熔模精鑄工藝補(bǔ)全殘缺青銅器

□劉彥琪

熔模精鑄工藝補(bǔ)全殘缺青銅器

□劉彥琪

圖1 器物修復(fù)前狀態(tài)

出土青銅器經(jīng)常呈現(xiàn)殘缺的形態(tài)，因此需要通過(guò)修復(fù)對(duì)殘缺部位進(jìn)行補(bǔ)全，以便獲得良好的展示陳列效果。常見(jiàn)的青銅器補(bǔ)全工藝有翻模鑄造補(bǔ)配及翻模后制作高分子材料補(bǔ)配件補(bǔ)全。翻模鑄造補(bǔ)配，即從器物殘存的完整耳部及足部翻制石膏模，鑄造出補(bǔ)配件后經(jīng)過(guò)打磨刮削使其能夠與殘缺部位的斷面及厚度吻合，然后再將補(bǔ)配件粘接或焊接在殘缺部位。翻模后制作高分子材料補(bǔ)配件補(bǔ)全，則是使用石膏、蠟片、硅橡膠等印模材料制作出需要翻模部位的模具，再用高分子材料在模具內(nèi)澆注成型，制得補(bǔ)配件粘接在器物的殘缺部位完成補(bǔ)全。這兩種做法的缺點(diǎn)是補(bǔ)配件的尺寸誤差較大，后期加工工作量大，必須認(rèn)真打磨刮削，才能使補(bǔ)配件與器物銜接嚴(yán)密，不但修復(fù)周期長(zhǎng)，對(duì)修復(fù)者的操作精度和經(jīng)驗(yàn)要求較高，而且在修復(fù)過(guò)程中容易在器物表面留下劃痕，影響器表痕跡的真實(shí)性。

本文介紹如何使用熔模精鑄工藝補(bǔ)全殘缺青銅器。以甘肅禮縣出土的春秋時(shí)期秦式青銅鼎的修復(fù)為例，該器物出土后一耳部殘缺、一足部殘缺、另一足斷裂脫落（如圖1）。

一、殘缺耳部的補(bǔ)全

1.耳部翻模

圖2 鼎耳范的翻制

圖3 耳范結(jié)構(gòu)

圖5 制得耳范型芯

商周圓鼎皆有兩個(gè)對(duì)稱分布且結(jié)構(gòu)一致的耳，因此殘缺耳部的造型可以從同一器物的完整耳部進(jìn)行翻模復(fù)制。最安全的翻模材料是硅橡膠，也可使用易得而成本較低的石膏進(jìn)行翻模。石膏翻模以原器物耳部為模，翻制而得稱為耳部范塊。首先需要設(shè)計(jì)模具的分塊方式，為了防止卡模，將耳部穿孔用油泥封堵，使用三塊范復(fù)制耳部造型，根據(jù)耳部橫截面形狀（耳部外側(cè)較寬、內(nèi)側(cè)較窄），將分型面設(shè)置在耳部外側(cè)。翻模需要逐塊進(jìn)行，每翻制一塊耳范都要在器物上需要翻模的部位及模具的分型面上涂抹脫模劑 （醫(yī)用軟皂液或硅油），以防范塊與范塊或石膏與器物之間粘連而造成翻模失敗甚至污損器物。翻制第一塊范時(shí)要將耳部不需要翻模的部分用油泥包埋起來(lái)。具體方法如圖2所示：將鼎側(cè)立，耳部外側(cè)貼合在平鋪的油泥片表面，將不需要翻模的耳部用油泥塊遮蓋 （圖2-A）；將需要翻模部位的四周用油泥塊圍筑起來(lái)（圖2-B）；向油泥圍筑的區(qū)域內(nèi)澆注石膏漿（圖2-C）；石膏凝固并去掉石膏側(cè)壁的油泥塊即可制得范塊1，將耳部另一側(cè)用油泥塊圍筑起來(lái)并在范塊1的分型面上涂刷脫模劑，向油泥圍筑區(qū)域內(nèi)澆注石膏漿，石膏凝固即可制得范塊2（圖2-D）。將范塊1和2周圍的油泥塊去除并將鼎翻轉(zhuǎn)180度側(cè)立，使耳部外側(cè)向上，在范塊1、2的分型面上用刮刀修出半球形凹槽，用油泥將范塊1、2四周圍筑并澆注石膏漿，石膏凝固后去掉油泥塊即可制得范塊3，如圖3所示為耳部范塊結(jié)構(gòu)，范塊1、2與3之間通過(guò)分型面上的凹槽和突榫進(jìn)行定位。

