樂器用金屬材料

樂器用金屬材料

樂器用金屬材料是製作樂器的金屬材料。樂器通常由振動體、傳導體、共鳴體、支撐體、附屬檔案等組成。樂器各個部件使用的材料的性能對樂器的音量、音質(音色),特別是頻率(音調)及其穩定性等有重要的影響

基本介紹

  • 中文名:樂器用金屬材料
  • 用途:製作樂器
正文,框架,

正文

製作樂器的金屬材料。樂器通常由振動體、傳導體、共鳴體、支撐體、附屬檔案等組成。樂器各個部件使用的材料的性能對樂器的音量、音質(音色),特別是頻率(音調)及其穩定性等有重要的影響。這種材料一般要求有適宜的內耗(或品質因素)、密度、彈性模量、耐蝕性和成型加工性能。中國商周時期 (約公元前17~前3世紀)就有青銅製的鐃和編鐘等金屬打擊樂器。某些戰國時期的編鐘是由含錫15~16%、鉛1~2%的銅合金製成的。
含錫10~20%的青銅,稱為響銅,用於製造鑼、鈸等打擊樂器。現在的笙、蘆笙等的簧片也都由響銅製成。這種古代就已生產的銅錫合金有良好的力學性能、物理性能和音響效果,所以沿用至今。如果合金中含錫量增高,會使樂器的音頻過高,脆性增大,容易破裂;含錫量降低,則會使樂器音頻過低,損害音響效果。銅管樂長笛也用銅錫合金製作。含鋅30%(或10%)的黃銅和含鎳30%的白銅具有音的衰減小、耐蝕性好以及可切削、彎曲、釺焊等性能好的優點,用於製造銅號等的管體,特別是喇叭出口部分。風琴、口琴的音簧要有適當彈性模量。彈性模量偏低,聲音效果不好;彈性模量高時,頻率穩定性好,可以通過控制簧片的長度和厚度把頻率調節好,並使音量、音質和發音靈敏度獲得改善。手風琴音簧一般用高碳鋼薄帶製成,薄帶應有較高的尺寸精度和適宜的硬度。硬度過高,加工困難,容易折斷;硬度過低,造成頻率達不到規定的高度,且易隨風壓變化,高次諧波數少而弱,因而音色柔和有餘,而明亮清脆不足。含碳0.85%、錳 0.5%的碳素工具鋼(同中國的 T8MnA和T9MnA牌號相近)是製造琴鋼絲 (樂器絲)的典型金屬材料。琴鋼絲應具有較高的抗拉強度(一般為250~350公斤力/毫米)、適宜的彈性模量(18000~20000公斤力/毫米),良好的耐疲勞性、韌性(一般要求彎曲8~20次,扭轉20~30次)和耐蝕性,低的內耗值。材料抗拉強度過低,除容易斷弦外,還會產生應力弛豫,頻率不穩;抗拉強度過高,則會產生基頻弱,諧波強度大、失諧過大,造成聲音不純。材料的彈性模量過高,內耗增大,會使音色不柔和,有生硬感;彈性模量過低,又會使音色過於柔和,有“悶”、“暗”感。琴鋼絲直徑通常為0.2~1.6毫米,橢圓度小於0.005毫米。橢圓度大了,會產生兩個迴轉半徑,引起兩個非諧基頻,使音色不純。琴鋼絲材料的生產,必須嚴格選用原料,採用爐外精煉工藝,保證化學成分準確、均勻和質地純淨(鋼中夾雜物和硫、磷等元素含量低);還要嚴格控制金屬塑性加工工藝參數,使用高精度的模具和合理的金屬熱處理工藝。這樣,才能獲得外表光潔、尺寸精確、組織均勻、品質因素好的產品。

框架

在樂器的金屬支撐體中,最典型的是鋼琴的框架。框架一般用灰口鑄鐵製造。支撐著琴內多達 200根琴弦的總拉力(約15~20噸力),必須保證琴體結構不變形,對琴弦振動應有共振和傳振能力。如果框架的材料抗拉強度低,會吸收過多的弦的振動,減少傳到響板的能量。框架有不諧振動音會大大影響鋼琴的音色。增加框架厚度雖能使琴體不變形,但會影響共振,減少音量。(見彩圖)
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