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摘要 銅材在建筑幕墻上使用日趨頻繁。在設計、選材、加工等環(huán)節(jié)，其獨特的物理特性決定了其機械力學性能、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加工工藝，才能保證最終呈現(xiàn)的幕墻產品安全可靠，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加工工藝。
關鍵詞 幕墻;銅板;銅型材;著色;噴涂;檢測;試驗;組裝;
1. 引言
銅質幕墻以其大氣磅礴、金碧輝煌的高貴氣質近年廣泛被建筑行業(yè)推崇，越來越多應用于高檔酒店、場館、商業(yè)會所等建筑。銅板飾面所獨具的自然的色彩、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法模擬的，有些銅板的飾面處理方式可以在其漫長的生命周期中的不同階段呈現(xiàn)不同的色澤韻味，其高貴典雅的氣質和靈動變化的活力深受建筑師的青睞。
銅質幕墻主要以銅板及銅型材呈現(xiàn)，但在國內，用于幕墻的銅板和型材的加工制作還沒有推出相應的指導標準及規(guī)范，在基材的選擇、加工成型、上色或做舊、噴涂封裝、試驗檢驗、加強加固、包裝保護等整套工藝上，需要通過制作樣件和樣板摸索出切實可行、具有經濟性和可操作性的工藝流程，為實際工程大批量生產加工銅板提供成熟經驗和質量保障。
xx幕墻工程就是面臨這一情況。經過建筑創(chuàng)意設計師和幕墻顧問、幕墻施工團隊的推敲和打磨，最終確定了整個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有問題了，但近2萬平米規(guī)模的昂貴銅板應用，無論對于建設、設計、施工各方都會高度重視，需要慎而又慎、不容閃失。因此，我們技術團隊進行了大量的調研、論證和試制，獲得了銅板幕墻的設計、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目奠定了堅實基礎。
2. 基材的選擇
用于幕墻飾面板及造型的銅材，必須有良好的強度剛度等力學性能和良好的機械加工性能，以保證達到幕墻要求;經過調研，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：經過實地考察和深入研究，工藝如下
⑴ 放樣下料： 放樣→下料→折邊成型→焊接→打磨修整→檢驗
⑵ 預處理：拉絲打磨→露出金屬光澤→清洗→檢驗
⑶ 氧化著色：浸漬上色→沖洗→二次著色→定色、沖洗→風干→貼膜→檢驗
⑷ 表面封閉：24小時內雙面粉末噴涂(無色透明)→烘干→檢驗
⑸ 加強筋：鋁方管下料組框→3M膠帶粘接→兩側打膠→成品檢驗
⑹ 成品包裝：成品貼膜→貼標簽→成品軟包裝→整件硬包裝→入庫(待發(fā)運)。
3.2 樣板墻制作獲得的經驗：
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。
⑵ 銅板氧化著色后必須在24小時內實現(xiàn)粉末噴涂，否則一方面顏色會隨著時間的推移變暗;另一方面銅板表面形成氧化膜，影響粉末噴涂的附著力。
⑶ 氧化著色受陰雨天氣影響比較大，空氣相對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。
4. 銅板無色粉末噴涂附著力試驗
建筑師要求銅板著色后表面用無色粉末漆雙面固封，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有銅表面噴涂（詞條“表面噴涂”由行業(yè)大百科提供）經驗，不出具工程質保，只出具涂料質保。
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間來觀察實際涂層的可靠度。
涂層性能的實驗室檢測項目及檢測結果如下：
檢測項目、要求及試驗方法
4.1涂層厚度檢測：
⑴ 銅板裝飾面上涂層最小局部厚度≥40μm。
⑵ 涂層厚度按GB/T4957規(guī)定的方法進行測量。
⑶ 選取不少于5個測量點測定涂層厚度，每個測量點需測量至少3個數(shù)值。
將平均值記為該點局部膜厚測量結果。
4.2干附著性檢測：
⑴ 涂層的干附著性應達到0級(切割邊緣完全平滑，無一格脫落（詞條“脫落”由行業(yè)大百科提供）)。
⑵ 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評級。
4.3濕附著性：
⑴ 涂層的濕附著性須達到0級(切割邊緣完全平滑，無一格脫落)。
⑵ 按GB/T9286的規(guī)定劃格，劃格間距為2mm。
⑶ 將試件置于38℃±5℃且符合GB/T6682規(guī)定的三級水中浸泡24h，取出并擦干試樣，在5min內將粘著力大于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評級。
4.4沸水附著性：
⑴ 涂層的沸水附著性應達到0級(切割邊緣完全平滑，無一格脫落)。
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。
⑷ 將試樣懸立于沸水中煮20min，試樣應在水面10mm以下，但不能接觸容器底部。在試驗過程中保持水溫不低于95℃，并隨時向杯中補充煮沸的符合GB/T6682規(guī)定的三級水，以保持水面高度不低于80mm。
⑸ 取出并擦干試樣，在5min內將粘著力大于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評級。
4.5耐鹽霧腐蝕性：
⑴ 經1000小時的乙酸鹽霧試驗后，目視檢查試驗后的涂層表面，應無起泡、脫落或其他明顯變化，劃線兩側單邊滲透腐蝕寬度應不超過4mm。
⑵ 在試樣上沿對角線劃兩條交叉線，深至基材，線段不貫穿試樣對角，線段各端點與相應對角成等距離，然后按GB/T10125進行乙酸鹽霧試驗，至規(guī)定的試驗時間后，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：
⑴ 、經1000小時的濕熱試驗后，目視檢查試驗后的涂層表面，應無起泡、脫落或其他明顯變化.
