CN101281743A - 高模量钢琴声辐射板 - Google Patents

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Abstract

高模量钢琴声辐射板。通过把高强高模碳纤维、镁铝合金，以适当的组织形式，与密度较小的松木基体，结合为力学特性优异的复合板壳结构声辐射板。弃用加强肋。大幅提高弹性模量和力学均衡特性，显著提高声辐射的声学品质。

Description

高模量钢琴声辐射板
技术领域
乐器
背景技术
现有钢琴声辐射板，目前通常采用密度较小的优质松木制作，其面板厚通常为1cm左右，背面结合有一定数量、等距、平行分布的加强肋。加强肋截面通常为2×2cm左右，其间距在15-20cm左右。而在从靠近辐射板边界的某一位置始，截面迅速减小，以使其边界有较小的，适当的劲度，以利低频的辐射。
用作声辐射板的理想材料，其密度应尽可能小，模量应尽可能高，力学特性均衡一致①。这样就意味着质量足够小，响应策动足够快且均衡的声辐射器，对声辐射的声学品质更有利。早在多年前，就已有用金刚石材料用作高频辐射体的电动扬声器②。
松木微观组织结构松软，其强度、模量远不及钢、镁铝合金等轻金属材料，更远不及高模、超高模碳纤维③。但因其密度相对这些金属小很多，尽管其模量不高，仍在乐器制造中得以广泛应用。
除松木面板其模量不如上述钢铁。镁铝合金、碳纤维材料外，其上的平行、基本等距分布加强肋，在其尤其是在小尺度内(小于两加强肋间距)，在其长度方向，和与其长度方向垂直的方向上，其办学特性存在相应的各向异性差异，而这种变化的、不连续的各向异性力学特性，作为声辐射器，显然没有力学特性均衡一致的各向同性材料优越。
发明内容
现有钢琴辐射板和其上的加强肋，均为模量远不及钢铁、镁铝合金等高模量材料的松木，且加强肋使得辐射板尤其在其小尺度上，其力学特性存在各向异性特性差异。本方案把高模量镁铝合金薄膜、超高模量碳纤维和松木复合为一体，使其成为整个辐射面上力学特性均衡一致的、模量显著高于现有辐射板的复合板壳结构④声辐射板。
本方案辐射板基体仍沿用密度较小的松木，仍以三块厚3mm左右的单板。相邻两单板，以顺纹方向120度或90度交错叠合。在第一层和第二层单板间，以及第二和第三单板间，分别置入二层高模、超高模碳纤维网或织布(其模量不小于300GPa)。在已叠合的辐射板上下表面上，分别再叠合一层0.2-0.5mm的高模量镁铝合金膜。成型后的辐射板其面为平面，无加强肋。这样，以本方案采用镁铝合金0.3mm的厚度值计，整个音板相对现有辐射板，其平均密度和质量，基本相当(本方案无加强肋)而在辐射板厚度方向上其上下表面的高强高模的“板壳结构”的优异力学特性，和高模量纤维的加强，使得本方案辐射板模量显著高于现有辐射板。
声辐射板在响应相应各弦的策动时，本方案与现有辐射板对振动传递，有着因这种构造的改变而不同。现有辐射板传递振动的材料是松木，本方案则因合金膜和高模、超高模碳纤维，其强度和模量远大于松木基体，因而，传递振动的材料基本是合金膜和碳纤维；同时合金膜和网状的碳纤维与基体复合后，在平面的各个方向，力学特性是均衡一致的。因而，其声辐射的声学品质相应得以显著提高。
具体实施方式
松木单板基体的制作与现有的相同。在第一、第二层以及第二、第三层单板之间，分别均匀置一层孔隙度适当的高模、超高模量碳纤维(模量不小于300Gpa)网或织布。此复合材料的成型，按复合材料相应工艺，辅以相应的胶粘剂和表面处理，使其复合牢固。进行复合施工时，为使此两层纤维网或布，其纤维能保持适度的紧张，在此两层纤维的四周施加适当拉力，直至完全成型。
复合成型后的辐射板，同样按复合材料相应工艺，辅以相宜胶粘剂和表面处理，在其上下表面分别复合一层0.2-0.5mm厚的高强高模镁铝合金膜。
最后复合成型的辐射板，其面为平面，无加强肋。
参考书目：
1、《钢琴制造》轻工业出版社  1960年版  第51-54页
《现代音箱、扬声器的设计、装调与检修》  第213-216页
电子工业出版社  1996年11月版
2、《现代音箱、扬声器的设计、装调与检修》  第429页
3、《力学》河南教育出版社  1988年11月版  第339页
《中国大百科全书》电子版     机械工程卷  工程材料章节
                             化工卷      合成纤维章节
                             矿治卷      金属材料章节
4、《中国大百科全书》电子版  力学卷      结构力学章节。

Claims (1)

1. 高模量钢琴声辐射板，基体材料为松木，其特征是：由3层松木单板叠合的基体，在其第一、二层，以及第二、三层单板间，分别复合一层模量不小于300Gpa的高模、超高模碳纤维网或织布；在叠合后的基体的上下表面分别复合一层厚0.2-0.5的高强高模镁铝合金膜。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101872608A (zh) * 2010-06-07 2010-10-27 赵振伟 由纯碳纤维板制成钢琴共振板
CN101966769A (zh) * 2010-09-03 2011-02-09 苏州禾盛新型材料股份有限公司 PET/Al-Mg合金膜/PET家电外观复合钢板
CN102646410A (zh) * 2012-05-05 2012-08-22 东北林业大学 实木碳纤维布复合音板
CN104541322A (zh) * 2012-04-16 2015-04-22 尼古拉斯·约瑟夫·肖帕 钢琴板组件和制造该钢琴板组件的方法

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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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