陶范铸造与翻砂铸造的研究结果

2023-10-18 理论教育版权反馈

【摘要】：陶范铸造的一般工序陶范（泥范）是指以泥为造型材料，经过自然干燥脱水，不经人工焙烧或仅用低温烘烤而制作的范。这可能是当时对砂型铸造的一种叫法，即翻砂法。因此，这里与陶范铸造归为一类。铜殿的大构件，如柱、梁、枋、脊、槛框等，因其造型简单且属厚大平面件，铸型应当为泥型，即用陶范或砂型铸型铸造。配合铸接、铸焊技术，陶范（泥范）铸造法也能铸出有一定复杂形状的构件。

（1）陶范铸造的一般工序

陶范（泥范）是指以泥为造型材料，经过自然干燥脱水，不经人工焙烧或仅用低温烘烤而制作的范。陶范若经过陶化，烧成温度应为1000～1300℃，但测定中国古代陶范，其焙烧温度多在850～900℃范围内，并未达到烧结点，如果烧至陶化，范则不能承受浇注时金属液的热能作用。因此中国古代陶范是指并未达到烧陶、烧瓷那样高的烧成温度，而是经高温烘烤，成为非陶化的陶范——陶范只是约定俗成的称呼。冶金史学者谭德睿指出：“未陶化是陶范铸造获得成功的一项关键技术，是青铜时代得以形成的一项必备技术条件。”^[4]

陶范铸造的一般工序是^[5]：

制泥模——以可塑性较好的泥料制成实心泥模，令其自然干燥后作为制范工具。

翻外范——用范料在泥模上制成若干块外范。

修外范、开设浇口——外范造好后，修整其内腔，并雕刻纹饰，拼合小块外范，使其分型面适于合范装配。

刻铭文——青铜器需补铭文时，在合适的部位加刻铭文。

制内范——泥模可起两个作用，先用以制造外范，当外范制好后，将泥模外部刮掉一层，其刮去的厚度即为铸件的厚度。再加以修饰即为内范（型芯）。

装配泥范——内外范制好后，将制好的浇口、冒口按照原来留好的定位榫头位置定位合范。

焙烧陶范——内、外范装配好后，在600～800℃温度下焙烧，出炉后，检查修理，即成陶范。陶范经过预热后即可浇注铜液。

熔炼、浇铸件——按需要的成分熔炼好青铜液，浇入范内。待冷凝后将铸件取出，清理整修。

铸后清理——修整、打磨范线和浇口。(www.chuimin.cn)

上述步骤是以青铜酒器“觯”为例，表现一般小型青铜器的陶范铸造法的制作步骤。大型青铜器在分范、合范上较此复杂，有的还需使用铸接、铸焊技术，但在原理上是相通的。

同时，谭德睿等经过实验研究指出：我国古代青铜器之所以能铸造出既花纹纤细又器壁较薄的优良铸件，其中一个技术关键是古人较早就掌握了在范料中加入植物硅酸体的技术，使金属具有良好的充型性能。^[6]

（2）翻砂铸造

据《万寿山清漪园铸造铜殿处用工料比例》，颐和园宝云阁的大木构件使用了“掰砂”铸造法。这可能是当时对砂型铸造的一种叫法，即翻砂法。翻砂法使用的造型材料“砂”含黏土量低，流动性好，能填充模样的细节，特别是铸型不经烘干即可直接浇注，铸型中的黏土不会因干燥收缩使铸型上的文字发生变形。隋唐之后，铸钱多用翻砂法^[7]。铸造史学者周卫荣指出：翻砂法的核心在于在铸钱业中，用母钱和型砂复制铸造作业，大大节省了制陶范的人力、物力，“是我国传统铸造业的一次革命性的技术飞跃”。但同时也指出“翻砂工艺本质上仍是‘模范—熔液—浇铸’体系，只不过是用砂型代替了硬型的范而已”^[8]。因此，这里与陶范铸造归为一类。

铜殿的一些数量较大的构件，可能使用了“掰砂”铸造法。

（3）关于铸件的1∶1模型

铜殿构件的铸造原理与铸造青铜器并无不同。铜殿的大构件，如柱、梁、枋、脊、槛框等，因其造型简单且属厚大平面件，铸型应当为泥型，即用陶范或砂型铸型铸造。《中国铸造技术史》亦持此说，并认为，构件多先制造木质模样（1∶1模型），然后以其为芯造铸型，木模在此起到了上文所述泥模的作用。颐和园宝云阁铭文中所记的木匠，主要任务很可能是制造木模，以供铸匠制陶范或翻砂范用^[9]。

本书认为：虽然未必所有铜殿皆然，但对一些对节点交接精度要求高的铜殿而言，是很有可能先制造木质1:1模型的，例如武当山太和宫金殿。前文提到，其重檐结构的解决方式比较特别：柱脚枋及其以上的上檐结构荷载全部落在下檐的一周圈溜金斗栱后尾上，经其传递到下层柱、柱础（参见图9-5，图9-6）。

这种做法在现存所有的铜殿建筑中独一无二，在现存之木构建筑中亦相当少见。之所以如此，是因为它在技术上要求更高：首先柱脚枋必须非常可靠地交圈；同时它要与溜金斗栱后尾牢固、可靠地交接，形成一个整体的框架，否则上檐建筑就没有一个稳定的基础。金殿下檐一共六十四攒斗栱，每攒斗栱的秤杆后尾都设有销钉向上贯穿入柱脚枋，与柱脚枋可靠交接，这就对构件的预制精度提出了非常高的要求，若稍有偏差，秤杆后尾与柱脚枋就难以紧密交接、形成稳固的整体。从现状来看，金殿构件交接严密、严丝合缝，不禁令人叹服其建造工艺之精密。从这点推测，工匠在铸造金殿的构件之前，很可能先建有一座1∶1大的木构殿堂模型（或局部模型）。在木构件试装配之后，将其上所开榫卯之精确尺寸、位置确定下来，再以木构件为模，制范浇铸铜构件。

许多大型铜构件的形状也有一定复杂程度，铸型也必然相应复杂。如昆明太和宫铜殿的擎檐柱，柱身造型分三段，因此铸型可能分段制造，然后组合成整体铸型。配合铸接、铸焊技术，陶范（泥范）铸造法也能铸出有一定复杂形状的构件。

陶范铸造与翻砂铸造的研究结果

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