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秦陵出土的铜车马被誉为“青铜之冠”，是中国古代最大的青铜器。它的加工制作是我国冶金铸造史上的一次技术集大成。本文欲从其中运用的铸接和焊接工艺方面入手作以追溯研究，以明此技术当时的水平。 一、中国青铜制造业中铸接工艺发展概况 青铜器铸接工艺是指铸件分两次或多次铸成，在先铸成的器体连接部位预铸出接榫或铆接销等结构，并在其上翻制陶范，将联接部露出陶范之外，浇铸后，液态金属在该处凝固，形成主体或附件。主体和附件以榫卯或铆接式紧固联接。焊接工艺是主体和附件可以先后也可以同时分别铸出，然后用焊料通过加热熔化或加压，使两者结合而连接。由此可知，铸接和焊接属于分铸法的两种工艺。关于它的产生，推理应是器物在长期的使用过程中或在冲击力的作用下，附件有可能脱落，对于在使用过程中脱落的器物，或弃之不用，或回炉重铸，或重新铸接其掉落附件，或想办法将原件再焊接上去，这样产生了两种新的工艺——铸接和焊接，分铸法也就产生了。 分铸法产生的年代，郭宝钧先生认为是春秋中期，[1]之前是“通体合铸”[2][3]，盖顿斯等人认为商代青铜器一般都是浑铸，只是偶尔用机械铸接的方式固定的兽头一类的附件[4]。近些年来研究表明，分铸法在商代中期二里冈时期就已出现。目前我们所知道最早使用分铸法的青铜器件是黄陂盘龙城李家嘴一号墓(年代属二里冈上层，较二号墓较晚)所出土的Ⅱ式铜簋(李M1：5)。这件簋的双耳器壁相接处有明显的铸接痕迹，簋耳金属包复于簋体之上。器壁内部有两个铆钉状的结构，说明簋体先铸，簋耳后接[5]。而比它略早的李家嘴二号墓所出的Ⅰ式铜簋(M2：2)却并无器耳，这一事实似乎说明分铸法也许就是这一时期出现的。 铸接工艺根据附件相对于主体器件铸造的先后，可分为先铸法和后铸法两种。附件先于主体铸造叫先铸法，附件后于主体铸造叫后铸法。从发展的轨迹来看，后铸法的出现要早于先铸法，最早出现的后铸法是铆接式后铸法，即先铸器身，在器身上预留有孔洞，然后在孔洞周围制范，浇注铸接附件，这样在器内壁就会形成疣和铆钉，它是受原始的补铸工艺的影响而产生的。例如妇好墓甑(767)、卣盖(765)就采用了铆接式的铸接方法。甑出土时 部全部脱落。甑体上有相应的接痕，接痕中心有一中心孔。周缘轮廓清晰，铆钉状残件的残状和甑体铸出孔相吻合。可见它是在甑体上铸出的。它的做法是在器壁上预铸孔洞，然后于器壁合模，与范浇注，依靠金属液的凝固收缩使联接构件紧贴器壁。用铸造方法形成和铆接相同的联接结构，是这种分铸形式的特点。器壁内有接触面较大的金属构成来保护，使铸接较为牢固，器壁不易受损[6]。 到殷墟前期为代表的商晚期，又出现了一种后铸法，叫做榫卯式后铸法。这种分铸法的特点是在铸造器体时已在预制部位铸出接榫，其外廓不必规整，表面并不要光洁，相反宁可铸成束颈状或通过铸后磨锉，使表面粗糙，使铸接更为牢固，然后在器体上安放模型、制范，(或放上已制得的分范)进行浇注，使附件和器体形成榫卯式样的铸接方式，例如方 (791)，肩部四隅的有翼怪兽，圆 (781) 部、甑(770) 、鹘尊(785)、盂(811)的把手等[7]。 另外，还出现了一种分铸法叫先铸法，即先铸附件，再放入陶范中和器体铸接，如圆 (281)、蒝帽和蒝柱的铸接，爵(新16)的柱帽的铸接等。 虽然，同属榫卯式的联接，它和使用后铸法的方 不同之处在于， 爵柱帽主要由泥芯形成的卯与柱顶联接，联接强度自然比金属榫卯为弱。正因为如此， 和爵的柱帽都是从柱顶脱落，受到破坏的是卯部的泥芯，而方 肩部四隅的有翼怪兽和圆 柱部下端则都从接榫部断裂，联接部位本身并未破坏，也就是说可根据其破坏的方式判断其联接的方法。 妇好墓所出青铜器铸造方法统计说明，分铸法中，榫卯式后铸法占了大多数，凡27例，占分铸法总数的73%，可见这一期间的分铸法以榫卯式后铸法为其主流。 