青铜时代的铸造技术 青铜时代与铸造

1928 年开始发掘殷墟时,由于遗址中曾出土过孔雀石和坩埚片等遗物,有人认为遗址区内有冶铜遗存。但经半个多世纪的发掘,诸如偃师二里头、郑州商城、安阳殷墟、陕西周原、洛阳北窑等地商周都城遗址中发现的青铜业作坊址,都是铸造作坊。因为这些地点都没有见到冶铜的炉渣和其他遗物,而采矿场附近却发现了炼铜炉、木炭及炉渣等遗物,说明冶炼铜金属的工作大多是在采矿遗址附近进行的。人们在考察中发现,冶铜所需的原料(矿石与木炭)及筑炉用的耐火材料,在古矿址及其附近都能找到。当时的工匠们在采掘矿石以后,就地取材进行冶炼,可以省去运输矿石、木炭等原料,这是省工、省时的合理安排,也反映了当时在采矿、冶炼与铸造之间已有了更细的分工。这种专业化手工,使专业技术的发展获得了良好的条件。工匠们在冶炼成铜金属以后,只将铜金属及其配料运至各个都邑。各都邑中都划出专门的地点作为铸铜的作坊,在那里专门铸造王公贵族们所需要的青铜器具。在安阳殷墟的铸铜作坊遗址中出土的一块红铜,其含铜品位高达 97.2%,这是已经炼成的铜金属,被作为铸造青铜器的原料而从冶炼场所运来的。

青铜作为铜与锡或铅的合金,最初是将铜矿石和锡矿石或铅矿石与木炭合在一起在炼炉中冶炼而获得的。这是一种很原始的方法。上面提到的新石器时代晚期出现的金属制品,可能就是使用这种方法冶炼的。以后则发展为先炼出红铜,再加锡矿石或铅矿石一起冶炼,使之合成青铜。随着冶炼工艺的提高,最后发展到分别炼出铜、铅、锡,或铅锡合金,然后再按一定比例放在一起熔炼。用这种方法得到的金属,其合金成份比较稳定,熔炼时较易控制,工匠们可按不同器物的要求来掌握合金中铜与铅、锡的合理配比,进行铸造。商代与西周时期的冶炼工艺均已相当发达,工匠们已经掌握了后两种比较高级的方法。商代和西周时期的遗址中出土的铅锭,墓葬中出土的铅器和镀锡的铜盔等等,也证明当时已能冶炼纯铅与纯锡了。
青铜时代的铸造技术 青铜时代与铸造

经过发掘的铸铜遗址中,以偃师二里头发现的铸铜作坊年代最早,发现了用草拌泥制成的坩埚残片、铜渣、陶范和小件铜器等遗物。这个遗址中出土的鼎、斝、爵、盉等容器及各种工具、兵器等等大概都是这个作坊中铸造的。这是一处商代早期的手工作坊。

商代中期的铸铜作坊,在郑州的南关外和紫荆山分别被发现,它们位于郑州商城的南、北两侧。已发现了与铸铜有关的房基,表面布满了绿色铜锈的场地和各种陶范与范芯、铜渣及坩埚。这时的坩埚有的用草拌泥制成,有的则是红陶缸、灰陶大口尊。它们都是夹砂厚胎陶器,外壁抹有耐火材料,用以增加其强度和耐热保温性能。安阳殷墟苗圃北地和洛阳北窑两处铸铜遗址规模最大,前者为商代晚期的铸铜作坊,后者是西周时期的铸造作坊。位于小屯村宫殿区南边的苗圃北地,面积至少有 2 万平米。在 1959—1960 年间的发掘中,发现了与铸铜有关的单间和双间的居住址,工棚遗迹和坩埚、熔铜炉等,同时出土了几千块铸造青铜器的陶范和范芯残片。从这些陶范和范芯可以知道当时在这个遗址中铸造了鼎、簋、罍、盘、卣、觚、爵、觯、镞、矛和铜泡等铜器和兵器。其中最大的一块鼎范长达 1.2 米,是铸造大型礼器的铸范。这里首次发现了直径 0.83 米至 1 米的大型熔铜炉,说明这是一个规模相当大的作坊址,具有铸造大型青铜器的能力。洛阳北瑶发现的铸铜作坊面积更大,有 10 余万平方米。这里也发现了数以千计的陶范与范芯碎块和坩埚、大小熔铜炉及与铸铜有关的其他遗迹、遗物。这些发现,说明当时的通都大邑都设有铸造铜器的作坊址,其产品主要供城内的居民使用。这些作坊应是王室派人直接管辖的行业。从这些遗址的出土物还使我们了解到当时的铸造工艺。

