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青铜的锻造工艺及方法

发布时间: 2022-06-18  点击次数: 3291次

记得三连


青铜是金属冶铸早出现的合金,它是一种在纯铜中加入锡或铅的合金,有特殊重要性和历史意义。青铜强度高且熔点低,它加入25%的锡冶炼,熔点就会降低到800℃。而与之相比,纯铜的熔点可以高达1083℃。同时,青铜也有较好的铸造性,耐磨且化学性质稳定。


所以,在青铜被发明后,就立刻盛行起来,从此人类历史也就进入新的阶段——青铜时代。


最早的青铜器并非出现在中国,而是出现于6000年前的古巴比伦两河流域。荷马在《伊利亚特》史诗中提到希腊火神赫

斐斯塔司把铜、锡、银、金投入他的熔炉,结果炼成的阿基里斯所用的正是青铜器在希腊神话里的原型。其中,从残存

人工制品中测得的铜含量为67~95%。从中不难发现,铜和锡的比例变化范围很大,可以看出人们在中世纪已经知道不

同的比例可以产生不同的效用。


在古代,没有大型熔炉的辅助,也没有高科技的支持。所以当时的铸造工艺和方法是繁琐,复杂,当然也是与现在截然不同的。


接下来,我们来讲讲在中国不同时期的青铜的锻造工艺及方法。


一、中国不同时期青铜的锻造工艺


1.1铜和石并用时期


到距今约4500~3900年的龙山时代 ,中国北方和南方的原始粟作农业、稻作农业进一步发展。当时,除小规模群居

外,当时已经开始出现规模不等的“城镇",其中有的具有地区性中心地位。这时的人们已学会烧制石灰和制造土坯,

建筑材料和技术有新的提高。快轮制陶已变得很普遍,而玉雕工艺十分发达,已经出现专用的玉质礼器。特别是冶铜业

明显进步。在黄河流域的山东龙山文化、河南龙山文化、马家窑文化马厂类型、齐家文化和江汉平原的石家河文化中,

有至少20处以上的遗址,出土了铜器或炼铜遗物。铜器的质料可分3类:以红铜器最多,是采用天然铜加工制成的(纯

铜);其次是青铜器,分为锡青铜和铅青铜,或兼有锡、铅和其他杂质;还有少量是黄铜,分为铜锌合金,含有多种杂

质。其中的黄铜器和部分青铜器,可能是直接采用共生矿石冶炼产生的;有些青铜器也许已是人工合金产品。制造铜器

的方法有锻造和铸造两种。铸造一般用单范,极少数使用合范(分铸,焊接)。这时的青铜器造型比较简单,制作方法

也比较基础。


由于夏朝还并不能确定存在,所以不涉及。


1.2商、西周的冶铸工艺(图二)