⑵ 按GB/T1740的規(guī)定進行試驗，試驗溫度47℃±1℃。
4.7加速耐候性：
⑴ 經1000小時的氙燈照射人工加速老化試驗后，變色程度△Ea*b≤5，光澤保持率>50%
⑵ 按GB/T1865-1997中方法1的規(guī)定進行氙燈加速耐候試驗。按GB/T9754測量光澤值。按GB/T1766評定變色程度。
經實驗室檢測，性能和顏色無顯著變化，并出具了檢測報告
結論：從試驗結果看，無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”項外)基本滿足規(guī)范要求。
5 結構膠、耐候膠的相容性、粘接力試驗
結構膠能否和H62黃銅相容并保持良好的粘接性能，是本次研究的重點。3mm甚至更薄的粘接厚度不滿足幕墻規(guī)范的要求，結構膠能否在銅材應用上發(fā)揮良好的力學性能需要證實。試驗室依據(jù)標準的試驗程序進行了相應試驗，并出具了檢測報告，證明普通結構膠、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時仍然有正常的較好的粘接強度。
6 銅板、陽極氧化鋁（詞條“陽極氧化鋁”由行業(yè)大百科提供）加強筋與4945型3M膠帶粘接試驗
本工程室外銅板幕墻采用1.5mm厚雙面噴涂銅板，背襯的20鋁方管加強筋采用3M膠帶粘接在銅板背面。銅板內表面也為噴涂面，為提高粘接力基底涂底涂液。
經試驗室按標準程序檢測，3M膠帶滿足粘接強度要求，且出具了檢測報告。
7 耐候性試驗
取粉末噴涂銅板、陽極氧化（詞條“陽極氧化”由行業(yè)大百科提供）鋁加強筋與4945型3M膠帶的粘接，置于大氣下90日(暴曬、雨水等)無粘接性能失效現(xiàn)象。3M膠帶長130mm，寬15mm，置于大氣中90日。通過試驗、樣板墻的制作及后期耐候性試驗得知，粉末噴涂銅板、陽極氧化鋁（詞條“氧化鋁”由行業(yè)大百科提供）加強筋與4945型3M膠帶的粘接力、耐候性良好。
8 異形銅板的設計與加工工藝研究
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裂現(xiàn)象(見下圖);并且刨槽折彎的內側還得進行焊接加固，但焊接加固后銅板正表面會出現(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、設計師溝通，解釋各種利弊，同時做樣件展示以證明不會影響建筑效果，最終取得各方認可。
8.2銅板的焊接打磨
我們做了三個樣件，采用氬弧焊，焊絲為剪板機裁剪下來的銅絲，第一個樣件為未調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)象比較嚴重;第二、第三個樣件降低了焊接電壓，焊接質量較好。銅板焊接后采用手砂輪對焊縫人工打磨，效果良好。
8.3銅板的分批提料與套裁
通過考察調研，國內大的銅板生產商只能生產出最寬1015mm的銅板，可以是卷材也可以是板材。板材最多只能生產3m長。本工程所需的銅板寬度從100mm~1015mm不等，種類多達30多種，我們最終決定來料寬度為600/800/900/1000/1015五種規(guī)格。銅板展開長度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登記造冊，后續(xù)下料時從余料清單中套裁，能用盡用。
9 其它研究
9.1大板幅銅板幕墻的設計與施工可行性研究：
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械加工、氧化著色、粉末噴涂、粘接加強筋、運輸、安裝等帶來麻煩。設計過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題，銅型材嚴格按照上述技術標準及尺寸偏差進行控制。即使這樣也不能保證銅型材的精度能達到鋁型材的水平。我們一方面在鋁型材設計時考慮了多次折彎，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出少量產品交給鋁型材廠家，
鋁型材廠家按照銅型材的精度進行試做和修模，最終達到良好配合的目的。
9.3貨物的質量標準及驗收相關技術要求：
