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  铜车马的制作工艺

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  秦铜之冠—秦陵铜车马

  铜车马的结构

  pi具齐全的挽控系统

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  卓越的制造工艺

  栩栩如生的造型艺术


卓越的制造工艺

 

    两乘铜车马由近7000个零部件组成,出土时虽然被砸得破烂不堪,但经过精心修复,已恢复原貌。这两乘车是按当时实用车的二分之一缩小制作的,如果把车马放大一倍,就如同真车真马一样。

    铜马和铜俑的铸造采取空腔造型。内范是泥质的,其中含有小型砂粒、植物纤维和谷壳等物,之所以掺杂这些东西,一则为了热传导均匀,二则也可以防止范模膨胀爆裂。使用大型内范可以减轻马体重量,节省许多金属。

    俑的外范采用的是多合范法,成功地把握了曲面多变的躯干、胳臂以及二者交叉形成的复杂的形体。俑头和手是单独铸造的预制件,最后焊接在俑的体腔和袖管内。俑头上戴的鹖冠比较复杂,采用先行铸出,再焊接铸在俑头上。

    车舆是车体中最大的铸造部件,由舆底、两、车耳及其他附件组成,铸造面积达数平方米。尤其是2号车,不仅铸造面积大,且形体复杂,有些部分是笔直的平面,有些地方则是折曲的交角,更有许多弧曲。如此巨大复杂的铸件,不仅要求有高超准确的分型技术,而且要有相应的铸造工艺。匠人采用了多种手法和高超的铸造工艺,从而创造了古代铸造史上的奇迹。

    2号车舆上的镂空窗非常精致逼真。窗板为镂空的菱花纹图案,模仿纱窗形状,厚度只有012厘米至02厘米。这种带有镂空的窗板用双合范铸成,在一片范的内侧雕出凸起的菱纹图案,再与另一片范相合。在只有01202厘米距离的两范之间,其铸造难度是可想而知的。铸造的关键是铜液的温度和流速要控制得当。温度过高、流速过快都可能把模型冲毁;而温度过低又会造成铜液流动不畅,影响铸件成型质量。同样采用这种高难度制造工艺的还有铜车的车盖。2号车伞盖直径122厘米,厚0204厘米。2号车伞盖长178厘米,宽1295厘米,均呈拱形。经检测,发现其采用了铸锻结合的工艺。即先铸出一圆形铜片,拱曲部分采用加热锻打而成,这一新工艺为考古史上首次发现。

    对于如此大型的青铜器,铜、锡、铅的配比要求是严格的。经过用光谱和化学分析法测定,铜车马的主要金属成分为铜、锡、铅,另有铁、铝、硅、钛、钙、镁等十多种金属元素。2号车上四匹铜马与铜车所含金属元素种类相同,但所占比例有较大的区别。如四匹马中铜占90%,锡占69%,铅占071%;而车的比例则为铜82%~86%,锡813%,铅012 376%。经鉴定,证明铜车在铸造时已根据各个部位的不同性能采用了不同的合金比例。在铜锡合金中锡的含量相对增高,熔点就会降低,硬度就增强。而含锡量低,熔点就会升高,铸器相对变粗,韧性强。铜车的车、车辐需要强度大,因此含锡量在13%以上。车舆上的其他部位既需要一定的强度,又要求具有较好的铸造性能,其含锡量一般在10%左右。而缰、辔、、尾束等部位主要由短节组成,要求具有较好的韧性,其含锡量6%左右。铜车撑需要的硬度最大,因此它的含锡量最高,达20%。这反映出两千多年前人们在金属配比上的卓越成就。

    关于青铜器中金属元素的含量,战国时期的《周礼·考工记》中有明确的记载:“金有六齐,六分其金而锡居一,谓之钟鼎之齐;五分其金而锡居一,谓之斧斤之齐;四分其金而锡居一,谓之大刃之齐;五分其金而锡居一;谓之削杀矢之齐;金锡半,谓之鉴燧之齐。”这里的金即铜,反映出对不同的青铜制品采用不同的铜锡配比。铜车马的合金比例中锡的含量一般较这种六齐所列举的合金比例为低,这是固为铜车马铸件对韧度的要求较高,有大量的薄壁铸件,许多部件在铸好后又需进行加工,要求有较好的塑性,因此含锡量较低。

    铜车马的几千个零部件是怎样连接起来的呢?大体可分为两大类,即不可拆卸冶铸连接和可拆卸机械连接。不可拆卸连接方法有铸焊、钎焊等。铸焊是铜车马铸造中使用最多的一种方法,其中包括熔化铸焊法、铸接法、铸补法。熔化焊接的典型铸件是2号车车轼与车厢板的连接,其焊缝长达72厘米。铸接也是铜车马中采用较多的装配法,凡是不能一次完成的复杂铸件,都需用铸接法。铸补是用来修补铜车马的铸造缺陷。钎焊使用在铜车马的两侧窗户上,小型零部件常常用这种焊接技术。铜车上方壶的铜链是用很细的铜丝弯曲组成的双曲链环,非常精美,是用直径只有05~1毫米的环形铜丝对接钎焊成的。焊接点小得根本无法用肉眼看出,只有在显微镜下才可以观察到。

