从春秋晚期到战国时代,由于炼铁和铁加工工艺的发展,铁器大量取代铜器,但青铜工业不但没有衰落,反而由于社会生产的发展出现了又一个发展的高峰。这一时期青铜工艺技术的发展主要表现在以下几个方面:
(1)失蜡铸造法(熔模铸造)。
失蜡铸造法是先用蜡做成与铸件形状一样的蜡模,用蜡模翻成铸范,然后加热熔去蜡模形成铸型空腔,将熔化金属注入空腔得到铸件。用这种铸造方法可以铸出许多形状复杂的铸件,对于薄壁铸件则可以先用泥制型芯,将蜡覆在型芯外面,并可在蜡模表面雕刻成型(因此“失蜡法”又称“拨蜡法”、“剥蜡法”),制成蜡模再进行翻制造范。蜡的熔点很低(100℃左右),将泥范烘烤,蜡即流出。由于不必像泥范铸造那样必须把模由泥范中取出,失蜡铸造可以做出形状复杂、细致精巧甚至无法翻铸的铸件。
战国以后,瓷器、漆器兴起,青铜礼器逐渐衰落。铜器中,著名的错金博山炉是一件有代表性的失蜡青铜铸件。它的炉盖有多层,山峦起伏,余指并有镂孔,山上有猎人及多种动物,形状十分复杂,无法出模,因此认定它是用失蜡法铸造的。魏晋南北朝时,随着佛教的兴起,不少佛像采用失蜡法进行铸造。研究表明,直到隋朝失蜡铸造还在某些领域得到运用,并扩展到一些新的领域。
(2)叠铸。
图2-12 拓片叠铸又称为巧伍“层叠铸造”或“层叠式”造型。古代的叠铸法是将多个泥范叠合起来,组装成套,由一个共用的浇口杯和浇道中注入熔化的金属,一次铸造,得到多个铸件。这种方法适用于大量生产小型铸件。卧式的叠铸范比较原始,可减少范的数量,并能采用标准化的型范,提高生产率,但浇口仍是多个。战国时已有立式的叠铸范,用以铸造大量的刀币,图2-12为战国时齐国国都临淄出土的齐刀币铜质范盒拓片。
图2-13为六角承范及铸件,图2-14给出叠铸范的装配方法,用精密的定位方法以保证铸件的精度。图2-15给出革带扣双面铸造的分型方式,这种方法铸造的关键是上下两个型芯完全一致,以便大量生产铸范。要求铸件在范盒内为偶数并对称排列,上下两模位置相错180°即可。这是中国传统叠铸技术的一大特色。
图2-16显示出叠铸范的制造过程,用这种方法可以大量制造出形状和尺寸一致并对称的范盒。将叠铸范组装起来,对铸范进行焙烧和浇铸金属,可得到大量铸件。
图2-13 六角承范及铸件
图2-14 叠铸范的套合法现代大批量生产铸件时,小型铸件采用叠铸比采用砂型铸造成本可降低30%左右,并可减少占用生产面积,提高成品率。对比古代和现代的叠铸技术,可以发现立式浇铸、卧式浇铸、多堆式双面型铸范等许多现代叠铸的工艺技术,在春秋战国或汉代也许已经采用过,或者至少已经有了一个雏形。古代的泥型可以做得很薄,它的很多工艺措施和工艺参数,可以供现代叠铸和壳型精密铸造借鉴、参考。
(3)金属铸焊连接工艺。
中国古代许多大型复杂器物采用铸焊连接工艺制造。其工艺过程是将一个形状复杂的产品分为几个部分制成,在连接处一个部件上做出凸出的榫,与之竖宽配相连接的部件相对应处做出凹槽,在凹槽空腔中放入低熔点焊料,将两部件组装后加热,焊料熔化后再凝固时,即将两部分焊成一个整体;也可以在两个部件相对位置固定以后用铸范料包围连接处,中间留一些空腔,在空腔处注入铜液,即为铜焊。
图2-15 革带扣双面铸造
图2-16 革带扣范盒的制造过程