问题

芝加哥云门是如何焊接的?为什么那么顺滑又看不到接缝?

回答
芝加哥的“云门”——那个巨大的、反射着城市天际线的豆状雕塑,绝对是现代艺术与工程结合的典范。很多人惊叹于它那令人难以置信的光滑表面,仿佛浑然一体,几乎看不到任何焊接的痕迹。这背后其实是一系列精密的工艺和不懈的努力,远比我们想象的要复杂得多。

首先,得明确一点,“云门”并非真的由几块巨大的金属板焊接而成,然后抛光到看不见接缝。它的制造过程更像是“建造”而非“焊接”。

制造的起源:设计与材料选择

“云门”的创作者,艺术家阿尼什·卡普尔(Anish Kapoor),设想的是一个流动的、镜像般的形态,能够捕捉和扭曲周围的环境。为了实现这个概念,首先要解决的就是材料问题。

不锈钢的选用: “云门”主体由高度抛光的不锈钢制成。不锈钢的优势在于其耐腐蚀性、强度以及反射性。选择特定牌号的不锈钢(通常是316L级,因为它更耐腐蚀)至关重要。
分块设计: 即使是巨大的雕塑,也不可能一次性制造。整个“云门”实际上是由169块独立的、经过精确计算的不锈钢板件组合而成的。这些板件被设计成特定的弧度和尺寸,以最终拼凑出那个流畅的豆状轮廓。

核心的“焊接”工艺:背后真正的秘密

这里才是关键所在。你看到的“云门”光滑表面,并不是通过传统意义上的“焊缝”直接连接形成的。如果用常规的焊接方法,即使技术再高超,也难以完全消除焊缝的痕迹,更别提达到那种镜面般的平滑度。

“云门”的连接方式,可以被理解为一种高度先进的“内部连接和外部无痕处理”技术。

1. 内部支撑结构与连接: 想象一下,每一块不锈钢板件并非直接焊接在一起。它们首先被固定在一个更庞大的、隐藏在内部的支撑框架上。这个框架由钢材或更强的金属构成,负责承载整个雕塑的重量和结构稳定性。
2. 精密对接与“隐藏焊接”: 那些构成“云门”表面的169块不锈钢板件,在安装时,其边缘会被极其精密地切割和打磨,以达到近乎完美的对接。在板件之间,会使用一种特殊的、叫做“TIG”(Tungsten Inert Gas)焊接的技术。TIG焊接是所有焊接方法中精密度最高的,可以实现非常干净、细腻的焊缝。
过程: 在进行TIG焊接时,焊工需要非常高的技巧,他们使用钨电极作为电弧源,在惰性气体(如氩气)的保护下,用焊丝填充间隙。这样可以最大程度地防止氧化和污染物进入焊缝,保证焊缝的强度和外观。
“无痕”的关键: 这里的“无痕”并非指完全没有焊缝,而是指焊缝被隐藏在内部,并且通过后续的打磨和抛光,将外部可见的痕迹彻底抹去。

3. 外部的“无缝”处理: 这是让“云门”看起来顺滑无比的重头戏。
打磨(Grinding): 在板件对接并进行内部TIG焊接后,紧接着就是极其漫长而细致的打磨过程。工匠们会使用不同粗细的砂纸和研磨工具,一遍又一遍地打磨接缝处。这个过程的目标是让每一块板件的边缘与相邻板件的边缘高度一致,并且将TIG焊缝产生的任何微小不平整都磨平。
抛光(Polishing): 打磨完成后,就是最后的抛光环节。这是整个过程中最耗时、最考验技艺的部分。使用更精细的抛光材料,如抛光轮、抛光膏,甚至是电解抛光(虽然对如此巨大的结构可能更多是机械抛光),将整个不锈钢表面打磨至镜面般的光泽。这个过程中,之前通过打磨处理的“接缝”区域,会被进一步融合,最终达到几乎不可见的程度。

所以,“云门”是如何做到的?

