古老的螺旋式造币机↓↓
早期的螺旋式机器构造复杂,操作不易,震动与噪音皆大,且机台须庞大地基,并非一种理想的机械装置。
1817年,自学成功的德国工程师乌亨(Diedrich Uhlhorn)设计了首台肘动式压床(Knuckle press),次年在杜塞道夫造币厂装用。由于其机器本身容易制成,主体结构铸造简单,机件耐用(有些寿命能超过125年),生产速度快(每分钟可冲打90次),可制作有齿边、光边、字边等设计的各种硬币,受到广泛欢迎。
肘动式压床的基本设计在问世后的百余年间都没有改变。标志性的大飞轮装置于机体后侧地面,有多根接于轮辐上的连杆。机体上有肘节,肘节上端固定于机体,下方为放置上币模的滑块,下币模则固定于机台。
肘节中有一活动式关节与主连杆相接,旋转时主连杆推动肘节,由于一端固定,滑块即向下施压。此时各连杆随同飞轮动作来操作其它如推动自动进料抱钳装置,巧妙地运用各连杆在飞轮辐不同位置的特性,使产生同步的配合效果。到20世纪初,各式蒸汽动力的机器逐渐被电动马达取代。
1、钱币设计
确认硬币上需要出现的内容,就可以开始画面设计了。设计好的图稿需要送到主管部门审批。
↓↓电脑处理设计图稿,设置浮雕肌理↓↓
2、制模
设计确认后,工艺师会制作按比例放大的模具,以方便处理硬币的细节。模具分为手雕模和机雕膜——手工雕塑油泥浮雕造型为原始形的模具,可表现复杂多变的层次,造型更灵动自然。而机雕是利用矢量文件直接导入数控精雕机完成的二维图案模具,线条流畅,规整均匀。
↓↓油土造型↓↓先采用质地细腻的精雕油泥(滑石粉,石蜡,凡士林和硬脂酸混合加热形成)塑造出起伏多变的浮雕形象,以及机器难以实现的图案部分。
头版阴模↓↓将油泥底部衬光面玻璃板,涂抹脱模剂后将无水石膏粉与水混合,搅拌并由小及大的倾倒于油泥模表面,获得头版阴模(阴模指图案及浮雕呈凹陷状的模具)
↓↓二版阳模↓↓
二版阳模一般是将环氧树脂与固化剂混合注入头版阴模翻制成的,图案及浮雕呈凸起状,与油泥模和币本身相似。由于两次翻模,很多损失掉的细节,也会产生的不光洁平面和气孔等,所以需要进行修整。
↓↓数控机床雕刻↓↓有精密数控机床的话,有些步骤可以省去,可以直接在电脑里建模,用精密数控机床雕刻出石膏模。
在设计过程中,上面的环节会重复多次,反复修模。↓↓缩雕环氧树脂膜↓↓
↓↓缩雕原模↓↓用类似配钥匙的原理,通过雕刻机(主轴缩刻机)上触针和雕刻刀的同步划动,把母模上的立体图案按既定的比例缩刻复制到金属模坯上,这就形成了原模,也称子模,其表面浮雕效果与实际硬币完全相同。
也可以用225期波兰造币厂使用的特殊扫描仪,将母模的图案数字化为包含X/Y/Z三轴数据的矢量文件,再用精密数控加工中心雕刻原模。
↓↓金属原模(祖模)↓↓↓↓翻压工作模↓↓原模可以反复使用,但只有一个,大批量生产前会冲压翻制很多图案完全一样的工作模。这样能保证一些流通硬币可以常年不间断生产和发行,提升效率,规范工艺,使得原来熟练的雕刻师需要花费一整天才能做完的工作在几个小时内就可以完成。
翻压是把原模淬火增加硬度后,在大吨位液压机上对模坯进行反复冲压,形
翻压是把原模淬火增加硬度后,在大吨位液压机上对模坯进行反复冲压,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。
↓↓模具处理(修模)↓↓精修工作模是为了把原模翻制工作模过程中损失或变形的细微部分加强。例如利用激光雕刻,强调工作模上文字部分的边缘和尖角,让成品的文字边缘和转角清晰有力。
模具已就绪,一旦材料准备好,就可以造币了。
3、原材料熔炼
银币、镍币和金币等都有规定的金属配比,结合币面的设计方案,通过成色化验的金属原料被送入熔炼炉化成液态,并浇铸成片胚。
4、压轧