耳部翻模完畢，將耳部穿孔內(nèi)的油泥去掉，將器物清洗干凈并干燥。

2.制作耳范型芯

圖6 澆注蠟液

圖7 打開(kāi)石膏范得到蠟?zāi)?/p>

圖8 制作完成的耳部蠟?zāi)?/p>

圖9 制作耳部蠟?zāi)５氖噼T型

為了未來(lái)可以制成空心而壁厚均勻的補(bǔ)配件，需要給耳范配置型芯。如圖4，在耳范內(nèi)壁貼附一層厚度均勻的油泥片，將耳部穿孔部位預(yù)留出來(lái)，在油泥片上用三棱錐戳印出若干三棱形凹槽（石膏流經(jīng)此部位便形成型芯上的芯撐）。將三塊耳范組裝嚴(yán)密，向耳范間的空腔澆注石膏漿，石膏凝固后打開(kāi)耳范去掉油泥片，即可制得型芯。如圖5，型芯與耳范通過(guò)型芯中央的突榫a和耳范中央的凹槽b互相配合而完成型芯的定位，型芯表面凸起的三棱錐狀芯撐也可以輔助型芯在耳范內(nèi)定位，型芯和耳范之間的空腔稱為型腔，只有確保型芯在耳范內(nèi)的定位準(zhǔn)確才能使型腔厚度均勻，從而避免補(bǔ)配件出現(xiàn)鑄造缺陷。

3.耳部蠟?zāi)５闹谱?/p>

如圖6，將耳范及其型芯安裝在圓鼎的殘缺耳部，向耳范內(nèi)澆注液狀石蠟。如圖7，將耳范打開(kāi)，即可得到耳部蠟?zāi)＃嘈托緞t被包裹在蠟?zāi)?nèi)。由于器物和范塊裝配時(shí)必然存在誤差，從圖7所示可見(jiàn)蠟?zāi)Ｅc器物并不能嚴(yán)密配合，蠟?zāi)Ｅc器物表面也不能平滑過(guò)渡。如果采用翻模鑄造補(bǔ)配的方法修復(fù)這件器物，直接澆鑄金屬液制得補(bǔ)配件，我們就需要對(duì)金屬補(bǔ)配件進(jìn)行細(xì)致地打磨刮削以使補(bǔ)配件與器物壁厚一致，使兩者過(guò)渡平滑。然而，采用熔模精鑄工藝增加了一個(gè)工藝環(huán)節(jié)，我們使用了石蠟澆注成型，制得耳部的石蠟補(bǔ)配件，只需要對(duì)硬度極低且加工性能良好的蠟?zāi)１砻孢M(jìn)行簡(jiǎn)單刮削即可制得尺寸精度很高的耳部蠟?zāi)！Ｈ鐖D8所示為制作完成的耳部蠟?zāi)?，此時(shí)可以將蠟?zāi)Ｋ椭凌T銅廠制作石英砂型殼并失蠟澆鑄制得補(bǔ)配件，也可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)按照以下方法制作石膏鑄型，澆鑄低熔點(diǎn)合金制作補(bǔ)配件。

