此帖原本發在寶泉網，是應尊雅曾先生之囑，將原倫敦皇家造幣廠總工程師丹尼斯-庫柏（Denis Cooper）所著“造幣的藝術和工藝 (The Art and Craft of Coin Making)”一書的第 15 章譯出。該著作專業性比較強，有些概念超出本人的知識范圍，術語翻譯可能不準確，請幣友在閱讀時留意。
15 幣模制作和相關機器公元 1780-1939
（1）幣模新型造幣壓機的生產效率大大提高，總的造幣量也隨之增加。馬修-博爾頓（英國工業革命的先驅，索霍造幣廠的創建人– 譯者）的推銷工作引發了對精良的金屬貨幣的廣泛需求。工業化在何處發生，該處對硬幣的需求就節節高漲。為了生產這些硬幣，必須手工雕刻每一枚幣模，至少是部分雕刻。此外，幣模所用的鋼料需要在鐵匠爐中精心打制。這些做法當然無法滿足新的需求。工業革命帶動了材料和制造工藝方面的新進展，使得幣?？梢杂梅簷C（hobbing press）來壓制，見圖 164。新的幣模材料是亨茨曼的坩堝鋼，前面第 12 章里提到過。亨茨曼發明了一種熔煉堿性生鐵的工藝，來生產含 1% 碳的鋼料，鋼料的其余成分是鐵和不可避免的雜質（有益或有害雜質?。?。
圖 164 由機械驅動的早期翻模壓機，現在挪威 Kongsberg 的挪威皇家造幣廠做展示
這種鋼能澆鑄成鋼錠，然后鍛造成棒料。這種新鋼料還有一個好處，就是任何一根棒料各處都相對均質。馬修-博爾頓對這一新生事物的考察來得很快。1797 年他給亨茨曼的信中說，“我相信我找出了我那些幣模無法持久使用的原因…雕刻圖案被置于鋼料的邊緣，而不是其端部…我請求您馬上派人進行鍛造，如果成功，我會大批訂貨…它們將被用來壓制分幣（“車輪”分幣）…但是它們要在模圈里壓制，因此需要非常大的沖擊力。如果內部的鋼質不均勻，幣模的中心部分會下陷。如果下半截是普通的泡鋼，倒可以一試，但是我擔心把泡鋼焊接到鑄鋼會影響質量”。他的洞察力催生了將模坯跨紋理進行鍛造的做法，而紋理是順著鋼棒走的。這種工藝直到今天還在使用。博爾頓和亨茨曼的初始合作可能是亨茨曼得以進入幣模鋼市場的起因。亨茨曼的公司和歐洲各地的造幣廠做生意。在退火以后，這種材料很軟，但是加熱和快速淬火以后，則變得異常堅硬。退火狀態下，其延展性也很好。這三種性質結合起來，就產生了一種制模工藝求之不得的材料，直到最近才被替代。
生產所需數量幣模的經濟問題是這樣解決的：按照整個設計圖案制作一個陰紋原模，然后用陰紋原模再接連制作兩個幣模，一個上面是凸浮雕，又叫陽模。陽模被用來制作一個陰模，圖 165。原模是一個凹浮雕的手雕模，圖 166。手雕是一項技能高超的工作，因此需要 Pistrucci 和韋恩家族這些具有藝術才華的能工巧匠來為19世紀上半葉的硬幣制作原始幣模。原模又稱“母?！?，用一塊新鋼料雕刻而成，在淬火硬化后被置入一臺更大、更強勁的螺旋壓機，又稱翻模壓機。在這臺機器中，它被用作幣模，把自身的圖案通過冷壓方式印制到稱為“父?！钡囊桓嗨其摿系腻F形拋光表面上。父模又叫二元模。二元模在硬化處理以后被用來壓制陰紋的工作模。每一枚幣都要有正面和背面幣模，而每一副模具的預期生產壽命是 25,000 到 50,000 枚硬幣。這種乘積效應是驚人的– 一副制作優良的父?？梢陨a幾百副幣模、數百萬枚硬幣。