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這項工藝我們傳承了兩千多年,為什麼卻成了美國人的“首創發明”?

看歷史看世界

編者按

5月21日淩晨, 中國成功發射了嫦娥四號月球探測器的中繼衛星“鵲橋”。 中國仰望天空探索未知的視野, 已經從望見月亮邁向了窺見月亮的背面。

我們以為自己已經走得很遠, 緊跟著美俄等發達國家的步伐, 從殲系列國產戰鬥機到天空二號空間實驗室, 從引入西方先進技術到自主研發, 似乎都不過幾十年歷程。

但有時候, 我們需要不斷地提醒自己, 那些如今看來屬於別人的“先進技術”, 在幾千年前, 我們的祖先早已掌握並不斷傳承。 比如, 接下來我們要告訴大家的這項技藝:“失蠟法”。

文明之所以可以古老而歷久彌新, 就是因為代代守護且勇於創新。

殘碎的銅禁

河南博物院的“雲紋銅禁”是1978年在淅川下寺春秋楚墓出土的, “雲紋銅禁”運到修復室時, 是用兩個麻袋裝著的。 打開麻袋後專家們看到的, 是殘碎為十餘大塊, 且面板嚴重變形, 無數雲紋剝落與缺失的禁體。 12個龍形附獸和12個座獸不僅全部脫離禁體, 且大部分殘缺不全。 一般理解中, 文物修復就是框架在, 只修修補補, 但眼前的這件雲紋銅禁只能用殘碎來形容。

文物修復師王琛與父親王長青老先生合作, 對禁斷面進行比對, 對銅梗碴口與碴口進行對接, 對附獸與座獸的位置進行細緻的觀察分析, 弄清了全部結構和鑄造方法, 採用整形、加固、雕制石膏樣版、補缺配件、鏨花、大焊、鑄接、粘接、著色、作鏽等多種修復方法,

歷時近3年, 才使“雲紋銅禁”修復完成。

1984年9月, “雲紋銅禁”終於以本來面貌展現在世人面前:通長124釐米、通寬68.3釐米、通高29.5釐米、重191斤, 呈長方形, 中部有一個平面, 平面周圍及器身均以鏤空、層層盤繞的雲紋組成。 器下有12個昂首伸舌、挺胸凹腰的怪獸作足。 器身四周附有12個口吐長舌、曲身卷尾、攀緣登壁的龍形怪獸為飾, 形成群龍拱衛的場面。


河南省博物館文物修復師王琛與父親王長青老先生

首批嚴禁出國展覽的文物之一

雲紋銅禁於2002年被國家文物局列為首批64件禁止出國(境)展覽文物之一。

禁, 是承置酒器的案具(相當於今天的茶几), 起于西周初年,

滅于戰國時代。 之所以稱“禁”, 蓋因周人總結夏、商兩代滅亡之因, 均在嗜酒無度。

在中國歷史上, 禹可能是最早提出禁酒的帝王, 相傳“帝女令儀狄作酒而美, 進之禹, 禹飲而甘之, 遂疏儀狄而絕旨酒, 曰:‘後世必有以酒亡其國者’”。 夏、商兩代末君, 都因沉湎於酒而國家破亡。 周鑒於此, 發佈了中國最早的禁酒令《酒誥》, 其中規定:王公諸侯不准非禮飲酒, 只有祭祀時方能飲酒;民眾聚飲, 押解京城處以死刑;不照禁令行事執法者, 同樣治以死罪……在這種情況下, 王公諸侯雖在祭祀時可以飲酒, 甚至違法飲酒, 但承置酒器的案具卻烙下中國第一個“禁酒”時代的印痕——名曰“酒禁”。 雲紋銅禁, 也因此成了中國第一個禁酒時代的實物例證。

它誕生於2500多年前黃金時代的楚國,

主人是楚國令尹子庚, 也就是那位敢於‘問鼎中原’的楚莊王的兒子!子庚墓出土器物, 無論數量還是鑄造水準, 都十分驚人——它是目前發現的楚墓中年代最早、等級最高、隨葬品最豐富的一座墓葬, 其中收藏在河南博物院的王孫誥編鐘, 一套26鐘, 是中國所見編鐘中數量最多、規模最大、音域最廣、音色最好、製作最精的一套編鐘;而雲紋銅禁, 更是河南省博物館的鎮館之寶。


雲紋銅禁局部

“失蠟法”

在《國家寶藏》節目的第三期, 春秋時期的雲紋銅禁重新出現在我們面前。 它的前世故事, 由演員雷佳音演繹, 而今生故事的講述者, 是中國航空發動機集團公司北京航空材料研究院的吳慶輝博士。

他的出現,

是為告訴更多的人, 雲紋銅禁的精緻造型確定誕生於“失蠟法”工藝。

文獻所見中國最早用失蠟法工藝的時間, 在唐代初年。 《唐會要》中提到, 高祖武德年間鑄造開元通寶, 用的就是失蠟法。 雲紋銅禁的出土, 將中國失蠟法鑄造工藝的歷史向前推進1100年——此禁鑄造年代, 不晚於西元前552年。

它的出土也證明了失蠟法鑄造工藝並非舶來品, 而是早在2000多年前就運用於中國的器具中。


國家寶藏雲紋銅禁的守護人:前世與今生

失蠟法的工藝流程, 主要分為蠟模、外殼、加熱、澆鑄、除範。 先用蜂蠟做成模型, 再用耐火材料填充泥芯和敷成外範, 經加熱烘烤後, 待蠟模全部熔化流失, 整個鑄件模型就變成了空殼, 接著再往內澆灌熔液, 鑄成器物。

