技术天地丨揭秘美国最大的青铜雕塑是如何安装成功的!

铸造学会FICMES 2019-04-07 22:55:46

《马与龙》巨型青铜雕塑高33m、长64m,由欧洲著名艺术家夫克斯设计,中国国家文化产业示范基地山西宇达集团承制安装。不仅是美国目前最大青铜雕塑工程,也创造了中国制造的青铜雕塑出口国外最大规模的新纪录 。2014年11月在美国迈阿密湾流国际公园成功落成(见图1)。


《马与龙》青铜雕塑塑造了腾空“骏马” 和来自希腊神话中经典的“龙”的形象。在希腊神话中阿伽门农的剑上有蓝色的龙的图案,他的胸口的护甲上则画着三头龙的图案。“龙”展翅欲飞,“马”腾空而起,既切合了湾流国际公园主要作为赛马场的功能精神主旨,又表现了雄健、激情和一往无前的气势。


雕塑工程2012年2月26日签约 ,由山西宇达集团承制安装,先后经过放样、翻模、铸造、组装焊接、加工,2014年3月雕塑分块启运美国,2014年4月在美国的迈阿密正式开始现场安装,11月安装完成。

《马与龙》青铜雕塑安装工程是一场规模浩大的国际合作,总监制是德国的史特拉塞克公司,内部结构是德国的斯塔克公司设计和制作,现场安全管理是由美国SKANSKA 公司负责,脚手架是由美国PERI公司搭建,山西宇达集团负责整个青铜雕塑的安装、焊接和表面着色。现将现场安装的成功经验加以介绍。

图1 马与龙全貌图

安全

在美国安全方面的要求特别严格,进工地前必须全员要进行安全培训,并要取得进工地许可证。进工地时必须要配戴安全帽、劳保鞋、警示工作服,上2m高以上架子必须佩戴安全带,所有施工人员必须要佩戴眼镜,工地内不允许抽烟,喝酒后禁止进工地,并要在早上进工地后第一件事是做早操,开早班会,必须每天如此。有安全方面管理团队进行管理和监督,在施工现场进行巡查,发现不安全因素立即要求停工整改,达标后才能进行工作。因迈阿密属于雷电高发区,如有雷电时,安全员要拉响警报,全员停工,等雷电结束后方可施工。进入受限空间时要有专人每天早上一次,下午一次检测空气质量,达标方可进入施工。还有每天上脚手架前都要有美方专人检查架子安全问题,确认签字后方可上架施工。在几个月的施工过程中,美国当地安全部门来工地进行了两次不定期的检查,对我们的现场安全还是很满意的。

组装

《马与龙》组装现场安装主要分为两大部分,其中马分为马头、马左翅、马右翅和马身,马头和马翅在地面单独组装好,再用450t大吊车分别把马头和马翅吊装上去,龙为整体组装。


工具

先准备组装时所需要的各种工具,美国电压是110~480 V,属于宽伏电压,国内是220 V和380 V,因此,所用电器设备需从美国当地购买,避免因电压问题造成国内焊机、角磨机等电器设备的不能使用。


再查看三相电源、气保焊机、空气等离子切割机、3立方空压机,撬杠3根、大锤、小锤、焊帽、手扳葫芦、2 t倒链、2 t钢板夹。在现场一般使用两个钢板夹,因现场是室外,而且施工地点离海比较近风比较大,所以在铸件的一边下角要用钢板夹,钢板夹上用钢绳挂在吊钩上,下用一种带警示或比较鲜艳的绳子,绳子一般6~8 m左右,有专人在下面护住。再一个就是吊车的大小,此雕塑比较高也比较长,而铸件分块一般在3.5 m2左右,每片重量不超过300 kg,要求吊车不小于50 t,大臂不低于50 m,组装人员3人,达到这些条件才可以组装。


