一、 背架(也称后背架、木支架)
基本结构:立式琴背架由边柱、立柱、上梁、下梁、塞木、弦轴板、后背板、把手等组成。三角琴背架由背架梁、弯背组成。
常用材料:立式琴的边柱、立柱多用红松和白松等软质木材,上梁、下梁及把手均 采用山毛棒、水曲柳等硬质木材。三角琴的则较多采用山毛桦(干壳斗科)、色木(又名五角枫,槭木科)以及桦木等材料的薄木板材(约1~4mm的厚度)。
主要作用:在没有铁架的古钢琴时代,肯架除了负担琴体重量外,还肩负起支撑琴弦张力的使命,而现代钢琴的铁架已基本代替了支撑琴弦张力的工作,主要负担整个琴体的重荷,并且为音板、铁板、轴板、外壳等主要部件起到一个连接固定作用。
工艺要点:立式琴是将背柱的两端为榫头,镶入上梁、下梁的榫孔里,形成了背架框与中间的支架(即立柱)。立柱与立柱之间还镶有塞木的横梁,与上梁共构成弦轴板的支撑体,在这个支撑面上与弦轴板粘结。边框上的两个把手是为搬琴而设置的。要说明的是,立式琴的外壳是附着在背架外,支撑意义不大。三角琴的背架是将支撑柱平行入背架内,外壳与背架框粘合在一起具有整体的稳定性。
二 、铁架(又称铁骨、铁支架)
基本结构:铁架的形状是随琴体、张挂琴弦的具体状况来定的,立式琴按音的区域基本上分为中高音区销钉板及低音销钉板、弦轴区铁板和铁板筋杆几部分,三角琴形状、体积有所不同,总之,随着琴体的加大,支撑琴弦拉力的筋杆的尺寸形态和数量是要相应地加强。
常用材料:铁架是使用铸铁材料制作,为达到适中的硬度,一般要加入一定比例的钢和锡。较高质量的铸铁板生产技术是真空铸造技术(此工艺国内不多见)。
主要作用:钢琴的铁架是钢琴设计定位和支撑琴弦张力的关键部件,为防止因琴弦巨大拉力(每根琴弦张力约80kg的,整个铁架和音板要承受约220根琴弦的总计16 吨以上的拉力)而造成的板体变形,因此采用铸铁材料而不用钢材料制造。铸铁架在牢固地支撑琴弦拉力的同时也能够稳固住音板、键盘机械和外壳,保障整架钢琴能够在长期重载下正常工作。
工艺要点:根据浇铸铁板的物理反应状况,要求把不同厚薄的铁板和铁板筋杆设计 得均匀而有过渡性;浇铸件不能有裂缝或气泡,以防挂弦时出现断裂。
三、音板
音板有两种说法,一是单指起着共振作用的面板;二是指共振板再加上肋木、中音弦马及音板框等部件之和(又叫音板总成)。后者多是专业的说法。三角琴与立式琴音板的构成是一样的,其形状有所不同。
1.共振档
基本结构:共振板主要分成实木板和多层复合板两类,实木共振板是100~150mm宽、500~2300mm长的原木板条,然后拼接成型,大多用于较高档次的钢琴。多层复合板多用于普通型钢琴,其厚度约在7~9mm之间,使用整板加贴木皮。
常用材料:共振板以云杉为理想材料(同为松科的红松也可替代,但适应性逊于云杉),因为云杉为耐阴性较强的树种,喜寒冷与冷湿的气候,云杉树干高大通直,节少, 材质略轻柔,纹理直、均匀,结构细致,易加工,具有良好的共鸣性能,顺纹理的传声速度每秒钟可达4500米,做成的音板具有均匀的共振性能,长期使用音质可保持不变。
主要作用:共振板所发挥的作用是把声音迅速传播到空气中去,所过滤出来的音要优美悦耳,并且还要有足够的响度和持久性。工艺要点:要精心选材,长时间的自然干燥,原木径切成板,年轮线要匀、直,线宽度小于4mm为宜。
2.肋木
基本结构:肋木也是通过径切的方式取得,要求其横断面呈长方形,外部略有弧形,两端通常是顺其高度切成斜的菱形。要求含水率6%~8%,大三角琴的使用数量一般在17根左右,立式琴9到12根。
常用材料:肋木的材料也是由传声优良的云杉等松科类木质制造的。主要作用:肋木粘合到音板后,可以加强共振板的硬度和振动,使声波能迅速顺着肋木传向整个音板。
3.音板框
