專利名稱：高模量鋼琴聲輻射板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
樂器
背景技術(shù)：
現(xiàn)有鋼琴聲輻射板，目前通常采用密度較小的優(yōu)質(zhì)松木制作，其面板厚通常為1cm左右，背面結(jié)合有一定數(shù)量、等距、平行分布的加強(qiáng)肋。加強(qiáng)肋截面通常為2×2cm左右，其間距在15-20cm左右。而在從靠近輻射板邊界的某一位置始，截面迅速減小，以使其邊界有較小的，適當(dāng)?shù)膭哦?，以利低頻的輻射。
用作聲輻射板的理想材料，其密度應(yīng)盡可能小，模量應(yīng)盡可能高，力學(xué)特性均衡一致①。這樣就意味著質(zhì)量足夠小，響應(yīng)策動(dòng)足夠快且均衡的聲輻射器，對(duì)聲輻射的聲學(xué)品質(zhì)更有利。早在多年前，就已有用金剛石材料用作高頻輻射體的電動(dòng)揚(yáng)聲器②。
松木微觀組織結(jié)構(gòu)松軟，其強(qiáng)度、模量遠(yuǎn)不及鋼、鎂鋁合金等輕金屬材料，更遠(yuǎn)不及高模、超高模碳纖維③。但因其密度相對(duì)這些金屬小很多，盡管其模量不高，仍在樂器制造中得以廣泛應(yīng)用。
除松木面板其模量不如上述鋼鐵。鎂鋁合金、碳纖維材料外，其上的平行、基本等距分布加強(qiáng)肋，在其尤其是在小尺度內(nèi)(小于兩加強(qiáng)肋間距)，在其長(zhǎng)度方向，和與其長(zhǎng)度方向垂直的方向上，其辦學(xué)特性存在相應(yīng)的各向異性差異，而這種變化的、不連續(xù)的各向異性力學(xué)特性，作為聲輻射器，顯然沒有力學(xué)特性均衡一致的各向同性材料優(yōu)越。


發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有鋼琴輻射板和其上的加強(qiáng)肋，均為模量遠(yuǎn)不及鋼鐵、鎂鋁合金等高模量材料的松木，且加強(qiáng)肋使得輻射板尤其在其小尺度上，其力學(xué)特性存在各向異性特性差異。本方案把高模量鎂鋁合金薄膜、超高模量碳纖維和松木復(fù)合為一體，使其成為整個(gè)輻射面上力學(xué)特性均衡一致的、模量顯著高于現(xiàn)有輻射板的復(fù)合板殼結(jié)構(gòu)④聲輻射板。
本方案輻射板基體仍沿用密度較小的松木，仍以三塊厚3mm左右的單板。相鄰兩單板，以順紋方向120度或90度交錯(cuò)疊合。在第一層和第二層單板間，以及第二和第三單板間，分別置入二層高模、超高模碳纖維網(wǎng)或織布(其模量不小于300GPa)。在已疊合的輻射板上下表面上，分別再疊合一層0.2-0.5mm的高模量鎂鋁合金膜。成型后的輻射板其面為平面，無加強(qiáng)肋。這樣，以本方案采用鎂鋁合金0.3mm的厚度值計(jì)，整個(gè)音板相對(duì)現(xiàn)有輻射板，其平均密度和質(zhì)量，基本相當(dāng)(本方案無加強(qiáng)肋)而在輻射板厚度方向上其上下表面的高強(qiáng)高模的“板殼結(jié)構(gòu)”的優(yōu)異力學(xué)特性，和高模量纖維的加強(qiáng)，使得本方案輻射板模量顯著高于現(xiàn)有輻射板。
聲輻射板在響應(yīng)相應(yīng)各弦的策動(dòng)時(shí)，本方案與現(xiàn)有輻射板對(duì)振動(dòng)傳遞，有著因這種構(gòu)造的改變而不同。現(xiàn)有輻射板傳遞振動(dòng)的材料是松木，本方案則因合金膜和高模、超高模碳纖維，其強(qiáng)度和模量遠(yuǎn)大于松木基體，因而，傳遞振動(dòng)的材料基本是合金膜和碳纖維；同時(shí)合金膜和網(wǎng)狀的碳纖維與基體復(fù)合后，在平面的各個(gè)方向，力學(xué)特性是均衡一致的。因而，其聲輻射的聲學(xué)品質(zhì)相應(yīng)得以顯著提高。

具體實(shí)施例方式 松木單板基體的制作與現(xiàn)有的相同。在第一、第二層以及第二、第三層單板之間，分別均勻置一層孔隙度適當(dāng)?shù)母吣?、超高模量碳纖維(模量不小于300Gpa)網(wǎng)或織布。此復(fù)合材料的成型，按復(fù)合材料相應(yīng)工藝，輔以相應(yīng)的膠粘劑和表面處理，使其復(fù)合牢固。進(jìn)行復(fù)合施工時(shí)，為使此兩層纖維網(wǎng)或布，其纖維能保持適度的緊張，在此兩層纖維的四周施加適當(dāng)拉力，直至完全成型。
復(fù)合成型后的輻射板，同樣按復(fù)合材料相應(yīng)工藝，輔以相宜膠粘劑和表面處理，在其上下表面分別復(fù)合一層0.2-0.5mm厚的高強(qiáng)高模鎂鋁合金膜。
最后復(fù)合成型的輻射板，其面為平面，無加強(qiáng)肋。
參考書目
1、《鋼琴制造》輕工業(yè)出版社 1960年版 第51-54頁(yè)
《現(xiàn)代音箱、揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)、裝調(diào)與檢修》 第213-216頁(yè)
電子工業(yè)出版社 1996年11月版
2、《現(xiàn)代音箱、揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)、裝調(diào)與檢修》 第429頁(yè)
3、《力學(xué)》河南教育出版社 1988年11月版 第339頁(yè)
《中國(guó)大百科全書》電子版 機(jī)械工程卷 工程材料章節(jié)
化工卷 合成纖維章節(jié)
礦治卷 金屬材料章節(jié)
4、《中國(guó)大百科全書》電子版 力學(xué)卷 結(jié)構(gòu)力學(xué)章節(jié)。
權(quán)利要求
1. 高模量鋼琴聲輻射板，基體材料為松木，其特征是由3層松木單板疊合的基體，在其第一、二層，以及第二、三層單板間，分別復(fù)合一層模量不小于300Gpa的高模、超高模碳纖維網(wǎng)或織布；在疊合后的基體的上下表面分別復(fù)合一層厚0.2-0.5的高強(qiáng)高模鎂鋁合金膜。
全文摘要
高模量鋼琴聲輻射板。通過把高強(qiáng)高模碳纖維、鎂鋁合金，以適當(dāng)?shù)慕M織形式，與密度較小的松木基體，結(jié)合為力學(xué)特性優(yōu)異的復(fù)合板殼結(jié)構(gòu)聲輻射板。棄用加強(qiáng)肋。大幅提高彈性模量和力學(xué)均衡特性，顯著提高聲輻射的聲學(xué)品質(zhì)。
文檔編號(hào)G10C3/00GK101281743SQ20071009595
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2007年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月2日
發(fā)明者楊治安 申請(qǐng)人:楊治安