硬币制作

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硬币制作工艺——压印
大家想一想
• 在我们平常生活中使用的硬币,它的 制作过程是怎样的?分为几个步骤?
整个硬币的制造过程可以归纳为三 个基本内容:选材和坯饼处理、设 计制模、压印。
硬币的制作过程最重要的一道工序是什么? 没错啦 就是压印——什么是压印呢? 压印,改变工件厚度,在表面上压出文字
或花纹。
平面画稿
立体浮雕
雕刻机复制 复制到金属模坯上 复制
思考为什么要制 成镜面效果的工 作模?淬火的作 用?
还要制成可压印镜面 效果的工作模(淬火 )
形成了原模,也称子模
压印硬币
以前的工作模可能只能压印几百枚硬币,而现 在的工作模能够压印上百万枚硬币。现代的铸 币机器是一种精确而高效的设备系统,集压印 和自动传送为一体,它以极快的速度连续把坯 饼准确地放到压印位置并且冲压可以瞬间完成 ,因此每分钟有多达几百枚的硬币喷涌而出。
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选材和坯饼处理
(一)选择材质 制造硬币可以采用不同的金属材 质,比较常见且相对价格低廉的金 属被用来铸造低面额硬币,而稀有 金属如黄金、白银、铂则被用来铸 造具有投资和收藏价值的纪念币。
好的铸币材质要求具有一定的物理特性,例如金 属质地要软而易于加工成形,同时还要有相当的硬度 以便能够经受流通过程中的磨损。由于兼具上述特性 的金属极少,因此铸币材质通常是两种或多种金属熔 为一体的合金。在美国和其他许多国家,常见使用的 金属有铜、锌、镍、铁、铝等,其中铜无论本身还是 构成合金都是一种非常理想的铸币材质。金银通常与 其他金属合金来提高硬度,铜就是首选材料。平常所 说的“纯”普制金银币其实都含有微量的其他金属成 分,当然,其价值还主要是按币中贵金属的含量来估 算。 制造合金的具体过程是:(1)将所选择的金属放在熔炉 中熔成液态合金,浇入铸锭(槽)冷却或被压制成条 片(较厚);(2)在液压车间对铸锭或较厚的条片进行 数次滚压,使之成为厚度符合坯饼要求的条片;(3)将 条片冲压成半成品的坯饼,并等待进一步加工处理。
压印工作,大多数是在封闭的模腔内进行 的,以免金属受压后被挤出模外,而对于 较大的压印工件,可利用敞开的模腔压制 。 工件在压印和压花时,为了使工件质 量好,精度高,在坟印前,应首先将坯料 进行退火处理,并且还要经过酸洗或喷丸 等工序,要事先清洗表面不能有污物。压 印成形后的精度,在厚度方向上一般可以 达到±0.1mm,最高可达0.05mm左右。
(二)图案从平面到立体的制模过程
图案设计工作开始于艺术家的平面画稿,而使平面 图案变成硬币上精美逼真的立体浮雕则需要一个复 杂的工艺过程:(1)雕刻师用油土将画稿上的平面图 案通过三维立体表现出来,然后翻成石膏模或树脂 模;(2)将石膏模或树脂模放入电解液中,经过电镀 制成图案凸出的铜质模坯,也称铜型或母模;(3)通 过雕刻机上触针和雕刻刀的同步划动而把母模上的 立体图案按既定的比例缩刻复制到另一个金属模坯 上,这就形成了原模,也称子模,其表面的浮雕效 果与实际硬币的完全相同;(4)把原模淬火增加硬度 后,在大吨位液压机上对另外的模坯进行反复冲压 ,形成图案下凹、具有镜面效果的工作模,然后再 将工作模淬火提高硬度,以备压印时用。
设计制模
(一)模具及其工作原理 首先使一块金属变成一枚有图案的硬币需要借助 模具,而且是正面、背面两个模子;实际操作的方法 是,把其中的一个模子固定并将坯饼放在上面,用另 一个可上下移动的模子来冲压,这样就使坯饼的两个 面在相互力的作用下同时压印上图案。模子一般由特 种钢制成,其表面刻有图案且质地坚硬,可以在铸造 过程中使硬币表面呈现镜面效果。原先的模子是手工 制成的,雕刻师用特制工具在模子表面艰难地刻划出 文字、数字及各种图案。随着技术的进步,现在制模 普遍采用了雕刻机、电镀、电脑辅助设计等设备和工 艺来代替手工,效率和精确度都有了很大的提高。
(二)坯饼处理 硬币是由坯饼压印而成的,坯饼的好坏直 接影响成品的质量,因此坯饼的处理是一 个非常关键的环节。从合金条片冲压下来 Leabharlann Baidu坯饼很粗糙,表面不光滑且四周有毛边 ,需要进一步精加工,具体步骤是:(l)将坯 饼放入外形类似特制搅拌机的柱状退火炉 中,退火炉旋转。高温对坯饼进行软化处 理。(2)退火软化后的坯饼被置入稀释的 酸或肥皂溶液中进行清洗。(3)用专门的 机器设备对坯饼磨边、抛光。经过以上处 理后的坯饼就可以直接用来压印硬币了。 与此同时,在另外的制模车间,设计制模 工作已经开始了。
思考下为什么硬币要制成有外 凸缘?
这是为了对硬币表面起保 护作用
现代铸币压印机充分将机械力学原理应 用到实践中,常见的冲压机就是采用“ 曲杆动力”驱使冲压头上下移动(如同 手指关节弯曲、伸直)来完成印压。利 用原模通过冲压制成工作模需要几百吨 的压力,压印硬币的吨位虽然小一些, 但也需要相当大的压力,如一枚镍币需 要30吨/平方英寸的压力,而一枚银币 则需要150吨/平方英寸的压力,其他 材质的硬币也基本在这个范围内。 如何实现在硬币 的外边缘的刻字? 的外边缘的刻字?
浮雕 机
就是通过上述的机械过程,坯饼被压印成 可流通的硬币。
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