雙色硬幣的內芯和外環，是怎麼嵌套在一起永不分離的？竟然是……

你見過這種雙色硬幣嗎？

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

圖源：網絡截圖

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：這種雙色硬幣是怎麼嵌套好的？一起來看看這有趣的製造過程吧！

雙色硬幣有趣的製造過程！

德國和法國造幣廠正好曾經公開過的雙色歐元硬幣部分製造視頻，結合其視頻和原理圖，我們有圖有真相地來一次解讀。

先一句話總結：雙色金屬幣的內芯和外環是分別製作好，再配合壓印而成的，其工藝的通關密碼就是 5 個字“大力出奇跡”！

1.先來看內芯胚料和內芯壓槽

首先，內芯從三層複合到一起的金屬薄板上衝裁下來成爲胚料，這開始的環節和普通單色硬幣的製作一樣。

衝下來的胚料輪廓還粗糙，也滿是油污，得經過清洗脫油和拋光處理。

此時還是個小圓餅的內芯，在下方壓槽機裏走上半圈。這就是雙色金屬幣內芯的重要操作了——給銀色的內芯壓出一道槽來，方便後面和金色外環嵌到一處永不分離。

看一個特寫的慢動作——

而給內芯小餅坯壓出凹槽的原理，如下方的簡化左視圖所示。值得注意的是，工廠裏本來是彎道的，這裏簡化成了直道，不妨礙我們理解原理。

即便是機器操作，也並非一蹴而就。壓槽機的圓周路徑裏，凸出的那部分會是一個緩慢升高的斜坡，方便內芯循序漸進地壓出凹槽。

2.再來看衝裁外環和配合壓印

外環的衝壓相對容易些，不需要做凹槽，切出來是個環就完事了。

接下來就是內芯和外環結合的步驟。

爲了方便理解壓花機的原理，還是要先用剖面圖示意。外環做的比內芯高一點，重壓之下，外環變形的金屬材料會立馬懟進內芯的凹槽中，把它填滿。只要算好所有餘量，一卡牢就可以讓雙色金屬完美結合了！

在真正的力量面前，這哪裏還是我們感知中的堅硬金屬，簡直就是肆意揉捏的麪糰。

看個細節，以下圖 2025 年蛇年紀念幣爲例，壓印的圖案完美壓到了兩種顏色的金屬上。說明圖案是在內芯和外環嵌套成整體後，再一起壓印上去的。

上下模具的外表面還分別對應着雕版的圖案。請忽略下圖的硬幣面值，這裏就是找了個壓印原理的示意圖。

這是上模具放置到內芯和外環上的尺寸對比。

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

最後看壓印機器每秒做 15 個硬幣的速度，吐出很多雙色硬幣來！非常想就這麼站在這裏接了...

看完了內芯和外環的嵌合，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，纔可以把結合好的內芯從外環上取出來呢？

有一個大概換算，說需要 16 箱啤酒合起來的重量，一起抵到內芯上，纔可以捅下來，確實不是我們日常使用就能分開的…

新的問題：

金鑲玉獎牌是怎麼嵌在一起的呢？

有沒有人記得在2008 年北京奧運會，那個寓意“金玉良緣”的“金鑲玉”獎牌？問題來了：是怎麼把玉嵌在金屬裏的呢？

圖源：新華社客戶端

玉這麼“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，玉石後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“獎牌在設計時就需要考慮到受外力衝擊的情況下，如何將產生的振動波消除掉。

好在 2008 年奧運會已經過去了 17 年，我們有了更多公開資料可查，如實物演示和圖紙展示。信源來自金鑲玉獎牌設計製作團隊的張鐵成和王沂蓬，在 2008 年、2014 年和 2021 年的新聞採訪中分別有介紹部分製作細節。

上圖標記的內凹，是指在獎牌的金屬環和玉環邊緣均留有一圈溝槽。然後有一個卡在玉環和金屬之間做緩衝的 O 型圈，見下圖的實物展示。如果獎牌是豎着墜地，這中間物就可以消除掉振動波。

如果獎牌平着墜地，在玉面下方也設置了一個用作緩衝減震的阻尼平墊。

最後，將液態的阻尼材料灌進玉與金屬間的縫隙後固化，讓玉與金屬”嚴絲合縫”不再分離。

真是有意思的製造呀！

策劃製作

本文爲科普中國·創作培育計劃扶持作品

出品丨中國科協科普部

監製丨中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

作者丨Cast 設計學碩士 著有《有趣的製造》

審覈丨孫明軒 上海工程技術大學教授、中國科普作家協會會員

策劃丨張林林

責編丨張林林

審校丨徐來