基本结构:音板框是一种略向外有2至3°倾斜的木框架,拿立式琴来讲,横向的两条框要求有中间高、两端逐渐低下去的一个弧度,以便拱起共振板来,音板框要求要有一定的坚硬度,含水率要求在6%~8%之间。常用材料:硬木类材料。 主要作用:音板框主要是用来增加音板强度。
4.弦马
基本结构:主要有中高音弦马、低音弦马、弦马钉和低音弦马桥,大型三角琴一般不用马桥,原因是马桥对共振板振动有一定影响。
常用材料:弦马一般采用较高强度和密度的色木、山毛样等利于声波传导的材料制作。
主要作用:弦马作用有三点,一是做琴弦的一个支点来支撑住琴弦;二是把琴弦振动的能量传递到音板上;三是对琴弦的声音有过滤作用。 工艺要点:弦马有三种制法,一是硬实木切割制作,二是硬木的多层板制作,三是单板顺纹曲面成型粘接制作。
三种做法比较来看,硬实木的直接切割年轮被切断,弦马的坚固性及声波的传播受到较多影响;硬木多层板对材料的利用率有了提高,但它的粘接堵塞了材料的棕眼,也影响到了声波的传导;而单板顺纹曲面成型粘接,其曲面与音板面是垂直粘接,既提高了材料的利用率又顺应了声波的传导,所以成为了现在普遍采用的制作方法。
四、 弦轴板
弦轴板包括弦轴、压弦条、马钉、挂弦钉、拨钉。
1. 弦轴板
基本结构:用横向旋切的多层板(3~20层不等)按纹路交叉排列粘合。
常用材料:弦轴板较多采用色木和山毛桦材质,密度要大于0.68g/cm2,含水率要求6%~8%。
主要作用:一是形成轴向纤维的多层板可以紧握住弦轴保持稳定;二是由于同背架固定粘接在一起,所以也兼顾了背架的稳定。工艺要点:主要用酚醛、脲醛等树脂胶为粘接剂,并以105~135℃温度热压而成。
2.弦轴
基本结构:弦轴带有丝纹处称外露端,五丝纹处称内埋端。外露端是四棱的锥形,一般锥度都在1:10~1:7.5范围内,下端的孔用于缠绕琴弦;内埋端有不同于一般螺丝纹路的多头螺纹,主要是便于微调之用。
常用材料:较高质量的碳素钢。 主要作用:用来张挂、稳定及调整琴弦的张力。 工艺要点:用专业的机床设备将半成品的弦轴加工出丝纹来。目前加工的方法有搓丝、挑丝和滚丝三种。其中后两种方法多被采用
3.压弦条
常用材料:分别有铜和碳素钢两种材料制作的压弦条,现多采用的是后者。
主要作用:顾名思义是压琴弦所用,其做法是将琴弦压低与弦枕成12°~15°,使有 效振动限制在弦枕与弦马之间,以防止琴弦振动的能量消耗或出现杂音。
4.马钉(也称别弦钉)
常用材料:一般采用直径为2.4mm左右的铜丝。
主要作用:因每条弦的两颗马钉是反向镶在弦马上的,所以起到了稳固琴弦位置的作用,并使马钉下端的无效弦部分没有杂音。
5.挂弦钉
常用材料:通常采用直径为3mm左右的低碳钢丝。
主要作用:斜插在弦轴相反的一端,用于挂住琴弦。
6.拨钉
常用材料:一般使用低碳钢丝。
主要作用:为低音弦通过弦枕时的定位。五弦列基本结构:琴弦按一定顺序张挂在钢琴铁架上。有裸弦、缠弦(在裸弦基础上加缠一到两层不同规格的铜丝)两种。
常用材料:钢琴弦多是用含碳量0.8?.9??碳素钢丝,通过冷拔及特殊表面处理而制成
主要作用:弦列的作用是使弦在受弦槌击发而振动时发出一定频率的音响,它是钢琴的音源。
工艺要点:为了使琴弦达到足够的强度,并且发音柔美、持久和均匀,除了碳元素外,锰、硅、磷和硫在钢弦中的含量比也要科学地保持在一定范围之内,钢弦的抗拉强度要保持在1800~2000N/mm2以上,另外,缠弦的制作要求无沙音、木音等杂音。
六、键盘
1.琴键
基本结构:琴键现通用的是36个黑键和52个白键组成的88键琴;有单弯和;有单弯和双弯(指琴键左右弯曲度的数量)两种,立式琴多用单弯形的,双弯型的多用在三角琴上。键体结构主要是键杆、键皮、导向板、铅块(有些普通琴不加铅)和顶柱。
常用材料:琴键杆多用云杉或锻木制作,白键皮多用有机玻璃、赛璐珞制作(早期的高档琴有用象牙制作的),黑键壳多用酚醛塑料制作,也有用价格较贵的乌木和黑杨木制作的。