商代后期,青铜冶铸业臻于鼎盛,能熟练地使用多种分铸法,已经获得复杂的器形。如殷墟妇好墓出土的圆斝的斝[1]柱

和斝鋬就是铸接于器体上的。 卣[2]的多次铸接更为典型,它的提梁、盖纽采用了多种铸接工艺,分两次从五个部位,将

七个部件和卣体接铸成一体。铸型工艺也已规范化。椭圆形容器多采取三等分或六等分的分型方式,而方形、长方形容

器以对角线的延长线为界,采用四等分或八等分。正如图一所示的的纹饰铸陶泥模,可以在外范上刻制精细纹饰,应用

相对广泛。近年来对数以千计的出土实物所作科学考察,证明商周青铜器绝大多数是用陶范铸造的,在不使用失蜡法(后

文会介绍)的情况下,能获得极其复杂的器形,关键在于铸接工艺和分范合铸等技法的娴熟使用,因而形成商周陶范铸造

的技艺特色。正如图二所示的战国青铜曾侯乙甬钟,通高38厘米,重5.5公斤。甬首为蝉纹旋、千重环纹,遂为变形鸟纹

图案,篆间饰两头兽纹,钲部双面铸乳钉36枚,铭文阴刻,铸造精美,纹饰繁缛,铭文书写流畅。对研究楚惠王时的青

铜冶炼铸技术和音律发展有极为宝贵的价值。


在这时,青铜器在主要作为祭祀用品的同时,也开始走向大众,被用作生产工具。青铜生产工具是构成青铜时代生产力

的一大要素。出土文物中常见的青铜手工工具有刀、锥、凿、斧、锛[3]、削、钻、锯等。陕西、河南、安徽、江苏、浙

江、云南等省相继发现大量商周青铜农具,有耒[4]、耜[5]、臿、锄、铲、耨、镰等器类。正是在青铜工具广泛应用的基

础上,造就了举世闻名的灿烂的商周青铜文化。


图一:纹饰铸陶泥模                                                                                 


图二:战国青铜曾侯乙甬钟


1.3春秋战国之际的冶铸技术


 春秋中期以后,由于失蜡法和低熔点合金铸焊技术的发明和使用,青铜器铸造工艺有显著的改进,从先前较为单一的范铸技

术转变为浑铸、分铸、蜡铸、软焊、硬焊、锻造等多种金属工艺的综合运用,更为丰富,更为成熟。陶范铸造的进展,

突出了表现在薄壁和超薄壁铸件的铸造,如图三这把著名的越王勾践剑,剑首的同心圆薄壁构造厚仅0.2~0.4毫米,现藏

于湖北省武汉博物馆。这把青铜剑剑身之长,之宽,却仅仅重875g。直至如今,这也仍旧。从这把造型精美,制作精良

的剑中可以看出当时的青铜制造方法之精妙。


 