4.制作石膏鑄型

圖10 熔模精鑄得到的補(bǔ)配件

圖11 耳部補(bǔ)配件做舊后效果

圖12 耳部補(bǔ)全后效果

如圖9，將耳部蠟?zāi)钠魑锷先∠虏⒂糜湍鄬⑺闹車掀饋?lái)，在耳模頂部設(shè)置一塊楔形油泥以便預(yù)留澆口。將石膏漿澆注到油泥圍合的區(qū)域，待石膏凝固，將石膏周圍油泥取下，將石膏內(nèi)嵌入的楔形油泥拔出，獲得澆口，即制得耳部的石膏鑄型。

5.熔模鑄造

將石膏鑄型置入水鍋煮沸片刻，將澆口向下或側(cè)向放置，使鑄型內(nèi)的石蠟受熱融化而流出。將鑄型從水中取出，澆口向下，使鑄型內(nèi)殘留的蠟液排出，這時(shí)便可獲得鑄型內(nèi)中空的型腔。將石膏鑄型置于烘箱進(jìn)行干燥。最后熔化鉛錫合金通過(guò)澆口向鑄型內(nèi)澆鑄金屬液。如圖10，金屬凝固冷卻后打碎石膏鑄型，即可獲得鉛錫合金的補(bǔ)配件。由于采用熔模精鑄工藝，制得的補(bǔ)配件能夠與殘缺部位的斷面嚴(yán)密配合，無(wú)須進(jìn)行任何刮削和打磨加工便可準(zhǔn)確地裝配在器物上的殘缺部位。如圖11為補(bǔ)配件經(jīng)過(guò)礦物顏料作色后的效果，與器物表面質(zhì)感和色澤近似。將補(bǔ)配件和器物殘缺部位斷面上涂刷B-72可逆層后，便可使用高分子環(huán)氧粘接劑將補(bǔ)配件粘接在殘缺部位，修復(fù)后的耳部效果如圖12所示。

圖13 足部翻模

二、殘缺足部的補(bǔ)全

1.足部翻模

對(duì)器物上殘存的另一條足部進(jìn)行石膏翻模。由于使用的技術(shù)和耳部翻模近似，在此不再贅述。如圖13，足范為雙合范加一塊足底范。

2.制作足部型芯

由于足范內(nèi)壁弧度較大且空間狹小，像耳范那樣貼附油泥片的工藝很難操作且無(wú)法保證泥片壁厚均勻。經(jīng)過(guò)若干次嘗試依然無(wú)法達(dá)到滿意的效果。同一項(xiàng)技術(shù)，對(duì)于鼎耳的修復(fù)適用，對(duì)于鼎足的修復(fù)則會(huì)遇到技術(shù)瓶頸。這就要求我們走另外的工藝路線去回避現(xiàn)有技術(shù)的瓶頸，在修復(fù)的手藝和經(jīng)驗(yàn)難以在短時(shí)間內(nèi)飛躍的情況下，依然可以設(shè)法提高修復(fù)的效率和效果。上述理念要求我們使用新的材料和工藝回避油泥的性能缺陷，最終，通過(guò)在足范內(nèi)壁涂刷蠟液而冷卻結(jié)殼的工藝解決了上述難題，為了便于觀察涂刷的蠟液是否均勻，在蠟液內(nèi)加入少量礦物顏料增加石蠟和白石膏的對(duì)比度（如圖14）。將兩扇足范內(nèi)壁皆涂掛石蠟并結(jié)殼（如圖15），如圖16，用三棱錐在蠟殼上戳印出若干凹槽，將帶著蠟殼的兩扇石膏范組裝，向其間空腔澆注石膏漿。如圖17，待石膏凝固，打開(kāi)足范，即可獲得包裹著石膏型芯的足部蠟?zāi)?。石膏型芯表面的三棱錐狀芯撐將會(huì)支撐在足范內(nèi)壁，幫助型芯定位，確保型芯不會(huì)接觸足范內(nèi)壁而使金屬液不能順利流動(dòng)而造成鑄造缺陷。