如果父模磨損，還可以從原始的母模重新壓制父模來替代它們，圖 165。從理論上來說，這種做法能夠保證任何一種面值的所有硬幣都完全相同，但是雕刻師往往會修飾父模，因此造成微小的差別。這種制模的新方式的另一個優勢，是設計圖案可以連續多年保持一致。不需要的年號可以從父模上磨掉，再用這個父模壓印新的母模。接下來只需要在新的母模上雕出新的年號，就可以用它來壓印新的父模。這個做法有一個小小的不利之處，那就是在每個步驟以后，設計圖案會向四周擴展約 0.1%。這樣一來硬幣圖案珠圈周圍的內齒就會略微縮小。一枚相同圖案的硬幣第二年及以后年份中發行時一般會顯示出這一區別。
圖 165 制模操作的順序
(1)：A 藝術家浮雕石膏模的陰模；B 用 A制作的陽模，用鑄鐵或青銅制成，后來被電鑄版取代； C 縮雕機制成的鋼質陽模； D 用 C 壓印而成的鋼質陰紋母模； E 用 D 壓印而成的陽紋父模（又稱二元模）； F 用 E 壓印而成的陰紋幣模。(2)：G 陽紋沖子，用于中心圖案；H 用 G 壓印而成的母模，通過手工雕刻加上其余成分；J 陽紋二元模；K 陰紋幣模。(3)：L 陽紋沖子；M 陰紋幣模，通過手工雕刻加上其余成分。
圖 166 一位總雕刻師在工作。據稱他的手腕動作要和小提琴家一樣靈活。
和壓制同樣圖案的硬幣相比，從母模翻制二元模，再從二元模翻制工作模，都需要大得多的壓力。壓力最大的壓機被用于這些翻模工序，但是在十九世紀初，這些壓機還是靠人力操作。它們被設計成以低速推動沉重的機件，由兩個人進行操作，圖 167。壓制鋼制模坯所需的壓力比壓制類似尺寸的硬幣要大兩三倍，而且所有幣模都要多次壓印，只有最小的幣模除外。另外，從陰紋的母模壓制陽紋的二元模要難于用二元模壓制陰紋的工作模。（把凸出的陽紋圖案向下壓入工作模坯的表面要比強迫金屬向上填入凹陷的陰紋圖案來得容易。）新技術帶來了模體的新樣式 – 一根鋼質鍛件的端部被車成錐形，然后拋光。圖 168 中顯示了各種錐形尖頂的示例。由于模具鋼在制模過程中會快速硬化，第一次壓印只能將圖案的中心部分大部壓印到尖頂上。這樣會造成尖頂基部的邊圈變形。這個不完全壓印的幣模隨后被光亮退火，以便把壓印圖案周圍變形的邊圈車去，這樣就產生了一個新的尖頂 - 一個矮矮的圓臺。如果不去掉邊圈部分的金屬，它會對圓臺的中心造成約束，在下一次壓印時妨礙金屬的流動。這個過程要酌情重復多次，直到整個圖案被壓印完全。最后模體被加工成適當的尺寸，以便裝入壓機中的印模夾具， 圖 169。在各次壓印之間，如果圖案的某些部分沒有壓印完全，修模工會使用手工工具重現圖案的細部，這樣有助于金屬在后來的操作中流動順暢。雖然這項工作不要求最初雕模所需的藝術鑒賞力，但也是一個技術活。這些人力操作的翻模壓機有許多連續使用了很長時間。早期的一些壓機保留在布魯塞爾造幣廠博物館內，而巴黎造幣廠的一臺壓機一直使用到不久以前。制造這臺壓機的材料取自于奧斯特里茨戰役期間繳獲的青銅大炮。
圖167 人力操作的翻模壓機。壓機的結構有助于操作工精心控制壓制過程
圖168 工作模翻制的幾個步驟。(1) 第一次壓??；(2) 退火；(3) 第二次壓??；(4) 形成圓臺；(5) 重新退火；(6) 第三次（最后）壓印。(1) 和 (3) 中的小圖是黑白示意圖，因而是陽紋，而不是工作模上應有的陰紋。
