美国费城造币厂观感

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  【编者按】为了帮助网站会员更多地了解钱币知识，王承炽先生除了同意网站转载其本人撰写的《读书札记》，还提供了《费城造币厂观感》译文的部分章节，同意本网站转载，以寝读者。在此向王承炽先生表示衷心的感谢。

美国费城造币厂的艺术家用软件和油土进行雕塑

Mike Unser

    （这是Mike Unser所写的费城造币厂观感之三，原文网址为http://www.coinnews.net/2013/09/06/us-mint-artists-at-philadelphia-sculpt-digitally-and-in-clay/）

    这是我们参观美国费城造币厂的第三篇文章，其中有难得一见的幕后消息和照片，讲述了制作钱币和章牌的艺术设计过程。

       如果你有机会的话，是喜欢用油土还是用计算机进行雕塑创作？位于费城的美国造币厂的艺术家们可以自行选择，其中有些人两种方法都用得得心应手。



       才华横溢的艺术家们让一个个币章模型变得栩栩如生，实在令人赞叹。费城造币厂的艺术家们近来忙得不可开交，比哪一年都忙，到目前为止（2013年9月份 - 译者）已经为本年度要发行的币、章完成了83个雕塑模型。

       采访美国造币厂的雕塑家兼雕刻师Don Everhart、Michael Gaudioso、Joe Menna和Phebe Hemphill真是件快事。包括他们在内的一组艺术家会把草稿雕刻成模型，用于制作原模、阴文原模和压印币章用的工作模。

       当我们上个月参观费城造币厂时，这个艺术家团队正在全力以赴，为即将发布的各类产品雕模。我们因此有机会见到用油土和石膏雕模的传统方法，并观看了用触笔和计算机雕模的新工艺。

传统雕模

        在传统的雕模方法中，艺术家使用特殊的工具把草稿的神韵再现在油土模中。


美国造币厂艺术家Michael Gaudioso是章牌雕塑家。他曾经在费城、纽约和俄罗斯的圣彼得堡学习雕塑。图中他正在使用Ren（Huntsman Advanced Materials公司的商标 – 译者）底座上的油土来再现设计内容。雕塑完成后，油土模型会用石膏翻模。最后定稿的模型将被扫描并缩小到章牌的实际尺寸。

       我们悄悄来到Michael Gaudioso身后，观看他使用Ren底座上的油土再现“风语者”国会金奖牌的设计图案。Ren底座是圆形的，中间凹陷，可用作雕塑时的工作基座或模板。

费城造币厂的“数字化加工和开发部”。一个RenShape模型被放入Mikron CNC铣床。CNC铣床不仅能制作阳模和3英寸阴模，还可以为使用传统油土雕塑方式的艺术家制作模板。

        CNC铣床按照钱币或章牌成品所需的规格加工Ren底座，并加上通用的设计元素，如格言和日期等。

数字化加工和开发部。Mikron CNC铣床使用来自扫描仪或数码艺术家的数字化信息来制作阳模、3英寸阴模和Ren底座。通常需要15-20小时制作一个钱币阳模；需要25-30小时制作一个3英寸阴模。与已经停用的Janvier缩刻机相比，这些CNC机床效率更高，其产品的质量更好。

       下面轮到艺术家接手了。他们把油土一层层填在Ren模板的外圈之内，在油土上雕塑设计图案。

Gaudioso正在雕塑“风语者”国会金奖牌。

       Gaudioso向我们展示了利用透明塑料覆盖膜进行雕刻的妙招。塑料膜上描出了草稿的线条，并用胶带粘贴在Ren底座上。Gaudioso把它用作视觉指导，在把油土雕塑成奖章的三维模型时不时上下翻看。


Gaudioso此时把透明塑料膜揭开，仔细修改油土模型。

       随后会用石膏对做好的油土模型进行翻模，并进一步修模。

石膏模的数字化扫描

       最终定稿的石膏模经过数字化扫描，被缩小成钱币或章牌的实际尺寸。完成这项工序的是一台高清扫描仪。它用数字方式对石膏模的各个部位进行扫描，忠实地再现模型上的高低之处，其灵敏度甚至连指纹都不放过。通过扫描获得的数百万个数据点被传送到数字化设计软件进行修改，然后被输入一台CNC铣床，以便加工生产用的阳模和阴模。

数字化加工和开发部所使用的非接触式高清扫描仪，由Capture 3D公司生产。这台扫描仪能捕获艺术家的模型、电镀铜模、压花和钱币上的浮雕信息。这些数字信息随后被传送到数字化设计软件进行修改。

另一个角度的高清扫描仪，它正在捕获石膏模的数据点。

数字化加工和开发部经理Stephen C. Antonucci讲述扫描仪如何从艺术家的模型、电镀铜模、压花和钱币上捕获浮雕信息。扫描获得的数字化信息在处理后被输入CNC铣床，供其加工阳模和3英寸阴模。

