Language
Country/Area
No result found
金屬鑄造的起源：如何追溯到七千年前的古文明？
鑄造是一種製造過程，其中液態材料通常被倒入一個包含所需形狀空腔的模具中，然後使其固化。固化後的部分被稱為鑄件，並通過彈出或打破模具來完成這一過程。鑄造材料通常是金屬或各種時效材料，這些材料在將兩種或多種組件混合後固化；例子包括環氧樹脂、混凝土、石膏和粘土。鑄造最常用於製造複雜形狀，這些形狀用其他方法製作既困難又不經濟。大型機械的部件，如機床床身、船舶螺旋槳等，可以方便地鑄造成所需的尺寸，而無需通過連接多個小零件來製造。值得注意的是，鑄造的歷史可以追溯到7000多年前，最古老的鑄件是公元前3200年的銅蛙。
歷史
自古以來，金屬鑄造一直被用來製造工具、武器和宗教物品。金屬鑄造的歷史和發展可以追溯到南亞地區（中國、印度、巴基斯坦等）。南亞的傳統和宗教在象徵雕像和遺物的鑄造上依賴甚深。這些物品通常是由掺有鉛的銅合金製成。自冶金術開始以來，大多數鑄件都是由石頭或陶瓷製成的簡單一至兩片模具製作而成。然而，許多古代文明出現了失蜡鑄造的證據。失蜡鑄造工藝起源於古代美索不達米亞，已知的最早的失蜡鑄造記錄出現在巴比倫的斯巴達，文獻中明確記錄了製作一把鑰匙所需的蠟量。
最早的鑄件是在開放式石模中製作的。
失蜡鑄造有兩種方法：直接失蜡法和間接失蜡法。直接成型方法是將蠟材料手工或使用其他工具製造成與鑄件相同的蠟模；而間接成型方法則是通過模具來製作蠟模。直接成型方法需要工匠具有較高的技術水平，否則無法保證鑄件的質量。然而，手工直接成型的限制在於其效率太低，無法實現大規模生產。在這方面，間接成型就具有優勢。工匠通常用石材、木材、粘土或其他塑性材料來製作模型。早期文明發現鉛有助於提高熔融銅的流動性，使它們能夠鑄造更為精緻的設計。例如，摩亨佐達羅的舞女是一件銅合金鑄造，最可能採用了失蜡技術。失蜡鑄造可追溯至公元前4000年或銅石時代。對於此技術的最早研究範例是一個來自印度河流域文明的6000年古護身符。
鑄造工藝的演變
印度被視為最早利用鑄造方法大規模生產硬幣的文明之一。大約在公元前一千年左右，當時使用的硬幣是用銀製成的，但隨著千年的推移，硬幣材料逐漸轉向鑄造的銅合金。新技術的研發使得能夠大規模生產新型銅硬幣，並引入了可疊加的多片硬幣模板模具。多個模具堆疊在一起，放入粘土圓筒中，讓熔融金屬通過中心注入，填滿並在開放空間內固化。這一過程使得可在同一時間內生產出一百枚硬幣。
在中東和西非，失蜡技術在其冶金傳統中被使用得相當早，而中國則相對晚些時候才採納這一技術。與印度河流域文明相比，西歐在失蜡技術上的應用被認為是非常有限的。在商代（公元前1600-1040年）的安陽，並未發現失蜡鑄造的實物，而是發現了大量（十萬件）模具碎片。這導致人們推斷在該王朝的首都並未進行失蜡鑄造。然而，發現一個大約公元前1300年的用投資鑄造製作的面具，表明失蜡技術可能對中國的其他地區有所影響。歷史學家對火炮的發展起源進行辯論，但大多數證據指向18和19世紀的土耳其和中亞。
鑄造技術的多樣性
在金屬加工中，金屬被加熱至液態然後倒入模具中。模具是包含所需形狀的空心腔體，並包含能使金屬流入模具的進料道和退料道。模具和金屬冷卻後，金屬便會固化。固化的部分（鑄件）隨後會從模具中取出，隨後的操作會去除鑄造過程中產生的多餘材料。
生鐵和鋁等金屬的鑄造工藝隨著時間的推演而不斷進步，技術的演變推動了工業的發展。
此外，石膏、混凝土和塑料樹脂等材料也可以使用一次性廢模或多用途的「片狀」模具進行鑄造。鑄造的表面通常是平坦且不透明的，常常使用表面處理技術以增強外觀。在鑄造過程中，某些化學製成的塑料樹脂可與粉狀石材混合以賦予顏色，這使得很多時候可以模擬出天然大理石或石灰華的效果。隨著技術的提高，鑄造工藝不斷演變，達到了前所未有的設計精度。
今天的工業中，鑄造工藝的模擬使用數值方法計算鑄件組件質量，考慮模具填充、固化和冷卻，這樣便可以事先量化鑄件的機械性能和熱應力，預測變形情況。這一技術使得在生產開始之前便能準確描述鑄件的質量。隨著科技的進步，鑄造工藝的模擬已經成為鑄造技術中最重要的創新之一，並在整個鑄造製造過程中節省了時間和成本。
這函蓋了金屬鑄造的歷史與技術，從古代的工藝到今日的先進技術演化讓我們不禁思考，未來的鑄造技術會如何改變我們的生活和工業製造？