1.4秦汉时期的青铜文化


秦汉时期青铜冶铸技术继续发展,主要表现在叠铸法的技术成熟以及钱币、铜镜、铜鼓、鎏金器物的铸造和制作。由实

物分析得知,汉代钱币采用铜范、陶范浇注,合金成分相当稳定,铜镜的合金配制更为严格,波动较小,已能利用铸造

残余应力和铸后错磨制作透光镜[6] 。


秦代是中国由青铜文明向铁器文明过渡的重要时期,青铜制造工艺在谢幕之前,展现了它最后的精巧与繁华。秦始皇陵考古

发掘中出土的几件青铜器,可以是青铜时代的之作。


如:荆轲刺秦王时用的剑。


公元前222年,荆轲手捧赵国地图,从容走向秦王嬴政,在秦王面前将地图缓缓展开,一把锋利的猝然显现(图穷匕见)。这

把是燕太子丹花重金购来,微微淬以,见血封喉,当场毙命。荆轲猛地抓住秦王衣袖挥臂欲刺,在这一刹那,秦王本能地从座椅

上跃起,荆轲抓住的衣袖立时被扯裂为两截。秦王绕宫大柱子逃,荆柯紧追不放。急迫之间秦王想将腰间所佩青铜宝剑抽出,

可剑身太长,连抽三下都未能出鞘。在这生死存亡之际,一个官员大呼:王负剑抽。秦王猛然醒悟,将佩剑背到身后斜抽而

出。一道道寒光闪过,荆轲左腿被齐刷刷斩断,血流如注,菱倒在地。读到这惊心动魄的场面,我们难免生疑,秦王仓促拔剑为

什么受阻?负剑抽出又是怎样的一种动作?剑何以如此锋利就将荆轲左腿斩为两截?这些疑问都能从一号坑出土的青铜剑身

上得到答案:考古工作者发掘兵马俑一号坑时,在坑内西南角一个残破的陶俑下,发现有一把镀金的银白色青铜剑静静地躺

卧在泥土中。


2000多年泥水浸蚀丝毫没有削弱它的雄风华彩,通体光亮如新,寒气四射。当时考古工作者做了一个试验,将青铜剑从一摞

厚厚的纸上轻轻划过,剑锋直透19层之厚,而一般的古剑只能划破同样十余张纸,足可见此剑锋利无比。不过比起剑的锋利,

更引人注意的是剑身之长。作为护身搏击的,在春秋以前,剑身是很短的,一般在20厘米左右。战国时期,随着战争的频繁发

生,剑逐渐成为士兵的常规,剑身逐渐加长,由于铸剑技术水平的限制,一般长度在五六十厘米,超过70厘米的就很少见了。


从中可以发现,秦代青铜制造工艺既继承了高超的商周青铜铸造技艺,又有长足的发展,无论是青铜冶铸技术,还是焊接、金

属冷加工和装配技术,都达到了非常高的水平,是中国古代治金的一个集大成时期。


二、中国不同时期青铜的锻造方法


中国古代青铜器的铸造有块范法和失蜡法两种基本的方法,此外还有分铸法、焊接法等。


相比于现在,以前的青铜器,铁器主体(外部小部件可以焊接,因为被遮住了)无法进行焊接(当时技术不足,即使能

焊接也会留下难看的焊缝)。所以必须整体进行铸造,很显然,在没有样品的情况下,做一个模具是极其困难的。所

以,我们来看看古代智慧的劳动人民是如何制作的吧。


2.1块范法(翻范法)