Antonucci讲述钱币模型的高清扫描图上细微之处的质量。

数字化雕塑

       和传统雕塑方式一样，数字化雕塑也要求有艺术造诣，不过模型是通过计算机软件成型，而非使用油土。

       Joe Menna是美国造币厂雇用的首位精通数字化雕塑的全职艺术家，并引领美国造币厂成为数字化钱币设计和开发的世界龙头。


美国造币厂艺术家和章牌雕塑家Joe Menna谈论费城造币厂的团队氛围。

       Joe对数字化雕塑的精通令人大开眼界。虽然我们自己一贯依靠图像处理来制作钱币效果，但是在观看Joe进行数字化雕塑时还是小吃一惊。和Joe的老到手法相比，我们的图像处理也就是幼儿园水平。他手执触笔，展示了层叠处理，并演示了对数字化模型进行更改有多快捷。他一边工作，一边讲述费城造币厂的团队文化。他提到设计师在钱币设计上展现出来的主动性，并解释了钱币生产为何不需要许多人手。


图中Joe正在使用数字化软件雕塑富兰克林 D. 罗斯福总统一美元钱币的设计图案。


Joe在这里展示如何快速更改数字化模型。

       数字化雕塑的一个优点是节约时间。它摒弃了传统的油土-石膏制模法，使艺术家能够对设计模型进行后期修饰而无须重复耗时的制模步骤，而且还免去了高清扫描这一环节。

传统雕塑和数字化雕塑的结合

        Phebe Hemphill是一位传统雕塑家，但是她也使用计算机软件对模型做晚期修饰。两种方法的结合可以节约工作时间。


美国造币厂艺术家和章牌雕塑家Phebe Hemphill毕业于费城美术学院。她曾在富兰克林造币厂工作了15年。图中Phebe正在查看一个石膏模。

       在我们的注视之下，Phebe演示了如何使用名叫ZBrush的另一种软件。她用这一软件修饰了2014 Shenandoah国家公园二十五美分硬币的设计。

       和我们交谈过的所有造币厂艺术家都非常尽职。最好的例子是Phebe亲身爬上Little Stony Man（Shenandoah国家公园的一处景点 – 译者），拍下用来设计二十五美分图案的照片。


照片中Phebe正使用雕塑软件ZBrush修饰她的“壮丽美国”二十五美分设计图案。


Phebe使用雕塑软件ZBrush的另一个角度。

两种方法的共同点

       无论是石膏模型还是数字模型，在完成后都得查错，如字母排列不齐，设计成分不正确或缺失，和难以制造等。


产品设计专家Eric Custer在数字化加工和开发部工作。他身边放着几个已经检查过的石膏模。

       扫描数据或数字化设计数据经批准后被输入Mikron CNC铣床，以便把钢坯铣削成用来压印钱币或章牌的阳模和阴模。

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费城造币厂如何制作造币用的阳模和阴模

Darren Lee Unser

      http://www.coinnews.net/2013/09/13/how-the-philadelphia-mint-makes-hubs-and-dies-to-produce-coins/

       这是美国费城造币厂观感系列的第四篇文章，提供了有关阳模和阴模制作的30多幅照片。（有关各种币模的区别，请见http://coin001.com/read.php?tid=47706– 译者。）

       我和我兄弟得到特别款待，得以参观美国费城造币厂设施的运作情况。我们对这次参观盘算了很长时间，因此我对要见到的那些最令人兴奋的事物有许多期待。



       我要带头坦承，我们没有把阳模和阴模的制作过程太当回事。我们的父亲曾经是模具工程师，因此参观前我以为对造币厂的制模工艺并不陌生，不会感到十分激动。

       出乎意料的是我完完全全被迷倒了。激动人心的不光是工艺本身，还有制模人员。设备当然很棒，但是更加给力的人。他们对本职工作充满自豪，给我留下了久久不能忘怀的深刻印象。在费城造币厂内随处可以见到高度的自豪感和敬业精神，但是因为我本来对这道工序没有很高的期望，他们的干劲反而让我格外流连忘返。

       在进一步介绍以前，正下方的照片直观地显示了阳模和阳模制作的主要步骤，也就是本文的内容。这幅照片比通常的要大一些，点击照片可以看到更多详情。


钢棒料，锥形模坯，二元阳模，工作模。本照片显示了把钢棒做成造币用工作模的整个过程。以下的更多照片会一步步介绍该过程。

       对于不懂币模的人来说，造币用的阳模和阴模可以看作一端带有设计图案的成型金属件。可以把它们想象为橡皮图章，因为币模或图章都被用来制作同一图案的多个拷贝。

       此前的一篇文章说明了钱币生产的第一步，即设计和雕刻阶段。在美国造币局的费城造币厂，由艺术家制作的模型经过三维扫描生成数字数据点。这些数字数据被传送到一台电脑数控铣床。该铣床会将设计图案重现在一截钢棒的一端。这钢棒就叫作原模。原模是阳模和阴模制作工艺的第一阶段。


