你見過這種雙色硬幣嗎？

比如，中國(guó)人民銀行每年出的十元面值生肖紀(jì)念幣，也是這樣兩種不同顏色的金屬材料合在一處的。

圖源：網(wǎng)絡(luò)截圖

再比如下圖的 1 英鎊和 1 歐元：

左：一英鎊，右：一歐元

問題來了：這種雙色硬幣是怎么嵌套好的？一起來看看這有趣的制造過程吧！

雙色硬幣有趣的制造過程！

德國(guó)和法國(guó)造幣廠正好曾經(jīng)公開過的雙色歐元硬幣部分制造視頻，結(jié)合其視頻和原理圖，我們有圖有真相地來一次解讀。

先一句話總結(jié)：雙色金屬幣的內(nèi)芯和外環(huán)是分別制作好，再配合壓印而成的，其工藝的通關(guān)密碼就是 5 個(gè)字“大力出奇跡”！

1.先來看內(nèi)芯胚料和內(nèi)芯壓槽
首先，內(nèi)芯從三層復(fù)合到一起的金屬薄板上沖裁下來成為胚料，這開始的環(huán)節(jié)和普通單色硬幣的制作一樣。

沖下來的胚料輪廓還粗糙，也滿是油污，得經(jīng)過清洗脫油和拋光處理。

此時(shí)還是個(gè)小圓餅的內(nèi)芯，在下方壓槽機(jī)里走上半圈。這就是雙色金屬幣內(nèi)芯的重要操作了——給銀色的內(nèi)芯壓出一道槽來，方便后面和金色外環(huán)嵌到一處永不分離。

看一個(gè)特寫的慢動(dòng)作——

而給內(nèi)芯小餅坯壓出凹槽的原理，如下方的簡(jiǎn)化左視圖所示。值得注意的是，工廠里本來是彎道的，這里簡(jiǎn)化成了直道，不妨礙我們理解原理。

即便是機(jī)器操作，也并非一蹴而就。壓槽機(jī)的圓周路徑里，凸出的那部分會(huì)是一個(gè)緩慢升高的斜坡，方便內(nèi)芯循序漸進(jìn)地壓出凹槽。

2.再來看沖裁外環(huán)和配合壓印

外環(huán)的沖壓相對(duì)容易些，不需要做凹槽，切出來是個(gè)環(huán)就完事了。

接下來就是內(nèi)芯和外環(huán)結(jié)合的步驟。

為了方便理解壓花機(jī)的原理，還是要先用剖面圖示意。外環(huán)做的比內(nèi)芯高一點(diǎn)，重壓之下，外環(huán)變形的金屬材料會(huì)立馬懟進(jìn)內(nèi)芯的凹槽中，把它填滿。只要算好所有余量，一卡牢就可以讓雙色金屬完美結(jié)合了！

在真正的力量面前，這哪里還是我們感知中的堅(jiān)硬金屬，簡(jiǎn)直就是肆意揉捏的面團(tuán)。

看個(gè)細(xì)節(jié)，以下圖 2025 年蛇年紀(jì)念幣為例，壓印的圖案完美壓到了兩種顏色的金屬上。說明圖案是在內(nèi)芯和外環(huán)嵌套成整體后，再一起壓印上去的。

上下模具的外表面還分別對(duì)應(yīng)著雕版的圖案。請(qǐng)忽略下圖的硬幣面值，這里就是找了個(gè)壓印原理的示意圖。

這是上模具放置到內(nèi)芯和外環(huán)上的尺寸對(duì)比。

在一起壓印時(shí)，除了上下模具，周邊其實(shí)也是個(gè)包覆的模具。你看雙色硬幣側(cè)邊的壓痕，就是在這一壓之下硬生生被塑造出來的。

最后看壓印機(jī)器每秒做 15 個(gè)硬幣的速度，吐出很多雙色硬幣來！非常想就這么站在這里接了...

看完了內(nèi)芯和外環(huán)的嵌合，新的好奇又來了！我們好像沒聽說過雙色硬幣有被用到分離的新聞？那究竟要多大的力，才可以把結(jié)合好的內(nèi)芯從外環(huán)上取出來呢？

有一個(gè)大概換算，說需要 16 箱啤酒合起來的重量，一起抵到內(nèi)芯上，才可以捅下來，確實(shí)不是我們?nèi)粘Ｊ褂镁湍芊珠_的…

新的問題：

金鑲玉獎(jiǎng)牌是怎么嵌在一起的呢？

有沒有人記得在2008 年北京奧運(yùn)會(huì)，那個(gè)寓意“金玉良緣”的“金鑲玉”獎(jiǎng)牌？問題來了：是怎么把玉嵌在金屬里的呢？

圖源：新華社客戶端

玉這么“脆”的材料，是沒辦法像做雙色合金硬幣那樣大力受壓的。甚至，玉石后面接觸的如果直接是金屬，一旦不慎墜地，兩相碰撞，玉石極容易碎裂。因此，‘金鑲玉“獎(jiǎng)牌在設(shè)計(jì)時(shí)就需要考慮到受外力沖擊的情況下，如何將產(chǎn)生的振動(dòng)波消除掉。

好在 2008 年奧運(yùn)會(huì)已經(jīng)過去了 17 年，我們有了更多公開資料可查，如實(shí)物演示和圖紙展示。信源來自金鑲玉獎(jiǎng)牌設(shè)計(jì)制作團(tuán)隊(duì)的張鐵成和王沂蓬，在 2008 年、2014 年和 2021 年的新聞采訪中分別有介紹部分制作細(xì)節(jié)。

上圖標(biāo)記的內(nèi)凹，是指在獎(jiǎng)牌的金屬環(huán)和玉環(huán)邊緣均留有一圈溝槽。然后有一個(gè)卡在玉環(huán)和金屬之間做緩沖的 O 型圈，見下圖的實(shí)物展示。如果獎(jiǎng)牌是豎著墜地，這中間物就可以消除掉振動(dòng)波。

如果獎(jiǎng)牌平著墜地，在玉面下方也設(shè)置了一個(gè)用作緩沖減震的阻尼平墊。

最后，將液態(tài)的阻尼材料灌進(jìn)玉與金屬間的縫隙后固化，讓玉與金屬”嚴(yán)絲合縫”不再分離。

真是有意思的制造呀！

策劃制作

本文為科普中國(guó)·創(chuàng)作培育計(jì)劃扶持作品

出品丨中國(guó)科協(xié)科普部

監(jiān)制丨中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

作者丨Cast 設(shè)計(jì)學(xué)碩士 著有《有趣的制造》

審核丨孫明軒 上海工程技術(shù)大學(xué)教授、中國(guó)科普作家協(xié)會(huì)會(huì)員

策劃丨張林林

責(zé)編丨張林林

審校丨徐來