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　　摘要 銅材在建筑幕墻上使用日趨頻繁。在設(shè)計(jì)、選材、加工等環(huán)節(jié)，其獨(dú)特的物理特性決定了其機(jī)械力學(xué)性能、加工特性、耐候穩(wěn)定性、涂料附著力等方面都有別于鋁板、不銹鋼板等傳統(tǒng)的建筑外飾面金屬裝飾材料，必須加以深入研究并制定特定的生產(chǎn)加工工藝，才能保證最終呈現(xiàn)的幕墻產(chǎn)品安全可靠，美觀耐久。本文以銅板幕墻工程為例，介紹幕墻銅板及銅型材的生產(chǎn)加工工藝。

　　關(guān)鍵詞 幕墻;銅板;銅型材;著色;噴涂;檢測(cè);試驗(yàn);組裝;

　　1. 引言

　　銅質(zhì)幕墻以其大氣磅礴、金碧輝煌的高貴氣質(zhì)近年廣泛被建筑行業(yè)推崇，越來(lái)越多應(yīng)用于高檔酒店、場(chǎng)館、商業(yè)會(huì)所等建筑。銅板飾面所獨(dú)具的自然的色彩、豐富的肌理表現(xiàn)力都是其他金屬、石材以及各種人造板材所無(wú)法模擬的，有些銅板的飾面處理方式可以在其漫長(zhǎng)的生命周期中的不同階段呈現(xiàn)不同的色澤韻味，其高貴典雅的氣質(zhì)和靈動(dòng)變化的活力深受建筑師的青睞。

　　銅質(zhì)幕墻主要以銅板及銅型材呈現(xiàn)，但在國(guó)內(nèi)，用于幕墻的銅板和型材的加工制作還沒(méi)有推出相應(yīng)的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，在基材的選擇、加工成型、上色或做舊、噴涂封裝、試驗(yàn)檢驗(yàn)、加強(qiáng)加固、包裝保護(hù)等整套工藝上，需要通過(guò)制作樣件和樣板摸索出切實(shí)可行、具有經(jīng)濟(jì)性和可操作性的工藝流程，為實(shí)際工程大批量生產(chǎn)加工銅板提供成熟經(jīng)驗(yàn)和質(zhì)量保障。

　　xx幕墻工程就是面臨這一情況。經(jīng)過(guò)建筑創(chuàng)意設(shè)計(jì)師和幕墻顧問(wèn)、幕墻施工團(tuán)隊(duì)的推敲和打磨，最終確定了整個(gè)建筑外立面使用特殊效果處理的銅板這一方案。概念和可行性基本沒(méi)有問(wèn)題了，但近2萬(wàn)平米規(guī)模的昂貴銅板應(yīng)用，無(wú)論對(duì)于建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工各方都會(huì)高度重視，需要慎而又慎、不容閃失。因此，我們技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量的調(diào)研、論證和試制，獲得了銅板幕墻的設(shè)計(jì)、制作和安裝的第一手資料，為后續(xù)成功完成這一大型銅板幕墻項(xiàng)目奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　2. 基材的選擇

　　用于幕墻飾面板及造型的銅材，必須有良好的強(qiáng)度剛度等力學(xué)性能和良好的機(jī)械加工性能，以保證達(dá)到幕墻要求;經(jīng)過(guò)調(diào)研，最終確定采用1.5mm厚H62黃銅作為板材基材，用H59黃銅作為型材基材。

　　H59、H62黃銅具有非常好的力學(xué)性能，熱態(tài)塑性（詞條“塑性”由行業(yè)大百科提供）較好，冷態(tài)塑性亦佳，切削加工性好，可釬焊、焊接，適當(dāng)條件下具有良好的耐蝕性。

　　3. 樣板墻的制作

　　3.1 工藝流程：經(jīng)過(guò)實(shí)地考察和深入研究，工藝如下

　�、� 放樣下料： 放樣→下料→折邊成型→焊接→打磨修整→檢驗(yàn)