我国青铜时代制作的青铜器,几乎都是用陶范铸造的。这种铸造技术在商代晚期已臻成熟。当时铸造一件铜器,要经过以下工艺过程:(1)制模,需要装饰花纹的还雕刻出花纹;(2)翻制泥范;(3)用原模刮制成泥芯;(4)泥芯与泥范阴干后进行高温烘烤,并予修整;(5)将陶范与范芯组装起来,并予固定;(6)浇注铜液;(7)拆去范、芯,进行清理;(8)加工、修整、加磨毛刺后得到成品。这一工艺过程,已形成作业流程,且环环相扣。每一个铸件能否铸造成功,都与上述工艺过程中的每一个环节是否达到预期要求是密不可分的①。

①  华觉明等:《妇好墓青铜器群铸造技术的研究》,《考古学集刊》第一集,1981 年,中国社会科学出版社。

当时用于制作模、范和范芯的材料主要是粘土和砂。对安阳殷墟出土的陶范所作的岩相分析,主要成份是石英。其中又有正长岩、斜长岩、角闪石、辉石和云母等等。由于各地所用的造型材料都是就地取材,所以各个地点的铸铜作坊出土的范、芯中粘土和砂的配比并不一致。对殷墟出土的陶范与范芯的粒度、化学成份进行的分析和工艺性能所作的测定,鼎、斝、尊类礼器和锛类工具的造型材料中,粘土与砂的配比也不尽一致。一般地说,模与范的含泥量要多些,使之具有良好的可塑性,雕刻纹样的效果也较好。范芯的含泥量要少些,砂粒有时稍粗,以利于通气。有时还羼有多量的植物质。由于铸造铜器时,造型原材料的需要量很大,一般都是取自天然资源,如地下的黄土、河床的冲积土、淤土等等。这些天然黄土中的砂粒也有呈棱角状的。种种迹象表明,新石器时代的先民,在几千年间制陶过程中积累的对陶土的选择与加工的经验,已在青铜时代被制模的工匠们充分继承并予以发扬。

制模是铸造工艺的第一道关键工序。工匠们只有将模子做得规整,花纹雕镂清晰,所翻的外范才能得到预期的几何形状和清晰的纹样。许多器物都是用陶土塑制成模的。它的形制、大小与铸后的成品一致,所以塑模的工作也是铸件的设计工作。

花纹的制作有几种:先在模上绘出纹样而后雕出、鼓凸于器表的纹样则用泥料堆塑成形再雕镂花纹。至于地纹、弦纹、乳丁等,则可能在范面上加工制成。商代与西周时期的许多铜器上都铸有铭文,这些铭文是在泥模上阴刻成文,再用泥片复印成阳文,修整后嵌到芯的特定位置上,模子作成后,按照惯例,要经审定获准后才能翻制泥范。

