一提到焊接,人们可能会想到电焊、气焊, 那种火花四溅的场面似乎只属于现代工厂车间。
但如果我们把时间往回推个两三千年,会发现中国古代的工匠们,早就玩转了各种金属连接技术,而且水平之高,足以让现代人惊叹不已。
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“王子午”青铜鼎
说到中国古代的焊接,最直接的证据就是那些精美绝伦的青铜器了。比如春秋晚期楚国的那件“王子午”青铜鼎,足足有67厘米高,重超过100公斤。
这家伙不仅个头大,制作还特别精细,腹部外围有六条镂空的怪兽装饰,都是用先进的焊接技术给接上去的。
要知道那是公元前500多年啊,欧洲虽然也有青铜器,但考古发现基本找不到拥有这种“黑科技”的,更何况中国出土的相关青铜器数不胜数。
不管是数量上、技术上还是美观上,中国古代的焊接技术,都是冠绝全球!
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弗利耳兽面纹卣及其焊接的长梁 图源网络
那么古代的工匠们到底是怎么完成这些技术奇迹的呢?
他们主要有几种方法。一种是铸焊,可以理解为先浇铸一次,再在需要的地方进行二次浇铸实现连接。
另一种是钎焊,用熔点比工件低的金属材料做焊料,加热后让焊料熔化并填充接口。
听起来可能有点抽象,举个具体的例子。商朝时期有一件叫做“铁刃铜钺”的兵器,是铁和铜的铸焊件,表面铜与铁的熔合线蜿蜒曲折,接合得相当好。
这说明早在公元前1250年左右的商朝,我国的铸焊技术已经相当牛了。
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上海博物馆父癸甗 挂钩焊接示意图
等到了春秋战国时期,焊接技术更是达到了新高度。那个时期的青铜器开始出现各种复杂的外饰和镂空设计,比如曾侯乙墓出土的建鼓铜座上有很多盘龙,都是分段钎焊连接起来的。
分析显示,用的焊料成分和现代的软钎料非常接近!
最让人称奇的可能是1978年,湖北随州曾侯乙墓出土的曾侯乙尊盘。这套器物简直是中国古代焊接技术的集大成者,铜尊用了34个部件,经过56处铸接和焊接才连成一体。
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曾侯乙尊盘
尊体上装饰着28条蟠龙和32条蟠螭,复杂程度让人眼花缭乱。
秦始皇陵出土的铜车马更是展示了古代焊接技术的多样性。这两乘大型铜车马大约是真车真马的一半大小。
秦代工匠们成功地运用了铸造、焊接、镶嵌、销接、活铰连接、子母扣连接、转轴连接等各种工艺,把几千个零部件连接在一起。
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秦始皇铜车马
其中既有不可拆卸的铸焊和钎焊连接,也有可拆卸的机械连接。最绝的是铜车上方壶的铜链。是用直径只有0.5到1毫米的铜丝对接焊成的,焊点小到肉眼根本看不出来,只有在显微镜下才能观察到。
古人的焊接用的什么材料呢?考古发现,春秋早期青铜器焊料多为铅或锡基的低熔点金属。
比如虢国墓地出土的两件方壶,耳部焊料含铅量分别达到91.7%和97%。而春秋中期以后的焊接,绝大多数也都是使用锡或铅为基体的焊料。
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仔细观察铜车马的连接处
可能有人会问,为什么中国古代的焊接技术这么发达?其实这跟中国人的审美观念有关。
古代青铜器追求繁复精致的美感,很多设计根本不可能一次铸造成型,只能分部件铸造再焊接起来。需求推动创新,焊接技术自然就发展起来了。
遗憾的是,这些高超的技艺很多后来都失传了。我们只能通过出土的文物,勉强拼凑出古人技术的一鳞半爪。
就像曾侯乙尊盘,直到今天学者们还在争论到底是怎么做出来的......
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曾侯乙建鼓底座
不过古代焊接技术并没有完全消失。现代文物保护工作者们有时候还会借鉴古人的智慧,当然他们也有了更先进的工具。
西安文物保护修复中心的科研人员,就曾用激光精密焊接技术成功修复了一件汉代青铜耳杯,那耳杯壁薄得只有0.8毫米。
传统方法根本无从下手,也不知道老祖宗是怎么办到的。
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