主要作用:钢琴的发音是靠人操作琴键来进行的,而琴键是靠杠杆运动为联动器传输力量,然后推动弦锤击弦发音。键盘的深浅、配重及杠杆比例的设计同弹奏的手感有密切关系。
工艺要点:琴键用旋切工艺的板材,精选后要有严格的干燥处理,以防制作的琴键出现变形。
2.键盘框
基本结构:分前枕木、中枕木和底盘框三大部分组成(有些立式琴是直接用板条做底盘的)。键盘框置于中盘之上、琴键之下,中枕木上方栽有两排椭圆销钉,中枕木的前排销钉用于白键,后排销钉用于黑键,前枕木上方是能旋转的扁销钉,用于调整键子的左右旷量。
常用材料:较多采用山毛棒、色木、柞木等能握钉、不易开裂的硬质木材为原料。
主要作用:用于安放琴键。
工艺要点:尺寸科学而精确、安装要稳定是键盘机械质量的基础。
七、 击弦机
击弦机由支架(也称铁架)、总档(也称主梁)、背档(也称枕梁)、调节器、联动器(又称切克)、转击器(也称中古)、弦槌、制音器等多种零部件构成,其中实质构成击弦机械结构的是联动器、转击器和制音器三大部分。目前击弦机主要比照德国雷诺和英国朗阁两种技术规格制作。现主要介绍击弦机结构的三大部分以及受转击器所作用的弦槌。
1.联动器
基本结构:由联动杆、勺钉、轴衬呢、轴钉、联动杆轴架、联动杆底呢、顶杆轴架、顶杆、顶杆弹簧、托木杆、攀带钩、托木毡及托木组成。
常用材料:联动杆、联动杆轴架、顶杆及顶杆轴架和托木使用色木、山毛棒等硕轴钉使用锡青铜丝。轴钉呢使用纯羊毛材料。顶杆弹簧(又称盘香簧)常用的是磷铜丝,也有采用不锈钢丝的。勺钉和攀带钩多用低碳钢丝。
主要作用:联动杆是整个联动器部件的载体。 联动杆轴架用来固定联动器。顶杆用来推动转击器。顶杆轴架负责连接顶杆及联动杆。顶杆弹簧是依靠弹力迫使顶杆贴近转击器凸轮,以保持最佳推动状态。
托木的任务是托住转击器上的制动木(又称锄头),以免产生弦槌抖动。联动器的轴钉起着连接联动杆和联动器轴架的作用。轴钉呢包在轴钉外部,轴钉4动时起到减少杂音的作用。 勺钉的作用是在跟随联动器运动时,推动制音器打开(即制音头离弦)。 工艺要点:要求部件规范、稳固耐用,不易变形,尤其做好轴钉呢的润滑处理及轴架安装,保证联动器正常运转。
2.转击器
基本结构:有转击器轴架、勾簧、转击器凸轮、制动木和攀带等部件组成。常用材料:转击器凸轮、轴架、制动木均用色木或山毛棒。转击器轴架的勾簧用材同于盘簧材料,常用磷铜丝或不锈钢丝。制动木及转击器的粘贴皮革有麂皮(或鹿皮)、羊皮、人造麂皮或牛皮,现多见的是使用麂皮材料攀带一般是棉质或混纺织品。攀带头较多用的是羊皮或人造革类,也有其他皮质制作的。 主要作用:凸轮上接弦槌后接制动木下接轴架及勾簧,当受到顶杆的推动时随即带动弦槌击弦。
转击器轴架的作用是将转击器固定到总档上。转击器轴架的轴钉连接转击器和轴架。而轴架的勾簧则起着辅助弦槌返回的作用。制动木作用同于托木,即在弦槌返回时托木迅速接住制动木,以防弦槌抖动。攀带作用主要是拉住联动器,以免在击弦机取下时由于顶杆的脱位而导致回装击弦机时的不便。 转击器及制动木的麂皮的作用主要是加强接触点的耐磨度,它的弹性及柔性还会给 弹奏增添一些好的手感。
工艺要点:要求部件的制作与装配规范,皮件和木件粘接稳固,轴钉和轴架配合适度。
3.弦槌
基本结构:弦槌的构成有槌柄、木芯、槌毡(有内、外两层)和槌钉四个部分。
常用材料:弦槌含有木质和毛毡两种材料,木质部分(即弦柄和槌头木芯)一般选用山毛棒或色木等材料;毛毡部分一般用羊毛制作,有些普通琴也会用化纤材料替代。
主要作用:当按动琴键后,击弦机产生机械运动,弦槌即被推动击弦而发音。
工艺要求:因为弦槌密切关联着发音效果,制作中要求槌毡密度要逐渐把握好"外疏内密"的度;随击弦重力需要,槌头体积由高音区至低音区逐步加大。
4.制音器
基本结构:有制音头、制音杆两大部分构成,其中制音头部分包含了制音毡、音头木、音头钮和制音头定位螺丝(也称音头钉)。制音杆部分包含了制音钢丝、制音杆、制音弹簧、制音器轴架和制音杆呢 。
