硬幣的製造過程

整個硬幣的製造過程可以歸納為三個基本內容：選材和坯餅處理、設計制模、壓印。

　　    選材和坯餅處理

    (一)選擇材質

    製造硬幣可以採用不同的金屬材質，比較常見且相對價格低廉的金屬被用來鑄造低面額硬幣，而稀有金屬如黃金、白銀、鉑則被用來鑄造具有投資和收藏價值的紀念幣。

    好的鑄幣材質要求具有一定的物理特性，例如金屬質地要軟而易於加工成形，同時還要有相當的硬度以便能夠經受流通過程中的磨損。由於兼具上述特性的金屬極少，因此鑄幣材質通常是兩種或多種金屬熔為一體的合金。在美國和其他許多國家，常見使用的金屬有銅、鋅、鎳、鐵、鋁等，其中銅無論本身還是構成合金都是一種非常理想的鑄幣材質。金銀通常與其他金屬合金來提高硬度，銅就是首選材料。平常所說的「純」普制金銀幣其實都含有微量的其他金屬成分，當然，其價值還主要是按幣中貴金屬的含量來估算。製造合金的具體過程是：(1)將所選擇的金屬放在熔爐中熔成液態合金，澆入鑄錠（槽）冷卻或被壓製成條片（較厚）；(2)在液壓車間對鑄錠或較厚的條片進行數次滾壓，使之成為厚度符合坯餅要求的條片
；(3)將條片沖壓成半成品的坯餅，並等待進一步加工處理。

    (二)坯餅處理

    硬幣是由坯餅壓印而成的，坯餅的好壞直接影響成品的質量，因此坯餅的處理是一個非常關鍵的環節。從合金條片沖壓下來的坯餅很粗糙，表面不光滑且四周有毛邊，需要進一步精加工，具體步驟是：(ｌ)將坯餅放入外形類似特製攪拌機的柱狀退火爐中，退火爐旋轉。高溫對坯餅進行軟化處理。（2）退火軟化後的坯餅被置入稀釋的酸或肥皂溶液中進行清洗。（3）用專門的機器設備對坯餅磨邊、拋光。經過以上處理後的坯餅就可以直接用來壓印硬幣了。與此同時，在另外的制模車間，設計制模工作已經開始了。

   設計制模

    (一)模具及其工作原理

    對冶金學不甚瞭解的人很難想像硬金屬還可以像液體一樣四處流動，但這是客觀事實，回為固體金屬可以在壓力下發生內部結構移動而變形，就如同在汽車製造廠裡把一塊（片）鋼板變成有著各種曲線形狀的汽車外形鋼架一樣。

    使一塊金屬變成一枚有圖案的硬幣需要借助模具，而且是正面、背面兩個模子，因為物理學上力的作用是相互的，即力量相等、方向相反，任何人不可能把金屬坯餅置於空中來鑄造硬幣。實際操作的方法是，把其中的一個模子固定並將坯餅放在上面，用另一個可上下移動的模子來沖壓，這樣就使坯餅的兩個面在相互力的作用下同時壓印上圖案。
模子一般由特種鋼製成，其表面刻有圖案且質地堅硬，可以在鑄造過程中使硬幣表面呈現鏡面效果。原先的模子是手工製成的，雕刻師用特製工具在模子表面艱難地刻劃出文字、數字及各種圖案。隨著技術的進步，現在制模普遍採用了雕刻機、電鍍、電腦輔助設計等設備和工藝來代替手工，效率和精確度都有了很大的提高。

    由於硬幣表面是浮雕鏡面效果，因此工作模表面圖案的每一部分都是凹進去的，即所說的「陰模」。為了便於理解，在此舉例說明，將一片鋁箔覆在一枚硬幣上，用擦子反覆刮壓，然後取下鋁箔，會發現鋁箔與硬幣接觸的那一面出現了凹進去的圖案，這是因為硬幣表面的圖案是凸出來的。同樣道理，如果硬幣表面的圖案是凹進去的，則工作模表面圖案相應是凸出來的。

    (二)圖案從平面到立體的制模過程

    圖案設計工作開始於藝術家的平面畫稿，而使平面圖案變成硬幣上精美逼真的立體浮雕則需要一個複雜的工藝過程：(1)雕刻師用油土將畫稿上的平面圖案通過三維立體表現出來，然後翻成石膏模或樹脂模 ；(2)將石膏模或樹脂模放入電解液中，經過電鍍製成圖案凸出的銅質模坯，也稱銅型或母模
；(3)通過雕刻機上觸針和雕刻刀的同步划動而把母模上的立體圖案按既定的比例縮刻複製到另一個金屬模坯上，這就形成了原模，也稱子模，其表面的浮雕效果與實際硬幣的完全相同
；(4)把原模淬火增加硬度後，在大噸位液壓機上對另外的模坯進行反覆沖壓，形成圖案下凹、具有鏡面效果的工作模，然後再將工作模淬火提高硬度，以備壓印時用。

    一個原模可以反覆使用、沖壓翻製成很多圖案完全一樣的工作模，這就是為什麼有些圖案不變的流通硬幣可以常年生產而不間斷的原因。應當說，新的制模工藝不僅更加規範，而且效率有了很大的提高，它使得原來熟練的雕刻師需要花費一整天才能做完的工作在幾個小時內就可以完成。

      
 壓印硬幣

    以前的工作模可能只能壓印幾百枚硬幣，而現在的工作模能夠壓印上百萬枚硬幣。現代的鑄幣機器是一種精確而高效的設備系統，集壓印和自動傳送為一體，它以極快的速度連續把坯餅準確地放到壓印位置並且沖壓可以瞬間完成，因此每分鐘有多達幾百枚的硬幣噴湧而出。

    在早期人們通過手工錘擊方法鑄幣的時候，曾採用了金屬墊圈技術，這一技術現在仍被利用，即在金屬板上開鑿一個與硬幣直徑相同的圓孔，將坯餅放入孔中，以防止在沖壓過程中坯餅由於受壓而延展變形。有齒邊的硬幣要求金屬墊圈內側四周要設計成齒狀，機器沖壓時，坯餅四周的齒狀和正背面圖案同時壓印出來，成為有齒邊的硬幣；周邊有字的硬幣則要使用四周刻字的工作模和分割開的金屬墊圈，然後通過液壓機將文字壓印上去。

    現代鑄幣壓印機充分將機械力學原理應用到實踐中，常見的沖壓機就是採用「曲桿動力」驅使沖壓頭上下移動（如同手指關節彎曲、伸直）來完成印壓。利用原模通過沖壓製成工作模需要幾百噸的壓力，壓印硬幣的噸位雖然小一些，但也需要相當大的壓力，如一枚鎳幣需要30噸／平方英吋的壓力，而一枚銀幣則需要150噸／平方英吋的壓力，其他材質的硬幣也基本在這個範圍內。

    就是通過上述的機械過程，坯餅被壓印成可流通的硬幣。