到了西周早期，先铸法与后铸法并行应用，具体由器物自身的结构特点性能要求和工艺要求所决定，如宝鸡弓鱼 国墓地卣和提梁壶的提梁后铸，而簋耳先铸。除此之外，联接方法也不尽似以前那种直接的简单铸接，如四耳簋BZM1：9的耳与体，为了使四耳(先铸)和簋体结合牢靠，采用了“自锁结构”，铸作四耳簋的耳部时，往往先在“自锁”部位铸出预留孔，当耳部铸就后，在其与簋体结合的两端，掏去一部分耳内泥芯，再打通两预留孔，与簋体浇注铸接时，青铜液即经簋体的型腔，充盈预留孔，形成接榫的“自锁结构”[8]。宝鸡市博物馆藏品中有一件西周早期的双耳方座簋[9]，耳与簋体的结合也采用了与四耳簋BNFM1:9相同的“自锁”结构。 弓鱼伯双耳方座簋(BNFM1：7)，先铸簋耳，后铸簋体，为了尽可能使耳部与簋体铸接牢固，除了在耳部结合处设计小榫头外，还将耳部结合处的泥芯掏去一部分，使青铜液注入，与双耳有更好的接触与契合[10]。新郑附耳列鼎，图像见《新见彝器》第33页。两耳不在口沿上，而生在颈部两侧，为使两耳和鼎联接牢固，在铸接时还附加四根小支柱，使耳和鼎沿增强联系[11]。 春秋中期以后，先铸法的运用盛况空前。即附件先铸，在铸器身时，将附件安置范中，使其与器身铸接成为一个整体。山西侯马东周冶铸遗址出土的一批用于先铸附件的陶范，更是生动地再现了这一铸造工艺。早在商代殷墟时期就已出现的先铸法之所以自春秋中期起发挥十分重要的作用，这与当时的社会需求是分不开的。随着该时期列国诸侯势力的增长，钟鸣鼎食之风盛行，青铜礼器的需求量大增。在冶铸规模随之扩大的同时，提高青铜器的生产率成为十分迫切的问题，而先铸法，附件可以预制多件，储存备用。最后浇注器体，正好适合与青铜礼器的较大批量省时省工的生产。由此看来，一种科学技术发明之后所产生的影响，不仅仅取决于技术本身，更重要的是取决于社会的要求。 二、中国青铜制造业中焊接工艺发展概况 焊接工艺虽然与铸接工艺同时产生，但它的发展要较铸接工艺的发展落后一些。在西周早、中期，主要作用是把脱落的附件重新焊接上去，对器物进行修补。如井姬鼎BRM2：2附耳根部(图版二四七·3)、簋BZM7：331E耳根部(图版二四七·2)方鼎BZM13：19足根部(图版二四五·2)爵BZM8：3足中部(正文图一三二·3；图版九四·3、图版二四五·3)、鼎BZM13：18、BZM9：1、BRM1：2：16、BNM20：2、BZM4：11、BZFM1：3等青铜鼎的足部B12。同样的情形还有武官村大墓E14：32号、宝鸡MB3·10312、凌源95号、张家坡M106：3、辛村M60：4、后川M2056等青铜鼎的足部[13]都是在使用时断缺，然后经焊接法予以修补、补接的。 此时，从制造工艺上讲，有意识的焊接还没有普遍地被使用。只是器物使用时发生断裂才不得已而用之，当然也有一些地区显然早走了一步。如宝鸡弓鱼国墓地提梁小方 BNM7：332的提梁中央有一突起的堆积，提梁从此断开，断茬不整齐。显然提梁是分别铸就而后铸焊一起的。如若不然，则完全没有必要将提梁分作两半铸作。因此，提梁先铸——将提梁两半分别铸就，安置于范内，合范浇注，器腹成型后，再将两半提梁焊在一起[14]。 另外，还出现了“铸焊铆”结构。如 ，其挂箅环与 体的联接就采用了“铸焊铆”结构，器体、箅和挂钩先各自铸造成型，尔后挂钩套箅，再和器体焊铆在一起[15]。这应该是两例较早的运用焊接工艺制造器物的例子。 西周末东周初，焊接就较多的在器物制造中应用了。如上村岭时期的壶和。郭宝钧先生研究认为：壶上那套环的两兽耳，都是壶身铸成后焊接上去的。在铸壶时，颈两侧突出四疣为兽耳的四端是空管焊接的。 有焊接者七器，焊接的器壁上皆有突出之疣。它可能是铸器身时为增加连接强度而预铸之榫卯。另外还有河南太仆乡的?，兽軼铸接。新郑铜器中的附耳有盖鼎，足铸焊(图版六四3、6)。第五鼎，足焊接。簋，四耳焊接。图像见《新郑彝器》第82—85页。双耳簋，颈部二环耳焊接，三足亦焊接。