双色硬币的内芯和外环，是怎么嵌套在一起永不分离的？竟然是……

你见过这种双色硬币吗？

比如，中国人民银行每年出的十元面值生肖纪念币，也是这样两种不同颜色的金属材料合在一处的。

图源：网络截图

再比如下图的 1 英镑和 1 欧元：

左：一英镑，右：一欧元

问题来了：这种双色硬币是怎么嵌套好的？一起来看看这有趣的制造过程吧！

双色硬币有趣的制造过程！

德国和法国造币厂正好曾经公开过的双色欧元硬币部分制造视频，结合其视频和原理图，我们有图有真相地来一次解读。

先一句话总结：双色金属币的内芯和外环是分别制作好，再配合压印而成的，其工艺的通关密码就是 5 个字“大力出奇迹”！

1.先来看内芯胚料和内芯压槽
首先，内芯从三层复合到一起的金属薄板上冲裁下来成为胚料，这开始的环节和普通单色硬币的制作一样。

冲下来的胚料轮廓还粗糙，也满是油污，得经过清洗脱油和抛光处理。

此时还是个小圆饼的内芯，在下方压槽机里走上半圈。这就是双色金属币内芯的重要操作了——给银色的内芯压出一道槽来，方便后面和金色外环嵌到一处永不分离。

看一个特写的慢动作——

而给内芯小饼坯压出凹槽的原理，如下方的简化左视图所示。值得注意的是，工厂里本来是弯道的，这里简化成了直道，不妨碍我们理解原理。

即便是机器操作，也并非一蹴而就。压槽机的圆周路径里，凸出的那部分会是一个缓慢升高的斜坡，方便内芯循序渐进地压出凹槽。

2.再来看冲裁外环和配合压印

外环的冲压相对容易些，不需要做凹槽，切出来是个环就完事了。

接下来就是内芯和外环结合的步骤。

为了方便理解压花机的原理，还是要先用剖面图示意。外环做的比内芯高一点，重压之下，外环变形的金属材料会立马怼进内芯的凹槽中，把它填满。只要算好所有余量，一卡牢就可以让双色金属完美结合了！

在真正的力量面前，这哪里还是我们感知中的坚硬金属，简直就是肆意揉捏的面团。

看个细节，以下图 2025 年蛇年纪念币为例，压印的图案完美压到了两种颜色的金属上。说明图案是在内芯和外环嵌套成整体后，再一起压印上去的。

上下模具的外表面还分别对应着雕版的图案。请忽略下图的硬币面值，这里就是找了个压印原理的示意图。

这是上模具放置到内芯和外环上的尺寸对比。

在一起压印时，除了上下模具，周边其实也是个包覆的模具。你看双色硬币侧边的压痕，就是在这一压之下硬生生被塑造出来的。

最后看压印机器每秒做 15 个硬币的速度，吐出很多双色硬币来！非常想就这么站在这里接了...

看完了内芯和外环的嵌合，新的好奇又来了！我们好像没听说过双色硬币有被用到分离的新闻？那究竟要多大的力，才可以把结合好的内芯从外环上取出来呢？

有一个大概换算，说需要 16 箱啤酒合起来的重量，一起抵到内芯上，才可以捅下来，确实不是我们日常使用就能分开的…

新的问题：

金镶玉奖牌是怎么嵌在一起的呢？

有没有人记得在2008 年北京奥运会，那个寓意“金玉良缘”的“金镶玉”奖牌？问题来了：是怎么把玉嵌在金属里的呢？

图源：新华社客户端

玉这么“脆”的材料，是没办法像做双色合金硬币那样大力受压的。甚至，玉石后面接触的如果直接是金属，一旦不慎坠地，两相碰撞，玉石极容易碎裂。因此，‘金镶玉“奖牌在设计时就需要考虑到受外力冲击的情况下，如何将产生的振动波消除掉。

好在 2008 年奥运会已经过去了 17 年，我们有了更多公开资料可查，如实物演示和图纸展示。信源来自金镶玉奖牌设计制作团队的张铁成和王沂蓬，在 2008 年、2014 年和 2021 年的新闻采访中分别有介绍部分制作细节。

上图标记的内凹，是指在奖牌的金属环和玉环边缘均留有一圈沟槽。然后有一个卡在玉环和金属之间做缓冲的 O 型圈，见下图的实物展示。如果奖牌是竖着坠地，这中间物就可以消除掉振动波。

如果奖牌平着坠地，在玉面下方也设置了一个用作缓冲减震的阻尼平垫。

最后，将液态的阻尼材料灌进玉与金属间的缝隙后固化，让玉与金属”严丝合缝”不再分离。

真是有意思的制造呀！

策划制作

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

出品丨中国科协科普部

监制丨中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

作者丨Cast 设计学硕士 著有《有趣的制造》

审核丨孙明轩 上海工程技术大学教授、中国科普作家协会会员

策划丨张林林

责编丨张林林

审校丨徐来