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青铜铸造

工业基石

用失蜡法和陶范法铸造铜器、兵器和齿轮

金属铸造工业
进阶级:需要一定工程知识和组织能力,成功后可奠定产业基础。
适用时代
古代文明通用
难度
困难
风险等级
制作周期
数天
前置条件
铜、锡、铅、蜡、耐火泥、木炭、熔炉

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青铜铸造

原理

青铜是铜锡合金,熔点约 900-1050°C,比纯铜低、流动性好,适合铸造。失蜡法是先用蜡雕出模型,外敷耐火泥形成铸范,加热后蜡熔化流出,留下空腔,再浇入青铜液。陶范法则是用泥直接塑出器物内外范,组合后浇铸。青铜凝固后强度高、耐磨、耐腐蚀,适合制作礼器、兵器、齿轮和轴承。

原料与配比

原料用量说明
红铜85-90%提供基体
10-15%降低熔点、增加硬度
铅(可选)2-5%增加流动性
蜂蜡/动物油适量失蜡法模型材料
耐火泥大量制作铸范

工具

  • 熔铜炉
  • 坩埚
  • 风箱
  • 雕刻刀
  • 陶范模具
  • 铁钳

操作步骤

  1. 制模(失蜡法)
    用蜂蜡或混合油脂雕刻出想要器物的精确形状。
    在蜡模上固定浇口棒和排气道。
  2. 制范
    将耐火泥加水调成泥浆,反复涂抹在蜡模表面,厚度 2-3cm。
    外层再加粗泥加固,阴干数天。
    陶范法则是分别做出器物外形的"外范"和内部空腔的"内范",组合后留出浇口。
  3. 脱蜡/烘干
    失蜡法:将铸范缓慢加热,蜡熔化流出,形成空腔。
    继续加热至 600-800°C 焙烧铸范,去除残留有机物并增强强度。
  4. 熔炼青铜
    按铜 90%、锡 10% 的比例装入坩埚。
    用木炭加热至 1100-1200°C,直到合金完全熔化,表面出现镜面光泽。
    撇去表面浮渣。
  5. 浇铸
    将铸范预热后固定,迅速从浇口倒入青铜液。
    保持浇口充满,直到铸件凝固收缩有补充。
  6. 冷却开范
    自然冷却数小时后打碎铸范,取出铸件。
    切除浇口、冒口和飞边。
  7. 修整打磨
    用锉刀、砂石打磨表面,抛光。
    必要时补铸残缺部位。

注意事项

  • 青铜液温度极高,浇铸时必须穿戴防护,避免飞溅。
  • 铸范必须充分干燥,残留水分遇高温金属液会爆炸。
  • 锡在高温下易氧化,熔炼时要覆盖木炭减少烧损。
  • 含铅青铜有毒,不宜制作食器。

常见问题与解决方法

问题原因解决方法
铸件有气孔排气不畅或金属液含气增加排气道,充分除渣
铸件冷隔温度低或浇速慢提高金属液温度,快速浇满
铸范开裂泥料配比不当或烘干急增加细砂比例,慢速烘干
硬度不足锡含量偏低增加锡比例至 12-15%

升级方向

  1. 复合范:分块制范,便于铸造复杂器物。
  2. 金属芯:用可溶解或可敲出的泥芯做空心铸件。
  3. 批量铸造:一范多腔,提高产量。
  4. 精密齿轮:铸造后少量切削加工,提高精度。

参考来源

  • 中国古代青铜铸造技术
  • 失蜡法与陶范法工艺
  • 铜锡合金相图与性能