洛阳M4分群，簋，小足焊接。寿县蔡侯墓铜器列鼎中(图像见《蔡侯墓》图版五·1)有一鼎现藏于中国历史博物馆，耳和足皆焊接，接处周围有颇多的淤铜存留。另还有一盘，四兽耳焊接。河南信阳县长台关M1青铜器中有鼎耳足皆焊接，焊接口淤溢铜犹存于器外。流足焊接，接痕明显(图版九六1、2)[16]。概括起来看，具体的加工方法有两种：第一种是在各种附件根部留出芯撑(即榫头)而在器体的相应部位留出铆眼，相互套和后用焊料固定，器体上的铆眼有的穿透器壁，有的未透。为使相互连接的更加牢固，有些器物的附件榫头插入器壁后，用锤将顶端铆住，也有的是另加一块铜片。出土时，个别器物因焊料脱落，附件松动，但未与主体分离。此种以宝鸡弓鱼 国墓地 为代表， 体与箅环连接时，本体上有孔，焊接后铆接。第二种是本体上有为焊接所预铸的铜疣，而在附件相应部剜出一部分泥芯，两者套和，后用焊接成一体。此种以上村岭时期的壶和 为代表。 此时，所用的焊料都与母体成分基本相同的青铜材料。春秋中晚期，焊料有了新的发展。低熔点的金属锡和铅锡合金被广泛应用。已研究的铜器有：安徽舒城九里墩春秋墓出土的铜鼓座，上面的龙身是先铸成若干段，再用锡焊接起来，其中的焊接处还残留大块的焊锡。类似的情况还有下寺，8：1的簋耳；鼎升 鼎(M1：55)和王子午鼎升 鼎M2：34的鼎足、耳、附件[17]；曾侯已墓鉴缶和尊盘的龙形附件装饰等[18]。焊料经过武汉工学院铸造研究室化验，铜尊圈足内的焊块含锡53.4%、铅41.4%、铜2.38%，鉴缶龙耳头部焊料含锡90.92%、铅0.48%、铜0.03%。 锡和铅锡焊料一般为液体。如鼎升 鼎(M1：55)三足的焊接方法是在鼎足泥芯剜出圆窝，将焊接剂加热倒入窝内，将底范所预铸的榫头插入圆窝，冷却后焊接即告成功。附件怪兽的焊接在兽身相应的部位铸出铆孔，附件铸出榫头，焊接时将卯孔中泥芯挖出一部分倒入锡液，将附件插入卯孔内，冷却后即焊接成功[19]。 但焊料有时也用固体锡铅。如曾侯已墓的建鼓就用了 焊[20]。 焊即“钎焊”。它是利用熔点较焊件为低的焊料和焊件连接处一同加热，焊料熔化后，渗入并填满连接处间隙而达到焊接。在使用时，是在器物欲接处先铸出凸榫，而在准备好的附件空腔内放入熔点较低的焊料，安放在器体上，与器体合为一体后，加热该处使焊料熔化，冷却凝固后附件就与器体焊接一体了。 综上所述，可以看出，焊接方法有两种，既本体上有孔的铆接式和本体上有榫头的榫卯式，焊料可以是与母材成份基本相同的铜材，还可以是锡、铅材料。铅锡材料在焊接时可以是液体，也可以是固体。 三、秦陵铜车马制造中的铸接与焊接工艺 秦陵铜车型体巨大，结构复杂，广泛运用了铸造和焊接工艺主要有： (一)铸接工艺 铸接工艺在铜车马制造中运用极为普遍，例如俑臂与体腔，俑足与俑腿，俑腿与躯干，马腿与躯干，马耳与马头，车轮的辐和毂与轮牙等，都是先铸附件然后再铸接在一起，即先铸法，把复杂的附件加以简化。 另外还出现了一种新的铸接方法，发掘报告中称其为包铸法。例如衡与舟的连接，在舟、衡分另铸好以后，将两者组合在一起，交接处另外造型，翻制曲形键和皮条缠扎纹的范，因结构复杂可用多合范，固接后经预热然后浇注，这样即可把舟、衡包铸成一体。同样，轴、伏兔与舆底三者连接处的包扎带，轴、当兔与舆底连接的包扎带，舟与舆底前后轸的连接，立俑的剑带和佩饰的绥，弩臂与弓连接的组带，铜菔上的铜箍……等等许多革带或组带、条带等，都采用包铸工艺。 (二)焊接工艺 焊接工艺在铜车马制造中应用的极为普遍。发掘报告根据铜车马各种焊接处具体做法的差异，将其分为8种不同的形态，即：熔化焊接法、榫卯结合加焊接法、榫卯结合加焊接和包铸、镶嵌加钎焊、焊接加铜拴板连接、插接式焊接、补铸法、有待进一步探讨的焊接形态等。撇开补铸法和有待探讨的焊接形式，前6种焊接可分为三种类型。 第一类包括有插接式焊接，榫卯结合加焊接方法，榫卯结合加焊接和包铸等。它们是继承和发展了秦以前的榫卯式焊接方法。