧在一起。留下一根细长的碎片从束的中心突出。这形成了将剑握在刀柄上的柄脚。

绘制

  • 2 然后“拉出”扭曲的杆——这是史密斯的术语,用于使铁变薄。金属被加热到橙红色,然后放在铁砧上。铁匠用有节制的打击击打金属,使身体伸展,使其成为长剑形。

安装刀片

  • 3 接下来,铁匠将熨斗固定在虎钳中,并使用加热工具沿边缘打开接缝。然后将一块已沿一个边缘粗糙化或“割开”的薄钢片放入凹槽中。然后铁匠加热金属,使铁和钢在表面熔化。这显然是一门艺术,因为金属具有不同的熔化温度。铁匠通过巧妙地锤击来闭合接缝,然后熔化的金属结合在一起。对于两刃剑,然后在另一侧重复该过程。

包边

  • 4 现在,铁匠加热刀片,使其几乎不会变红。铁匠经常将刀片放在盒子或桶的阴影下,以便在黑暗中看到颜色。当刀片的整个长度都是正确的颜色时,铁匠将它放在铁砧上并用小锤子沿着钢边缘快速敲击。这使钢纤维聚集在一起,并制造出更坚固的武器,使其锋利度保持得更久。

回火

  • 5 现在刀片经过回火处理——从柔软、可加工的金属转变为坚硬的刀片。铁匠将刀片放在火上,火可能是专门为放置剑而建造的长火。困难在于在整个金属长度上获得均匀的热量。当每个部分都发出均匀的颜色时,铁匠将刀片放入一桶油或盐水中淬火。对于第一次淬火,将刀片放入槽中,刀片保持平整,平行于液体表面。冷却后,铁匠清除收集在刀片表面的金属鳞片。然后,铁匠再次加热剑,方式略有不同。铁匠将一根长铁棒加热成橙红色,然后将剑放在上面。当剑加热到蓝色或紫色时,铁匠用钳子提起它并再次淬火,这一次边缘向下(垂直于第一次淬火)。

锉磨

  • 6 接下来用一系列精细锉刀打磨刀片。边缘在磨石上磨得很锋利,磨石是一个有纹理的旋转轮。

装饰

  • 7 许多刀刃上镶嵌着精美的花纹。通常这把剑会被送到珠宝商来完成这一步。珠宝商在金属上雕刻图案,然后经常用酸将其蚀刻掉。

组装

  • 8 最后一步,将刀片连接到刀柄上。铁匠用一个叫做柄的窄片制作了这把剑,它从剑尖对面的剑尖伸出。铁匠准备一个横梁,中间打一个孔。最简单的握把通常由木头制成。它被雕刻成一块实心的东西,然后铁匠(或​​刀具,如果专家完成了精加工)从头到尾钻了一个洞。第三部分称为鞍头。它是握把的圆形末端。它也将被雕刻成一件,并从头到尾钻孔。然后,铁匠加热柄脚,并将零件安装在其上。热金属钻出并填充零件中的孔,并有效地连接它们。柄脚足够长,它的一部分仍然从鞍头伸出。这是折叠并固定。

副产品/废物

用于剑的钢铁的生产需要大量的木炭。木炭是由慢慢烧焦的木头制成的。提供木炭所需的树木数量如此之多,以至于英国女王伊丽莎白一世不得不限制可以砍伐的木材量,担心她的国家会耗尽。美国殖民地的一家钢铁厂每周生产 15 吨铁,每年消耗大约 4 平方英里的森林。因此,大规模的铁生产遇到了森林砍伐的危险。

铁本身通常被刻意回收。旧钉子和马蹄铁制成了极好的剑芯,铁匠通常会保留一堆破碎或无用的工具和零件,可以熔化并重新使用。然而,一个不熟练的铁匠如果烧掉刀片的窄刃,可能会浪费钢铁。如果加热太高,钢变脆且无用。在这种情况下,它是不可回收的。


制造工艺

  1. 琥珀色
  2. 断头台
  3. 墓碑
  4. 泳装
  5. 滑板
  6. 尤克里里
  7. 伏特加
  8. 轮播
  9. 沙发