陈振兴，周永东，周凡，付宗营，高鑫：钢琴制造对木质材料及生产加工的要求 1-2 钢琴制造对木质材料的要求 221107

钢琴制造对木质材料及生产加工的要求 1-2 钢琴制造对木质材料的要求

文/陈振兴¹，周永东²，周 凡²，付宗营²，高 鑫²

（1.特兰斯派（烟台）木业有限公司；2.中国林业科学研究院木材工业研究所）

来源/ 木材科学与技术

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除弦列外，钢琴基本部分大量使用木质材料。由于钢琴发源于欧洲，最初的钢琴制造多就地取材，采用当地常见树种木材，如音板、肋木、键盘采用欧洲云杉 （Picea abies），弦马采用欧洲水青冈木（Fagus sylvatica，又名欧洲山毛榉）。随着钢琴制造产业在全球的发展，北美、亚洲又选用当地相近性能的树种， 如西藏云杉 （Picea spinulosa）、西加云杉 （Picea sitchensis）、北美糖槭 （Acer saccharum） 作为原料。由于钢琴零件数量多，结构复杂，其生产制造可称得上一项系统工程，因此在确定了树种、零件尺寸规格、声学特性、力学指标等参数后，经典型号的钢琴一般不再轻易进行改动 （特别是音板、键盘等部位），后续多在钢琴外壳的材质、油漆、装饰等方面加以改进，以提高美观度。虽然目前国内钢琴制造产能较大，但在产品设计、制造技术等方面，与传统乐器制造强国之间仍存在一定差距，在材料选择上多借鉴一些经典型号进口钢琴。

1）音板

音板主要由 3 部分构成：共振板、弦马和肋木。共振板是音板的基础，由多块不同尺寸的板条拼接而成。主要作用是产生声音的共振和放大，多采用声学性能较好的针叶树材， 以云杉（Picea spp.） 为主，著名品牌的钢琴甚至需要指定产地的云杉。由于木材径向具有较大的弹性，共振板均采用径切板，厚度8~11 mm。为了保证演奏声音纯净，音色优美，共振板需无节子、腐朽、偏宽年轮、斜纹理等。品质较高的钢琴还需限定生长轮宽度与晚材率，一般生长轮宽度1~4 mm，且晚材率不宜超过30%。

钢琴对于声学性能的要求主要集中在音板制造过程，为了保证音板具有较好的声音表现，在加工音板过程中对共振板挑选、搭配有严格要求， 每家企业都将其视为核心技术严格保密。行业内常见共振板搭配方法主要包括3 种：按照年轮宽度搭配、按照音高搭配和按照声学常数搭配。其中按照声学常数搭配的方式应该是最为客观和科学的，目前行业中一般采用弹性模量与密度间的声学常数（  ） 作为判定标准，一般用于共振板的木材声学常数不少于1 000，并采用声学常数较为接近的共振板进行搭配组合。

弦马的作用是将弦的振动传播给共振板，由于受到弦极大的张紧力，弦马需用阔叶树材制作， 常用山毛榉（Fagus spp.）和槭木（Acer spp.）。弦马带有一定弧度，主要有两种加工方式，锯制和单板弯曲压制。一般认为弯曲压制的效果更好， 材料利用率也更高。肋木与共振板长度方向相互垂直，主要有两个作用，加强共振板的强度，同时把声波传向音板的全部面积区域（垂直于共振板方向）。肋木一般也用云杉径切材加工，截面尺寸常见25~35 mm×25~35 mm，一台钢琴具有9~17 条。肋木之间的距离间隔为 90~140 mm，高音部分肋木分布较为密集，低音部位较为疏松。

2）木质支架

钢琴的木质支架习惯称为背架，用于固定音板，要求结构坚固稳定，制造和装配简便。立式钢琴和三角钢琴的木质支架在形状上有显著区别， 但部件的名称和作用相似。以常见的立式钢琴为例，其主要包含上、下梁，两侧背柱，中间背柱， 搬运把手等。上梁和背柱主要由云杉制成，为了保证尺寸稳定性，一般采用3 层锯材胶合结构。下梁和音板框架主要采用山毛榉或槭木加工。

3）键盘机械

键盘机械是钢琴中结构最复杂的部分，一般由4 个基本构件组合成杠杆机构，主要包括琴键、联动杠杆、小槌和辅助制音杠杆 （达到消音、制音的效果）；钢琴制造行业中习惯将键盘机械中除琴键的部位称作击弦机，如图2 所示。当琴键受到外力时，其运动传到联动杠杆，联动杠杆推动小槌，随机小槌产生击弦动作，使得琴弦发生振动。在琴键受到外力弹奏的同时，制音杠杆与琴弦分离，在击弦动作完成后，制音杠杆又压在弦上， 使弦停止振动，防止“拖音”的出现。琴键一般要求强度高、比重小，多采用云杉、赤杨 （Alnus japonica）、椴木 （Tilia spp.） 等制作，白键宽 24 mm，黑键宽 11 mm，键与键之间的距离 （缝隙） 范围在1.0~1.5 mm。琴键的尺寸稳定性要求较高， 如果琴键在使用过程中发生较大变形，极易相互碰撞。联动杠杆部分对于木材强度、弹性、尺寸稳定性都有较高的要求，一般采用鹅耳枥（Carpinus spp.） 制作。小槌则多用槭木、山毛榉等。

4)外壳

传统钢琴制造中外壳常用木材主要包括云杉、桦木和赤杨，但随着资源与工艺改变，目前除高档钢琴、定制钢琴外，消费级型号钢琴外壳大量使用纤维板、胶合板类木质材料，然后在外层贴定制薄木，再进行涂饰。由于钢琴一般采用亮面漆，光泽度高，所以对薄木的要求很高，不可存在裂隙，一般采用刨切的方式生产。