从泥模上翻制外范,其目的在于要制造一个器物的形腔,以便浇注铜液后,冷凝成人们需要的铜器,简单的片状器物不用范芯,如戈、镞、刀等,它们的范块为长条状和平板状的单面范或双面范,一范只铸一器。但铜刀有一范铸两件的,而箭镞类一范可铸 5—7 件。凡礼器及带銎的兵器、工具则都要范芯。特别是圆形、椭圆形、方形、长方形、不规则形器物,需 3 块以上陶范组合成型。如 1 件铜锛或铜凿,需 2 块合范,1 块范芯。如果铸造 1 件方鼎,它的铸型则由芯、底范、4 块腹范和顶范组成,有的还要足范。如郑州杜岭出土的大方鼎,从铸缝可以看到,需范芯 5 块(鼎身和四足的范芯各1 块);外范 17 块(四隅 4 块、四壁 4 块,底范 1 块,每足外范各 2 块)。但早期的圆鼎、觚等,常不设底范,可将腹范延长,使之直接抱住泥芯。器形复杂、装饰附件多的铜器,则所需的范块也越多。如斝、爵的鋬、柱帽及四羊尊的羊头等等,都需分别翻出外范。其中腹范的数量也有多有少,如妇好墓中斝的腹范就有 6 块,所需陶范和范芯共 22 块。

范的厚度则与铸件的大小、器壁的厚度有关。铸件越大,器壁越厚,则范的厚度也越大。如安阳小屯出土的小圆鼎范(所铸之鼎,高 8.5 厘米,腹径 7.5 厘米),厚度为 2.6 厘米;洛阳出土的较大的鼎范(鼎高 23 厘米),厚度为 3—5 厘米;安阳苗圃铸铜遗址中出土的一块大陶范,长 1.2 米,厚度为 11 厘米。因此,有人推算,像妇好墓中出土的司母辛方鼎的范厚约为 12厘米。该鼎长 94 厘米,高 84 厘米。若范厚按 12 厘米计算,则该鼎陶范的重量可达 150 公斤。

为了使铸件在装配时能正确定位,在陶范的分型面上一般都设有榫卯。小型铸件多为三角形,大型的铸件多为长方形。有时范的各面分别用三角形、长方形、圆形榫卯,以便安装时容易识别,避免差错。迄今发现的铜礼器上从未见到过将花纹铸错的现象,正说明当时这一道工序是很认真的。

泥范脱模以后,先置于背阴处使其自然干燥,让水份缓慢而均匀地蒸发。这样做的目的是为了防止泥范、芯变形,确保范块之间的严密性。等到阴干以后,还要用火烘烤,一般在烘范窑中进行,窑中温度可达 650℃以上。经过长时间保温,将范烘透、定型,就可使用。

浇注前,工匠们要把烘透的陶范与范芯装配好,并在型外糊上厚厚的一层草拌泥,以使范块结合牢固,避免在浇入铜液后从缝隙中外流。从出土的商周青铜器看,大多数铜器的形状规整,说明铸范装配相当严密。但也有少数铜器的铸缝有 0.3—0.5 厘米,这是因铸范配合不够严密而引起的飞边。对这些铸工们称之为飞边和毛刺的东西,在脱范以后,工匠们还要进行锤击、錾凿和磨砺等清理工作。

