鋼琴制造所用的材料有60%左右是木材,包括音板、背架、弦碼、弦軸板、外殼、鍵盤、擊弦機(jī)零件等,這些零部件在鋼琴的構(gòu)造中起著非常重要的作用。其中音板的基本功能是用來擴(kuò)大弦槌擊弦時(shí)所發(fā)出的聲音(擴(kuò)大音量),音板的大面積振動(dòng)會(huì)引起很大范圍的空氣振動(dòng),從而使鋼琴發(fā)出的聲音十分宏亮,并有足夠的響度和持久性。弦碼是用來把弦的振動(dòng)傳播給音板的。鋼琴所用木材的品質(zhì)直接影響到一臺(tái)鋼琴的聲學(xué)性能。
優(yōu)良的樂器用材應(yīng)該具有這樣的音響性能:弦振動(dòng)在木材中產(chǎn)生的摩耗較小,而縱波的傳播速度較大。聲音在木材中傳播的速度可以用下式表示:
υ——聲波在木材中的傳遞速度
E——木材的彈性模量
ρ——木材的密度
從上式中可看出,聲音在木材中的傳播速度與彈性模量E的平方根成正比,與密度ρ的平方根成反比。聲音在木材中傳播的速度是越快越好,因此樂器用木材在使用過程中要盡量增大木材的彈性模量而減小其密度。木材的含水率對(duì)這兩個(gè)因素的影響比較大,試驗(yàn)證明:通過木材的聲速隨木材的含水率的增加而降低。因?yàn)槟静闹械奈剿畷?huì)降低木材的彈性,并且增加了木材整體的密度。因此,在鋼琴制造中,控制木材含水率是相當(dāng)重要的。下面簡要敘述一下木材干燥技術(shù)在鋼琴制造上的應(yīng)用。
一、原材料階段
原材料階段是指原木開鋸后的板材、枋料等,一般是要進(jìn)行干燥處理,干燥方法有:
1. 大氣干燥:板材、枋料由于含水率較高,直接進(jìn)行室干成本比較高,因此對(duì)場地及木材儲(chǔ)備量有一定規(guī)模的廠家來講,大氣干燥是比較可行的、節(jié)省成本的一種木材干燥方法。 大氣干燥是利用自然界中大氣的熱力蒸發(fā)木材的水分,達(dá)到干燥的目的。大氣干燥一般只能將木材干燥到與大氣狀態(tài)相平衡的程度。應(yīng)用大氣干燥的時(shí)應(yīng)注意幾個(gè)問題:堆垛時(shí)材堆的長度應(yīng)與主風(fēng)方向平行;材堆要有頂蓋,用來遮擋雨水和陽光直射;各層木料之間用隔條隔開以便空氣流通等。
2. 常規(guī)室干是指在隔熱的密閉室內(nèi),通過常規(guī)熱源和熱介質(zhì)將木材中的水分蒸發(fā)并帶走,由溫、濕度顯示及控制系統(tǒng)檢查和控制干燥全過程的干燥方法。此方法能將木材干燥到比所干程度低的任何最終含水率。
3. 其他干燥方法:如微波干燥、真空干燥、遠(yuǎn)紅外線干燥、除濕干燥、調(diào)頻干燥等,都是比較常用的干燥方法,可以根據(jù)不同的要求、工廠各自的特點(diǎn)選取不同的干燥方法。
這個(gè)階段是保證木材尺寸穩(wěn)定性至關(guān)重要的一步。將木材干燥到含水率在6%~8%是一個(gè)比較合適的值,這樣可以使木材在貯存及后期加工時(shí)能保持較好的性能。
二、零件加工階段
這個(gè)階段是將干燥好的板材、枋料制作成鋼琴各種零件的過程。在這個(gè)階段,主要是控制木材在加工過程中不要受潮吸濕而產(chǎn)生膨脹變形。
首先,要控制好生產(chǎn)車間環(huán)境的溫濕度,使木材在加工過程中不至吸收太多的水分。因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候的木材含水率一般在纖維飽和點(diǎn)(FSP)以下,木材的含水率變化會(huì)直接引起木材的尺寸變化。為了控制車間的環(huán)境溫濕度,可以在車間里配置空調(diào)、抽濕設(shè)備等,特別是南方雨水天氣,空氣濕度較大的時(shí)候,一定要注意控制好車間環(huán)境的溫濕度。
其次,對(duì)于特殊的零件如音板、弦碼、鍵盤、擊弦機(jī)木胚件等一些對(duì)尺寸穩(wěn)定性要求較高的零件,在加工過程中要定期放到干燥室里進(jìn)行烘干,以便在車間加工過程中將零件吸收的水分及時(shí)排出。
這個(gè)階段是各個(gè)零件成型的過程,各個(gè)零件都還沒有經(jīng)過油漆涂飾,很容易吸濕,因此必須保證木材在適當(dāng)?shù)暮史秶鷥?nèi)進(jìn)行加工,只有這樣,才能保證音板、弦碼、鍵盤等零件質(zhì)量。
三、裝配階段
這個(gè)階段是將各種零部件裝配成一臺(tái)鋼琴的過程。各個(gè)零件之間要先進(jìn)行相互位置的配合,再用膠或者螺釘將它們裝配在一起,包括音板、肋木、弦碼、背架的粘合,鍵盤的整理等等。整個(gè)裝配過程經(jīng)歷的時(shí)間較長,如果各零部件長時(shí)間暴露在無溫濕度控制的車間環(huán)境里,將會(huì)使零件一直吸濕變化。因此,這個(gè)時(shí)候?qū)δ静牧慵M(jìn)行干燥處理也是至關(guān)重要的。
將整個(gè)車間設(shè)置成一個(gè)大的干燥房是保持木材含水率穩(wěn)定的最理想的方法,這樣可以控制車間的的溫濕度,使木材處于一個(gè)穩(wěn)定的平衡含水率狀態(tài)。但其缺點(diǎn)是增加成本,而且工人長期處于比較干燥的環(huán)境工作會(huì)感到不舒服。
在車間設(shè)置專門的干燥房,每個(gè)工序操作前都將木材零部件進(jìn)行干燥處理是比較常用的方法,這樣也可以保證每個(gè)工序中木材的含水率處于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。
綜上所述,木材干燥技術(shù)貫穿鋼琴制造的整個(gè)過程,是控制鋼琴木材零部件含水率的重要手段,運(yùn)用好木材干燥技術(shù)是制造高品質(zhì)鋼琴的保證。