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[材料应用] 从长江钢琴所采用的第三代碳纤维击弦机说起 |
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 中国最高端的民族品牌----长江钢琴，采用第三代碳纤维超反应击弦机，已经推出，反响强烈，先后夺得数个金奖，第三代碳纤维击弦机的优越性毋庸置疑，下面就技术性能做一个详细的介绍，以飧阅者。 第三代碳纤维钢琴击弦机，在国外发达国家已经非常普及，中国市场最先是通过日本KAWAI原装钢琴了解到第三代碳纤维击弦机的这个概念。 其实，在欧美，技术更先进的公司还有诸如STEINWAY&SONS，MASON&HAMLIN，WNG，LANGER，KAWAI。这些世界第一流的乐器公司最先采用尖端材料的创新设计，一直不断地在改变着现代钢琴击弦机所固有的观念、期望、材料、设计、维护等方面。 碳素纤维又称碳纤维（Carbon Fiber，简称CF）。在国际上被誉为“黑色黄金”，它继石器和钢铁等金属后，被国际上称之为“第三代材料”，因为用碳纤维制成的复合材料具有极高的强度，且超轻、耐高温高压。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为230~430Gpa，亦高于钢。 碳纤维击弦机，也称为第三代超反应击弦机。（注：ABS是第二代击弦机。） 据美国加州州立理工大学的实验结果。第二代击弦机与传统木制材料相比，强度提高50%，耐候性提高30倍，尺寸统一性（精度）提高18%。而第三代碳纤维击弦机强度比第二代要高75%。 第三代超反应碳纤维击弦机具备优点： 1. 反应更快!（回键速度提高25%，意味着连击速度可达惊人的9~10次/秒，仅次于三角琴） 2. 力量更强！（强度提升，硬度加强，是能量获得更有效的传递） 3. 可控性佳！（精密的设计，使弹奏更具有可控性） 下面给有兴趣了解最先进钢琴制作材料科学的消费者做较为详细的介绍， 感谢在国际著名的WNG公司任职多年的好朋友提供的素材。 第三代碳纤维超反应击弦机的产生及优势： 木质材料VS复合材料 材料科学已经在过去的100年里取得了难以置信的进步，唯有木质材料还独存于今天的钢琴击弦机中，在科技非常发达的今天，木质击弦机的种种弊端已经暴露的淋漓尽致。  材料 近代，当欧美发达国家的一流钢琴制作专家，开始构思设计新型钢琴击弦机时，他们很快发现木头、呢料轴衬和传统材料不是那么好而且最终会阻止能量的释放，了解到这些后，这些一流专家决定摈弃传统的钢琴击弦机材料并使用那些更坚硬、放心、耐用且只需要低维护的最新科技材料。  先进的复合材料 第三代碳纤维击弦机的核心和主干材料是上图黑色的复合材料，这不要混淆于普通塑料，图中这种复合材料（碳纤维）要比木质材料更加坚硬耐用。这种力量造就了钢琴制作的突破性设计，这种设计效果是使用木质材料所无法达到的。  坚硬的轴衬 因为轴衬是钢琴击弦机中一个非常重要的零件，而第三代碳纤维击弦机使用的是一种新型很坚硬且稠密的材料作为其轴衬。这种材料不仅完全不透水，还能保持非常稳定的针扭矩和经过一千八百万次敲击后仍有的统一性。轴衬以合适的紧度在钢琴击弦机中运作太紧的话针就不能转动；过于宽松又会导致针晃动不停；阻力的任何变化都会直接影响到钢琴的触感。传统木质击弦机使用的是呢料轴衬，因此很容易受潮，也容易因季节变化吸收湿度情况而膨胀或收缩。这不仅会导致钢琴触感不灵敏和不一致，也使得调整一台钢琴变得非常麻烦。 每天都会有越来越多的人，都会发现新型复合材料的击弦机具有惊人的清晰度、一致性与响应性。 设计 这种复合性材料的使用为这些欧美发达国家的击弦机公司，开启了世界设计领域的“大门”。 他们使用的材料不再仅限于木材质地、转而创造出高度可定制、适应性强的击弦机部件，而且几乎能够满足任何翻新及维护需要。 减少的旋转力量 第三代碳纤维击弦机，利用先进复合材料的设计灵活性，已经把联动器中心重力移向了中心轴。这种转变大大减少了联动器的转动力量，并使人们在弹奏时更轻便，这是使用木质材料所不可能达到的效果。 双面毡制顶杆 第三代碳纤维击弦机的顶杆和复合材料顶杆上的勺子都是毡制的，这样的话就可以在使用击弦机时尽可能的没有噪音。 