著名的司母戊大方鼎,是我国青铜时代的工匠们铸造的第一重器。铸造这样一件重达 875 公斤的大鼎,而且铸得那么完好,即使在现代技术条件下也不是轻而易举的事。因此,从一定意义上说,它集中显示了商代晚期的铸造技术与生产能力。自它出土以来,国内外许多学者对它的铸造工艺进行了研究与讨论,但一直未获得令人满意的结果。如不少人认为它是用遗址中出土的“将军盔”形状的陶器熔铜浇铸的。这种陶器口径 25 厘米、壁厚 3 厘米、高 35 厘米。出土时它的内壁往往有铜渣等物,被确定是熔铜的工具。但是用这种“将军盔”去熔铜浇铸,其容积只有数公斤,是无法满足铸造这样大型铸件的要求的。它无法保证铜液的温度不变,这是一个突出的问题。因此,它的铸造工艺成了一个谜,吸引人们去思索。后来,安阳殷墟的铸铜作坊中发现了直径约 80 厘米的大型熔铜炉,炉底与炉壁相交处还有直径约 5 厘米的孔洞,并有铜液外流的痕迹,是个出铜口。在炉子的周围,有许多炼炉壁的残块和木炭。硬土面上,还遗留有几道有一定流向的凹槽,表南粘有铜渣,应是铜液流动时遗留的痕迹。这一发现,为人们解开司母戊鼎的铸造之谜提供了一把钥匙。据推算,铸造 1 件司母戊大鼎,有 3 座这样的大熔铜炉即可满足对铜液的要求。因此,有人认为当时很可能是将这件大方鼎的铸件固定在熔炉附近,熔化的铜液是用槽注的方式流入大鼎的浇口进行浇铸的。浇铸时,大方鼎的模具是倒置的,即鼎的四足朝上,其中二足作浇口,另二足是出气孔。这种熔铜炉在洛阳北瑶的西周铸铜遗址上也发现了多座。它们有大有小,可知当时有几种规格不同的熔铜炉用于铸造铜器。

商中期以后,工匠们已经熟练地掌握与应用分铸法,因而能够铸造出各种形制、工艺比较复杂的器形。所谓分铸法,是将器物的一些部位先予铸造,然后再嵌到陶范中与器身铸接在一起;也有的是先铸器身,尔后再在器身上安铸附件。工匠们将这种分铸法应用在形体较大和比较复杂的铸件上。如四羊尊的装饰,集平面雕、立体雕、圆雕之大成,工艺要求极高。因此,分铸法的应用开创了一条与古代欧洲不同的、具有我国特色的范铸技术。这是一项杰出的创造。

人们在长期从事冶铸生产的实践中,还渐渐能够按照不同用途的器物的不同性能,人为控制铜金属与铅、锡的合理配比,以制作性能不同,适于不同用途的礼器、乐器、工具与兵器等等。安阳出土的司毋戊大方鼎,经定量分析,含铜 84.77%、锡 11.64%、铅 2.79%,已合于后世所谓“钟鼎之齐(剂)、六分其金而锡居其一”的记载。

古代工匠在青铜时代制作的青铜制品,其数量之多、品种之广,都是世上少见的。它们的成品有工具类的刀、锛、斧、凿、铲、钁等等;兵器类的戈、矛、戟、镞、钺、剑、砍刀、甲胄等等;礼器类的鼎、鬲、甗、簋、斝、尊、盘、壶、罍、盉、觚、爵、觯、角、方彝、觥、瓿、鸟兽形的尊等等;乐器类的有钟、钲、铃等,其中钟又有甬钟、钮钟、镈钟等,西周、东周时期多成编出土。此外,还有车马器和各种生活用具及装饰品等等。郑州小双桥出土的青铜构件,说明早在商代中期已将青铜铸件用于大型木构建筑之上了,它既是木质构件的装饰,又能起到加固的作用。所有这些,都表明了当时制作的青铜器具,已涉及社会生活的各个方面。

青铜业的发展对夏、商、西周时期各个行业的发展起到了推动作用,它对三代社会发展的影响也是深刻的。特别是工匠们按不同用途而制作的不同形状,不同规格的青铜工具,使人们在对各种原料进行加工时,获得远比石器更为锋利、精巧、有效、便捷的工具,因而促使了各行各业的技术得到改进与提高。例如青铜农具或用铜工具加工的其他农具的出现,对农田开垦、耕作技术的改进和水利灌溉工程的兴建起到了直接或间接的推动作用。青铜兵器的出现,不仅使人们更有效地攻击敌人,保护自己,也使畜群的卫护得到改进。青铜刀的广泛应用,使牲畜去势术的普及成为可能。这些对农业和畜牧业的发展都起到了积极的作用。青铜工具的制作还直接促进了其他手工技术的改进,例如它使榫卯的结合更加紧密,结构更加合理,因而使高大的宫殿建筑在这时能够出现;它使车、船的制作技术得以改进,制作的车、船的结构与各部位的结合更合理、紧密。如商代车辆已出现轮辐、栏杆等需要比较复杂的技术才能制作的部件。青铜工具的出现,使漆木器的制作更为精致、美观;使雕琢技术也得以改进,出现了一些工艺水平很高的艺术品。它使纺织机械的性能进一步改善,使织造高级的纺织品成为可能。它也使青铜业的发展得到助益,如古矿井中木质支护框架的制作、铸造过程中模具的制作更趋精细,使它们在组装时扣合得更加紧密,因而能够制成像四羊尊、龙虎尊那样一些具有很高的工艺水准的铜器。