　　⑵ 預(yù)處理：拉絲打磨→露出金屬光澤→清洗→檢驗(yàn)

　�、� 氧化著色：浸漬上色→沖洗→二次著色→定色、沖洗→風(fēng)干→貼膜→檢驗(yàn)

　�、� 表面封閉：24小時(shí)內(nèi)雙面粉末噴涂(無(wú)色透明)→烘干→檢驗(yàn)

　　⑸ 加強(qiáng)筋：鋁方管下料組框→3M膠帶粘接→兩側(cè)打膠→成品檢驗(yàn)

　�、� 成品包裝：成品貼膜→貼標(biāo)簽→成品軟包裝→整件硬包裝→入庫(kù)(待發(fā)運(yùn))。

　　3.2 樣板墻制作獲得的經(jīng)驗(yàn)：

　　⑴ 銅板氧化著色后必須馬上貼包裝膜，防止氧化做舊表面同大氣接觸變暗。

　�、� 銅板氧化著色后必須在24小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)粉末噴涂，否則一方面顏色會(huì)隨著時(shí)間的推移變暗;另一方面銅板表面形成氧化膜，影響粉末噴涂的附著力。

　�、� 氧化著色受陰雨天氣影響比較大，空氣相對(duì)濕度大的條件下銅板氧化著色后顏色變化很快，陰雨天需停產(chǎn)。

　　4. 銅板無(wú)色粉末噴涂附著力試驗(yàn)

　　建筑師要求銅板著色后表面用無(wú)色粉末漆雙面固封，使銅板與大氣隔絕，防止銅板腐蝕和繼續(xù)變色。但各大涂料廠商均沒(méi)有銅表面噴涂（詞條“表面噴涂”由行業(yè)大百科提供）經(jīng)驗(yàn)，不出具工程質(zhì)保，只出具涂料質(zhì)保。

　　此情形要求我們盡快完成樣板墻銅板的制作與噴涂，然后用大概一年的時(shí)間來(lái)觀察實(shí)際涂層的可靠度。

　　涂層性能的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)項(xiàng)目及檢測(cè)結(jié)果如下：

　　檢測(cè)項(xiàng)目、要求及試驗(yàn)方法

　　4.1涂層厚度檢測(cè)：

　　⑴ 銅板裝飾面上涂層最小局部厚度≥40μm。

　�、� 涂層厚度按GB/T4957規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)量。

　�、� 選取不少于5個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)定涂層厚度，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)需測(cè)量至少3個(gè)數(shù)值。

　　將平均值記為該點(diǎn)局部膜厚測(cè)量結(jié)果。

　　4.2干附著性檢測(cè)：

　　⑴ 涂層的干附著性應(yīng)達(dá)到0級(jí)(切割邊緣完全平滑，無(wú)一格脫落（詞條“脫落”由行業(yè)大百科提供）)。

　�、� 按GB/T9286的規(guī)定劃格，劃格間距為2mm。

　　⑶ 將粘接力大于10N/25mm的粘膠帶覆蓋在劃格的涂層上，壓緊膠帶以排去粘膠帶夾雜的空氣，然后以垂直于涂層表面的角度快速拉起粘膠帶，按GB/T9286評(píng)級(jí)。

　　4.3濕附著性：

　�、� 涂層的濕附著性須達(dá)到0級(jí)(切割邊緣完全平滑，無(wú)一格脫落)。

　　⑵ 按GB/T9286的規(guī)定劃格，劃格間距為2mm。

　�、� 將試件置于38℃±5℃且符合GB/T6682規(guī)定的三級(jí)水中浸泡24h，取出并擦干試樣，在5min內(nèi)將粘著力大于10N/25mm的粘膠帶覆蓋在劃格的涂層上，壓緊以排去粘膠帶下的空氣，然后以垂直于涂層表面的角度快速拉起粘膠帶，按GB/T9286評(píng)級(jí)。

