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您的位置: 首頁(yè) >> 不可缺少的噴砂工藝-解密上海造幣廠6000枚奧運(yùn)獎(jiǎng)牌制作全過程
這是一場(chǎng)跨越中國(guó)乃至南北半球的融合:來自青海昆侖山的玉石,經(jīng)過在格爾木切料,在揚(yáng)州加工成玉環(huán),更后在位于上海蘇州河畔的上海造幣廠,與來自智利、澳大利亞的黃金、白銀和銅,實(shí)現(xiàn)了“金玉合璧”。噴砂,拋光等
8月8日,這些獎(jiǎng)牌連同此前上海造幣有限公司交付的一共6000枚奧運(yùn)獎(jiǎng)牌,將正式亮相北京奧運(yùn)會(huì)。
“鑲玉”
上海造幣廠是直屬于中國(guó)印鈔造幣總公司的國(guó)家造幣廠,主要生產(chǎn)流通金屬鑄幣和貴金屬紀(jì)念(章),其生產(chǎn)的“1983年版熊貓金幣”、“熊貓銀幣”榮獲世界更佳金幣獎(jiǎng)、更佳銀幣獎(jiǎng)。尤其是在與獎(jiǎng)牌制作類似的大銅章的制作上,上海造幣廠具備豐富經(jīng)驗(yàn),被譽(yù)為世界上一流的高浮雕金屬壓印。此前在中國(guó)舉辦的北京亞運(yùn)會(huì)、世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)和東亞運(yùn)動(dòng)會(huì)的獎(jiǎng)牌以及一些重大的國(guó)內(nèi)賽事的獎(jiǎng)牌,也都出自上海造幣廠。
此次上海造幣廠不僅承擔(dān)了6000枚北京奧運(yùn)會(huì)以及隨后的殘奧會(huì)的獎(jiǎng)牌制作,還有奧運(yùn)會(huì)表演項(xiàng)目金、銀、銅獎(jiǎng)牌和奧運(yùn)參與牌、殘奧參與牌的制作。
2008年北京奧運(yùn)會(huì)獎(jiǎng)牌采用“金鑲玉”方案,與金、銀、銅牌相匹配的分別為白玉、青白玉和青玉,這也是奧運(yùn)史上及時(shí)次使用兩種不同的材質(zhì)制作奧運(yùn)獎(jiǎng)牌。“金鑲玉”的學(xué)名叫“金銀鑲嵌寶石玉器”,其歷史可以追溯到漢代。“金鑲玉”之所以華麗,就在一個(gè)“鑲”字上。其要靠連續(xù)不斷地敲擊,把金絲或金片鑲嵌到圖案中。
但是,在造幣過程中,“金鑲玉”卻還是一種全新的工藝,從來沒有碰到過。如何讓玉完美地鑲嵌在金屬獎(jiǎng)牌上,上海造幣廠的工人們頗費(fèi)了一番周折。
“金鑲玉”的訣竅在于獎(jiǎng)牌金屬內(nèi)壁和玉環(huán)外緣的凹槽。金和玉并不是直接鑲嵌在一起的,工人們正是借助這些凹槽,把密封圈加進(jìn)去使得金和玉結(jié)合在一起。這個(gè)密封圈也同時(shí)起到緩沖震動(dòng)波的作用,以在發(fā)生碰撞等事故時(shí)保護(hù)玉環(huán)。
因此,要實(shí)現(xiàn)金和玉的完美鑲嵌,首先就要保證獎(jiǎng)牌內(nèi)壁凹槽的一致性。為此,上海造幣廠還專門研制了特種刀具,用數(shù)控車床車制凹槽,通過多次實(shí)驗(yàn)測(cè)出參數(shù),控制誤差,確保加工精度的一致性并保持在公差范圍內(nèi)。由于車凹槽是在獎(jiǎng)牌上已經(jīng)壓印出希臘勝利女神和希臘潘納辛納科競(jìng)技場(chǎng)的浮雕圖形之后,所以為了不破壞獎(jiǎng)牌表面的圖形,他們還使用專用工具,依靠摩擦力把金屬夾住。
“琢玉”
金屬加工好了,還要配上同樣精確標(biāo)準(zhǔn)的玉環(huán)。玉環(huán)的外圓和內(nèi)徑都有一定的尺寸要求,如果玉環(huán)稍大,則嵌入獎(jiǎng)牌時(shí)由于太緊容易碎掉,如果尺寸稍小,則與金屬接觸面縫隙過大,很難看。