可定制的系统 欧美发达国家的击弦机公司已开发并整合了几个集成系统以装进击弦机部件，这样就使它们不仅适用于任何钢琴，还让翻新师们能够解决无数的击弦机几何问题。此外，这些系统还让钢琴家们能获得一种更为具体的触觉或感觉，翻新师们也能很容易地调整钢琴达到钢琴家们所需要的性能。 可定制的底座 新型的碳纤维击弦机，可以有9种不同的底座，在1/2MM的增量中有14种可选位置-----一个令人难以置信的126种可能组合。 可供选择的可粘型底 可供选择的可粘型底，第三代碳纤维击弦机公司，生产可供选择可粘的粘型底呢。在传统的击弦机中，如果需要添加一个底呢，将不得不购买一整套全新的联动器，或者如果想把它取下来，就不得不对其做一个不可逆转的改变。碳纤维击弦机公司的底呢系统是专门设计来解决这个问题的，它能在不损坏联动器的情况下取下或粘上底呢。 3种规格的顶杆 碳纤维击弦机公司提供3种不同规格的顶杆来与大量不同种类的钢琴相配。 维护 世界尖端材料于业内领先设计的完美组合 碳纤维击弦机公司创新性的钢琴击弦机不仅维护与管理成本最低，而且表演性能也很棒。 坚硬的轴衬 碳纤维击弦机，使用的是一种专门开发的完全不受外界湿度环境影响的硬质轴衬材料，并且也不需要每个季节都去校准。传统的钢琴击弦机使用的是一种“热胀冷缩”的呢料轴衬，这就需要在钢琴中保持触感的一致性而做频繁的修理。  合成麂皮 新型碳纤维击弦机的鼓轮材料是钢琴界已使用了超过20年的一种合成材料，且经证明这种材料的鼓轮比传统麂皮鼓轮的使用寿命更长。此外，这种合成材料比普通麂皮料更滑润，还不会变干或者发出声响。 自动润滑表面 新型碳纤维击弦机的先进复合材料， 另一个优点就是其平衡杆、顶杆和顶杆触头都不需要润滑、木质钢琴击弦机需要用以石墨涂料或聚四氯乙烯润滑剂以保持正常运作，然而这些涂料在使用中会逐渐磨损掉，进而使得木质击弦机需不断重新添加润滑剂以保持其正常工作。 不锈钢弹簧 新型碳纤维击弦机所有联动器部件的弹簧都是不锈钢的，这种不锈钢弹簧相传统击弦机中的磷青铜弹簧而言要更稳定且张力持续时间更长。 架轴上的螺丝很紧 木质材料和呢料轴衬都会随着季节的变化而扩张或收缩。然而，湿度并不会影响到木质击弦机内部的架轴上的螺丝。当季节变化时，架轴上的螺丝就会松动。因为新型碳纤维击弦机使用的是先进复合材料，其内部击弦机是不受湿度所影响的，因此螺丝松动也将不再是一个麻烦事，并且从不需要重新上紧。  木质材料VS复合材料 100年前，高尔夫球杆、网球拍、飞机和击弦机部件都是由木头制成。 快速前进到今天，你会发现只有钢琴击弦机仍然是木头制成。 在过去的一个世纪里，成千上万的创新和技术上的重大突破均已被发现很纯熟，然而只有钢琴击弦机仍沿用早在19世纪就使用过的方式。 为什么呢？ 出于对未知因素的考量，大多数生产击弦机的公司都选择不利用或简单地忽略改进设计和材料，更不愿意偏离上个世纪的所谓尖端材料---木头。  精密的仪器 一架钢琴的击弦机是由一系列的小零件相辅相成，如果其中某一个组件出了问题，那么就会迅速升级，影响整个音符，不言而喻，要构建一个可行、灵敏的击弦机并能经得起时间的考验，就必须使用一种既非常耐用又可行的材料。 未释放的张力 木材是一种“张力材料”，这就意味着其内部存储有张力。随着时间的推移，这种张力会被释放、木材就会变形并且原来切过的地方会有变化。在一台钢琴击弦机中，每个组件都有木头制成且易受影响而改变，不过，受影响最大的部分还是顶杆和弦槌柄。 顶杆微妙地与联动器紧密相容的对齐。当顶杆的内部张力释放后，它会很容易的就失离它在联动器窗的位置并于平衡杆相接触。这种接触会产生摩擦力，从而导致音符无法弹奏。 弦槌柄的张力释放通常会导致其胶水粘的榔槌向左或者向右移动，这种移动不仅会影响到琴弦对齐（改变音符的音色），还往往会导致胶水粘的榔槌与其他榔槌相接触，从而导致音符出现错音或根本不能弹奏。 尽管湿度的确会加快进程，但木头释放张力的时间表完全是未知的。因为木头是有机材料，所以无法推算其年限，这有可能是一年也有可能是十年。无论如何，一旦它发生改变时，就必须为击弦机校准，这也会增加钢琴的维护成本。 湿度与架轴上的螺丝 木头是一种吸湿性的材料，这就意味这它很容易吸引水份。在夏天的时候，空气中的湿度上升，木质击弦机就会吸入水份，这将导致他们膨胀。