　　4.4沸水附著性：

　�、� 涂層的沸水附著性應(yīng)達(dá)到0級(jí)(切割邊緣完全平滑，無(wú)一格脫落)。

　　⑵ 按GB/T9286的規(guī)定劃格，劃格間距為2mm。

　　⑶ 將符合GB/T6682規(guī)定的三級(jí)水注入燒杯至約80mm深處，并在燒杯中放入2粒—3粒清潔的碎瓷片，在燒杯底部加熱至水沸騰。

　�、� 將試樣懸立于沸水中煮20min，試樣應(yīng)在水面10mm以下，但不能接觸容器底部。在試驗(yàn)過(guò)程中保持水溫不低于95℃，并隨時(shí)向杯中補(bǔ)充煮沸的符合GB/T6682規(guī)定的三級(jí)水，以保持水面高度不低于80mm。

　�、� 取出并擦干試樣，在5min內(nèi)將粘著力大于10N/25mm的粘膠帶覆蓋在劃格的涂層上，壓緊以排去粘膠帶下的空氣，然后以垂直于涂層表面的角度快速拉起粘膠帶，按GB/T9286評(píng)級(jí)。

　　4.5耐鹽霧腐蝕性：

　�、� 經(jīng)1000小時(shí)的乙酸鹽霧試驗(yàn)后，目視檢查試驗(yàn)后的涂層表面，應(yīng)無(wú)起泡、脫落或其他明顯變化，劃線兩側(cè)單邊滲透腐蝕寬度應(yīng)不超過(guò)4mm。

　　⑵ 在試樣上沿對(duì)角線劃兩條交叉線，深至基材，線段不貫穿試樣對(duì)角，線段各端點(diǎn)與相應(yīng)對(duì)角成等距離，然后按GB/T10125進(jìn)行乙酸鹽霧試驗(yàn)，至規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間后，目視檢查涂層表面，并檢查膜下單邊參透的程度。

　　4.6耐濕熱性：

　�、� 、經(jīng)1000小時(shí)的濕熱試驗(yàn)后，目視檢查試驗(yàn)后的涂層表面，應(yīng)無(wú)起泡、脫落或其他明顯變化.

　�、� 按GB/T1740的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度47℃±1℃。

　　4.7加速耐候性：

　�、� 經(jīng)1000小時(shí)的氙燈照射人工加速老化試驗(yàn)后，變色程度△Ea*b≤5，光澤保持率>50%

　�、� 按GB/T1865-1997中方法1的規(guī)定進(jìn)行氙燈加速耐候試驗(yàn)。按GB/T9754測(cè)量光澤值。按GB/T1766評(píng)定變色程度。

　　經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，性能和顏色無(wú)顯著變化，并出具了檢測(cè)報(bào)告

　　結(jié)論：從試驗(yàn)結(jié)果看，無(wú)色粉末噴涂銅板基本具備用于大氣環(huán)境的可行性，附著力和耐候性(除了“耐鹽霧腐蝕”項(xiàng)外)基本滿足規(guī)范要求。

　　5 結(jié)構(gòu)膠、耐候膠的相容性、粘接力試驗(yàn)

　　結(jié)構(gòu)膠能否和H62黃銅相容并保持良好的粘接性能，是本次研究的重點(diǎn)。3mm甚至更薄的粘接厚度不滿足幕墻規(guī)范的要求，結(jié)構(gòu)膠能否在銅材應(yīng)用上發(fā)揮良好的力學(xué)性能需要證實(shí)。試驗(yàn)室依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)程序進(jìn)行了相應(yīng)試驗(yàn)，并出具了檢測(cè)報(bào)告，證明普通結(jié)構(gòu)膠、耐候膠與H62黃銅基材的粘接性和相容性能良好，粘接厚度在2~3mm時(shí)仍然有正常的較好的粘接強(qiáng)度。

　　6 銅板、陽(yáng)極氧化鋁（詞條“陽(yáng)極氧化鋁”由行業(yè)大百科提供）加強(qiáng)筋與4945型3M膠帶粘接試驗(yàn)

