內(nèi)容提要： 真空鑄造技術，即真空密封造型鑄造法，利用塑料薄膜抽真空使干砂成型的造型法，是目前較先進又非常具有發(fā)展前途的鑄造技術。最早應用到鋼琴的生產(chǎn)制造中應該是日本的一些品牌鋼琴。國內(nèi)首家采用真空鑄造技術“V”法(Vacuum)加工鑄鐵板的福州和聲鋼琴有限公司生產(chǎn)的哈曼尼牌鋼琴，因其鑄件尺寸的穩(wěn)定性，受力后不產(chǎn)生變形，其允許公差程度的保證，為鋼琴的音準穩(wěn)定，鋼琴品質的提升，打下了堅實的基礎。
真空鑄造技術即V法造型，來源于英文Vacuum（真空）一詞，是一種物理造型法。在古代的中國，就有利用真空鑄造產(chǎn)品的記載。隨著現(xiàn)代社會科技高速發(fā)展，工業(yè)化程度的大力提高，對真空環(huán)境的迫切需求，使真空鑄造技術被大量的使用，進入二十世紀末期，已逐漸形成規(guī)模。鑄造行業(yè)相繼發(fā)展出各種以真空鑄造技術提高鑄件的品質與生產(chǎn)效率的工作方法。尤其在航空領域，通過使用計算機技術進行輔助模擬，能夠預測鑄造缺陷的產(chǎn)生，很大限度的節(jié)約了工作時間，降低了生產(chǎn)成本，提高鑄件的生產(chǎn)效率。在中國的鋼琴制造產(chǎn)業(yè)中，也將真空鑄造技術開發(fā)應用于鋼琴鑄鐵板的生產(chǎn)中，并已形成了鑄鐵板的產(chǎn)品質量保證體系。
一、真空鑄造鑄鐵板的基本工藝流程
1、真空鑄造鑄鐵板的工藝與普通砂鑄不同，它是由上箱模和下箱模兩個獨立的模板組成，上、下箱模的底部及高低變化處分布有1毫米的氣孔，以便抽吸空氣之用。
2、用加熱后的尼龍薄膜蓋在模板上（該薄膜可以伸展8倍而不破裂），當箱模底部抽出真空，此時的薄膜就全部覆蓋緊貼在模板上。完全呈現(xiàn)模板的形狀，隨后噴上耐高溫的涂料，并用熱風吹干涂料。
3、模箱上放置空的砂箱，將其充滿型砂（是細白的干砂）后，再覆蓋上塑料薄膜（不需加熱僅為隔絕空氣）。此時，中間的砂箱接上真空管抽真空，在下箱關閉真空管，下箱的尼龍薄膜就脫在中箱上了。
4、用同樣的方法制作上箱的模板，最后上下兩個箱扣在一塊，留出澆注口和排氣口，當鐵水澆入后，保壓3~5小時。再吊起兩型箱，當關閉真空管，砂子全部散落，就會呈現(xiàn)出鑄鐵板。
5、型砂通過砂篩過濾，去除雜質，流入冷卻管道冷卻，再重復使用。去掉鑄鐵板飛邊毛刺擺好，時效靜置，等到要使用前再進行對鑄鐵板的噴砂處理以及表面的光潔的處理。（用氣體噴出小的鋼珠，反復擊打鑄鐵板表面清理雜質，使得鑄鐵板表面平整、光潔）。
二、真空鑄造鑄鐵板的工藝特點
真空鑄造鑄鐵板不足之處就是，相對傳統(tǒng)砂型鑄造而言，制造的成本較高，這部分成本的提高可以在產(chǎn)品的附加值中去抵消。因此與傳統(tǒng)砂型鑄造工藝相比，真空鑄造鑄鐵板的優(yōu)點還是很多的，總結如下：
1、真空鑄鐵板的尺寸精度高，鑄鐵板表面光潔、輪廓清晰、尺寸準確。鑄型內(nèi)腔表面覆有塑料薄膜，用較細干砂，使鑄型硬度高且均勻，鑄型面光滑無瑕庇。，砂箱起模容易，型腔不易變形。澆注時，由于砂箱保持真空狀態(tài)，有利于金屬液充填型腔；
2、真空鑄鐵板加工余量小，利用率高。省去有關粘合劑、附加物及混砂設備。由于金屬液在型腔中冷卻速度較慢，金屬活動性較好，充填能力強，有利于金屬的補給，提高金屬的利用率，鑄型硬度高、冷卻慢；利用補縮，減少冒口的尺寸，減少了加工余量。模具及砂箱使用壽命長。
3、各種運行維修費用減少，節(jié)約投資。除需要增置真空泵和采用專用的砂箱外，其他設備較為簡單。由于真空鑄造使用干砂，落砂容易，可以省去落砂機、混砂機及一些輔助設備，投資費用少，設備維修方便；節(jié)約原材料和勞動力，砂子的回收率高，
4、工具的使用壽命有效延長。因真空鑄鐵板有塑料薄膜保護，拔模力很小，只有微震且不受高溫高壓作用，所以模樣不易變形和損壞。
三、真空鑄造技術與傳統(tǒng)鑄造技術的比較