各种青铜兵器的出现使攻防系统发生了巨大的变革。当时制作的兵器中有防护用的甲、胄与盾(盾多为藤、木制品,但有青铜附件)。短兵器有刀、剑、匕首等等。长兵器有戈、矛、戟、钺等。此外还有远射的弓箭。这些兵器由于都用模铸,它们设计合理、厚薄均匀、形制规范,其锋利的程度远非石器所能比。因此,它们的刺、砍、勾、射等功能都大大提高了。以箭镞为例,无论制成柳叶形、三棱形或两侧带翼的形状,由于箭镞的锋与铤在同一基线上,它的两翼和三棱的设计合理,使箭镞射出以后,在空气中所受的阻力保持均衡,因而在飞行中能够按抛物线飞向目标。它与石制箭镞相比,大大提高了命中率。这些要求在手工制作石镞、骨镞时虽然也能达到,但那是一个个磨制出来的,效率是很低的。青铜铸造技术的发展,一个标准件通过模具就能铸出许多合适的铜箭镞,这就数倍或数十倍地提高了工效。这些兵器的出现,从根本上改变了战争的性质与规模。人们为了克敌制胜,在兵器制作中,为使其更合乎实战的需要而进行的一系列改变,都包含了许多科学的道理。这在客观上促使了科学技术的发展。

青铜工具的制作,还使制作一些原始的测量器械、计量器具和原始的机械成为可能。例如这一时期发明的木制辘轳,使人们第一次从笨重的提拉劳动中解脱出来。实验证明,用辘轳提升重物比直接用手提拉要省力得多,如果在辘轳轴上加辐条式的木棍和车辆式的一圈木条,只要它比原来的辘轳轴的直径增大一倍,操作时就可以省去一半时间。这种既省力又能提高功效的器械,是石器时代不可能出现的。当然它的制作还包含很多力学原理。青铜工具的出现,对书写工具如毛笔的制作、甲骨文、铜器铭文的锲刻和文字的规范化等等都起到了积极的作用。

总之,三代青铜业的发展,无论对三代社会的发展,还是对三代科技的发展,都产生了巨大而深远的影响。

  

爱华网本文地址 » http://www.413yy.cn/a/25101013/184048.html

更多阅读

转载 后健翔时代,我眼中的十大足球解说员与评论者 健翔

原文地址:后健翔时代,我眼中的十大足球解说员与评论者作者:三木一南1.周枫(英超)1995年起担任北京电视台英超直播嘉宾顾问的周枫周枫老师的评论风格属于朴实一派的,良好的修养总是能够让他把比赛的脉络解释得很清楚!他的解说一般会先

3.镜头萤石的制造技术及工艺 再制造技术与工艺

第2页:3.镜头萤石的制造技术及工艺萤石镜片的制造技术和工艺萤石镜片的制造技术和工艺流程图接下来我们来看看萤石镜片的制造技术及工艺,从现场发回的图片我们能够清楚的看到从原材料到晶体再到镜片的过程。原石八面体萤石萤石镜片从

声明:《青铜时代的铸造技术 青铜时代与铸造》为网友钱难友分享!如侵犯到您的合法权益请联系我们删除