專利名稱：高模量鋼琴聲輻射板的制作方法
技術領域：
樂器
背景技術：
現有鋼琴聲輻射板，目前通常采用密度較小的優質松木制作，其面板厚通常為1cm左右，背面結合有一定數量、等距、平行分布的加強肋。加強肋截面通常為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，適當的勁度，以利低頻的輻射。
用作聲輻射板的理想材料，其密度應盡可能小，模量應盡可能高，力學特性均衡一致①。這樣就意味著質量足夠小，響應策動足夠快且均衡的聲輻射器，對聲輻射的聲學品質更有利。早在多年前，就已有用金剛石材料用作高頻輻射體的電動揚聲器②。
松木微觀組織結構松軟，其強度、模量遠不及鋼、鎂鋁合金等輕金屬材料，更遠不及高模、超高模碳纖維③。但因其密度相對這些金屬小很多，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、基本等距分布加強肋，在其尤其是在小尺度內(小于兩加強肋間距)，在其長度方向，和與其長度方向垂直的方向上，其辦學特性存在相應的各向異性差異，而這種變化的、不連續的各向異性力學特性，作為聲輻射器，顯然沒有力學特性均衡一致的各向同性材料優越。


發明內容
現有鋼琴輻射板和其上的加強肋，均為模量遠不及鋼鐵、鎂鋁合金等高模量材料的松木，且加強肋使得輻射板尤其在其小尺度上，其力學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合為一體，使其成為整個輻射面上力學特性均衡一致的、模量顯著高于現有輻射板的復合板殼結構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，無加強肋。這樣，以本方案采用鎂鋁合金0.3mm的厚度值計，整個音板相對現有輻射板，其平均密度和質量，基本相當(本方案無加強肋)而在輻射板厚度方向上其上下表面的高強高模的“板殼結構”的優異力學特性，和高模量纖維的加強，使得本方案輻射板模量顯著高于現有輻射板。
聲輻射板在響應相應各弦的策動時，本方案與現有輻射板對振動傳遞，有著因這種構造的改變而不同。現有輻射板傳遞振動的材料是松木，本方案則因合金膜和高模、超高模碳纖維，其強度和模量遠大于松木基體，因而，傳遞振動的材料基本是合金膜和碳纖維；同時合金膜和網狀的碳纖維與基體復合后，在平面的各個方向，力學特性是均衡一致的。因而，其聲輻射的聲學品質相應得以顯著提高。

具體實施例方式 松木單板基體的制作與現有的相同。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的高模、超高模量碳纖維(模量不小于300Gpa)網或織布。此復合材料的成型，按復合材料相應工藝，輔以相應的膠粘劑和表面處理，使其復合牢固。進行復合施工時，為使此兩層纖維網或布，其纖維能保持適度的緊張，在此兩層纖維的四周施加適當拉力，直至完全成型。
復合成型后的輻射板，同樣按復合材料相應工藝，輔以相宜膠粘劑和表面處理，在其上下表面分別復合一層0.2-0.5mm厚的高強高模鎂鋁合金膜。
最后復合成型的輻射板，其面為平面，無加強肋。
參考書目
1、《鋼琴制造》輕工業出版社 1960年版 第51-54頁
《現代音箱、揚聲器的設計、裝調與檢修》 第213-216頁
電子工業出版社 1996年11月版
2、《現代音箱、揚聲器的設計、裝調與檢修》 第429頁
3、《力學》河南教育出版社 1988年11月版 第339頁
《中國大百科全書》電子版 機械工程卷 工程材料章節
化工卷 合成纖維章節
礦治卷 金屬材料章節
4、《中國大百科全書》電子版 力學卷 結構力學章節。
權利要求
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，分別復合一層模量不小于300Gpa的高模、超高模碳纖維網或織布；在疊合后的基體的上下表面分別復合一層厚0.2-0.5的高強高模鎂鋁合金膜。
全文摘要
高模量鋼琴聲輻射板。通過把高強高模碳纖維、鎂鋁合金，以適當的組織形式，與密度較小的松木基體，結合為力學特性優異的復合板殼結構聲輻射板。棄用加強肋。大幅提高彈性模量和力學均衡特性，顯著提高聲輻射的聲學品質。
文檔編號G10C3/00GK101281743SQ20071009595
公開日2008年10月8日 申請日期2007年4月2日 優先權日2007年4月2日
發明者楊治安 申請人:楊治安