块范法或称土范法,是商周先民最先采用的,是整个青铜时代中应用*泛的青铜器铸造法,也是制作青铜器最基础,最原始的方法。


2.11方法步骤


1 .制模


模也称为母范、作模。其原料可选用陶、竹、骨、石等质料,而已经铸好的青铜器也可用作模型。具体选用何种质料要

由铸件的形状与大小而定,并要考虑花纹雕刻与拨塑[7]的方便。一般说来,形状细长扁平的刀、削的模,可以用竹、木

削制而成;较小的鸟兽动物形体可以用骨、石雕刻为模;对于形状厚重、比较大的鼎、彝诸器,则可以选用陶土为模,

以便拨塑。


2 .制范


制范要选用和制备适当的泥料,其主要成分是泥土和沙。用泥料敷在模型外面,脱出用来形成铸件外廓的铸型组成部

分,在铸造工艺上称为外范,外范要分割成数块,以便从模上脱下;除了外范,还要用泥料制一个体积与容器内腔相当

的范,通常称为芯,或者称为心型、内范;然后使内外范套合,中间的空隙叫做型腔,其间隔距离就是所铸器物的厚

度。


3.浇注


将已完成焙烧且组合好的范趁热浇注,不然就须在临浇注前进行预热。预热的温度以摄氏度400—500℃为佳。预热时要

将范芯装配成套,捆紧后用以泥砂或草拌泥糊严实,再入窑高温焙烧。为了防止铜液压力将范涨开和高温引起的范崩,

所以焙烧好的型范需埋置于湿沙坑中并在外加木条箍紧。


如图四所示,预热准备好后,将熔化的铜液(1100—1200℃为宜,过低时,太过粘稠,无法把较精细填满。过高时,太

难固化,可能把范熔化,导致变形。)注入浇口。器物要倒着浇,是为了将气孔与铜液中的杂质集中于器底,使器物中

上部致密,花纹清晰。浇入铜液时应该掌握好速度,以快而平为宜,直到浇口气孔(范上留有的通气孔)皆充满铜液为

止。待铜液凝固冷却后,即可去范、芯,(一般为直接敲碎)取出铸件。



图四:高温焙烧铜液


4.修整


去掉陶范后的铸件还要经过锤击、锯挫、錾凿等多道工序来进行修整,以消去多余的铜块、毛刺、飞边。只有当一件光

润整齐的青铜制品出现时,制造才算完毕。


2.12具体体现


如图五所示,现藏于上海博物馆内的夏细腰爵高11.7厘米,流至尾长14.1厘米,重200克。铸造于公元前16世纪以前。作

为古代饮酒器,此爵狭流、束腰、扁体、平底,流和口沿的连接处设有通常所见的柱状物。三足较短,张开,有稳定

感。器壁很薄。此爵造型原始,尚带有陶爵的特征,与1973年河南偃师二里头遗址第三期出土的一些青铜爵相同,属夏

代晚期的器物,是至今发现的最早的青铜饮酒器之一。青铜爵的内部有陶范残留,可以表明它是用陶质块范法铸造的。



图五:夏细腰爵


2.2失蜡法


失蜡法指用容易熔化的材料,比如用黄蜡(蜂蜡)、动物油(牛油)等制成所铸器物的蜡模。用细泥浆在蜡模表面浇淋

一遍,使蜡模表面形成一层泥壳。然后在泥壳表面涂上耐火材料,待其慢慢硬化就做成了铸型。最后再用高温烘烤此型

模,使蜡油不耐高温熔化流出铸型,从而形成空的型腔。趁其型腔是高温状态,再向型腔内浇铸铜液,凝固冷却后出

器。失蜡法也称熔模法。这样制得的器物无范痕(即没有制作范时的痕迹,条纹),光洁精密。


从我国考古发掘情况上来看,最早使用失蜡法的铸件是1978年5月河南省淅川楚王子午墓(春秋时期)所出土的青铜禁。

如图六所示,该禁四周围着龙,纹饰结构复杂的框边是用失蜡法铸造的框边立体的错综结构的内部支条,尚可见蜡条支

撑的浇铸痕迹。王子午即楚王的令尹子庚。这件令尹王子午墓的禁已经把失蜡铸造的技巧发挥得相当纯熟,已能成

功地铸造出很复杂的器件。


图六:河南省淅川楚王子午墓所出土的青铜禁


但上述方法都是用单一模具制造器件,这十分困难,如果要制作更复杂的,就更难了,成本也太高。所以我们需要分铸法和焊接法。


2.3分铸法和焊接法


分铸法是由青铜工匠们在长期劳动实践中创造的。分铸法是先将器物的小件,如提梁、把手等浇铸成,再将小的铸件嵌

放在器的主体范上加以固定,与待铸青铜器固定部件或活动部件的空腔套嵌在一起,中间杂用范料隔开。这样,先铸的

部件和器体就能固定或套铸在一起了。但有的器物铸造不是这样的,而是*相反的步骤,即先铸器体,再合铸附件或

附饰。这种将分铸好的器身和耳、足等附件联接起来的方法就称为焊接法,其实焊接法是分铸法中极其重要的一环。有

时也称分铸焊接法。


在商代,出现了最早的分铸法,但比较繁复讲究,只在铸造形制较为复杂的青铜器时才使用。到了西周,绝大部分青铜

器的附件都采用了分铸法,制范时仍然把器身和附件合在一起做一个整模,再从整模上翻出分范,这样做出来的器物比

起后来的分铸法显得有一点拘束。到了春秋中、晚期,不但器身和附件分别单独做模,而且器身也按着形制的弧度做出

许多模,器型也因这样的方法而变得精美细致。这个时期的焊接技术仍采用商、西周以来的嵌入法,即把预先铸好的附

件嵌入器身范上,进行一次浑铸,也比以前使用得更普遍了。


注解:


[1]斝(jiǎ):斝是古代中国先民用于温酒的酒器,也被用作礼器,通常用青铜铸造,三足,一鋬(耳),两柱,圆口呈

喇叭形。商汤王打败夏桀之后,定为御用的酒杯,诸侯则用角。


[2]卣(yǒu):卣,是一种器皿,属于中国古代酒器。具体出现时间是未知,盛行使用时期为商代跟西周时期。当时用来装酒用。


[3]锛(bēn): 指木工用的一种平木器、削平木料的平斧头。使用时有一定的危险性。随着木工机械的发展,锛已经很少见了。


[4]耒(lěi):本意是指用较为老成坚韧的树枝制作而成的一种二分叉形的翻土工具。


[5]耜(sì):耜是中国古代曲柄起土的农器,即手犁。各地曾出土木耜、骨耜,青铜耜出现于商代晚期,实际出土的都

是耜头。形制为扁状尖头,后部有銎,用以装在厚实的长条木板上。木板肩部连接弯曲而前倾的长柄。柄与耜头连接处

有一段短木末端安横木。使用时,手执横木,脚踩耜头短木,使耜头入土起土。


[6]透光镜:透光镜是西汉中晚期制作的具有特殊效果的被称为“魔镜"的铜镜。体现了光学和力学原理的铜镜,中国古

代的一种青铜铸件。透光镜因在阳光照射下其背面的图文能映到墙上而得名。


[7]拔塑:又称拨蜡,指古代金属铸造的一种方法,同时亦可用于铸造印章。一般先雕刻蜡模,外面用泥作范,熔金属注

入泥范而成。 

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