Явление упругого последействия, влияющее на деформацию штампуемого изделия после снятия нагрузки, до сих пор изучено не в полной мере. На конкретное проявление вторичной деформации влияет множество факторов, но основные из них: сила и продолжительность внешнего воздействия. При чеканке монет важна высокая производительность, а чем чаще и сильнее бьёт пресс, тем ярче проявляется вторичная деформация. Имеет значение и соотношение толщины заготовки с её диаметром, и свойства монетного сплава, и другие факторы. В частности, не только десятирублёвки (см. дополнение Примеры хронического и прогрессирующего брака), но и многие 10-ти и 50-тикопеечные монеты имеют характерный «ореол». Он заметно реже встречается у монет 1 рубль и 2 рубля, а среди пятирублёвок чаще встречаются монеты со следами локальной вторичной деформации – контурами листьев с реверса на аверсе.
Радиус кривизны поверхности штемпеля должен рассчитываться для каждого типа монеты, исходя из многих конкретных условий чеканки, и он в десятки раз превышает диаметр монеты.

Например, если диаметр штемпеля D равен 22 мм (для монеты 10 рублей), а радиус кривизны поверхности штемпеля R принять 500 мм, то максимальный перепад высоты h составит 0,12 мм. А с учётом того, что в центральной части штемпеля вырезаны углубления, соответствующие рельефу монеты, фактическая величина h будет ещё меньше. Это «искривление» не заметно на глаз, но требует применения специальных станков. Кроме того, перепад высоты рабочей поверхности h сопоставим с глубиной тонких деталей рельефа штемпеля. Следовательно, с учётом окончательной шлифовки, нужно на соответствующую величину увеличивать высоту позитивного рельефа маточного штемпеля – для элементов «легенды» и рисунка, лежащих ближе к краю.
Теоретически, можно сразу придать сферичность и макету, и маточному штемпелю, а если «резать» штемпель с виртуального макета, то нужно внести соответствующую коррекцию в программу. Но где гарантия, что эта форма будет точно проецироваться на последующие штемпеля? Ведь в процессе прессования тоже имеют место «нелинейные» явления, и при закалке возможна деформация поверхности штемпеля. Значит, нужно придавать сферическую форму уже закалённым рабочим штемпелям, подвергая их «финишной» обработке на координатно-шлифовальных станках. Ещё необходимо отметить, что сферическая форма поверхности штемпеля компенсирует вторичную деформацию кругового характера, но не гарантирует отсутствие локальных проявлений вторичной деформации, связанных с формированием контуров наиболее рельефных элементов изображения.
А с другой стороны, для монет повышенного качества («PRUF»), которые чеканятся несколькими ударами полуавтоматического пресса, кривизна плоскости штемпелей может оказаться вредна.

Благодаря повторным ударам, время приложения нагрузки увеличивается, величина вторичной деформации уменьшается и последовательно «сглаживается». То есть, металл заготовки полностью и точно заполняет углубления обоих штемпелей, и тогда сферичность их поверхности отразится в вогнутости монетного поля. С точки зрения экономии и здравого смысла, лучше лишний раз ударить изделие, чем «ловить микроны» на инструменте.
Вот, и возникает противоречие между теорией и практикой: если штемпеля «PRUF» нужно делать плоскими, то рационально ли тратить время и средства на штемпеля для массовых монет, придавая им сферичность? Плоская шлифовка и полировка – значительно проще и дешевле. А с учётом потребности в тысячах рабочих штемпелей, себестоимость изготовления монет может существенно снизиться. Наконец, все усилия, связанные со сферической шлифовкой штемпелей, могут быть «перечёркнуты» производственной необходимостью, вынуждающей завышать частоту ударов пресса, по сравнению с расчётной. За высокой частотой не всегда поспевает автоматика подачи заготовок, о чём свидетельствуют многочисленные монеты со следами холостого соударения штемпелей – «инкузией» (см. подраздел 5.5.3. «Негативный» чекан).
Чаще всего «инкузия» отмечается у мелких по размеру монет, но в последние годы такие следы несут многие рублевики, они стали встречаться и у более крупных монет. Кстати говоря, «инкузию» можно увязать со сферической поверхностью штемпелей.

Они соударяются центральными участками, в результате чего формируются следы «негатива» именно в средней части монет (на схеме – 1), что соответствует практическим наблюдениям. А вследствие регулярных соударений, оба штемпеля постепенно уплощаются, почти утрачивая первоначальную кривизну (2). Но данная схема не учитывает ни рельеф рабочих штемпелей, ни силы упругой деформации при холостом ударе.