这些并不是原模，而是二元模和工作模。二元模是阳纹，而工作模则是阴纹。

       这个原模随后被放入一个液压机，压向另一截钢棒。这第二截钢棒上因此形成了设计图案的阴文，被称为阴文原模。这是制作工艺的第二阶段。

       这些阴文原模也被放入液压机，压向更多的钢棒。这些第三阶段的钢棒被称为二元模。它们被再次放入压机，来成批制作工作模。印花机使用这些工作模来造币。通过几代阳模和阴模，设计图案就能与原始模型保持一致。

       当然这道工艺中还有其它步骤，但是我们可以通过图片来加以说明！

模坯的割料、车尖顶和抛光

       一切币模都出自钢料。10-12英尺长的钢料运抵费城造币厂，然后被切割成42英寸的钢棒，入库备用。


钢棒料

       钢棒最后还要进一步切割。棒料被装入一台双轴电脑数控自动车削中心（如下所示），进行切割。第一根轴和刀塔把钢棒末端车出倒角，并切割成3英寸的坯料。第二根轴和刀塔在另一端车出尖顶。这段棒料就成了“模坯”。这道工序对精度的要求非常高，以便钢材料在制模的过程中受压时能够流动自如，填入空腔。


制模工序。这台电脑数控车削中心被用来切割钢棒料，并制成尖顶的模坯。

      模坯成品的尖顶部分会抛光成镜面，并妥善存放，以便用于下一道阳模或阴模制造工序。


制模工序。这个垂直存放单元被用来保管经过切割、车尖顶和抛光的模坯。

       一台Mikron电脑数控铣床（如下所示）被用来加工阳模和阴模。它看上去很眼熟不是？这台机器就是为美国造币厂用油土雕模的艺术家们制作树脂模板的同一台机器。加工一枚币的阳模通常需要15-20个小时，而制作一枚阴模则需要25-30小时。与已经停用的Janvier缩刻机相比，这些电脑数控机床效率更高，其产品的质量也更好。


Mikron电脑数控铣床


图中“数字化加工和开发部”的Mikron电脑数控铣床（特写镜头）正在加工一枚3英寸阴模。

制模压机与制模工序

       “数字化加工和开发部”在电脑数控铣床（如上所示）上制成阳模以后，会使用制模压机将其设计图案移印到模坯上，从而制成一个阴模。一副模具可压制几十万枚钱币。制模工序的员工Steve Jones用他的600吨水压机为我们做了演示。一分钟不到，阳模上的图案就被移印到阴模上。


图中Steve展示了一枚2014年肯尼迪半美元硬币的阳模。


图中的背景是制模压机的四件套组合模圈。前景中有一枚肯尼迪半美元阳模和制成的一枚阴模。

   
肯尼迪半美元阳模 – 正面     肯尼迪半美元阳模 – 背面

   
2014肯尼迪半美元阴模（俯视图）  2014肯尼迪半美元阴模（侧视图）

    制模压机所使用的压力取决于阳模和阴模的面值。造币厂提供了以下图表以方便参考。


美国造币厂图表显示出二元阳模的最大压力（吨）

工作模的检查、打磨、抛光和加编号

       造币厂会对工作模进行检查。如有必要，会用打磨工具来修模。


美国造币厂非常重视质量。打磨-抛光工Tom Larizzio使用一台立体显微镜来检查和清洁一枚币模。

   
需要打磨和清洁的币模         币模的打磨


图中Tom使用一个软毛轮刷在工作模表面造成“经过流通”的币模效果。

       最后，每一枚币模都会加上一个独特的编号，以便自始至终对其进行追踪。用来添加编号的是一台激光机。


费城造币厂中在币模上刻印编号的激光机

   
激光机正在做币模加工准备     激光机正在刻印币模编码

阳模和阴模的测量和磨削

       为了每天安全有效地生产数百万枚高质量钱币，所有阳模和阴模的尺寸都要非常精确。“数字化加工和开发部”的模具钳工Earl Sandt向我们一一展示了用作此目的的几台机器。


图中Earl正在操作OGP Flash 500。这台光学显微镜被用来收集模具尺寸信息。这些信息随后被传送给S-21电脑数控机床（再往下看几张图）。接着一个圆形砂轮被用来自动磨削阳模和3英寸阴模的外形。