事實(shí)上,為了確保玉環(huán)的質(zhì)量,揚(yáng)州的工廠也引入了電腦數(shù)控的制玉設(shè)備,并且經(jīng)過了數(shù)道工序的努力。玉環(huán)運(yùn)到上海后,工作人員還是發(fā)現(xiàn)了問題:這些玉環(huán)的尺寸有大有小,不完全符合裝配規(guī)格要求。“對(duì)于金屬加工,我們可以達(dá)到微米級(jí)的誤差,但是玉石加工達(dá)不到這種水平。”黃平說,這就給相應(yīng)的金屬加工帶來難度。
同時(shí),“即使玉很薄,外緣上開的槽也會(huì)偏,這可能是因?yàn)樵诳滩鄣臅r(shí)候玉環(huán)擺放的有些傾斜的緣故。”梁德奎表示,不僅是凹槽有偏向,而且還存在深淺不一的問題,這些都給裝配出了難題。
按照規(guī)定,這些不合格的玉環(huán)會(huì)被作為廢品篩選出去。包括獎(jiǎng)牌設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人之一王沂蓬和獎(jiǎng)牌用玉鑒定師董振信,都在上海造幣廠實(shí)地把關(guān),嚴(yán)格篩選。據(jù)報(bào)道,2008年上半年的一次篩選中,200多片玉環(huán)的大部分被棄用了,只有80多片被交到下一道檢測(cè)工序―――尺寸檢測(cè)。玉環(huán)內(nèi)外圓的直徑,被允許有正負(fù)0.025毫米的誤差,超過此數(shù),則要遭到第二次棄用。經(jīng)過兩道篩選之后,200多片玉環(huán)只剩下不到60片。一位參與制作的工作人員回憶,有一塊白玉原料重737.5公斤,有人開價(jià)350萬元。這塊重737.5公斤的原料切開后,更后只選出20片玉環(huán)。
據(jù)了解,由于玉環(huán)的大量被篩選出局,所以青海和揚(yáng)州方面還得不斷開采新的玉石并加工成玉環(huán)送往上海。甚至今年7月份還有玉環(huán)送來。事實(shí)上,7月3日,上海造幣廠已經(jīng)開始向北京奧組委交付獎(jiǎng)牌,而更終完全交付獎(jiǎng)牌的時(shí)間是在7月28日,因此留給上海造幣廠進(jìn)行加工的時(shí)間并不多。
不僅如此,這些大量被篩選出局的玉環(huán),由于其特殊的規(guī)格,而且比較薄,也不適合于加工成擺飾掛件之類的工藝品,其再利用的可能性也就比較小了。
為了挽救這些品質(zhì)好但尺寸不符要求的玉環(huán),上海造幣廠首先在金屬上下功夫。“玉環(huán)尺寸稍大的,我們就在尺寸公差范圍內(nèi)把金屬的孔車大一些,反之就小一些,以此來配玉的尺寸。”另外,黃平表示,主要是借助密封圈的作用。在得到北京奧組委人員的同意下,上海造幣廠設(shè)計(jì)了十余種不同尺寸的硅膠圈,來彌補(bǔ)玉環(huán)凹槽深淺不一的問題。
不過,由于密封圈一旦老化,也會(huì)導(dǎo)致玉環(huán)的松動(dòng),所以在王沂蓬更初的設(shè)計(jì)中也加了一道涂膠水的工序要求。由于擔(dān)心膠水不小心涂到金屬表面影響成色,工人們往往使用很小的工具一點(diǎn)點(diǎn)涂上去。“獎(jiǎng)牌制作很費(fèi)時(shí)間,都是人工活。”黃平說。
據(jù)了解,上海造幣廠更初使用的膠水是一家外國(guó)公司的產(chǎn)品,可是后來這家外國(guó)公司得知這一情況后,不僅膠水價(jià)格大幅度上漲,而且在市場(chǎng)上根本買不到貨。為了解決這個(gè)問題,上海造幣廠聯(lián)合國(guó)內(nèi)一家公司攻關(guān),更終在奧運(yùn)獎(jiǎng)牌制作中使用了國(guó)貨膠水。
“金鑲玉”設(shè)計(jì)更早提出時(shí),國(guó)際奧委會(huì)專家曾對(duì)玉石易碎表示過擔(dān)心。而在奧運(yùn)賽場(chǎng)上,人們也常會(huì)看到獲獎(jiǎng)后的運(yùn)動(dòng)員由于異?簥^,可能會(huì)將手中的獎(jiǎng)牌拋向空中,甚至扔向觀眾席的場(chǎng)景,這可能會(huì)造成獎(jiǎng)牌的損毀。