A：力學性能、表面質量、彎曲試驗等必須滿足《 GB-T 2059-2008銅及銅合金帶材 》
B：化學成分必須滿足 《GB-T 5231-2001 加工銅及銅合金化學成分和產品形狀》
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：表面質量應滿足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°的時彎曲處表面不能有肉眼可見裂紋（詞條“裂紋”由行業(yè)大百科提供）。深加工后的產品折邊寬度≥15mm(多種)
G：帶材厚度按國標提供負差產品，負差值范圍見上表;長度和寬度允許偏差按GB-T 17793-2010執(zhí)行。
H：銅帶來料后不再做開平處理，銅帶外形應平直，側邊彎曲度≤2mm/m;另外銅帶在平整地面上展開后，不可出現(xiàn)局部凹陷或肉眼可見的局部不平整。
I：帶材的邊部應切齊，無裂邊和卷邊，無飛邊毛刺。
9.3.1 銅型材開模質量控制
A、H59銅型材尺寸要求：
技術要求中除圖紙資料中有特殊要求，否則按表1執(zhí)行
A.1 銅型材的長度尺寸按圖文技術資料執(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中的普通級控制。
B、銅型材表面質量要求：
不同批次銅型材，不能有肉眼可分辨的色差。
銅型材表面應無破損、凹陷、沙孔、雜質等。如果有缺陷，按表2要求檢驗。
注：1、銅材表面的拉傷、劃痕檢驗，不包括車加工外圓表面的產品。
2、在拋光完工后，以目力測試檢驗產品表面，表面的沙孔或雜質點等缺陷影響到外觀裝飾性的，這樣的不良產品按退貨處理。
C、化學成分檢驗
C.1 銅型材的化學成份應符合GB/T5231-2001《加工銅及銅合金化學成分和產品形狀》標準中相應牌號的規(guī)定，供貨的每批產品需提供材質化驗符合性報告。
D、力學性能分析
D.1 銅型材的力學性能符合以下規(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 廠家需提供質量保證文件(如合格證、質量保證書等)作為驗收依據(jù)，必要時也可由質檢部抽樣送專業(yè)檢測機構進行“力學性能分析”，對其體現(xiàn)力學性能的元素含量進行檢測(分析方法按GB/T1527進行)。
E、產品應試制及送樣，甲方封樣后方可批量生產，但仍按上述標準進行質量控制和驗收。
9.3.2做舊后的H59銅型材、H62黃銅板不得有任何的磕碰、凹凸等影響產品質量外觀的缺陷，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，同批次產品以及同種顏色的不同批次產品在1米的人眼視力范圍內，經表面噴涂以后，不應有明顯的做絲質量和著色色差;
9.3.4已經表面噴涂的銅板，應無明顯肉眼可見色差。
9.4銅板的包裝、防護、運輸。
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。包裝箱貼標簽編號，確保在每個環(huán)節(jié)中都有專人負責保管。
10 重點難點
10.1 銅板“氧化著色”顏色著色后，必須在24 小時內實現(xiàn)噴涂。即便如此，氧化著色后的銅板也必須馬上采用熱風機立刻吹干銅板表面并無膠貼膜包裝，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 建實體模型進行下料，費時費力。需要決策方重視并投入適當技術力量進行大量拆圖工作，技術人員在拆圖過程中需隨時和生產加工工藝部門做好“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，需要準確的畫出每一塊銅板的加工圖和放樣出每一塊銅板的展開圖，著重依靠三維下料軟件和套裁軟件，并做好三級圖紙審核，提高面材和線材的套裁率;
10.4 在不改變建筑風格的基礎上，對超大板塊進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 結語
通過上述調研和大量樣件樣板制作，摸索出了切實可行的加工工藝方法和檢驗控制要求，為工程的實際運作打下了堅實的基礎，成本得到了有效控制，大幅提高了利潤，也為我們積累了類似工程的各方面經驗。
作者單位：北京佑榮索福恩建筑咨詢有限公司