   
费城造币厂的OGP Flash 500                 


数字化加工和开发部。这台Okuma车削中心被用来精确地预制阳模和3英寸阴模的外形尺寸。以前一位模具钳工要花几周完成的工作现在只需一个星期。


从另一个角度看费城造币厂Okuma车削中心


图中Earl展示出一枚刚由Okuma车削中心加工的阳模。


数字化加工和开发部。这台S-21电脑数控机床是上面提到的砂轮机。这台机器采购于2012年，能够在很短时间内以极高的精度磨削出阳模和3英寸阴模的外形。


这张照片显示了S-21数控机床的内部情况。请注意两片砂轮和水平放置的币模。

淬火与回火

       币模必须经过硬化处理，才能承受钱币压印时的巨大压力。例如，压印二十五分硬币需要60吨压力。币模硬化需要使用巨大的加热炉。虽然各种尺寸的币模会稍有不同，但是币模一般都会加热到华氏1500度，持续两个小时，然后人工在高分子聚合物溶液中淬火冷却。


制模工序。这台采用油淬火、真空硬化的加热炉被用来对大多数币模进行硬化处理。

       工作模在真空硬化炉里处理完毕以后，被放入回火炉内。回火能够在币模硬化以后降低其内部应力。一般说来币模会用400华氏度回火5个小时。


制模工序。热处理工Joe Mitchell把一盘经过热处理的币模装入制模工序热处理流程的回火炉。

   
回火炉                       装有币模的热处理炉

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费城造币厂如何生产流通币

Mike Unser

       http://www.coinnews.net/2013/09/20/how-the-philadelphia-mint-makes-coins-for-circulation/
    这是美国费城造币厂观感系列的第五篇文章，其中提供了流通币生产的信息、照片和几个短视频（因视频无法下载，故略去 – 译者）。

      殖民地时期费城的造币人花了三年时间才打造了最初的1百万枚硬币。他们的工作时间是一周六天， 每天11小时。

       而今天，费城造币厂的男女工作人员在30分钟内就能造出1百万枚硬币。今年造出的硬币早已超过40亿枚。他们如何完成如此之大的工作量？其秘诀就在于有一个敬业的团队、现代化技术和占了整整一个街区的工作空间。



       我们在穿戴好护目镜、安全耳塞和钢趾工作靴以后（脚趾部分垫有钢片的靴子 – 译者），步行参观了由许多巨型设备组成的生产线，观看超过一英里长的传送带把坯饼喂入印花机，然后把新造的分币、角币和二十五美分硬币运走。一幅自动化生产的壮观场面。在工厂内场地上整齐排列的有：

       •    5 条由冲饼机、退火炉和光边机组成的生产线，以及
       •    9 条各由7台硬币印花机组成的生产线，总共有63台印花机（另外还有3台*独立印花机）

       以下的照片中含有详细信息，但首先让我用几小段文字来描述一下费城造币厂如何生产流通硬币。

       在冲饼工序，6千磅重的薄金属卷材被喂入一个庞大的冲饼机（25英尺长，10英尺宽，超过16英尺高），以便冲出一个个金属圆盘，称为坯饼（blank）。用这些坯饼来造币还太硬、太脆，因此它们被送入一个硕大的退火炉，进行软化和强化。这些退火炉的生产能力令人惊叹，每一台一小时能处理约3千磅重的坯饼。如果是二十五美分硬币的坯饼，每小时就是240,000枚，成品的总面值为6万美元。



       加热以后，坯饼被放入一个大型冷却池进行冷却，然后被喂入一个巨大的旋转管道（称为转筒），输送到洗币机中，以便清除退火炉留下的暗斑。坯饼经过清洗、上光、干燥后被投入光边机。光边机对坯饼进行挤压，形成币边。此时坯饼就换了一个新名称：二级坯饼（planchet）。

       此后传送带把二级坯饼送到装有正面和背面币模的印花机中。在流通币生产中，背面币模是静止不动的砧座，而正面币模是移动的锤子。一枚二级坯饼被喂入两者之中，然后印花机会对它施以巨大的压力，把币模的设计图案转移到坯饼上 – 1分币和角币要用35吨压力，5分镍币要用50吨压力，二十五分硬币要用60吨压力，半美元硬币要用120吨压力，一美元硬币要用85吨压力。在费城造币厂开放参观走道（离厂房地面40英尺高）的一个参观点上，一个讲解台上的说明文字把用来压印一枚5分镍币的压力比作3辆高速列车的冲击力（不太明白 – 译者），16头大象的重量，或者157条大白鲨的咬力。不过你根本看不清压印过程。压印的动作非常快，每分钟能够生产750枚硬币之多。

       压印之后，一切就顺风顺水了。新造的硬币掉入一个检验用的暂存筐，然后通过传送带输送到计数、称重和打包工序，最后运往联邦储备银行供流通使用。

       以下是生产详情…

费城造币厂如何生产流通币的照片

       我们在下面通过一系列照片，来详细展示生产过程。第一张照片里有一个巨型钢架，其中堆放的金属卷材将被用来冲制造币用的坯饼。这个钢架能够承受300卷，每卷最重为1万磅。


