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压铸历史溯源之青铜器的应用

作者:互利模具 来源:温州互利模具有限公司 发布于:2018-03-08 10:36:52

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铜范和铁范分别采用铜和铁制作铸型,即现在的金属型压铸铸造。其设计方法也与现代压铸铸造技术无异,需要设计合理的分型面和浇铸系统。

铜范和铁范具有可重复使用的特点,并利于降低铸件的表面粗糙度,因此被广泛用于批量的产品压铸铸造,如钱币等。所示为我国古代两种钱范的结构。


可以看出,两种钱范均采用了组合型,一次可以浇铸多个铸件。根据其浇铸系统可以看出,a中的钱范是垂直浇铸的,并采用了垂直分型的结构;b所采用的是水平浇铸,并采用水平分型的结构。
失蜡压铸铸造即现在的熔模精铸。古代的蜡模是以蜂蜡为主要原料配制的。采用蜡料制模,然后用泥浆或陶瓷浆料制范。最后通过加热使蜡料熔化、流出,获得铸型,即范。所示的战国时期河南淅川出土的“云纹铜禁”和湖北曾侯乙墓出土的“曾侯乙尊”被认为是我国最早的失蜡压铸铸造精品。
青铜器的应用主要包括以下几个方面。
 
1、日用器
这些铸件包括炊煮器、食器、酒器、盥洗器等。其中鼎是各种器具中尺寸最大的铸件,是权力与财富的象征。
这些铸件的特点和难点是:
①主体部分作为容器,具有大型薄壁结构特点,其充型的完整性和凝固组织的致密性控制均具有相当大的难度;
②在铸件的主体结构上附带有“足”、手柄等结构,因此,对浇铸系统的设计具有较高的要求;
③在表面以及各种附加结构中设计有复杂的装饰结构和表面纹饰,需要进行精细的造型和充型控制。所示的青铜鼎可以看出,早在3000多年前的商代,这一技术已经达到很高水平。
日用器的另一压铸铸造技术精品是铜镜。汉代铜镜出现一种“透光”现象,当镜面在阳光照射下,镜背铭文可清晰反射到墙上。
后人对此解释为,铜镜在压铸铸造时因镜体厚薄不一,镜背图纹凹凸处在凝固时产生压铸铸造残余应力,这样就形成了与镜背图纹相对应的,但肉眼看不见的镜面曲率变化,被阳光照射并反射时,波纹却能清晰地显示出来。
压铸铸造残余应力在铜镜铸好后还不足以使镜体产生明显的形变。只有当铜镜被逐渐磨薄,镜体刚度不断下降时,压铸铸造残余应力才使得镜体表面发生局域性形变,使镜面的曲率变化与镜背纹饰一一对应。虽然古人未必对此有合理的解释,但却利用了相关的规律。

2、乐器
古代青铜器乐器压铸铸造的典型代表是编钟。黄帝时期曾命人“铸钟12口,以和五音”,但早期的编钟为陶器。青铜器压铸铸造编钟成为春秋晚期到战国时期的乐器精品。
其中编钟的顶峰之作是战国初期的曾侯乙编钟,其规模达到一套8组65件之多,其中甬钟45件,纽钟19件,镩1件。最大的一件甬钟高152cm,重达203kg,整架编钟重达4.5t。
据考证,编钟是用陶范压铸铸造的。为了获得精准的音质,不仅需要精确的铸件形状、尺寸、壁厚等结构设计,还需要对合金成分和铸件的冶金质量进行严格控制。
压铸铸造缺陷和合金成分的偏差均会对其音质产生影响。经现代科研人员的分析和多次实验,编钟的合金成分为铜锡合金。当含锡量低于13%时,音色单调、刺耳;含锡量在13%----16%时,音色丰满、悦耳。


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