　　本工程室外銅板幕墻采用1.5mm厚雙面噴涂銅板，背襯的20鋁方管加強(qiáng)筋采用3M膠帶粘接在銅板背面。銅板內(nèi)表面也為噴涂面，為提高粘接力基底涂底涂液。

　　經(jīng)試驗(yàn)室按標(biāo)準(zhǔn)程序檢測(cè)，3M膠帶滿足粘接強(qiáng)度要求，且出具了檢測(cè)報(bào)告。

　　7 耐候性試驗(yàn)

　　取粉末噴涂銅板、陽(yáng)極氧化（詞條“陽(yáng)極氧化”由行業(yè)大百科提供）鋁加強(qiáng)筋與4945型3M膠帶的粘接，置于大氣下90日(暴曬、雨水等)無(wú)粘接性能失效現(xiàn)象。3M膠帶長(zhǎng)130mm，寬15mm，置于大氣中90日。通過(guò)試驗(yàn)、樣板墻的制作及后期耐候性試驗(yàn)得知，粉末噴涂銅板、陽(yáng)極氧化鋁（詞條“氧化鋁”由行業(yè)大百科提供）加強(qiáng)筋與4945型3M膠帶的粘接力、耐候性良好。

　　8 異形銅板的設(shè)計(jì)與加工工藝研究

　　8.1銅板折彎R角的控制

　　建筑效果要求銅板折彎的R角盡可能要小。

　　首先我們嘗試了板背面刨槽后折彎，但由于銅板較薄(1.5mm)，刨槽折彎后局部有開(kāi)裂現(xiàn)象(見(jiàn)下圖);并且刨槽折彎的內(nèi)側(cè)還得進(jìn)行焊接加固，但焊接加固后銅板正表面會(huì)出現(xiàn)焊接變形，影響外觀效果;另外后面焊接留下的焊肉影響加強(qiáng)筋的粘接。綜上，我們決定采取不刨槽折彎。一方面我們采用最小折彎刀具和最小折彎刀座，試驗(yàn)得出1.5mm銅板最小R角控制在3.5~4mm;另一方面我們積極同業(yè)主、設(shè)計(jì)師溝通，解釋各種利弊，同時(shí)做樣件展示以證明不會(huì)影響建筑效果，最終取得各方認(rèn)可。

　　8.2銅板的焊接打磨

　　我們做了三個(gè)樣件，采用氬弧焊，焊絲為剪板機(jī)裁剪下來(lái)的銅絲，第一個(gè)樣件為未調(diào)整的正常的鋁焊接電壓，電壓比較大，焊接咬肉和焊接變形現(xiàn)象比較嚴(yán)重;第二、第三個(gè)樣件降低了焊接電壓，焊接質(zhì)量較好。銅板焊接后采用手砂輪對(duì)焊縫人工打磨，效果良好。

　　8.3銅板的分批提料與套裁

　　通過(guò)考察調(diào)研，國(guó)內(nèi)大的銅板生產(chǎn)商只能生產(chǎn)出最寬1015mm的銅板，可以是卷材也可以是板材。板材最多只能生產(chǎn)3m長(zhǎng)。本工程所需的銅板寬度從100mm~1015mm不等，種類多達(dá)30多種，我們最終決定來(lái)料寬度為600/800/900/1000/1015五種規(guī)格。銅板展開(kāi)長(zhǎng)度3m以下的采用板材，3m以上的采用卷材。銅板分批套裁，整張銅板套裁剩下的大塊余料也需要編號(hào)登記造冊(cè)，后續(xù)下料時(shí)從余料清單中套裁，能用盡用。

　　9 其它研究

　　9.1大板幅銅板幕墻的設(shè)計(jì)與施工可行性研究：

　　部分銅板幕墻分格板寬為4.2m，東西立面為4.7m和5.4m的大板幅銅板幕墻在本工程中很多，這些超大板幅銅板給機(jī)械加工、氧化著色、粉末噴涂、粘接加強(qiáng)筋、運(yùn)輸、安裝等帶來(lái)麻煩。設(shè)計(jì)過(guò)程中我們采用小板塊密縫插接方式得以圓滿解決。