将熔融的金属通过连续浇铸机,铸成各种规格的片坯,再用机械铣削表面,去除杂质,然后在环境要求极严格的条件下冷轧。在专用的精轧机上轧出厚度公差极小的镜面光亮的条片,误差不超过0.005毫米。压扎能加强金属晶度,也可以将不同金属层紧密结合在一起,以满足特种的多金属硬币如欧元的铸造需要。
↓↓热轧生产线和卷板机↓↓↓↓片坯↓↓
5、冲压柸饼
坯饼冲压成型环节,是将片胚通过冲床,得到硬币大小和基本形状的空白坯饼。冲出的坯饼,必须保证获得最小的毛刺和最佳边缘。
从合金条片冲压下来的坯饼很粗糙,表面不光滑且四周有毛边,需要进一步精加工。坯饼需要通过外形类似特制搅拌机的柱状退火炉进行退火和高温软化处理。 退火后,再采用特殊的清洁剂去除表面的杂质、油污以及各种氧化物。经过干燥的每枚坯饼都要经过称重,电子秤的精度要求为0.0001克。
通过光洁度检查,胚料会被送入专门的滚边机器设备进行滚边,使其边缘光滑并隆起。加工完毕的坯饼会变厚一点。
坯饼还需要做抛光处理,混合抛光玻璃珠或抛光膏,毡论等实现表面的高平整度和光洁度。最终通过光洁度和称重检查的柸饼才有资格被压上花纹,成为真正的钱币,其余的都会和边角料一起被回炉再造。
↓↓ 冲压完毕的边角料可以再回炉使用↓↓
6、图案压印
压印需要在带有空气过滤的净化室中进行,任何微小的尘埃都是造成硬币报废的根源,国际上通常压印的报废率为10%,而直径大、镜面面积大的硬币,其报废率高达50%。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。
↓↓ 从柸饼到硬币↓↓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数百吨的压力,压印硬币的吨位虽然小一些,但也需要相当大的压力,例如一枚镍币需要30吨/平方英寸的压力,而银币则需要150吨/平方英寸的压力。
在早期人们通过手工锤击方法铸币的时候,曾采用了金属垫圈技术,这一技术现在仍被利用,即在金属板上开凿一个与硬币直径相同的圆孔,将坯饼放入孔中,以防止在冲压过程中坯饼由于受压而延展变形。
有齿边的硬币要求金属垫圈内侧四周要设计成齿状,机器冲压时,坯饼四周的齿状和正背面图案同时压印出来,成为有齿边的硬币;周边有字的硬币则要使用四周刻字的工作模和金属垫圈分割开,然后通过液压机将文字压印上去。
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,双面的冲压可以瞬间完成,因此每分钟有多达几百枚的硬币喷涌而出。
↓↓审批检查↓↓
经过压印的成品币被逐一进行检查,有瑕疵的将被捡出回炉再造。
↓↓现在这个细致活儿多数由机器人完成↓↓
↓↓哇~~都是俺的就好啦(☆ω☆) ↓↓
↓↓ 合格品将被严格的计数,然后装袋入库↓↓
↓↓真猫版的貯金箱↓↓
上海造币厂:
中国近代机械化造币始于19世纪80年代。自晚清名臣、两广总督张之洞创办了广东钱局,1889年开铸“龙洋”,各省纷纷设局仿造,全国共建立了20多家造币厂。1920年,北洋政府建立了上海造币厂,一统江湖,至今已有95年历史。上币厂至今仍位居中国人民银行指定的4大造币厂之首(沈阳造币厂、南京造币厂、深圳国宝造币厂和上海造币厂,均隶属于中国印钞造币总公司管辖。)
↓↓上海市优秀历史建筑—上币厂办公大楼↓↓
上币厂拥有国内惟一、世界最大、技术最先进的钢芯镀镍坯饼生产基地。不但设计生产国家流通硬币、金属纪念币;造金属纪念章、奖牌(如北京奥运会的金镶玉奖牌),还有工业金、工业银、铝材、机械设计制造等加工业务。
上币厂办公楼内有个造币博物馆,里面有中国钱币的完整发展史,包括早期使用的肘动式造币机。
↓↓镇楼:今上亲访造币博物馆↓↓
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