在冬天，情况则相反---湿度会降低，因此木材变干并收缩，这种热胀冷缩的循环不会造成很大的麻烦，然而并不是每个传统击弦机的零件都是由木头制成的。 压缩形变 例如连接铝条与架轴的螺丝是金属的，因此它们就不受湿度影响，当木质架轴沿着金属螺丝四周膨胀时，它就会变得更紧并压紧木头，这就叫做压缩形变。年末的时候，当湿度下降，木质架轴变干并缩小，就会永久性的沿着螺丝头变得更小，因此螺丝现在是松散的并不会再贴住长条上的架轴，当弹奏时，它就会发出声响，零件会摆动。出于此原因，大部分钢琴技术人员会在定期调音同时收紧这些松动的螺丝。 当然，来年夏天，湿度再次上升时，另一个压缩形变就产生了，因为多年以来，这种压缩形变一直在循环，架轴中的木头就会永久的被破坏且不能恢复，因而导致一个昂贵的更换过程。 木材硬度是不一致的 每一块木材的硬度都是极其不一致的，因为木头是一种天然的有机材料（如，它会生长），所以无法精确地被创建或控制，这就导致其中的部分木头或硬或软，尽管它们可能看起来是一样的，不幸的是，无论硬质还是软木头都被用来制作钢琴击弦机的，并且软质木头普遍多于硬质木头。 复合材料 要想得到一个较好的钢琴击弦机，就要使用复合材料，不能混淆于简单的塑料，复合材料是更高级并由两种不同材料所组成的更先进的材料。通常，一种复合材料最开始是以一类塑料为基础，这种材料虽坚硬，但太容易弯曲；于是对它加以纤维，从而增加硬度。这样做的结果是，这种材料需要将两种最好的材料合并成一种类似于像不锈钢这样的金属合金材料。 黑色图标就是碳纤维击弦机使用复合材料所制作出的联动杆，它是一款可定制的、相当坚硬耐用且防水的一种材料，任何一种由该复合材料制成的部件都将不会再体验“张力释放”且不在随着季节变化而膨胀或收缩，这就是制作钢琴击弦机最理想的选择。 精确的击打 对于音色，弦槌击中钢琴琴弦的最佳地方是极为重要的，这被称为最佳击弦点。最佳击弦点是琴弦上会发出最清晰亦或是可能发出最大音量的一个点。一般来说，琴弦越长，最佳击弦点的移动范围就越大。因为高音弦比低音弦要短很多，因此它们的最佳击弦点的移动范围就要小很多----它是如此的小，以至于如果榔槌击打琴弦时稍微偏离了这个点，音调和音量都将会戏剧性的降低。 当木质击弦机部件出现变化时，可能会导致弦槌无法击中最佳击弦点，导致音符听起来很单调。像“敲打”一样，此步骤用以弥补钢琴音色，并使所有的音符都能在同一音量中被弹奏出来。同样地、将弹奏性能很好的琴键向下弯，使其与那些弹奏性能较差的琴键相匹配。 美国有数百家音乐学院及大剧院等专业音乐机构在使用第三代碳纤维击弦机，并得到了广泛的认同，获得了巨大的荣誉。碳纤维击弦机作为当今高科技的艺术产品，昂贵的价格也会随着普及率的提高逐渐进入到寻常百姓的家庭生活学习当中。 在美国，使用第三代碳纤维击弦机钢琴的著名音乐院校和团体，参考名单如下： 阿默斯特学院 奥本大学 波尔州立大学 班夫中心 贝林顿学院 波士顿大学 杨百翰大学 巴特勒大学 加州艺术学院 加州州立大学 萨达维尔大学 中密歇根大学 魁北克音乐戏剧学院 康奈尔大学 达特茅斯学院 杜克大学 东华盛顿大学 佛罗里达州大学 佐治亚州立大学 格林内尔学院 哈佛大学 希尔斯代尔学院 路易斯安那州大学 曼哈顿音乐学院 马歇尔大学 迈阿密大学 米德兰大学 新英格兰音乐学院 纽约音乐学院 北伊利诺斯大学 俄克拉荷马大学 皇后学院 孟菲斯大学 旧金山州立大学 圣地亚哥州立大学 南方平原学院 南伊利诺伊大学 圣-约翰费舍尔学院 圣路易斯校区 斯坦福大学 蒙特利尔大学 阿拉巴马大学 阿拉斯加大学 加州大学伯克利分校 中佛罗里达大学 芝加哥大学 辛辛那提大学 科罗拉多大学 芬利大学 爱荷华大学 肯塔基大学 密歇根大学 密西西比大学 密苏里大学 林肯内布拉斯大学 新墨西哥大学 北卡莱罗纳大学 普吉港大学 罗切斯特大学 南佛罗里达大学 德克萨斯大学 太平洋大学 犹他大学 维多利亚大学 麦迪逊威斯康辛大学 约克大学 范德堡大学 华盛顿州立大学 西佛吉尼亚大学 韦顿学院 纽约州联合学区 威尔伯莱特学院 | |
发表于 2015-11-11 01:24:47
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