造币部。卷材货架系统。费城造币厂厂房内货架上的卷材。造币厂所接收的卷材装在铝制托盘上。这些托盘为货架系统上的卷材提供支撑。

       这些卷材实际上是卷起来的平坦金属带，用来冲制坯饼。金属带的宽度略超过一英尺，厚度近似于硬币。每卷金属带的长度为15,000英尺，比五个足球场还长。费城造币厂有一个系统，可以根据冲饼机操作工的要求和要压印的钱币的面值，通过电脑数据库自动提取卷材。
金属卷被吊装到一个轮子上，喂入冲饼机。冲饼机就像巨型饼干压模，从喂入机器的金属带上冲出光滑的金属小圆盘，称为坯饼。


左图：一个金属卷被喂入冲饼机。中图：冲压出来的坯饼。右图：剩下的废料，称为边角料。

       这些金属带被喂入成排的冲模之间。这些冲模在垂直压力的推动下冲出坯饼。


造币部。费城造币厂一台冲饼机的内部图

       剩下的金属（称为边角料）被冲饼机切碎，倒入一个废料箱，如以下照片所示：


造币部。卷材边角料。每一箱边角料都会称重，并退回给生产商回收。

       作为生产程序的一部分，开机后最初12秒内冲出的坯饼统统被送到废料槽中。这样就能防止有残缺或有缺陷的坯饼进入以后的生产流程。


造币部。红色废料槽中的坯饼。冲饼机在最初12秒内冲出的坯饼被统统丢弃。

       费城造币厂生产自己所需的所有五分、一角、二十五分、半美元和一美元硬币（1美元总统硬币和1美元印第安人硬币）的坯饼，但不生产一美分硬币的坯饼。一美分硬币的坯饼由协作厂商生产，每天装在大箱子里大批运来。这些坯饼从箱子的顶部装入，从底部卸出。每箱能装850,000枚坯饼。


造币部。装有一美分坯饼的塑料箱。美国造币局并不生产一美分坯饼。预成型的一美分坯饼每天运抵造币厂。它们运输时装在Remcon塑料容器中。这些容器经过专门设计，适用于自动化的一美分硬币货架系统。

费城造币厂的退火炉

       进入印花机以前，坯饼要经过热处理、清洁和光边处理工序。第一步是在庞大的退火炉中加热金属坯饼，目的是软化它们，同时增强其内部结构。退火炉的温度会根据坯饼的成分和成品的面值进行调整。


造币部。退火炉。坯饼从金属卷中冲压出来以后要进一步加工。首先它们在庞大的退火炉中加热，以便软化坯饼的金属。这台Seco/Warwick退火炉能够加热到900摄氏度。每台退火炉每小时能够处理约3千磅坯饼。

冷却坯饼的冷却池

       从退火炉中出来的坯饼必须加以冷却。为此它们被自动投入大型的冷却池中，将温度降低至50摄氏度。


造币部。Seco/Warwick冷却池。该冷却池将坯饼降温至50摄氏度。

       冷却池中装满了水和一种称为“滑水”的化学物质。后者有助于将坯饼通过一个转筒送入洗币-干燥机中。转筒是一个大圆形管道，离地很高。它和地面形成45度夹角，通过旋转提升坯饼，滤掉多余的水后把坯饼倒入洗币机。

       下面这幅照片显示出转筒的45度夹角。照片中转筒的长度约为其实际长度的八分之一。


转筒的底部。转筒将坯饼从冷却池输送到洗币机。

清洗和干燥坯饼，将其上光

       将坯饼放入退火炉的高温内是生产流通币的一个必要步骤，但退火时也会在金属表面造成一种灰白的褪色现象。费城造币厂的洗币-干燥机（以下照片显示了其中一台）会清洁坯饼，使其光亮如初，然后进行干燥。洗币过程中会加入化学物质，以增加亮度，防止变色。


造币部。洗币-干燥机。一个转筒将坯饼从冷却池送入洗币-干燥机。这一筒式抛光操作过程会清洁坯饼，将其上光。坯饼然后被送入一个旋转式干燥机以去除所有水分。

起边的光边机

       坯饼在加热、冷却、清洗和干燥以后，必须起边。起边是一个挤压过程，目的是将各坯饼的边缘增厚，使其更加类似于硬币。该工序能够使坯饼边缘变得平滑，并增加其硬度。新做成的币边将成为硬币成品的最高点，这有助于保护币上的图案，还有利于将多枚硬币堆叠起来。

       以下这些照片显示了光边机及其中的一些运转部件。


费城造币厂的Schuler光边机。这台机器给坯饼起边。

           
图中显示的是光边机的振动式给料盘。    振动式给料盘的近景。


造币部。Schuler光边机。这个转盘将坯饼快速压向一个静止的模具，使坯饼边缘稍稍隆起。

       咬文嚼字地说，硬币坯饼在通过光边机以后正式成为coin planchet（硬币二级坯饼）。如下图所示，金属圆盘的边缘隆起，可以送入印花机中进行压印。


坯饼在光边机上加工后制成的二级坯饼。注意这些金属圆盘现在都已起了边。

费城造币厂用来压制流通币的印花机

       传送带把硬币坯饼送到印花机，将其自动倒入印花机的顶部。坯饼被喂入正面和背面的币模之间。只需一次压印，Schuler硬币印花机就能够将币模上的阴纹图案转移到坯饼上，造出一枚硬币。各台印花机每秒钟能压印12枚硬币。