    可拆卸机械连接也是铜车马连接中大量使用的一种方法。其中有子母扣加销钉连接、活铰连接、纽环扣接、亚腰形转轴连接、锥度配合连接、铆结、弯钉连接、套接、卡接等。子母扣加销钉连接是12号铜车马的具上用得最广泛的连接方法,如、辔、缰、、胁驱、颈、勒等,都是用一节节铜质或金银质的构件,采用子母扣加销钉的连接组成的链条。其方法是把小节装饰件都加工成一端呈凸榫、一端呈凹口的标准形状,连接时每节的凸榫套入另一节凹口,再贯以销钉式的活轴使二者连接起来。这样一节节连系起来,便成为一条曲展自如的活动链索。更使人惊叹的是,同属子母扣连接,古代匠师却能通过改变节的大小、子母扣的形状,从而改变结节的活动方向,制造出许多满足特定要求的链条。有的链条只能上下活动,有的链条只能左右活动,而有的链条则可以上下左右自由活动。

    活铰连接主要用于2号铜车车门的门扉与门框的连接,车后舆前窗的窗板与窗框的连接,铜方壶的盖与体的连接。活铰在秦都咸阳遗址也多有发现,其结构与现代用的活页基本相同,说明活铰在秦代的使用已较普遍。

    纽环连接是对被连接的两个构件之间设置环形纽用以套连。如12号车左右骖马颈部系结的缰索,其最后一段是用79节金银管,采用金丝制成的纽环相套扣接成链条。此外还有衔六个带刺铜球之间的连接,颈的两端与轭的双脚之间的连接等。这种连接方法,结构简单,制作方便,活动自如。

    亚腰形转轴连接,见于12号铜车左右骖马的靳环。靳环两股条带的连接,都是用两端带钉帽的亚腰形转轴连接。连接后的条带可以作360度转动,便于环套张大或缩小。

    锥度配合连接见于1号车上的铜伞的22根弓与银质盖弓帽、2号车盖36根弓与银质盖弓帽的连接。二者配合紧密牢固,出土时基本上原位不动,弓 末和帽的内侧均带有一定的锥度,套在一起。

    弯钉连接用于1号车铜伞的伞盖与弓的连接,是利用盖弓帽上的倒钩钩住其边沿的小孔,以防滑脱。其工艺过程是先在伞盖和篷盖的近边沿处钻孔,把盖弓帽上的小钉插入孔内,然后将钉打弯形成向上的倒钩,从而把伞盖和篷盖固结于弓上。套接用在12号车上右骖马与马头的连接,马头上有一茵状的基座,将下端的一半球形中空的底座套接于基座上,再用销钉固定。

    通过以上这些金属连接方法,把近7000个零部件组成了两乘铜车马,其精美的程度,使现代人看后也不禁翘起大拇指,盛赞两千多年前高超的连接工艺。

    铜车马的零部件很多,有长有短、有大有小、有厚有薄、有空有实、有圆有方,因此对制作工艺的要求很高,《后汉书·舆服志》中记载:“一器而群工致巧者,车最多。”《周礼·考工记》也云:“一器而工聚焉者车最多。”看了秦陵出土的铜车马后,证明古人所言不虚。铜车马零部件的加工方法多种多样:

    1.铜丝的制作:铜车马上有许多地方使用了铜丝,直径一般在02508毫米之间,最细的要算铜马上的缨络和右骖马上的,其直径仅02503毫米。怎样把铜丝制作得如此之细,委实令人难以想象。通过金相组织观察,发现其制作工艺是:先铸成铜板,经锤打成零点几毫米的薄板,然后裁切再经加工而成。

    2.锉磨抛光:铜车马和御手俑经铸造成型后,通过抛光过程使其表面光洁。有许多零部件上的锉磨痕迹仍十分清晰。

    3.钻孔:铜车马上采用钻孔的部件不少,如8匹马的缨络的根部都是插在钻有很多小孔的铜球上,孔径约1毫米。在孔径内插接或贯穿三四根长度不等的扭曲波折的铜丝,并加铜楔防止铜丝脱落。马的辔、、颈具都采用了钻孔再贯销钉连接的工艺。

    4.金银镶嵌:主要用在一些装饰图案中。铜车马右骖马上座是一个半球形体,上面除绘有菱格式的图案花纹外,还镶嵌了16颗明亮的金珠。在1号车的伞杆上,也有错金银的图案,非常精美。

    秦代的青铜冶铸工艺是对商周青铜铸造艺术的继承,但有了长足的发展。其冶铸技术已达到非常高的水平,是中国古代冶金史上的一个集大成期。无论在青铜冶铸技术上,还是在焊接、金属冷加工和装配技术上都已达到令人无比惊叹的程度,表明秦始皇统一全国后科学技术有了很大的进步。


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