圖169 A 拋光的錐形幣模鍛件，幾十年一直保持不變；B 壓制完成的鍛件，已經過部分車床加工；C 工作模成品
十九世紀晚些時候，有人發明了一種特殊的裝置來驅動翻模壓機，圖 170。由皮帶傳動的一根橫軸被裝在一個飛輪的上方，而飛輪被固定到主螺桿的頂端。飛輪取代了搖臂。沿飛輪邊緣挖出一道凹槽，皮革條被嵌入槽中以形成一個摩擦驅動面。而橫軸的兩端則各安裝了一個圓盤。橫軸被設計為可以橫向移動，讓兩個圓盤中的一個來摩擦飛輪的邊緣。這樣操作工就能夠根據不同圓盤提供的動力，隨意將螺桿升起或降下。操作工用腳控制飛輪，讓螺桿上的飛輪停留在所需的任意高度，然后按照所需的壓力讓螺桿落下。主夾具被安放在壓機開合處的基座上，雕刻圖案的一面朝上，而錐形的模坯則被用手垂直抓住，錐形的尖端頂在圖案的中心。然后螺桿被壓下，撞擊在模坯根部。這類壓機增大了壓力，對經過硬化處理的陽模和陰模都會產生更大的沖擊力，因此就有必要將陽模和陰模放在一個安全環套里，防止它們爆裂。為了保護操作工的手，還在壓機內加放了一個止動塊，也就是一個墊塊，以限制螺桿向下移動的行程。在圖170 中，操作工正在準備對陰模進行二次或更多壓印。為此目的，陰模被裝入主夾具內，然后裝好陰模的主夾具被置入壓機的開合處。這項工作并非易事，因為兩個帶有圖案的表面必須精確對正，而且不得有損壞。還要給兩個表面之間加上潤滑劑，而這些潤滑劑通常是操作工口中吹氣所含的水分！操作工身邊的小型手工壓機被用來將幣模壓入安全套環內。
圖 170 上 – 倫敦皇家造幣廠內的 250 噸大型 Greenwood and Batley 翻模壓機；下 – 操作工準備翻模時在壓機內握住模坯和二元模
把雕刻圖案壓印到拋光的表面上以后，模體要車成一個圓柱體，圖案到底部的總長度要嚴格控制在規定限度之內，以便裝入新式壓機的圓形幣模夾具內。到了十八世紀末，有車床可以承擔此項任務。造幣廠和幣模制造商對幣模模體的最佳形狀各有自己的看法。以壓印圖案為基準來車出底部和模體對頂針車床操作工來說是技能要求很高的活。通常使用一個八爪卡盤來固定壓印好的幣模，而對模面邊緣進行調整，使其轉動時一邊保持正確的角度，一邊和車床中心線對正，是件非常費神的工作，圖 171。最后幣模還要硬化、淬火、裝在泥封的盒子里進行回火處理。這些方法自古以來就沒有什么變化，在各地使用到 1900 年前后被液體鹽浴法所取代。（液體鹽中含有氰化鉀和其它鹽類。）雕刻好的模面在加熱和淬火之間暴露在空氣之中的問題依然存在，而且還需要快速淬火。在巴黎造幣廠，Droz 使用噴水技術來進行淬火處理。140 年以后倫敦的皇家造幣廠還在沿用這一方法。其它各地的造幣廠也可能進行了廣泛模仿。幣?；鼗鹛幚砗芎唵?，通常一批幣模被放在一個熱盤子上，抹了油的雕刻面朝上。盤子下面加熱到適當的回火溫度，通常為“麥稈”色（攝氏 205 度左右 – 譯者）。這樣做的結果是幣模根部的溫度要高于雕刻面的溫度，因此雕刻面能保持最大硬度，而根部則能保持最大的抗沖擊強度。
圖 171 模擬將翻模完成的幣模裝入夾具，準備車削加工（今天已經沒有八爪卡盤，但是操作工導引，也就是箭頭處刀架上的指示銷，還是原樣未變。）
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