造币部。硬币印花机。这些是新型Schuler MRH 150硬币印花机。印花机和新的隔音装置极大地改善了安全性和人体工程效能。该印花机使用60吨压力，每分钟能够压印750枚25美分硬币。


费城造币厂的新型Schuler MRH 150硬币印花机内部

       费城造币厂使用卧式印花机压印流通币。这意味着正面（如下所示）和背面的币模都是水平安装。一个坯饼被送入它们之间，并承受60吨压力的挤压。CoinNew.net以前曾刊登过一篇文章，说明旧金山造币厂如何使用垂直安装的币模压印坯饼。


在夹具中安装完毕的正面币模。

       下面的照片显示费城造币厂用来压印流通币的一排其它印花机。


装有硬币印花机的九条生产线一瞥。

1美元硬币的额外生产工序

       1美元硬币的生产另有一道工序。这些硬币是用两台*独立的印花机生产的，它们不在生产线上。在1美元硬币压印完成后，它们被快速喂入一台RS 50设备，给每枚硬币加上边缘字母。类似于以下图中所示的模具块被安装在机器内部。每一枚硬币都要滚过模具块上带字母的凹槽，速度为每分钟1,000枚。


1美元美国总统硬币和印第安人硬币要滚过这样的边缘字母模具块，以便加上边缘字母，如制造年份或发行年份、E Pluribus Unum（合众为一）和费城造币厂的厂标P。

暂存箱里待检验的硬币

       流通币成品从印花机通过一个小传送带机构倒入一个暂存箱，以下是暂存箱一带的照片。


一台印花机把硬币成品送入暂存箱，以备检验。

       暂存箱装满后，一位操作工会检验其中一枚的正面和背面，看是否有瑕疵。


造币部。硬币印花机。金属成型机操作工Robert Wasner正在检验一枚还带有余温的新林肯分币。

       如果一枚币上有错误，暂存箱中的所有硬币都会被废弃。废弃的硬币被保管起来，最终运回金属卷材的生产厂商供回收。


被废弃的产品一角。这些硬币都被称为华夫机的机器加工过。

       如果硬币通过检验，设备操作工会拉动暂存箱的拉柄，让硬币落入一个传送带，被送到计数和装箱工序。

       费城造币厂的传送带长度超过1英里，以下是其中一部分。


费城造币厂内运输硬币的传送带。

装袋、称重和保管，准备送往联邦储备银行

       硬币在印花机中压成并经过检验后，通过传送带送到装袋工序并倒入塑料纤维制成的散装袋中。1美分硬币不作计数，仅仅按重量发运。所有其它面值的硬币都要计数和称重。

       以下是钱币落入散装袋的照片。再下面一张是称重的照片。


造币部。散装袋支架。装满后这一个袋子超过一吨重。


费城造币厂内装满流通币的散装袋正在称重。

       称重以后，装满钱币的散装袋被运至仓储区，等待发运到美国各地的联邦储备银行。此后它们将被分发给金融机构，进入流通。


装满散装分币的包装袋

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费城造币厂如何制作“壮丽美国”

（America the Beautiful）5 盎司银币

Darren Lee Unser

       http://www.coinnews.net/2013/09/27/how-the-philadelphia-mint-makes-atb-5-oz-silver-coins/
    这是美国费城造币厂观感系列的第六篇文章，其中包含了许多照片和视频（因视频无法下载，故略去 – 译者），展示出“壮丽美国”5 盎司银币的制作过程。

      （“壮丽美国”是美国造币局继美国五十个州流通纪念币系列之后推出的一个新流通纪念币系列，总共有 56 枚，其主题是美国的国家公园和其它国家级胜地，始发于 2010 年。在发行 25 美分流通纪念币的同时，美国造币局还发行了相同图案的 5 盎司银币。本文讲述的是 5 盎司银币的制作过程。其亮点是最后一段，讲述全喷砂银币的制作工艺。有心的藏友可以和普通喷砂工艺相比较 – 译者）

       美国的流通币有一半在美国造币局的费城造币厂生产，但是费城造币厂还生产专供投资人和收藏家的产品，如“壮丽美国”5 盎司银币。
       我对这些三英寸直径的银币很着迷，它们都是由一台可多次冲压的压机生产的。这台机器的工作方式和费城造币厂内其它 60 多台制作流通币的压机大不一样。这台机器就是德国制造的 Grabener 1000 系列，它能够用高至 1000 吨的压力每分钟压印 40 枚钱币。


