一臺鋼琴的好壞,材料的選用是非常重要的。國際上把鋼琴分三大系統,一是共鳴系統,二是鍵盤機械系統,三是外殼系統。本文所要論述的是鍵盤機械系統中材料的選用。
鍵盤機械系統中的材料按照鍵盤機械零件基本用料的種類,可分為木質和金屬兩種,此外,還有一些做鋪墊用的零件,是用毛氈、呢、皮革和紙等材料做的。根據效用及鍵盤機械零件工作性能不同,木質零件有的用金葉木樹材,有的用堅硬的闊葉樹材。
目前,國內外的鍵盤多半用普通的云杉制作,云杉的特點是容易加工,并且價錢相對便宜。鍵子彈奏部分的標準尺寸比較大,允許采用未受損害的輕質木料,所以常常使用云杉或輕的闊葉樹材,如椴木等制造鍵子。鍵盤特點和性能要求鍵子應該堅固、輕便且不易變形,特別是在側面,否則在彈奏時鍵子就會互相碰撞。所以為了減少平面變形的可能,制造鍵子用的成材要徑切,使年輪朝著鍵子側面,因為木材的徑切面板材收縮小,不易翹曲,木紋挺直,硬度也較好。
鍵盤機械木質零件在強度和抗變形方面的要求很高,這些零件尺寸雖然不大,但有些還要注入其它的金屬零件,所以若干零件的負荷重量非常大,因而選用材料的強度起著決定作用。例如,用云杉做的鍵架為了使鍵盤圓銷種得牢固,粘在鍵架上的中木一般采用山毛櫸或樺木。
此外,鍵盤機械——擊弦機零件,其工作性能和特點要求零件須保持正確的形狀和尺寸,零件的制造,包括裝配及調整,精密度要達到0.1mm,所以微小的變形也會破壞整個鍵盤機械的正常工作。因此,對于制造擊弦機的零件選用的木材,需要進行特別的精選和加工,如采用人工及機械干燥,保持符合產品性能要求的含水率。在擊弦機中幾乎所有的木質零件都用色木、鵝耳櫪制造。
現代制造工藝中金屬零件在鍵盤機械系統中也是必不可少的。如在鍵盤機械——擊弦機中的彈簧和三角琴的調節螺釘,都選用黃銅材質制成。為什么一定要選用黃銅材質來制成呢,因為黃銅具有良好的力學性能,熱態下塑性強,切削性好,易釬焊和焊接,耐蝕。假如這些金屬采用其他金屬材料,致使這些零件生銹,就會產生非常嚴重的后果。擊弦機中所有的彈簧的尺寸都很細小,這些彈簧表面若有一薄層銹蝕,就會改變它的撓性,以致會改變鍵盤機械的靜阻力。大部分金屬線材零件在鍵盤機械的調整過程中要被弄彎曲或改變形狀、角度等,以便正確保持零件之間應有的間隙及鋼琴的整體效果。因此,這些零件用帶有防腐蝕層的金屬制造是最好的。
很多時候,為鍵盤機械精選出來的木材,也不一定是制造相關零件的理想材料。為什么這樣說呢,因為盡管經過精選,采取了預防措施,但總免不了有變形的可能。因此,有很多鋼琴制造商都在研究、想方設法地去試圖采用具有更大抗變形性的材料來代替木材做鍵盤機械零件。
目前,國內最常見的就是用塑料材料來代替部分鍵盤機械零件,從制造工藝方面和效益來考慮的話,塑料、金屬、木材混合搭配使用更為合理。多種材質配合使用,主要以制造過程所采取的工藝手段及鍵盤機械的結構性來確定。在鍵盤機械中,擊弦機的聯動器、震奏桿等采用塑料,用機械加工技術熱壓成模,用壓鑄技術把零件制成所要求的形狀,這些塑料零件就可以保持著木質零件的外形,并且性能可以比木質零件更具有抗物理性變化等優點和特點。而且,在大量生產鍵盤機械中采用塑料的話,不但生產周期可以大為縮短,工藝過程可以簡化,產品質量得到有效保證,并且經濟效益明顯。因此,選用塑料材料代替日趨緊缺的木材用于制造大量的鍵盤機械零件是可行的。