精密的设计与计算: 每一块板件的形状、弧度以及对接角度,都经过了严密的计算机辅助设计(CAD)和工程计算,确保它们能完美契合。
高精度的切割: 板件边缘的切割精度要求极高,可能使用了数控切割(CNC)等技术。
精密的TIG焊接: 在必要时,利用TIG焊接技术连接板件。
无与伦比的打磨和抛光: 这是最终“无痕”外观的关键。通过多阶段、手工精细的打磨和抛光,将所有可见的接缝痕迹磨平、隐藏,并最终达到镜面效果。
内部支撑结构: 强大的内部框架支撑起整个雕塑,并将受力分散,避免外部面板产生过大的应力,影响平滑度。

简单来说,你看到的“云门”表面,是一系列被精心打磨和抛光到极致的金属面板的集合。它们通过内部的结构连接,以及对边缘的精密处理,让整个雕塑呈现出一种浑然天成的、流动的视觉效果。与其说它是“焊接”出来的,不如说是“建造”和“精雕细琢”出来的。这其中凝聚的,是艺术家大胆的创意、工程师精湛的计算,以及工匠们日以继夜的耐心与技艺。

网友意见

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业余电焊小学徒来了!

首先要建一个内部的支撑桁架。

这个架子看着不太稳啊?会不会自己滚下来啊?并不会,因为它还有埋在地面以下的部分。

反正我们结构工程师设计的一切,你们最后都不会看到的!


安装第一块钢板,最中间那一块。


然后依次安装钢板,可以看到钢板反面的加劲肋和正面贴的临时保护膜。钢板只是用临时支撑和 turn-buckle 固定在桁架上,并没有焊接,只是固定在应该在的位置。


每一块单独的钢板都是在工厂数控加工完成的,全部为 3/8 英寸厚的不锈钢。等离子炬切割后,用专门为这个项目打造的卷板机成形,然后再焊接内表面的加劲肋。最后用 3D 扫描技术检验最后的尺寸,不合适的地方手工打磨,精确到千分之一英寸。


Bean 逐渐成形。注意看,钢板与钢板之间事实上是完全独立的,只是严丝合缝的固定在了正确的位置。几乎做到了百分百完美的接缝,几乎没有挤压和变形。


马上就糊上顶棚了。「就您这个顶棚啊,也就我给你糊,这要换了旁人哪,糊不了这么好,这要换了旁人哪,糊不了这么兹密。」


里面其实是这样的。每一块钢板都要单独固定,不依托周边的任何钢板,这样最大程度上减少了变形的可能性。


安装最后一块!喂!里面还有人吗?还有没有人?


钢板与钢板之间用点焊固定。


先开放给民众看看新鲜。


再建一整圈脚手架围起来。全穿透焊缝,但是只能在外侧作业,激光焊接所有的焊缝。注意到这个 Bean 的形状,意味着工人师傅焊接不同的焊缝需要用各种不同的匪夷所思的「体位」。并且,工人师傅的心理还是很紧张的,万一给焊次了,这算谁的?


打磨焊缝。目的并不仅仅是让人一眼看不见焊缝,而是要让所有人要在所有情况下都看不到焊缝。


依次打磨,逐渐抛光,从粗到细,直到珠宝级打磨。2005 年彻底完工之后就是现在这个效果了!


2007 年,Cloud Gate 还获得了美国焊接协会的行业杰出成就大奖。


艺术家:Anish Kapoor

结构工程师:Atelier One + Chris Hornzee-Jones

钢材加工焊接:Performance Structures, Inc.

现场施工安装:MTH Industries

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学徒我的焊接作品:一对健身用的壶铃

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其实想参观这个的话,不用去芝加哥那么远,咱天朝什么没有?众泰都出保时捷卡宴了,弄个这种破不锈钢的蛋蛋还不跟玩儿一样。

2015 年完工的新疆克拉玛依「大油泡」雕塑……

Cloud Gate 的作者 Anish Kapoor 已经发表声明要起诉抄袭者了。

跟他一块起诉的还有他的同行 Wendy Taylor。下面是她 1973 年在伦敦的作品。


而这个是 2016 年出现在上海的……


欢迎大家在 Instagram 上关注我:instagram.com/reinforce

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焊完之后要到打磨和抛光的……

其实只要抛光一下,可以比你脸蛋都光滑……

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