Grabener 1000 吨压机。这台机器被用来压印“壮丽美国”三英寸银质材料币和非流通银币，由三位工人操作。其生产的纯度为 .999 的 5 盎司银币用来纪念美国各州、华盛顿特区和五个海外领地的 56 个国家公园和其它胜地。

       “壮丽美国”三英寸银币有两个品种：非流通品质的供收藏用，带有造币厂标 P（费城造币厂厂标 – 译者）；而材料币则供投资用。今年到今天为止，这台造币压机已经帮助美国造币局销售了：
           110,000 枚（550,000 盎司）投资级“壮丽美国”5 盎司银质材料币。
           67,468 枚（337,340 盎司）收藏用“壮丽美国”5 盎司银质非流通币。

       下面让我们了解具体的生产过程…

3 英寸“壮丽美国”银币的制造过程

       造币过程开始时，操作工将三英寸的二级坯饼放入黑色的夹套中，让它们稳稳当当地进入连续运转的传送带系统。这些二级坯饼是外购的，已经过起边、退火和超声波清洗，可供立即压印。


“壮丽美国”5 盎司银币的二级坯饼。它们通过以下所示的传动带手工喂入压机。


三英寸的二级坯饼被手工放在 Grabener 硬币压机传送带上。

       五盎司银质二级坯饼被传送带送入硬币压机，如以下照片所示。压机开动时，二级坯饼沿着传动带连续移动，就像机场的行李转盘上的行李一样。


照片显示出装在夹套中的银质二级坯饼，看起来就像是冰球。它们沿着 Grabener 压印机外圈移动，直到转入中心部分。

       压机需要压印一枚二级坯饼时，带吸盘的机械手会将坯饼从传送带上抓起，然后放入压印位置。


左边带有两个吸盘的机械手正抓住一个从传送带上取出的二级坯饼，将把它放入轨道，以备压印。

       在主要的压印工位装有一个正面币模。这些由费城造币厂制作的币模带有阴纹图案，以便在币上压出阳纹图形。正面币模被用作砧模，即静止币模。这枚币模上带有 John Flanagan 设计的乔治-华盛顿肖像，四周围绕着 UNITED STATES OF AMERICA（美国）、LIBERTY（自由）、IN GOD WE TRUST（我们信仰上帝）和 QUARTER DOLLAR（四分之一美元）等铭文。币模周围是一个三片式组合模圈。其中的一片上带有 .999 FINE SILVER 5.0 OUNCE（.999 纯度银 5.0 盎司）铭文。压印时这行铭文会压入币边。


此照片显示了出现在所有“壮丽美国”5 盎司银币上的阴纹币边印字。图中的是材料币。与供收藏的产品不一样，美国造币局并不直接向公众发售材料币。这些材料币由美国造币局的分销商批量购买，然后在二级市场上用比银价稍高一点的价格出售。图中的这些材料币购自一位币商。

       与正面币模垂直对正的是背面锤击币模。该币模带有银币的背面图案，外加公园或胜地的名称、地点（州或领地）、制作年份和 E PLURIBUS UNUM（合众为一）等字样。

       当空白的二级坯饼被喂入模圈后，背面锤击币模在液压推动下，以雷霆万钧之力压向正面的砧模。受困在其中的二级坯饼上的金属在两个币模之间流动，形成图案，也造就了银币。一个新鲜出炉的“壮丽美国”银币从压机前部滑出。另一个二级坯饼同时就位，准备接受压印。

       以下的照片显示了造币压机的内部组件。

  
Grabener 压印机的压印和币模部分。  这是压印工位的大图。


一个新压印的“佩里的胜利”五盎司银币马上会掉入一个溜槽和其下的托盘中。同时有一个二级坯饼被喂入工位供压印。

       压机内部的动作和运动此起彼伏，压印过程令人眼花缭乱。看着闪亮的“壮丽美国”银币在面前滑出是一种终身难忘的经历。


纪念“佩里的胜利”和俄亥俄州国际和平纪念碑的“壮丽美国”3 英寸银币从 Grabener 千吨级压机中滑出。该处纪念的是 1812 年战争中伊利湖之战的战士们，以及英国、加拿大、美国之间的长久和平。

收藏用的非流通银币受到蒸汽喷射处理

       收藏用的“壮丽美国”五盎司非流通银币和材料币的压印方式一样，但它们有一些区别。

       首先，装入 Grabener 压机来压制非流通品种的币模抛光精度更高，而且正面币模上带有造币厂标 P。另外，在银币压成以后，它们被送入另一台机器进行蒸汽喷射处理。该工艺会消除材料币上所保持的光亮表面，在未流通币上造成均匀的亚光效果。为了取得这种效果，这台机器用水蒸气和陶瓷介质的混合物对银币进行喷射处理。这种工艺类似于喷砂，但是机器使用的是湿的压缩蒸汽，而不是干的压缩空气。

