硬币的制造过程

硬币的制造过程

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。

　　    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。

    (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，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。

   设计制模

    (一)模具及其工作原理

    对冶金学不甚了解的人很难想像硬金属还可以像液体一样四处流动，但这是客观事实，回为固体金属可以在压力下发生内部结构移动而变形，就如同在汽车制造厂里把一块（片）钢板变成有着各种曲线形状的汽车外形钢架一样。

    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，因为物理学上力的作用是相互的，即力量相等、方向相反，任何人不可能把金属坯饼置于空中来铸造硬币。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。

    由于硬币表面是浮雕镜面效果，因此工作模表面图案的每一部分都是凹进去的，即所说的“阴模”。为了便于理解，在此举例说明，将一片铝箔覆在一枚硬币上，用擦子反复刮压，然后取下铝箔，会发现铝箔与硬币接触的那一面出现了凹进去的图案，这是因为硬币表面的图案是凸出来的。同样道理，如果硬币表面的图案是凹进去的，则工作模表面图案相应是凸出来的。

    (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。

    一个原模可以反复使用、冲压翻制成很多图案完全一样的工作模，这就是为什么有些图案不变的流通硬币可以常年生产而不间断的原因。应当说，新的制模工艺不仅更加规范，而且效率有了很大的提高，它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。

        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。

    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分割开的金属垫圈，然后通过液压机将文字压印上去。

    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。