我們用現代技術還原“失蠟法”鑄造過程:


以美國人名字命名的熔模鑄造技術

上世紀40年代,雲南第一座機場——昆明巫家壩機場,曾駐紮的美國空軍中,有一個叫奧斯丁的飛機機械工程師。部隊中的飛機經常出現發動機渦輪葉片斷裂造成的墜機事故。全軍苦於解決,而他的一次機場附近的閒時散步,不僅“發明”了新的渦輪葉片,還由此創立以他命名的現代熔模精密鑄造技術。

他發現當地用一種看起來很特殊的方式鑄造緬寺裡的銅鐘,這種方式雖然一次只能鑄造一件,但鑄造的器型規整,而且可以做成非常複雜的結構。

奧斯丁從中受到很大啟發,用這種工藝試著鑄造出了飛機發動機的渦輪葉片,發現所鑄葉片非常堅固耐用,於是就開始推廣把原來的鍛造葉片全都改成失蠟法做的鑄造葉片。

現代工業的熔模精密鑄造,與我國傳統的失蠟法,雖然在所用蠟料、制模、造型材料、工藝方法等方面都有很大的不同,但是它們的工藝原理是一致的。

1955年奧斯丁實驗室提出首創失蠟法的澄清,日本學者鹿取一男根據中國和日本歷史上使用失蠟法的事實表示異議,最後取得了勝訴。


飛機渦輪發動機原理

3D列印可以自建別墅

卻列印不出渦輪葉片

吳慶輝博士告訴我們,這種技藝一直到現在仍應用於各種領域,大到醫學、航空航太,小到女孩子的飾品等都有廣泛運用。

失蠟法在幾千年前可以製作出精美的雲紋銅禁,幾千年後我們借用這種工藝製造出了被譽為“工業皇冠上的明珠”的渦輪葉片。

銅禁線條複雜,需要用失蠟法保持精准的形狀,渦輪葉片雖然外表形狀沒有銅禁那麼複雜,但內裡也有很多的溝坎,而失蠟法最厲害的就是在結構上無須分型鑄造,可以精准呈現詭異複雜的形狀。

如今的3D列印技術甚至可以列印房子、自建別墅。吳慶輝博士卻說,現代的3D列印技術也許可以列印銅禁,但卻無法列印渦輪葉片,最重要的原因就是強度和精度。

一個渦輪葉片工作時產生的功率相當於一輛坦克發動機的功率,一個飛機葉片工作時的拉力也相當於一輛重型卡車(60–100噸)的拉力。這種力度,3D列印根本完成不了。


用3D列印樹脂,代替蠟完成熔模鑄造,列印出的首飾

一家三藩市的3D列印公司Apis Cor,在莫斯科一天之內列印出了一個38平方米的房子。

我們用現代技術還原“失蠟法”鑄造過程:


以美國人名字命名的熔模鑄造技術

上世紀40年代,雲南第一座機場——昆明巫家壩機場,曾駐紮的美國空軍中,有一個叫奧斯丁的飛機機械工程師。部隊中的飛機經常出現發動機渦輪葉片斷裂造成的墜機事故。全軍苦於解決,而他的一次機場附近的閒時散步,不僅“發明”了新的渦輪葉片,還由此創立以他命名的現代熔模精密鑄造技術。

他發現當地用一種看起來很特殊的方式鑄造緬寺裡的銅鐘,這種方式雖然一次只能鑄造一件,但鑄造的器型規整,而且可以做成非常複雜的結構。

奧斯丁從中受到很大啟發,用這種工藝試著鑄造出了飛機發動機的渦輪葉片,發現所鑄葉片非常堅固耐用,於是就開始推廣把原來的鍛造葉片全都改成失蠟法做的鑄造葉片。

現代工業的熔模精密鑄造,與我國傳統的失蠟法,雖然在所用蠟料、制模、造型材料、工藝方法等方面都有很大的不同,但是它們的工藝原理是一致的。

1955年奧斯丁實驗室提出首創失蠟法的澄清,日本學者鹿取一男根據中國和日本歷史上使用失蠟法的事實表示異議,最後取得了勝訴。


飛機渦輪發動機原理

3D列印可以自建別墅

卻列印不出渦輪葉片

吳慶輝博士告訴我們,這種技藝一直到現在仍應用於各種領域,大到醫學、航空航太,小到女孩子的飾品等都有廣泛運用。

失蠟法在幾千年前可以製作出精美的雲紋銅禁,幾千年後我們借用這種工藝製造出了被譽為“工業皇冠上的明珠”的渦輪葉片。

銅禁線條複雜,需要用失蠟法保持精准的形狀,渦輪葉片雖然外表形狀沒有銅禁那麼複雜,但內裡也有很多的溝坎,而失蠟法最厲害的就是在結構上無須分型鑄造,可以精准呈現詭異複雜的形狀。

如今的3D列印技術甚至可以列印房子、自建別墅。吳慶輝博士卻說,現代的3D列印技術也許可以列印銅禁,但卻無法列印渦輪葉片,最重要的原因就是強度和精度。

一個渦輪葉片工作時產生的功率相當於一輛坦克發動機的功率,一個飛機葉片工作時的拉力也相當於一輛重型卡車(60–100噸)的拉力。這種力度,3D列印根本完成不了。


用3D列印樹脂,代替蠟完成熔模鑄造,列印出的首飾

一家三藩市的3D列印公司Apis Cor,在莫斯科一天之內列印出了一個38平方米的房子。

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