鋼琴纏弦工藝材料與回彈角實驗分析的裝置應用研究（上）

摘要：本文從鋼琴纏弦的材料及其繞線制作工藝入手，將符合纏弦需要的標準進行綜合梳理，并以此基礎對纏弦繞線工藝實驗數據進行理論分析，提出纏弦繞線后的回彈角與纏弦繞線工藝穩定性的相互關系，并通過對統一芯弦張力客觀值參數的方法進行探索與改革，去解決繞弦機在實踐過程因每一根芯弦張力不同和張力過小所引發的音效差異問題，為鋼琴纏弦工藝在材料與實驗分析后的裝置應用提供必要的參考。

關鍵詞：鋼琴纏弦" 材料" 回彈角" 裝置應用

一、鋼琴纏弦工藝的自有屬性——弦材料分析

現代鋼琴琴弦根據所使用的材料，可分為鋼絲和銅絲兩種類型。在鋼絲芯弦上纏繞銅絲的弦即為纏弦，通常用于鋼琴低音區（及少數中低音交界區域），并根據纏弦的琴弦張力、振動頻率等需求，同時考慮到銅線過粗阻礙纏繞等因素，又分為一層纏弦或雙層纏弦。裸弦根據截面形狀的不同也有兩種形式，即圓形鋼絲芯弦和六角形鋼絲芯弦。其中，六角形鋼絲芯弦最早于1882年德國波昂賈德生產的ROSLAU琴弦，而纏弦所使用的芯弦鋼絲通常使用六角形鋼絲的效果最佳。福州和聲鋼琴股份有限公司生產的哈曼尼系列鋼琴，低音區纏弦均使用六角型鋼弦。其目的就是使銅絲與鋼絲（芯弦）纏繞更加緊密。

（一）鋼琴弦材料

鋼琴弦的金屬成分與普通鋼絲類似，只是成分比例有所不同，是含碳量在0.8%～0.95%的高碳鋼經鉛浴淬火后冷拉而成。另有硅（0.3%～0.6%）、錳（0.15%～0.35%）、磷（不大于0.04%）、硫（小于0.04%）等化學元素按一定比例進行分配。在芯弦鋼絲的外層纏繞銅絲時，其選中的銅絲中銅的質量分數一般都不低于99.5%，且極少含氧銅等雜質量，因外觀又呈現紫紅色，故這種純銅又被稱為紫銅。

（二）纏弦漆包線

低音纏弦中所使用的銅絲是專用于鋼琴特殊要求的漆包線，是一種經過防銹處理的銅線，其表面附著一層很薄的韌性透明復合漆材料，經過纏繞折斷、破裂、鍍層剝落等試驗，在銅絲的柔韌性和附著性方面，能夠滿足漆膜不開裂、不脫層，最大限度避免影響振動，并使銅絲表面光潔以達到無暗斑等特殊要求。現應用于鋼琴低音纏弦制作加工中。

（三）鋼琴弦標準

根據《QB/T 4323-2012鋼琴弦》輕工行業標準中對鋼絲、銅絲的測試方法而言，想要證實纏弦在生產過程中是否符合鋼琴弦的標準，需要溫度控制在（23±2）℃，濕度控制在65%RH±5%RH范圍內進行材性標準的分析，尤其對于碳含量的測試應遵循《GB/T 20123-2006 鋼鐵 總碳硫含量的測定 高頻感應爐燃燒后紅外吸收法（常規方法）》國家標準來進行操作，其原理主要是利用氧氣流中二氧化碳和一氧化碳的紅外吸收光譜進行測量，而且前提是必須經過氧氣流中的燃燒，并將碳轉化成一氧化碳和（或）二氧化碳，并在試劑環節進行相應的步驟和數據驗證，如表1：

二、鋼琴纏弦工藝的人為屬性——回彈角實驗分析

鋼琴纏弦的原理同“纏繞試驗”類似，是將鋼琴專用漆包銅線在規定直徑的芯材上按照既定的轉速、角度進行規定周（圈）數纏繞長度的緊密纏繞試驗。鋼絲芯材依據《GB/T 228.1-2021金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》進行抗拉強度、斷裂載荷的測試，纏繞銅絲依據《GB/T 4074.3-2008①繞組線試驗方法 第3部分：機械性能》進行斷裂伸長率、回彈性的測試要求（圖1、圖2）。

為得出實踐作業中相對客觀的理論分析參數，我們與福州和聲鋼琴股份有限公司技術部及總工程師共同參與此次纏弦加工作業試驗（設備采用 HSYA-01（02＼03） 弦線繞線機、HS-Y1-39 數控繞線機），生產樣品為實驗分析樣本，國家輕工業樂器質量監督檢測中心（廣州）的（微機控制電子萬能試驗機 RGD-3、回彈儀 HTJ-16、圓線回彈角試驗儀 BYH-52）檢測數據作為主要參考（圖3），并進行抗拉強度、斷裂伸長率、回彈性試驗及纏繞后的琴弦回轉圈角度等操作試驗。

（一）鋼琴弦標準纏弦拉伸力試驗分析

鋼琴纏弦的斷裂伸長率是長度增加值與原長度之比。在伸長儀或拉力試驗機上 （微機控制電子萬能試驗RGD-3），以（5±1）mm/s的速率將一根鋼琴琴弦，進行自由測試長度為200～250mm的校直試樣拉伸至導體斷裂點，計算斷裂時長度線性增量與自由測試長度之比，其原理參考同樣是以（5±1）mm/s的速率，卻對在一定直徑范圍內（0.018～5.000mm）的導體標稱進行相同長度的校直（拉伸至斷裂），并計算最小伸長率（百分比表示），如表2。而抗張強度是導體斷裂時拉斷力與其原始截面積之比。斷裂伸長率應不小于表2中的規定值，試驗時溫度應控制在（23±2）℃，相對濕度在65%RH±5%RH的環境中進行，原理參考拉力斷裂實驗儀（圖4）圖例。

注釋：

①2024年11月1日該標準廢止，由GB/T 4074.3-2024全面替代，本文拉伸檢測記錄及檢測報告等時間在新標準之前完成。

（待 續）