當(dāng)時(shí),王沂蓬說服國(guó)際奧委會(huì)批準(zhǔn)設(shè)計(jì)的一個(gè)試驗(yàn)結(jié)果是,獎(jiǎng)牌從2米的空中墜落而玉環(huán)沒有損壞,F(xiàn)在,上海造幣廠把測(cè)試距離拉升至了3米。
經(jīng)過一系列努力后,玉環(huán)終于牢牢鑲嵌在了獎(jiǎng)牌上。在隨后的破壞性測(cè)試中,獎(jiǎng)牌從3米的高度墜地,即使獎(jiǎng)牌表面有損壞,有些玉環(huán)出現(xiàn)裂紋,但是,“整塊、碎片掉下來是沒有的。”黃平說。
由于本屆奧運(yùn)獎(jiǎng)牌獨(dú)特的“金鑲玉”設(shè)計(jì),因此在獎(jiǎng)牌制作中,外界普遍認(rèn)為鑲玉是更難的工序,但梁德奎卻認(rèn)為并非如此。“以金牌為例,共有30多道工序,玉石裝配只是其中之一,主要的工序還是在前面金屬的制作,而這其中有2/3是我們所不熟悉的。”
據(jù)記者了解,在獎(jiǎng)牌生產(chǎn)工藝流程中,產(chǎn)品壓印以后的工序不屬于傳統(tǒng)錢幣生產(chǎn)的范疇。同時(shí),由于實(shí)驗(yàn)室制作樣品與規(guī)模生產(chǎn)之間存在很大的差異,所以在實(shí)際生產(chǎn)過程中,上海造幣廠遇到許多棘手的問題。
傳統(tǒng)的錢幣制作屬于冷加工,一般只需要經(jīng)過熔鑄、冷軋、壓印等環(huán)節(jié)即可完成,而在獎(jiǎng)牌制作中,包括玉環(huán)的鑲嵌、吊環(huán)的安裝、獎(jiǎng)牌字樣的規(guī)范以及整體質(zhì)量的零缺陷,都是獎(jiǎng)牌制作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
其中吊環(huán)安裝環(huán)節(jié)的高溫焊接和由此帶來的金屬變形變色,梁德奎認(rèn)為是困擾他們的更大問題。
上海造幣廠之前制作的獎(jiǎng)牌。“吊環(huán)都是利用機(jī)械原理用螺絲擰上去的,但是這次,由于玉雙龍蒲紋璜狀的吊環(huán)凸出來的地方很細(xì)很長(zhǎng),而細(xì)長(zhǎng)的螺絲強(qiáng)度不夠,另外,螺絲經(jīng)過震動(dòng)后也會(huì)松脫,所以更終要求采用焊接的工藝。”梁德奎說。
焊接并不是造幣行業(yè)擅長(zhǎng)的,除了要保證吊環(huán)與獎(jiǎng)牌母體必須在圓周和厚度兩個(gè)方向居中,焊料和焊藥不得破壞獎(jiǎng)牌和吊環(huán)本身,焊接后,還要逐枚做拉力試驗(yàn)并修磨焊點(diǎn)。更主要的,就是要解決由于高溫焊接帶來的銀、銅金屬表面嚴(yán)重變色問題。為徹底解決變色問題,上海造幣廠也采取了整體噴砂、拋光、鎦制等多種物理和化學(xué)的辦法來處理。
鎦制后,獎(jiǎng)牌會(huì)刻上具體的項(xiàng)目名稱,這個(gè)時(shí)候,還需要另外一道工序,就是表面保護(hù),也就是噴漆。要求噴漆后獎(jiǎng)牌表面要均勻,不能有油漆局部積聚之處。獎(jiǎng)牌表面色澤效果保持與沒噴漆時(shí)一致。
由于玉環(huán)沒有按照原計(jì)劃到達(dá)上海,致使獎(jiǎng)牌大規(guī)模鑲玉延至6月份進(jìn)行,此時(shí)正值上海的梅雨季節(jié),室內(nèi)的濕度往往達(dá)到80%~90%,而這種濕氣以及空氣中的硫,特別容易導(dǎo)致白銀和銅表面硫化變色。