常用材料:制音毡主要采用羊毛制品,制音毡根据止音的需要分成三角形、开花形、平头型和落槽形;音头木、制音杆音头钮、制音轴架主要采用色木或山毛样类的硬木材料(音头钮也有采用硬塑材料的);制音钢丝采用低碳钢材料;制音弹簧同盘簧一样采用磷铜丝或不锈钢丝制作;制音杆呢主要采用羊毛材料。
主要作用:制音器是按照弹奏的需要,利用制音弹簧作用力及制音呢毡的贴敷来抑制不需发音的琴弦振动,也使需要发音的琴弦获得了独立清晰的声音效果。钢琴的制音器数量是根据琴弦发音的自然持续性而设定的,一般从1号设置到65号键左右,其余的高音弦振动时间短、声音衰减早,因而可忽略不用。
工艺要点:制音毡要粘贴牢固、毡面整洁,制音弹簧力度适中、无摩擦音,木件装配无裂痕。
八、 踏板系统
基本结构:踏板系统的结构目前有两类,一种是运用较多的传统的杆式结构,还有一种是在一些立式琴中运用的拉线式结构。
立式琴现在多是三个踏板,右踏板是延音踏板(也被称为强音踏板),左踏板是弱音踏板,中踏板是倍弱音踏板。用于中踏板的部件一般有踏板(也称为踏脚、踏瓣)、弱音顶杆、横梁、横梁弹簧、横梁轴架、弱音档连杆、弱音档和弱音毡等组成;用于左踏板的部件一般有踏板、踏板调节螺丝、弱音踏板杠杆、杠杆弹簧、杠杆轴架、背档顶杆等组成;用于右踏板的部件一般有踏板、踏板调节螺丝、延音踏板杠杆、杠杆弹簧、杠杆轴架、抬档顶杆等组成。
现在的三角琴同立式琴一样,也有三个踏板,右踏板是延音踏板,中踏板是选择踏板(也称持音踏板),左踏板是弱音踏板(也被称为柔音踏板)。结构上可分为踏板、踏板轴、顶杆、踏板固定木架和踏板盒等几个部分。
常用材料:踏板有铸铜和铸铁加套铜两种材料的;踏板杠杆、抬档顶杆、背档顶杆及弱音档都由金属材料或者木质材料制作;弱音毡的材料由羊毛或化纤制作。
主要作用:立式琴右踏板踩下时制音器全部打开,使琴弦自由振动并产生共振作用, 因而起到了延长声音增加音量的效果。左踏板踩下后,杠杆和背档顶杆在其作用下推动了背档前移,弦槌行程缩短,因而减弱了击弦的力量而成为了弱音效果。中踏板踩下后,弱音档受到弱音顶杆、横梁及连杆的拉动作用,使弱音毡处于弦槌与琴弦之间,即形成了隔毡击弦更为弱的音响效果。
三角琴右踏板的作用及原理与立式琴右踏板相同;左踏板的作用与立式琴也相同,只是原理有不同,它是通过左踏板、顶杆及拨杆的作用使键盘右移,促使弦槌击不到整组弦(即三弦组的击到两条,双弦组的击到一条,单弦组的击在弦槌边),形成弱音效果;中踏板是具有特殊性能的踏板,它有着令声音或弦的振动持续下去的作用,它的原理是在下键指未抬时踩下踏板,横杆的转动托住已抬起的制音器,形成所选择音的持续。
九、 钢琴的外壳
基本结构:外壳是钢琴的联接体。立式钢琴的外壳由顶盖、上门、后键盖、键盖、上锁门条、下锁门条、下门底框(也称踏板档)、琴底板、侧板、侧臂、琴腿、琴脚、合页、划板和脚轮等组成。卧式钢琴外壳也具有琴盖、边框、前挡板、键盘盖及琴腿等基本结构,作用也是相同的,只是造型不同。
常用材料:现代钢琴多用的是复合板(即多层胶合板)、中密度纤维板(有人称"纸板")、细木工板(一般用于高档名琴),也常见到一些普通琴使用刨花板类的板材,这类琴大都要贴一些如胡桃木、红木、梨木、桃木等优质的木皮。也有些中、高档琴采用的是自然的板材。钢琴外壳油漆材料多见于亮光漆和亚光漆两种,亮光漆常用不饱和聚酯树脂漆,亚光漆较多采用聚氨脂漆或UV 漆。
主要作用:(一)用于结构组合支撑和空间定位。(二)保护内部的击弦机、弦列、音板等免受外部的影响。(三)增添声音的共鸣效果。(四)装饰、美化利于防。
工艺要点:无论钢琴的外观形状或材料的不同与否.在整体工艺上均力求板材坚固、平整、不变形、不收缩、不膨胀、不开裂,并且外观涂饰要求不褪色、不炸裂、不脱落、光亮持久。