组装的基本原则

一般铸件分块四边不少于8个定位线,组装时在吊钩下先挂上2 t倒链。倒链钩上是钢板夹,然后才是铜件,倒链用于上下一些细微的调节,然后先定横缝,用撬杠撬起一边,使另一角先到指定位置查看定位线到位。进行点焊,然后查看所有铸件边缘毛刺或铸多部分,用等离子切割机进行切割,没有就慢慢取出橇杠放下铜片进行横缝全面点焊,查看竖缝与它接片,上面的定位线进行对比。如果上下有差落,用手板葫芦将上面挂在高的一片上,下面挂在低的一片上进行调整,调整到定位线完全吻合后再看两片焊缝是否平整,我们一般采用手摸,如果不平再用撬杠慢慢撬平,然后由下往上间断进行点焊,然后最后一步测量整形,因工艺小组从原模型上的每片四角都有测量的数据。所以在铜件上就要严格按照数据来检测。如果不到位我们就借用里面的钢结构来进行调整。因为钢结构是直接安装好的比较安全,所以在组装时尽量向外一点,然后用手扳葫芦向里来拉进行调整,到位以后再采用上、下交叉方式来支撑铜件和固定,保证安全,完成后进行下一片安装。

焊接

《马与龙》巨型青铜雕塑分别采用了MIG焊,氩弧焊,和气焊这三种焊接方式,此雕塑是室外安装,防风是必不可少的设备,每个焊工都配有一面或多面防风墙来作为防护。


 “马”的焊接

由于马身的铸件都是大块,而且大部分都是平面,为防止变形全部用的是MIG焊接。因为MIG焊是自动送丝的,所以速度快不宜变形。焊铸铜时采用氩气作保护,因为室外所以要求氩气纯度般不小于四个九或五个九,铸铜件一般厚度为5~7 mm之间,所以电流应控制在200~220 A之间,电压在18~20 V之间配合电流调整,正常情况下2遍焊接完成。MIG焊速度快强度高,但飞溅大,因为铜导热能力强,热影响区较宽,一般为8~10 cm ,焊缝冷却时产生较大的收缩应力,容易产生裂纹,焊缝结晶速度特别快,容易产生气孔,因此在焊接时必须去除焊丝与母材上的各种油污与渣杂,一般采用角磨机进行打磨。


“龙”的焊接

在龙尾和龙身上有线条和大的纹路为减少后面的加工工作量,全部采用氩弧焊。氩弧焊是采用手动填充焊条的方法进行焊接,工作效率非常低,但焊工容易操作和掌握,对雕塑表面肌理的铸造所造成的缺陷,砂眼的修复有很大的帮助。 在龙的焊缝上要求焊工焊2遍,一遍打底,一遍盖面,打底的时候电流适当要大一点,不小于220 A,一定要焊透,达到单面焊接双面成形的效果;一遍盖面,盖面的要求不同于国内,要成形好,余高不低于3 mm等要求,要求焊工焊接出来的焊缝不高不低,要把周边肌理的纹路延伸过来,达到加工人员基本无需打磨的水平,从而节约时间,加快速度。


特殊部位的焊接

在龙头和马翅上个别有花纹,或者纹路比较复杂的地方,这些地方的结构复杂,本身强度要好,不易变形,所以采用气焊。


气焊在青铜雕塑上一般采用氧气和乙炔,用的是中性焰,但我们一般焊接时氧气再稍大一点,接近氧化焰来进行焊接,来减少气孔的产生,气焊焰芯的最高温度一般能达到1 000~1 200 ℃,而且它也是填充方式来进行焊接,对造型复杂的地方用它来焊接,可以直接焊接花纹和补修线条有很大的作用,达到一步到位的目的,吹焊出来的效果和铸铜本身的效果高度相似。


所有焊缝必须打坡口,此雕塑基本都是单面焊双面成形,而且大部分是对焊和立焊的方式,所以要求坡口不小于30 ℃,钝边不超过1 mm。


焊缝的强度

焊缝的强度,任何一种焊接方式的拉力实验值都不低于母材不管哪种焊接方式,德方都有专人在旁检查监督,而且让每个焊工焊试板拍照,编号拿到美国当地去检测,或等焊缝冷却后用手直接去摸焊缝,必须达到不高不低的效果。