對(duì)此,黃平表示,上海造幣廠一方面緊急添置、調(diào)配了4臺(tái)大功率去濕機(jī)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)降低空氣濕度,使之保持在50%以下,另外就是所有的安裝工人都要戴口罩,以防止呼吸、口水帶來的濕氣對(duì)獎(jiǎng)牌造成影響。“運(yùn)動(dòng)員的獎(jiǎng)牌是一生的付出,如果收藏一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)顏色變化,心里肯定不舒服,所以我們也希望精益求精。”
要實(shí)現(xiàn)零缺陷,黃平表示,還有很重要的一點(diǎn),就是嚴(yán)格控制鍍金質(zhì)量。“金牌并不是純金的,而是在銀牌表面鍍上了6克純金。如果少于6克,就不合格。”
而要控制好鍍金的重量,重點(diǎn)是控制好電鍍時(shí)間及電流大小,同時(shí)金屬表面色澤必須均勻,晶粒致密,不允許有局部發(fā)亮或鍍金層疏松或表層起皮等現(xiàn)象發(fā)生。
為此,每一枚獎(jiǎng)牌在電鍍之前都會(huì)用電子天平稱重,然后放入電鍍槽。同時(shí),由于電鍍時(shí)每個(gè)位置的電流不同,因此工作人員逐枚將獎(jiǎng)牌編號(hào),電鍍期間每隔一段時(shí)間后交換位置,并多次稱重,從而確保同批獎(jiǎng)牌鍍金重量一致。為了控制時(shí)間和效果,黃平表示,他們會(huì)把重量相近的幾枚獎(jiǎng)牌放在一起電鍍。這樣下來,更后每枚金牌鍍金重量都很好地控制在6~6.1克。
另外,為獎(jiǎng)牌美觀的需要,設(shè)計(jì)的吊環(huán)頂部非常尖銳,在焊接后批量生產(chǎn)的各工序中,獎(jiǎng)牌之間極易相互碰傷。為了避免獎(jiǎng)牌碰傷,上海造幣廠的工作人員還自行設(shè)計(jì)出多種用具:“安全袋”――用軟紙口袋將每一枚獎(jiǎng)牌套起來;“九宮格”――將獎(jiǎng)牌在托盤中隔離;“餅干卷”――將獎(jiǎng)牌固定,等等。
梁德奎表示,接到奧運(yùn)獎(jiǎng)牌制作的任務(wù)后,上海造幣廠從上到下都非常重視,并在去年10月成立了獎(jiǎng)牌制作工作組,成為獎(jiǎng)牌制作各道工序的骨干力量。他們組織技術(shù)能手進(jìn)行攻關(guān)和試生產(chǎn),從“不會(huì)”到“會(huì)”,再到“熟練”,從原來的平均1人1天裝配10枚獎(jiǎng)牌,到后來的平均1人1天裝配50枚獎(jiǎng)牌。
針對(duì)獎(jiǎng)牌品質(zhì)、安全、環(huán)保等方面的要求,上海造幣廠還組織了內(nèi)部檢測(cè)和外部檢測(cè)。內(nèi)部檢測(cè)由本公司人員對(duì)各工序?qū)嵭袡z查;外部檢測(cè)分別由上海材料研究所、上海涂料研究所、上海天祥質(zhì)量技術(shù)服務(wù)有限公司、上海橡膠制品研究所等權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)提出了厚厚的一本《第29屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)獎(jiǎng)牌檢測(cè)報(bào)告》。
對(duì)于上海造幣廠來說,不僅要保證奧運(yùn)獎(jiǎng)牌的質(zhì)量與速度,還要保證安全。為了保證在整個(gè)制作過程中產(chǎn)品材料以及獎(jiǎng)牌成品的安全,上海造幣廠制定了嚴(yán)格的安保措施。“我們從倉(cāng)庫(kù)開始控制,每天有多少坯餅要點(diǎn)數(shù),然后有多少成品廢品,每天都要結(jié)清。倉(cāng)庫(kù)實(shí)行雙人管理,另外車間還有安檢門,通過安檢門時(shí)甚至一個(gè)回形針都會(huì)被發(fā)現(xiàn),更別說這么大的獎(jiǎng)牌了。”黃平說,員工也簽了保密協(xié)議,不允許向家人親屬講述情況。“別人問我們獎(jiǎng)牌做的怎么樣,我們也都不能說。”噴砂設(shè)備