Рельеф контактирующих участков штемпелей имеет различную глубину (1 – на примере штемпелей для монет СССР). Углубления одного штемпеля могут частично совпадать с углублениями другого, и контактируют отдельные участки штемпелей (2). Свой вклад вносят и «нелинейные» явления, влияние которых уменьшается на периферии (см. схемы выше). Поэтому следы пластической деформации соответствуют центральным участкам штемпелей и в том случае, если их поверхность является плоскостью. На периферических участках и там, где рельеф ниже, плоские штемпеля при соударении подвергаются только упругой деформации, которая следов не оставляет. В результате на аверсе остаются контуры цифр и букв номинала (3), а на реверсе – следы солнечных лучей и контуры земного шара.

А на некоторых монетах, помимо «негативов» элементов герба (А), остаются и слабые отпечатки венков (В) с реверса. Более свежий пример: 1 рубль 2016 г. Московского монетного двора.

Этот рублевик несёт чёткие следы соударения штемпелей на обеих сторонах, за исключением периферийных участков вдоль канта. Можно сделать вывод: следы холостого соударения штемпелей не обязательно свидетельствуют об их сферической форме, а скорее указывают на повышенную частоту ударов пресса.

В Интернете можно найти различные мнения относительно формы поверхности штемпелей. Одни нумизматы считают, что штемпеля обязательно подвергаются специальной шлифовке, а другие отрицают необходимость этого. Именно поэтому были приведены доводы в пользу противоположных мнений. Но истину нужно искать где-то посередине.

Исходя из всего вышеизложенного, можно предположить: большинство рабочих штемпелей для современных монет массового чекана делают плоскими, а сферичность рассчитывают ради отчётности и при изготовлении эталонных штемпелей. В случае крайней необходимости, эталоны могут использоваться для чеканки монет. Возможно, отдельные партии рабочих штемпелей могут подвергаться «финишной» шлифовке на специальных станках, если в графике работы инструментальных участков появляются «свободные окна». В противном случае, типичные признаки вторичной деформации на монетах – «ореолы» – были бы более редки и не являлись бы для отдельных типов монет хроническим дефектом.

Если явление не вполне изучено, то нецелесообразно и неэкономично пытаться предотвратить его последствия, которые практически не влияют на качество монеты, как средства обращения.

Технологически, товарный знак проще вырезать на штемпелях любого уровня с негативным рельефом (1 и 2), включая рабочие (3). Желательно это делать «вверху», но при большом количестве промежуточных этапов прессования, растёт вероятность тиражирования дефектных штемпелей. Товарный знак является одним из самых тонких элементов дизайна монеты. Если он будет наноситься на штемпеля в вершине большой производственной «пирамиды» (1), то в процессе последовательного прессования он может исказиться, утратить чёткость, и тогда потребуется дополнительная доработка штемпелей. Например, встречаются монеты со сколами на товарном знаке.

Обычно это связывают с повреждением рабочих штемпелей, но разве нельзя предположить, что отдельные монеты носят следы дефектов промежуточного прессования? Точно так же, и непрочекан знака считается следствием износа или загрязнения рабочих штемпелей, но нельзя совсем исключить вероятность зарождения дефектов на промежуточных штемпелях. А какие ещё дефекты могут сформироваться в связи с нанесением товарного знака на штемпеля? Считается, что монограмма или буква наносится путём ручной гравировки, либо чеканится специальными пуансонами, но могут использоваться и другие способы обработки.

Гравирование монограммы может производиться как вручную, так и на гравировально-фрезерном станке с программным управлением (1). Чекан пуансоном тоже можно осуществлять вручную (2), а можно применить небольшой пресс. Для электроэрозионной (3) или для лазерной обработки (4) требуются специальные станки, зато с их помощью можно обрабатывать закалённые штемпеля.

На Московском Монетном Дворе лазером выжигают номера на орденах и медалях, и могут, в принципе, применять лазер в производстве монет. Использование любых станков при доработке штемпелей обеспечит высокую точность исполнения и положения товарного знака, по сравнению с ручными способами. Но дорогостоящее оборудование рациональнее применять на верхних «этажах» производственной «пирамиды».
При всех способах штемпеля всё равно нуждаются в доработке для удаления заусенцев, следов деформации или оплавления. В противном случае, те отпечатаются на монетах в виде вмятин в области товарного знака. Также возможен «недодел» или «продел» – недостаточная глубина монограммы или избыточная. Первый дефект нетрудно исправить, а со вторым придётся изрядно потрудиться: нужно шлифовать всю плоскость штемпеля, это понизит рельеф остальных деталей, их тоже придётся дорабатывать. Возможно, если «проделанных» штемпелей получается много, то их предпочитают не переделывать, а допускают к дальнейшей работе «волевыми» решениями.