内部加固结构

雕塑的内部加固要求十分严格,并且要求每个加固连接件都必须上下垂直,左右水平,有德方专人用水平仪来检测(见图2)。并且要求焊缝成形要好,必须达到高质量、高水平,很完美的国际一流水平。

图2 德方技术员进行内部连接件检测

钢结构和铸铜壁板的连接

钢与铜要采用铜连接片和钢连接杆用螺栓连接的方式进行连接,铜连接片必须垂直于铜板和钢连接件,加固螺栓要用400kg级力矩板手拧紧达到要求等上面一切工作结束后,由德方工程师检查编号,量尺寸,拍照,发现不合格的我们要重新返修,直到合格为止。


除锈、防锈

除锈是用角磨机上装的钢丝轮对施工过程中的任何损伤和焊点进行刷锈,德方当时买了好多适合各种角落的刷头,还有吸尘器一定要达到无任何锈点和斑点才可上漆。刷漆分为三步,二遍底漆,一遍面漆,漆全部是德方从德国带来的,并且有专人调配,培训我方人员。先刷一遍底漆等第一遍底漆完全干透后由专人进行检验,无漏刷或漆不干的情况后才可刷第二遍,如果有问题需进行修复,合格后才可进行下一步,最后三遍漆完全刷好,检测合格后对每个连接件进行拍照、签字、存档。

加工

加工是在安装过程中工作量最大的工作,德方的要求很严格,甚至达到刻薄的地步,每一块都要达到精益求精(如图3)。

图3 德方技术员在指导加工

焊缝的处理

一般在国内焊接焊缝都是要求焊缝成形好,质量高,主要靠加工人员加工肌理,这就给后面加工人员加大了很大的工作量,而在国外德方要求焊工焊接时就要注意表面与周边的肌理,虽然对焊工要求高,速度也比国内慢一些,但给后面加工工作减少工作量也节约了大量时间。

焊缝的肌理加工必须要和周边一样,加工步骤是用125#角磨机轻轻打磨一下,用风动机头上装的旋转锉修的和周边肌理一样的效果,最后再用从德国引进的一种叫气钉枪把加工过的焊缝表面震动加工一遍,如有加工不到位的地方,再进行焊补修复,再加工,再震动,必须达到要求。


特殊肌理的加工

因马在西方神话里是正义的象征,龙是邪恶的象征,所以德方对马的制作要求非常严格,要达到完美的地步,在马头和马翅的表面肌理上要求相当苛刻,每一块都要用手去摸,特别是每一块细小的肌理都要与周边一样,如果不一样就要用氩弧焊来进行修补,再加工,再震动,不放过任何一个地方,任何一个死角。


着色前处理

巨型雕塑着色前需整体喷砂。美国当地对环保要求极高,对各种污染处理都有严格规定,在国内我们一般采用干砂装罐,通过空压机所产生的气体来打压,通过管道来吸砂,然后通过喷头喷出从而达到效果,空压机不小于六立方,干砂污染比较严重,对人体、环境都有不小的伤害,然而在美国就不能用干砂,而用湿砂来喷,湿砂喷出后,周边就有少些砂粘在雕塑上,后面配一条水带马上去冲洗,不然就氧化,颜色不均匀,用湿砂不会对人员和环境造成伤害。由于当地天气比较严热,用水冲完后铜件上马上就干,不会造成氧化,这一方法得到美方和德方的完全认可,达到着色效果。

结束语

《马与龙》的雕塑安装工程是一个浩大的安装工程,在安装的过程中我们体会到了德国人对质量的高要求和一丝不苟的敬业精神,美国安全管理的严格要求和完善的安全管理体系和高端的检测设备仪器,以及以人为本的工作态度。对于我们整个安装团队在整体素质方面有了进一步的提高,为我们宇达集团积累了丰富的国际安装雕塑的经验,也为中国艺术铸造走出去积累了成功的经验。


(作者:胡春良,山西宇达青铜文化艺术股份有限公司;

摘自2016中国铸造活动周论文集)

铸造学会

微信:FICMES


获取活动最新进展

长按二维码关注