三千多年前,埃及有个铁匠,把两块铜烧得通红,搁在砧子上,抡起锤子就砸。“铛、铛、铛”,砸了大半天,两块铜变成了一块。这叫锻焊,是最老的焊接法子。后来中国商周的人学会了拿铸焊做兵器;罗马人拿金钎焊补盔甲。那时候没有电,没有机器,全靠一把火、一把锤子和一双手。
过了几千年,英国有个物理学家叫焦耳,没事就琢磨电,他发现电流通过电线时会发热,而且发热量和电流大小、电线粗细、通电时间都有关系。他把这个规律写成了一个公式,后来印进了全世界的物理课本里。但当时谁也没想到,这个公式有一天能用来焊东西。
再后来,美国有个发明家叫伊莱休·汤姆森。有一天他在实验室里做短路实验,他将两块金属压在一起,通上电流。突然,“滋”的一声,接触的地方冒出一团红光。等他断开电源,凑近一看——两块金属竟然“长”到了一起,怎么掰都掰不开。
汤姆森明白是怎么回事了:电流经过两块金属的接触面时,电阻特别大,能瞬间产生高温把金属烧化,冷却后金属就被焊死了。1885年,他给这个发现申请了专利,叫电阻焊。
20世纪初,美国汽车厂开始用电阻点焊来做全钢车身。以前造一辆车,铆钉要一个一个敲,费时费力。现在两个电极一夹,一个焊点就好了,又快又结实。到今天,汽车生产线上的机器人用的还是汤姆森一百多年前的法子。
但电阻焊只是开了个头。
英国人汉弗莱·戴维发现了电弧——就是两根带电的金属棒靠近时,中间会蹿出一道刺眼的白色火光。巴黎的国际电工大会上,有人当场用电弧熔接了金属,全场哗然。后来,美国人科芬干脆拿光秃秃的焊丝当电极,电弧一烧,焊丝熔化成铁水,滴在焊缝里,这就是最早的电弧焊。
20世纪,焊接的路子越走越宽。惰性气体保护焊被发明出来,焊缝干净得像没焊过;激光焊能焊手机主板那么小的东西;电子束焊能在真空里焊火箭零件,焊缝只有头发丝那么细;英国人搞出了搅拌摩擦焊,连熔化都不用,铝合金飞机翼就能牢牢接上。
中国也没闲着。1956年,哈尔滨焊接研究所挂牌成立。后来三峡水轮机的巨大转轮、复兴号高铁的车体、港珠澳大桥的钢箱梁、天宫空间站的舱体,全是中国人一枪一枪焊出来的。
更稀奇的事儿还在后头。美国宇航局把人送上太空后,发现有些零件得在天上修,于是宇航员穿着厚厚的太空服,在失重状态下练起了焊接。乌克兰的巴顿焊接研究所把焊接用到了手术台上,焊神经鞘、焊伤口组织,听着就像科幻电影一样。
从埃及铁匠那把烧红的铜块,到汤姆森实验室里短路的铜线,再到太空中的激光束,人类忙活了五千年,其实就干了这么一件事。
当你骑自行车的时候,低头看一眼车架上那道细细的焊缝。或者冬天摸着暖气片,手指划过接缝处那道微微凸起的痕迹。你也许能想起来:这世上有一群人,从古到今,一直舍不得让东西散掉。
(张军)