西汉铸钱工艺中钱币型腔和内浇道对充型过程影响的计算机模拟试验

西汉时期平板范竖式浇注铸钱工艺中有不同的钱币型腔设置和内浇道的形状,本研究通过计算机的流动模拟和凝固模拟技术,研究了钱币型腔和内浇道对充型过程的影响。结果表明:1)钱币型腔的不同设置对充型时间影响不大。2)钱币型腔的不同设置对充型过程产生影响,内郭正置的型腔产生气孔等铸造缺陷的可能性增大。3)内浇道的形状对钱币型腔的液流充型时间和液流在型腔中的流动过程有明显的影响,对凝固特征虽略有影响,但远小于钱币本身几何特征对凝固特征的影响。西汉中期起至晚期已基本采用内郭斜置的型腔设置,表明古代工匠在西汉中期始已明了钱币型腔的设置对充型过程将产生影响,已能通过选择更好的钱币型腔的设置来提高钱币的铸造质量。铸钱时,对缩短充型时间的要求高于对充型状态的要求,西汉中期以后多采用缩短充型时间的内浇道形状以提高平板范竖式浇铸工艺的充满率,从而提高成品率。     

汉代铸钱过程的计算机模拟试验

平板范竖式浇铸和叠铸是汉代铸钱的两种方法,由于钱币的铸造过程受到诸多因素的影响,计算机数值模拟技术可以达到改变其中的某一个参数以研究该参数对钱币铸造过程的影响。为了比较不同材质的铸型、比较平板范竖式浇铸和叠铸两种工艺在相同材质的铸型中充型性能的变化,进行平板范竖式浇铸工艺和叠铸工艺铸钱过程的计算机模拟研究。结果表明:1)在相同材质的铸型(陶范)条件下叠铸在重力铸造成形上优于平板范竖式浇铸,叠铸的成品率高于平板范竖式浇铸。2)铸型的物性参数显著影响充型结果,保温性好,预热温度高的铸型在充型上较为有利,以陶范的充型结果为最好,金属范优于石范,金属范与陶范的组合优于金属范与金属范的组合。