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§四、蒸汽机时代技术的发展
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机器制造业的兴起
现代机器的产生和制造是从18世纪开始的。
以手工劳动为主的工场训练造就了相当数量的技工,这些人虽然不是专门制造机器的“行家”
,但他们制造过各种各样的手工器具,有着丰富的经验和娴熟的技艺。
另外,在工场手工业中,已有了相当完善的社会分工,不仅出现了专门制造手工业器具的部门,而且工人之间也有了详细的分工。
因而,工场手工业为大工业的机器制造,奠定了直接的技术基础。
在手工生产向机械制造过渡的过程中,充满了矛盾和辩证的发展。
最初,用手工制造的一部分机器,取代了部分手工劳动。
随着机器生产不断向前发展,手工制造已远远不能满足需要,因此机器制造就不得不从手工生产转为机器生产。
随着蒸汽机的改进和发展,人们对机器的使用越来越广泛,新的机器品种不断涌现,工作机、发动机、传动机构的体积日益增大,机器的结构和零件的形状日益复杂、多样,加工难度越来越大,这些问题,都是在机器的发展过程中自然而然地产生的。
因而,以蒸汽机为动力的机械制造业逐渐兴起,并取代了延续已久的手工制造业,成为一个独立的工业部门。
随着机器的不断发展,机器制造业中的发明也越来越多。
1818年,美国人惠特尼(E.Whitney,1765—1825)设计和制造了卧式铣床;1830年,英国的罗伯特(R.Robert,1808—1890)制成了第一台插床;1855年,出现了具备现代结构形式的万能铣床;1867年,出现了六角车床。
此外,其他一些机械如牛头刨床、龙门刨床、钻床、锯床等相继出现。
特别是英国工程师惠特沃斯(J.Whitworth,1803—1887)倡导机器零件螺纹标准化,改进了螺纹的切削方法。
此外,在机器制造的发展过程中,还出现了工具机的大型化趋势。
这些机械制造技术的不断发展,不仅使新诞生的蒸汽机得到迅速、广泛地使用,而且使机械制造在整个工程技术结构中,起着越来越重要的作用,使生产规模和速度发生着日新月异的变化。
钢铁工业的诞生与发展
人类有着悠久的金属冶炼历史,但工业革命前由于历史条件的限制,冶炼技术还很落后,炼出来的铁数量少、质量差。
蒸汽机的出现,极大地推进了冶金工业的发展,使之逐渐从旧的生产方式中解脱出来,走上了新的发展道路。
冶金业的发展大致可分为三个阶段。
第一阶段是英国人亚伯拉罕·达比(A.Darby,1677—1717)发明的炭铁炉阶段。
第二阶段是亨利·科特(H.Cort,1740—1800)发明的锻炼炉阶段。
第三阶段是炼钢技术的发明。
1855—1856年间,英国工程师贝塞默(H.Bessemer,1813—1898)发明了转炉炼钢法,把生铁熔化,吹入空气,再加入高锰铁水,以除去铁中的杂质,控制含碳量。
此法大大提高了钢生产的数量和质量,开辟了炼钢的新纪元。
19世纪70年代初,贝塞默炼钢法已在欧洲推广,在英、法、德等国已有100多座使用此法炼钢的转炉。
随着转炉炼钢法的发展和钢制产品的广泛应用,工业废钢数量日益增多,而转炉只能用铁水做原料,不能解决废钢处理问题。
1861年,德国工程师西门子(W.Siemens,1823—1883)等发明了煤气发生炉和蓄热式煤气燃烧炉,得到了可以熔化钢的高温。
1865年,法国工程师马丁(P.E.Martin,1824—1915)利用西门子的发明,开创了平炉炼钢法,不仅解决了废钢的再利用问题,钢的质量也比转炉炼的好,从而确立了高炉、转炉、平炉的钢铁冶金的生产体系,使钢铁工业大规模兴起,钢铁产量不断增加。
贝塞默炼钢法只适用于合低磷、低硫的铁矿石,这种原料在英国仅占全部铁矿石的110,德、法、比利时、卢森堡等国的铁矿资源均为高磷矿石,不少钢铁厂在用贝塞默法炼钢时遭到失败。
经过多年的研究,英国的托马斯(S.G.THomas,1850—1885)在1879年发明了碱性转炉炼钢法,解决了高磷铁的炼钢难题。
1868年以后,又有了高碳钨锰钢、钨铬钢、高速钢的炼制。
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