（一）、傳 統(tǒng) 的 鑄 造 工 藝 流 程
傳統(tǒng)鑄鐵板的鑄造工藝（也稱為“翻砂”），首先要做一個鋁模，在砂箱里造型，此時的砂子是濕的，先造型一半（分為上箱和下箱），用氣錘擊打型砂，形成一半，再將鋁模提起翻個在下箱中再造型，形成另一半。在型箱里刷上涂料（耐高溫），將型箱吊起對扣固定，留出澆注口和排氣孔，當鐵水溶化后將其澆注入口后，就基本完成了。此時的型箱要保持不動，等到第二天，鑄件退溫后，再將上下型箱吊起，取出工件，去掉飛邊毛刺，鑄件完成了，等待時效靜置。傳統(tǒng)的砂鑄鑄鐵板，會因為鑄造工藝的特點，砂箱造型困難，容易塌砂，使得鑄件表面粗糙或者缺陷。不能實現(xiàn)精密鑄造的精美造型要求。
（二）、傳統(tǒng)鑄造工藝存在的問題
1、變形問題
傳統(tǒng)的普通砂鑄工藝，尤其是鋼琴的鑄鐵板鋁模很容易變形損壞，因為每天都要由氣錘擊打型砂，承受壓力大就很容易變形（鋁模較軟），一旦鋁模變形，鑄出的鑄件也隨之變形。鑄鐵板的變形將直接影響到裝配的尺寸要求，如碼橋的高度、擊弦點位置等，如果勉強調整尺寸裝配起來，在后續(xù)的調試過程中還會出現(xiàn)擊弦機的定位尺寸問題等等。所以，要保證鑄鐵板的安裝尺寸，鑄造的過程很重要，要求鑄鐵板不變形，如何解決預彎應力的變化，都是一個很重要的問題。在現(xiàn)場要做許多次的實驗，要經(jīng)常檢查校對，避免彎曲變形。
2、 表面光潔度問題
當鑄鐵板變形問題解決了，還有表面光潔、平整度問題，在后期的加工中會花費較多的時間和用材，如：需用角向砂輪機打掉多余的部分，用膩子修補凹陷的部分，再用底漆補平表面，砂平等等，有較大的工作量，將增加制造成本，也會影響到生產(chǎn)的進度。在許多的鋼琴制造企業(yè)中都會遇到的這些問題，而且還是經(jīng)常會出現(xiàn)的問題，這時就要及時對于鋁模做調整、修補等等，耽誤生產(chǎn)。
3、 鑄件的強度問題
傳統(tǒng)的砂鑄通常都用沖天爐（燒焦炭的）來溶解鐵水，制造成本低，雖然同樣可以按照HT150的灰鑄鐵標準生產(chǎn)鑄鐵板，但焦炭中含有較多的雜質溶入鐵水中，也會影響到鑄件的強度。所以也有改成用電爐來溶解鐵水，但是由于砂鑄工藝的特點，上述的鑄件品質問題很難避免的。
（三）、鋼琴鑄鐵板對鑄造的要求
立式鋼琴的琴弦總拉力能達到15噸左右，三角鋼琴的琴弦總拉力最大的九尺琴能達到26噸。如此大的拉力絕大部分是由鑄鐵板承擔的，因此鑄鐵板是否有足夠的抗壓抗彎強度，是鋼琴穩(wěn)定的基本條件。
模型的要求是鑄造中的重要環(huán)節(jié)，鑄鐵板的形狀尺寸設計非常重要，在制作時需注意各連接的斷面之間厚薄尺寸相差不能過大，筋桿與板片的連接需要逐漸過渡，折角處不能形成鈍角，應采用圓角過渡。這樣可在琴弦拉力增加過程中，很少產(chǎn)生變形或避免斷裂的可能性。為了使鋁模易于出模，模型要有一定的脫模斜度，這樣不至于損壞砂型。因此在澆鑄鑄鐵板前，應將此種鐵水按抗拉抗彎國家標準澆鑄成試棒，進行測試，合格后才能進行正式澆鑄。
傳統(tǒng)的鑄鐵板鑄造材料為灰口鑄鐵和球墨鑄鐵。鑄鐵板制作時，板片處比筋桿處容易冷卻。易于冷卻的板片部分會析出少量的石墨，增加了鑄鐵板的碳化合物，形成硬性碳化鐵。冷卻較慢的筋桿部分，具有較充分的時間將鑄件中的碳轉變?yōu)槭蔀橄鄬^軟的鑄鐵。因此在筋桿與鐵板的連接部分，要盡量采用均勻過渡的設計準則。
鑄鐵板在澆鑄時必須排除存在于其中的氣體。鑄鐵板中一旦有氣泡出現(xiàn)就形成空穴冷隔，并且可能產(chǎn)生斷裂，避免的方法就是提高鐵水溫度。鑄鐵板因澆鑄時的冷卻過程不均勻，可能產(chǎn)生收縮裂縫，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，還可能有其他原因，如砂模太硬、過于潮濕或者出模過早等原因。
