试论铸造工艺与“铸母”鉴定
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铸造工艺是生产铸造产品的流程及操作方法。由于“铸母”也是铸造出来的,因此,铸造工艺对“铸母”性质的鉴定有着重要意义。
一、当代铸造
铸造是一门非常古老的技术。我国早在商周时代,很多精美的青铜器就被铸造出来了,从而创造了灿烂的青铜文化。铸造也是一门与时俱进的技术。当代全自动的铸造流水生产线,就是其典型的例子。尽管今天的铸造与古时铸造有许多差异,然而在铸造工艺上,却有着一脉相承的联系。比如浇注工艺,其直浇道,横浇道,内浇道的设计,所遵循的原则应当是基本相同的。在造型方法上,当代铸造在古已有的手工造型基础上,发展出了机械造型。主要造型材料仍是粘土砂,既能满足一定的质量要求又能节约成本。手工造型适用于单件小批量生产,可分为砂箱造型、劈箱造型,叠箱、脱箱造型,地坑、刮板造型等。先进的机器造型则是流水生产自动线,适用于大批大量生产。中等规模的机器造型如使用抛砂机、压实、震实,高压射压造型等等。从铸型的种类来看,分湿型、烘干型、自硬砂型等。从使用的模型种类来看,有木模、金属模、菱苦土模、泡沫塑料模、橡胶模、蜡模等。大批大量流水生产则只能用金属模。使用的熔炼设备主要有电炉、冲天炉、坩锅等。从当代有色金属的铸造来看,熔炼主要用电阻炉和中频电炉,配以耐热铸铁坩锅、不锈钢坩锅、石墨坩锅和打结炉料锅等。小批单件的生产,基本上是手工砂箱潮模造型,也有少量使用造型机或离心浇铸的,用于批量较大或筒形零件的生产。型砂基本上是以南京或广东新会红砂为主的粘土砂,颗粒很细。按照现在的有色金属铸造工艺,锡青铜的受阻收缩率为1.2%,黄铜为1.5-1.7%。拔模斜度,青铜为1%,黄铜为1.2%,但厚度在20mm以下的,一般为0.5-1%。机械加工余量,按铸件大小计算,一般在3mm以内。
二、“铸母”就是金属模
金属模适用于大批大量生产,其使用寿命以百万次计,为满足铸造工艺的要求,金属模必须具备以下条件。第一,强度高。强度是相对于其他模型而言。检验其强度的指标主要有抗拉强度和硬度。一般用金属强度拉伸试验机和硬度计即可测得。第二,尽寸精确。金属模由于具有较高的强度,在加工成形后也不会发生太大的变形。即使因气温和砂型温度高低引起少量的物理变形(如热胀冷缩),一般也在工艺许可的范围之内。因此,在加工金属模的过程中,必须使其尺寸精度满足工艺设计要求,如果金属模的尺寸精度达不到要求,就不可能生产出合格的铸件,其结果就是出现成批的废品。第三,表面光滑。从汽车零件的铸造来看,金属模的表面粗糙度要求达到Ra max=3.2um,即磨削加工的水平。为什么要求这么高,因为金属模的表面越光滑,就越不容易产生粘砂缺陷,易于脱模。第四,耐磨耐用。金属模要有较长的使用寿命,就必须有较好的耐磨性。而只有耐磨方可能耐用。金属模在使用过程中,长期和型砂不断磨擦,虽然表面光洁度会越来越高,但尺寸也会越来越小,当使用一段时间后,就要对它的精度进行修复,达到一定使用周期而无法修复时,就要进行报废。但金属模制造成本较高,因此,耐磨性是金属模的一项重要的技术经济指标。第五,不生锈。常用的金属模材料有铜合金、铝合金(古时无此类合金)、铁合金等。铜、铝合金由于氧化慢,不生锈,适宜作金属模。特别是铝合金,由于重要轻,更适合作金属模材料。但其强度和耐磨性略逊于铜铁。铁合金作金属模强度高、耐磨性好,但易生锈,当停止使用时,就要进行防锈维护。
“铸母”就是金属模(阳模)。钱币的铸造,由于受生产力水平的限制,其铸造只能是土坩锅熔化、手工砂箱潮模造型的生产方式。“铸母”本身就是铸造生产出来的,在其生产过程中,由于土坩锅受自身耐火度的限制,不可能取得温度很高的铜液和浇注温度,潮模砂型,又容易产生气孔。这样,如果浇注速度慢,很可能有些钱的笔锋未能浇到,而出现“秃笔”字。用金属作钱模,可以追溯到我国宋代。今天所谓的铁范铜,实际上就是“铸母”。为什么要选用铜合金作金属模,因为铝合金在没有被发现和应用于工业生产之前,铜合金具有金属模的所有优点。即强度高,尺寸精确,表面光洁度高,耐磨耐用,易加工,不生锈,不粘砂等。而且铜钱属于大批大量生产,使用铜母作金属模,生产效率也大大提高。节省了因频繁制造、更换、调试模具的时间,值得注意的是,作为金属模的“铸母”,在生产使用过程中,也会出现其它金属模所出现的同样问题。第一,磨损问题。由于长期使用,受到型砂的摩擦,“铸母”也会磨损。由于磨损,“铸母”的表面光洁度会越来越高。而表面是否光滑,也应当成为鉴定“铸母”的重要标准之一。第二,磨损由使用时间的长短决定。时间越长,磨损越历害,钱体越薄,字口越浅,笔划越肥,甚至平夷。第三,字口深峻,棱角分明,笔划纤细不能成为鉴定一切“铸母”的标准。它概括不了经过不同使用年限的“铸母”的真实面貌。