如车四周的栏板与四轸的连接，在栏板的下端设计成若干个榫头，轸上相应的凿有卯口，卯大于榫，榫卯扣合后四周留有间隙，预热后浇注热的铜液填充焊缝，并与榫卯产生金属的融合，使栏板与轸固结一起。铜俑头与俑腔的连接、俑双手与袖管之间的连接，将俑体腔及袖管内的泥芯掏出一部分，把灼热的铜液注入后，立即把俑头的脖颈插入体腔上部的领口内，将手连带的柄插入袖管内进行焊接。 第二类是镶嵌加钎焊法。见于二号铜车车舆两侧壁容纳移动窗板空腔的制造。其制造方法是将空腔的外腹板镶嵌在内腹板相应的凹槽内，两者紧密结合，为了防止镶嵌板的脱落，增加其连接强度，辅以钎焊。根据对外层壁板背面上的镶嵌面三处略为突起的金属点，取样作定性分析，证明其合金成份是锡青铜，是钎焊时留遗的焊液。对焊接工艺，毕自圭先生作了如下的推断：“对这三处金属粒，我个人的看法是：在内外腹板的镶嵌面上，为了增加两者的联结强度，在装配时放进一些青铜粉末，然后加热镶嵌进行焊接。虽然青铜粉末和构成内外腹板的青铜合金的熔点相差不多，但二者质量上相差悬殊，热容量相差悬殊，这样在加热时会达到不同的温度。即在内腹板尚未达到熔点以前，中间的青铜粉已经熔化，并和达到高温内外腹板镶嵌面进行冶金联结。”利用锡青铜进行钎焊，这是目前发现最早的一例，应该视为中国古代焊接技术的一个创新和发展。 第三类是熔化焊接法和焊接加铜拴板连接。即在被焊接之间留有一定的间隙(焊缝)，在焊缝周围铸型，经预热后浇注灼热的铜液填充焊缝，使被焊金属焊接在一起。如一号铜车的车轼与前面掩板的连接，二号车篷盖上弓与车舆栏板的连接、跽坐俑和立俑的冠尾与冠室的连接、冠室与俑头发髻的连接、剑与剑鞘的联接……等等，均采用熔化焊接法。此法主要是通过焊液和被焊的金属之间产生扩散渗透，达到一定的熔合。出土时有的从焊接处断裂，有的则完好无损。说明熔合的程度不一。对于其工艺过程，毕先生作了如下推断：(1)在两被焊件间留有足够宽的间隙。(2)在焊缝面两侧以及两个端头分别造型(陶范)，包括浇冒口系统和冲热两侧被焊金属的液体出口。(3)烘干陶范。(4)预热工件和陶范达到较高的温度。(5)以一定热度的液态金属几次冲热被焊金属的两侧，使其达到熔化或半熔化状态。(6)堵住流出口，浇铸成型。(7)铸件(即焊液)凝固后，清除浇冒口。被焊件焊接后，为增强焊缝处的拉力，在骑缝处加工出矩形凹槽，预热后浇注热的铜液。秦陵铜车马中使用的熔化焊接法也是历史上第一次发现。秦代工匠们在没有高热剂的情况下，采用熔化焊接法，完成了许多高质量的焊接，是中国古代焊接工艺的一大进步，是铜车马能够确顺利铸就的最根本的技术保障，可以这样说，如果没有这一工艺的出现和应用，也就没有铜车马。 四、总结 秦及以前的铸接、焊接工艺概括想来，可以用下图简明表述。
铸接、焊接工艺在秦陵铜车马上的创新
[1][2][3][11][13][16]郭宝均：《商周铜器群综合研究》文物出版社，1981年2月版。 [4]B·J·Gettens·TheFreerChineceBrownII1969. [5]河南省博物馆：《河南三门峡上村岭出土的几件战国铜器》一文中已指出李家嘴一号簋是最早的分铸件，但文中认为其“器身和耳饰分开铸造，然后铆合在一起”以及原简报所说“簋的双耳，应是分铸附件后，再通体合铸”是不正确的。见湖北省博物馆：《盘龙城二里岗的青铜器》，《文物》1976年第2期。 [6][7]华觉明等：《妇好墓青铜器群铸造技术的研究》，《考古学集刊》1981年第1集。 [8][10][12][14][15]卢连成、胡智生：《宝鸡弓鱼国墓地》。 [9]陕西省考古研究所等编：《陕西出土商周青铜器》(三)图版160，文物出版社，1980年版。 [17][19]《淅川下寺春秋楚墓》第383—384页。 [18][20]《曾侯乙墓》第177页。 (责任编辑：admin) |
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