砂模上的澆鑄口對澆鑄鐵板也很關鍵，澆鑄口應在鐵水不受阻的情況下順利的流入砂模。而不良的澆鑄口可能使鐵板產(chǎn)生內(nèi)應力，在掛弦拉緊時，鑄鐵板在強大的張力作用下產(chǎn)生變形而斷裂。因此，要鑄造出好的鑄鐵板，不但具有充分的理論依據(jù)，而且具有豐富的實踐經(jīng)驗。
四、真空鑄造技術在現(xiàn)代鋼琴中的應用
筆者認為在國內(nèi)真空鑄造技術經(jīng)過多年的實踐，應用在鋼琴制造中已日趨成熟。它突破了傳統(tǒng)的砂鑄工藝的局限，使得鋼琴鑄鐵板有許多的創(chuàng)新之處，建立了國產(chǎn)鋼琴的創(chuàng)新理念，有力地推動了國產(chǎn)鋼琴的技術進步。舉例如下：
1、真空鑄造浮雕式編碼技術
在哈曼尼鋼琴上可以看到每一片鑄鐵板都鑄造有一個出廠編碼號，清晰工整，一片一號不重復，它可作為產(chǎn)品質量跟蹤的一個編號，（已成為品質跟蹤卡上的必備數(shù)字），也可以作為鋼琴的防偽標識（無法涂改）。另外在鑄鐵板上鑄出精美的浮雕式圖案栩栩如生，是目前國內(nèi)鋼琴不多見的。
2、真空鑄造鑲嵌式弦枕
利用真空鑄造技術，哈曼尼鋼琴繼而研發(fā)了鑲嵌式弦枕、高音區(qū)雙泛音裝置、V形壓弦條等三項專利技術，尤其是鑲嵌式弦枕，在鑄鐵板上鑄出一個凹槽，再鑲嵌一根直徑僅為2.5毫米的不銹鋼條作為弦枕，這樣一旦鋼琴用久了，弦枕磨損了可以換一根，鋼琴的基本尺寸還可以保持不變的。不銹鋼條作為弦枕可以保證弦枕與琴弦交點的一致性。從鑄出的凹槽來看，必須是很精確的，如果凹槽鑄出后變形或者高低不平，那么，弦枕的安裝就會出現(xiàn)問題，甚至整個鑄鐵板都報廢的。通過采用不銹鋼線鑲嵌在鑄件弦枕槽內(nèi)，實現(xiàn)弦枕面的R度統(tǒng)一，保持與各弦之間的接觸點一致，不會因弦枕銹蝕而產(chǎn)生誤差。
因此，這項工藝上的保證很重要。如果用普通的砂鑄工藝是完全無法實現(xiàn)的，表面的光潔度也無法達到的。利用真空鑄造技術，使得傳統(tǒng)的鋼琴制造得到一種創(chuàng)新，在高音處改善了音色，保證了音質。對于生產(chǎn)方面來說是新工藝新技術的成功應用，產(chǎn)品的差異化特點的體現(xiàn)。對于銷售方面來說是產(chǎn)品的特點賣點，使得消費者有更多的選擇。
3、真空鑄造加工孔位
在應用真空鑄造技術方面，為了解決鉆孔靠模問題，哈曼尼鋼琴利用真空鑄造工藝的特點，將鑄鐵板上的所有的孔位，都鑄出魚眼孔。如：弦軸釘孔、鐵板釘孔、鑄鐵板四周的固定螺絲孔、壓弦條的固定螺絲孔、擊弦機的固定上婆螺絲孔等等。這樣一來只要直接對著魚眼孔就可以鉆孔了，也不需要鉆孔靠模，其鉆孔的速度要比數(shù)控鉆床的速度要快，誤差率很小，完全在允許的范圍之內(nèi)。這一創(chuàng)新是傳統(tǒng)砂鑄無法實現(xiàn)的。
上述舉例說明利用真空鑄造工藝制造的“R版”浮雕式編碼技術鑄鐵板、鑲嵌式弦枕、高音雙泛音裝置、V形壓弦條等四項專利技術，開創(chuàng)了真空鑄造鑄鐵板的歷史先河，為中國的鋼琴制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質量的提升奠定了堅實的基礎。
結語：真空鑄造技術，不是新的鑄造工藝，在許多的鑄件中都有采用的，尤其是工業(yè)化水平先進的一些機床類的鑄造，應用的較多。為使國產(chǎn)的鋼琴與世界其他先進國家的鋼琴水平相抗衡，福州和聲鋼琴有限公司生產(chǎn)的哈曼尼鋼琴，將其開發(fā)用于制造鋼琴的鑄鐵板中。由于真空鑄造技術具有能夠適應生產(chǎn)形狀非常復雜、厚度變化很大、鑄件無縮孔及縮松現(xiàn)象等優(yōu)點，它不使用粘結劑，落砂簡便，使造型材料的耗量降到最低限度，減少了廢砂，改善了勞動條件，提高了鑄件表面質量和尺寸精度，降低了鑄件的生產(chǎn)能耗。因此，在中國的鋼琴制造產(chǎn)業(yè)中，一定會成為很有發(fā)展前途的先進的鑄造工藝。