       其区别很明显。以下是一些非流通币的照片。请注意它们的表面效果和刚从 Grabener 压机出来的银币如何不同。第一张照片是“壮丽美国”系列 2013-P 总统山 5 盎司非流通银币。它们预计在 11 月上旬发行，但是费城造币厂在 8 月份就已经批量生产。


“壮丽美国”系列 2013-P 总统山 5 盎司非流通银币


费城造币厂压印的其它“壮丽美国”5 盎司非流通银币

荐藏网管理员[管理员]

费城造币厂如何抛光精制币的币模

Mike Unser

       http://www.coinnews.net/2013/10/04/how-the-philadelphia-mint-polishes-dies-to-make-proof-coins/
    这是美国费城造币厂观感系列的第七篇文章，其中讲述了如何对精制币的币模进行抛光，以便压印收藏币。

       在美国造币局的各造币厂内，新技术在硬币生产中发挥了巨大作用。与这些技术相辅相成的是一群敬业的工作人员，其中有些人让造币过程带上了个人色彩。

        Alberto Morell 是费城造币厂的一名打磨-抛光工。他的工作是手工抛光用来压印精制币的币模。这些精制币专门为收藏者制作。


打磨-抛光工 Alberto Morell 正在抛光一枚币模。

       币模到底是什么？它们是一些钢棒，上面带有要生产的币的阴纹图案。将正面和背面币模装入大吨位印花机以后，它们会把图案压印在一个金属圆盘（二级坯饼）上，使其成为一枚硬币。


图中，Ida McKinley 第一夫人精制金币的背面币模和 Helen Taft 第一夫人精制金币的正面币模即将进入抛光工序。

        Alberto 使用的工具包括透明胶、X-Acto 割刀、显微镜、钻石粉膏和电动研磨工具。他向我们展示了如何手工抛光精制币的币模，以便把二级坯饼压印成精制币。精制币不是用来花的，并不进入流通。它们专为收藏者制作，或者用来纪念某一人物、地方和事件。精制币闪闪发光，它们突起的图案带有凝霜，而背景（底板）则有镜面效果。

       要获得凝霜外观，精制币币模的整个表面都要进行喷砂处理，方法是用一台高压喷砂机将细玻璃珠和氧化铝的混合物围绕着币模形成漩涡。

  
用来对精制币币模进行喷砂处理的 Zero Blast-N-Peen 机器正面图。


另一个视角。右下角显示出机器内币模被喷砂处理时的模样。

       接下来是通过抛光来获得镜面效果。观察整个抛光过程十分有趣。首先币模的模面被贴上一块透明胶。然后在显微镜的帮助下，Alberto 用 X-Acto 割刀把透明胶沿着图案部分切开，露出平坦的底板。


透明胶被用来手工遮挡币模的图案部分。图中的币模已经抛光两次，接着还要最后抛光一次。


图中 Alberto 开始割开透明胶带，暴露出平坦的底板，也就是硬币的背景部分。

       接下来要使用三个不同品级的钻石粉膏和电动研磨工具来获得镜面效果。

      
三种不同粒度的钻石粉被用来抛光币模。   Alberto 把钻石粉研磨膏抹到精制币的币模上。

       一个品级的钻石粉膏被手工抹到币模上。在研磨膏和电动研磨头的参与下开始了抛光过程。


使用电动研磨工具对一个涂抹了钻石粉膏的币模进行抛光。


这枚币模的抛光已接近完成。

       各个品级的钻石粉膏被用来重复整个抛光过程，直到取得最终的镜面效果。根据图案的复杂性，一次抛光过程可能需要 1 到3 个小时。

       接下来精制币的币模被放入一个物理气相沉积 (PVD) 炉。PVD 工序会给币模的表面镀铬以增加强度，延长其寿命。完成以后，币模就可以装入印花机来压印精制币。


Robert Nyein 二月份时在旧金山造币厂的无尘室内准备使用物理气相沉积 (PVD) 炉。PVD 炉用环保的方式将币模镀铬，延长币模的使用寿命。进入该区域以前，必须在通风室里穿上一次性工作服，以控制污染物。

       以上这些工序并不适用于所有币模。造币厂会根据预期的用途采用不同级别的币模技术。比如说旧金山造币厂每年要生产几千万枚精制币，那么币模就先行抛光，然后放入机器中用激光做出凝霜效果。


旧金山造币厂的这台激光雕刻机被用来做出凝霜效果，让精制币带上玉白色外观。


图中2013 年罗斯福总统 1 美元精制币的币模正在进行激光雕模。

       此外，费城造币厂开发了新的抛光和激光凝霜技术并于今年投入使用，用在2013-P 五星将军 1 美元精制银币、2013-W 非流通特制美国鹰银币和 2013-W 美国鹰精制白金币的币模加工上。