說一說青銅鐘的設(shè)計與制作工藝

原始社會時期的鐘是用木頭、竹子或陶器制成的。它是一種簡單的打擊樂器，隨著青銅文化的興起，商周時期出現(xiàn)了青銅鐘，唐代出現(xiàn)了大型青銅鐘。在明代永樂時期，鑄造技術(shù)和體積重量都達(dá)到了頂峰。例如，中國現(xiàn)存的青銅鐘永樂鐘，是在明朝永樂年間鑄造的。萬歷35年（1607年）遷至萬壽寺。銅鐘高6.75m，壁厚從185mm厚到94m薄不等，重約46t，鐘身內(nèi)外鑄有22.7萬字經(jīng)文。為了衡量青銅編鐘的質(zhì)量，除了文字清晰、圖案清晰、線條流暢、無鑄造缺陷等外在因素外，編鐘敲擊時是否響亮、渾厚、悠揚也是判斷青銅編鐘質(zhì)量的重要因素。

青銅鐘的設(shè)計過程不僅要注意鐘的尺寸和形狀，還要設(shè)計鐘的壁厚，因為鐘的壁厚直接影響其振動的頻率，從而影響鐘的聲音。此外在設(shè)計過程中要注意鐘形件內(nèi)外輪廓的同心度和圓度，以保證徑向壁厚的一致性和軸向壁厚的連續(xù)性，保證拍頻的產(chǎn)生，從而保證鐘形件在撞擊過程中聲音洪亮有力。

銅鐘的鑄造生產(chǎn)工藝：銅鐘表面書寫通常需要在銅鐘表面鑄經(jīng)書或文字，經(jīng)書通常由名人手寫，電腦輸出。手工刻字排版不能滿足工期要求，因為字符多，工期緊，需要鑄一個表面有手書經(jīng)書的銅鐘。技術(shù)人員為此特別研制出了一種可以快速進(jìn)行排版的件，用機器打印來替代過去的手工雕刻，比較省時省力。

青銅鑄件的澆注工藝都是傳統(tǒng)的“正法”，即鐘口向下的造型和制作青銅鑄件的方法，牛首山金對澆注工藝進(jìn)行了創(chuàng)新，并采用了“倒置法”，即鐘口向上的造型和制作青銅鑄件的方法，這種方法有利于青銅自下而上的定向凝固，避免造成鑄件疏松等缺陷，保證青銅的表面質(zhì)量。在確定了青銅鑄件的鑄造工藝參數(shù)后，對鑄造工藝進(jìn)行了模擬和仿真，并對鑄件的凝固過程進(jìn)行了數(shù)字模擬，分析了鑄件的凝固過程，根據(jù)凝固模擬和仿真的結(jié)果優(yōu)化了砂型結(jié)構(gòu)設(shè)計，優(yōu)化了鑄造工藝參數(shù)并分析了鑄件的缺陷。