　　9.2銅型材與鋁型材開(kāi)模的配合

　　本工程的銅型材全部涉及到和鋁型材的配合扣接問(wèn)題，銅型材嚴(yán)格按照上述技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及尺寸偏差進(jìn)行控制。即使這樣也不能保證銅型材的精度能達(dá)到鋁型材的水平。我們一方面在鋁型材設(shè)計(jì)時(shí)考慮了多次折彎，使得鋁型材和銅型材扣接是有較大的彈性，另一方面我們先讓銅型材廠家生產(chǎn)出少量產(chǎn)品交給鋁型材廠家，

　　鋁型材廠家按照銅型材的精度進(jìn)行試做和修模，最終達(dá)到良好配合的目的。

　　9.3貨物的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收相關(guān)技術(shù)要求：

　　A：力學(xué)性能、表面質(zhì)量、彎曲試驗(yàn)等必須滿足《 GB-T 2059-2008銅及銅合金帶材 》

　　B：化學(xué)成分必須滿足 《GB-T 5231-2001 加工銅及銅合金化學(xué)成分和產(chǎn)品形狀》

　　C：允許偏差必須滿足 《 GB-T 17793-2010 加工銅及銅合金板帶材 外形尺寸及允許偏差》

　　D：表面質(zhì)量應(yīng)滿足GB-T 2059-2008第3.8條的規(guī)定。

　　E：不同批次帶材，不能有肉眼可分辨的色差。

　　F：銅帶彎曲180°和90°的時(shí)彎曲處表面不能有肉眼可見(jiàn)裂紋（詞條“裂紋”由行業(yè)大百科提供）。深加工后的產(chǎn)品折邊寬度≥15mm(多種)

　　G：帶材厚度按國(guó)標(biāo)提供負(fù)差產(chǎn)品，負(fù)差值范圍見(jiàn)上表;長(zhǎng)度和寬度允許偏差按GB-T 17793-2010執(zhí)行。

　　H：銅帶來(lái)料后不再做開(kāi)平處理，銅帶外形應(yīng)平直，側(cè)邊彎曲度≤2mm/m;另外銅帶在平整地面上展開(kāi)后，不可出現(xiàn)局部凹陷或肉眼可見(jiàn)的局部不平整。

　　I：帶材的邊部應(yīng)切齊，無(wú)裂邊和卷邊，無(wú)飛邊毛刺。

　　9.3.1 銅型材開(kāi)模質(zhì)量控制

　　A、H59銅型材尺寸要求：

　　技術(shù)要求中除圖紙資料中有特殊要求，否則按表1執(zhí)行

　　A.1 銅型材的長(zhǎng)度尺寸按圖文技術(shù)資料執(zhí)行。

　　A.2 銅型材的彎曲度不大于1.5mm/m。

　　A.3 銅型材的扭擰度按5237.1-2008第4.4.3條 表11中的普通級(jí)控制。

　　B、銅型材表面質(zhì)量要求：

　　不同批次銅型材，不能有肉眼可分辨的色差。

　　銅型材表面應(yīng)無(wú)破損、凹陷、沙孔、雜質(zhì)等。如果有缺陷，按表2要求檢驗(yàn)。

　　注：1、銅材表面的拉傷、劃痕檢驗(yàn)，不包括車加工外圓表面的產(chǎn)品。

　　2、在拋光完工后，以目力測(cè)試檢驗(yàn)產(chǎn)品表面，表面的沙孔或雜質(zhì)點(diǎn)等缺陷影響到外觀裝飾性的，這樣的不良產(chǎn)品按退貨處理。

　　C、化學(xué)成分檢驗(yàn)