Вот так, вероятно, и рождаются разновидности монет с «толстой» монограммой.
Исходя из всего вышесказанного, можно предположить, что при небольшом количестве этапов промежуточного прессования, товарный знак предпочтительнее наносить на штемпеля в вершине производственной «пирамиды», а при значительном количестве промежуточных этапов – ближе к её середине. Но это – теория, а практика, как правило, вносит свои коррективы. Этап нанесения товарного знака может быть различным, что определяется организационными или иными причинами.
Скорее всего, при массовых тиражах монет товарный знак наносится на штемпеля на разных этапах прессования, что связано, в первую очередь, с жёстким графиком выхода готовой продукции. Часть штемпелей из вершины «пирамиды» просто не успевают снабдить монограммами, их доделывают на средних этапах, но не все, а исправлению обнаруженных дефектов и недоделок подвергаются отдельные штемпеля из основания «пирамиды». А иногда, знак и вовсе забывают наносить на штемпель (монеты 5 копеек 2002 и 2003 гг. «без буквы», 2 рубля 2001 г. «Юрий Гагарин» без монограммы). На разных «этажах» могут применяться различные способы нанесения знака, трудятся разные мастера, что и порождает минимальные отличия, именуемые в каталогах «вариантами подгравировки знака».

С помощью различного оборудования, с большой точностью и производительностью могут формироваться овальные выемки, соответствующие размеру и положению товарного знака (на схеме – 1). Тогда на промежуточном штемпеле с негативным рельефом или на рабочем штемпеле получится ступенчатый контур разметочной площадки (2). Работая в пределах этого контура, мастер готовит поверхность под товарный знак, наносит его тем или иным способом (3), а потом шлифует этот участок штемпеля, удаляя следы разметки и своих предыдущих операций (4). По мере шлифовки, мастер доводит толщину и глубину линий знака «до кондиции», постепенно углубляя рельеф. Наличие разметочной площадки весьма снижает вероятность «продела», который трудно или невозможно исправить.
Кстати говоря, подобные разметочные площадки можно сразу вырезать на маточных штемпелях: это – проще, чем наносить монограмму, это повысит точность нанесения знака на любой последующий штемпель с негативным рельефом и весьма снизит вероятность неисправимых дефектов. Косвенные преимущества: можно наносить знак на любом этапе прессования, в зависимости от производственной необходимости, любыми способами, доступными в данный момент, и силами мастеров средней квалификации. Возможно, благодаря предварительной разметке, многие типы российских монет массового чекана не имеют разновидностей по особенностям товарного знака. В то же время, известны монеты с различным исполнением и положением знака, насчитывающие по несколько разновидностей (до 11). Они свидетельствуют о ручной доводке штемпелей без предварительной разметки – «на глаз».
В качестве примера можно рассмотреть монету 10 рублей 2009 года, приведённую в подразделе 5.5.2. Деформация штемпеля. Вероятная причина «притопленного» товарного знака, приведённая там, связана с деформацией плоскости рабочего штемпеля при чекане на нём знака пуансоном. Но при внимательном изучении дефекта возникают сомнения.

Чтобы часть металла приподнялась, формируя ступеньку, нужен сильный удар пуансоном, и тогда монограмма на штемпеле получит чёткий и глубокий рельеф, который отразится на монете. Но очертания знака – слабые и нечёткие. Возможно, мастер только наметил рисунок на разметочной площадке и начал обработку краёв, но по неизвестной причине штемпель не был доделан, а направлен в работу. Но быть может, что дефект вообще не связан с чеканкой, а по готовой монете был нанесён сильный удар, расплющивший знак? В этом случае, след такого удара должен остаться на реверсе – напротив, но его нет.
Можно предположить подобную причину происхождения дефектов на аверсе и реверсе рублевика 2007 года, приведённого в разделе 7. Неопределённые дефекты.

Предварительная разметка была произведена на промежуточных штемпелях и для аверса, и – по ошибке – для реверса, что оставило ступеньки на соответствующих рабочих штемпелях. На штемпеле для аверса (слева) мастер нанёс монограмму, но нечётко, и не удалил разметочную площадку. А на рабочем штемпеле для реверса (справа) лишний элемент просто не заметили, точно так же, как не замечали отсутствие знака. Сам факт обнаружения в обороте монет разного номинала и разных годов выпуска, несущих очень похожие дефекты, может косвенно подтверждать предположение о предварительной разметке штемпелей.
Вовсе не обязательно, что товарный знак наносился при помощи такой разметки на все штемпеля. Возможно, производились опыты с отдельными партиями штемпелей, с целью сравнения с другими способами обеспечения необходимой точности положения знака на монетах.

Но опираясь лишь на гипотезы, экземпляры со следами брака неясного происхождения приходится относить к монетам с неопределёнными дефектами.

Продолжение: ТАЙНЫ МОНЕТНОГО ДВОРА – 3

Назад: ТАЙНЫ МОНЕТНОГО ДВОРА – 1

Дополнительно:

ПРИМЕРЫ ХРОНИЧЕСКОГО И ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО БРАКА

08.09.2016
Григорий Большаков
(Последняя редакция – 18.09.2017)

КРАТКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ
МЕЛКИЙ БРАК МЕЛКИХ ДЕНЕГ
ХОББИ