3.制作鑄型并熔模澆鑄

對(duì)蠟?zāi)１砻孢M(jìn)行修整，便可為其制作鑄型。最后進(jìn)行熔模澆鑄，工藝同耳部近似，不再贅述。澆鑄完成的足部補(bǔ)配件如圖18所示。

三、小結(jié)

圖14 足范內(nèi)壁刷蠟

圖15

圖16 戳印三棱椎形凹槽

圖1 7制得足部蠟?zāi)?/p>

圖18 制得的足部補(bǔ)配件

圖19 器物修復(fù)后效果

通過(guò)對(duì)這件圓鼎殘缺部位的補(bǔ)全，恢復(fù)了器物的完整性，便于展示陳列，修復(fù)后的效果如圖19所示。傳統(tǒng)的中國(guó)青銅器修復(fù)，往往只需要簡(jiǎn)單的材料和技術(shù)即可達(dá)到良好的修復(fù)效果，但是對(duì)修復(fù)者的操作經(jīng)驗(yàn)及其對(duì)于材料性能的熟識(shí)程度卻有很高要求。修復(fù)者在入門(mén)后往往需要很長(zhǎng)時(shí)間的練習(xí)才能用有限的材料和技術(shù)應(yīng)付各種類型的修復(fù)。工藝技術(shù)往往具有這樣的特點(diǎn)：越是使用有限的技術(shù)和單一材料完成操作，這個(gè)過(guò)程就越是難以學(xué)習(xí)和掌握，并且這個(gè)過(guò)程通常被某種難以言說(shuō)的經(jīng)驗(yàn)和偶然性所左右，使得技術(shù)不易被習(xí)得和傳播；而將某種技術(shù)分解為若干細(xì)節(jié)并使用多樣化的材料，雖然看似將技術(shù)復(fù)雜化了，但卻因其具有更強(qiáng)的模式化和程序化而更易訓(xùn)練和掌握，使技術(shù)操作者更容易擺脫手工經(jīng)驗(yàn)不足的限制。本文介紹的熔模精鑄工藝補(bǔ)全殘缺青銅器就是在這樣的技術(shù)思維下完成的，為的是分析和闡釋修復(fù)技術(shù)，而不是追求用最簡(jiǎn)便的工藝材料完成修復(fù)，而在現(xiàn)實(shí)的修復(fù)操作中，則需要根據(jù)不同文物的個(gè)性特征選擇不同的修復(fù)技術(shù)和材料。選擇修復(fù)技術(shù)和材料的標(biāo)準(zhǔn)，則要考慮其對(duì)文物完整性和真實(shí)性的影響，主要原則包括修復(fù)的耐久性、安全性、可再處理性、最小干預(yù)性。在上述修復(fù)工藝中，所用的鉛錫合金被長(zhǎng)時(shí)間的修復(fù)實(shí)踐及材料研究證明其具有較強(qiáng)的耐久性并且不會(huì)危及文物的安全長(zhǎng)久保存；使用可逆層的高分子材料粘接補(bǔ)配件的方法則保證了修復(fù)的可再處理性；由于蠟?zāi)Ｖ瞥珊髲钠魑锷先∠略龠M(jìn)行鑄型制作和澆鑄，不會(huì)對(duì)器物本體的金相結(jié)構(gòu)、器表痕跡等造成干擾，符合修復(fù)的最小干預(yù)性；另外，這種修復(fù)方法還可以在足、耳等鑄件加入型芯，便于控制鑄件厚度和重量，使鑄件的壁厚均勻，一來(lái)節(jié)省金屬材料，更為重要的是保證金屬在凝固冷卻的過(guò)程中可以做到鑄件各部位同步冷卻，防止鑄件上出現(xiàn)縮孔等鑄造缺陷，防止鑄件尺寸收縮過(guò)大，從而保證補(bǔ)配件的質(zhì)量和精度。

（作者單位：北京大學(xué)考古文博學(xué)院）

（責(zé)任編輯:李澤生）