　　C.1 銅型材的化學(xué)成份應(yīng)符合GB/T5231-2001《加工銅及銅合金化學(xué)成分和產(chǎn)品形狀》標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)牌號(hào)的規(guī)定，供貨的每批產(chǎn)品需提供材質(zhì)化驗(yàn)符合性報(bào)告。

　　D、力學(xué)性能分析

　　D.1 銅型材的力學(xué)性能符合以下規(guī)范要求。

　　GB-T 1527-2006《銅及銅合金拉制管》

　　GB-T 4423-2007《銅及銅合金拉制棒》

　　YS-T662-2007《銅及銅合金擠制管》

　　YS-T649-2007《銅及銅合金擠制棒》

　　D.2 廠家需提供質(zhì)量保證文件(如合格證、質(zhì)量保證書(shū)等)作為驗(yàn)收依據(jù)，必要時(shí)也可由質(zhì)檢部抽樣送專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行“力學(xué)性能分析”，對(duì)其體現(xiàn)力學(xué)性能的元素含量進(jìn)行檢測(cè)(分析方法按GB/T1527進(jìn)行)。

　　E、產(chǎn)品應(yīng)試制及送樣，甲方封樣后方可批量生產(chǎn)，但仍按上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量控制和驗(yàn)收。

　　9.3.2做舊后的H59銅型材、H62黃銅板不得有任何的磕碰、凹凸等影響產(chǎn)品質(zhì)量外觀的缺陷，否則返廠整改直至合格為止;

　　9.3.3完成的H59銅型材、做舊H62黃銅板，同批次產(chǎn)品以及同種顏色的不同批次產(chǎn)品在1米的人眼視力范圍內(nèi)，經(jīng)表面噴涂以后，不應(yīng)有明顯的做絲質(zhì)量和著色色差;

　　9.3.4已經(jīng)表面噴涂的銅板，應(yīng)無(wú)明顯肉眼可見(jiàn)色差。

　　9.4銅板的包裝、防護(hù)、運(yùn)輸。

　　成品銅板的包裝采用軟包裝+硬包裝的方式，即制作完成后先用氣墊膜包好，再用硬木箱裝箱。包裝箱貼標(biāo)簽編號(hào)，確保在每個(gè)環(huán)節(jié)中都有專人負(fù)責(zé)保管。

　　10 重點(diǎn)難點(diǎn)

　　10.1 銅板“氧化著色”顏色著色后，必須在24 小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)噴涂。即便如此，氧化著色后的銅板也必須馬上采用熱風(fēng)機(jī)立刻吹干銅板表面并無(wú)膠貼膜包裝，延緩大氣繼續(xù)氧化。

　　10.2 大量異形板、挑檐造型、燈槽造型、巨柱、凸窗等需要用Solidwork 建實(shí)體模型進(jìn)行下料，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。需要決策方重視并投入適當(dāng)技術(shù)力量進(jìn)行大量拆圖工作，技術(shù)人員在拆圖過(guò)程中需隨時(shí)和生產(chǎn)加工工藝部門(mén)做好“工藝落地”性討論，確保加工圖紙工藝可行。

　　10.3 銅材比較貴重，需要準(zhǔn)確的畫(huà)出每一塊銅板的加工圖和放樣出每一塊銅板的展開(kāi)圖，著重依靠三維下料軟件和套裁軟件，并做好三級(jí)圖紙審核，提高面材和線材的套裁率;

　　10.4 在不改變建筑風(fēng)格的基礎(chǔ)上，對(duì)超大板塊進(jìn)行拆分并采取密縫插接，搭接方式為本工程自創(chuàng)，需要保證插接的緊致和平整。

　　11 結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)上述調(diào)研和大量樣件樣板制作，摸索出了切實(shí)可行的加工工藝方法和檢驗(yàn)控制要求，為工程的實(shí)際運(yùn)作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，成本得到了有效控制，大幅提高了利潤(rùn)，也為我們積累了類似工程的各方面經(jīng)驗(yàn)。

作者單位：北京佑榮索福恩建筑咨詢有限公司