木材都含有一定量的水分(含水率),當環境或氣候變得干燥時,木材就會釋放出水分,即含水率降低,釋放水分的過程中,木材會收縮變形,由于變形受到邊界條件約束,在木材內部會產生出拉應力。當這種拉應力超過木材紋理間的抗拉強度時,就會在木材紋理間發生爆裂現象。鋼琴音板通常采用杉木等輕質木材,這類木材紋理間的抗拉強度相對較低,因此容易出現爆裂現象。
有專家認為鋼琴音板爆裂并不會影響鋼琴音質,對此,我們不作否定,本文也不作這方面的探討。然而,音板爆裂對于外觀質量的影響卻是不可否認的。好比我們在商場買一部手機,當發現手機后蓋有道明顯的劃痕時,雖然我們知道這道劃痕完全不會影響手機的功能,但我們還是會要求銷售員更換一臺。同樣,對于爆裂的音板,顧客也是不能容忍的。因此,防止音板爆裂是我們必需面對和解決的問題。
根據音板爆裂的原因,要有效的防止音板爆裂,必須認真做好以下幾項工作:
一、板材的選擇
用于音板材料的樹種有多種,但它們都屬于杉木類,如云杉、白松、魚鱗杉等等,選擇杉木作為音板材料,是因為它們能夠很好的滿足鋼琴的聲學性能,然而對于力學性能,它們卻表現得并不好,因為它們的抗拉強度都相對較低。因此,音板的選材至關重要,必須在同一種材質中選擇出力學性能相對較高的那些。我們知道,同一樹種,根據紋理的不同,其力學性能也不同。所以,用作音板的板材其紋理都應有嚴格的要求,即紋理應該相對較密集,且均勻、順直。
二、板材的處理
音板原材的處理,必須經過長時間的自然時效和科學的人工時效處理,從而使音板原材逐漸干燥,內應力逐漸消除,以使音板具有良好的穩定性。從而防止音板由于內、外應力的疊加而造成的爆裂,即減小音板出現爆裂的內因。
三、音板裝配過程控制
前面說過,鋼琴音板爆裂是因為音板在干燥環境中釋放出水分,水分丟失造成收縮變形,收縮變形產生拉應力,拉應力超出木材的抗拉強度便發生了爆裂。由此可見,觸發音板爆裂的最終因素是拉應力過大。要避免音板爆裂,就必須盡量地減小音板內部產生的拉應力。而我們可以通過音板裝配過程的控制,達到這個目的。
為了減小音板內部產生的拉應力,我們應該讓音板在裝配完成后,內部處于受壓狀態。這樣,音板在干燥環境中,即使收縮變形,其內部受力狀況也是一個由壓應力到平衡,再由平衡到拉應力的漸變過程,也就是說變形開始的一部分拉應力被音板內原有的壓應力抵消了,從而削減了變形最終造成的拉應力大小,最大限度地避免了音板的爆裂。而怎樣才能使音板在裝配完成后內部處于受壓狀態呢?我們可以通過對音板裝配前的含水率控制,來達到這個目的。音板在裝配前,應該處于含水率盡量低的狀態。大家知道,板材的體積會隨著含水率的變化而變化,當含水率降低時板材的體積減小,當含水率升高時,板材的體積增大,也就是要讓音板裝配前處于體積盡量小的狀態。當裝配完成后,音板含水率回升,體積膨脹,但由于音板周邊已經與相鄰部件緊密結合,不能再向外擴張,于是,內部就產生了壓應力,達到我們想要的效果。
四、鋼琴的儲運過程和使用環境控制
防止音板爆裂,鋼琴的儲運過程和使用環境控制也是不可忽視的環節。外部溫濕度環境驟變,會造成音板內部,以及相連部件的不均勻變形,這種不均勻變形,也會造成音板爆裂情況的發生。當我們要把鋼琴從一個氣候溫濕熱的地區運往一個氣候干冷的地區時,運抵后,應讓鋼琴靜止一周以上方能拆箱。而在使用過程中,應避免鋼琴被太陽直射。
事實上,對于如何防止鋼琴音板爆裂,在音板的結構設計上已經基本解決了這個問題,那就是我們熟知、應用最為廣泛的復合音板。我們知道,木材紋理方向上的抗拉強度要遠遠大于紋理間的抗拉強度,傳統的音板(實木音板)是單層薄板,紋理方向一致,這樣爆裂很容易在薄弱的紋理間出現。復合音板則是由紋理交錯的幾層薄板膠合而成,交錯的紋理大大提高了音板在各個方向上的抗拉強度,從而解決了音板容易出現爆裂的問題。而隨著復合音板制作工藝的不斷改進,復合音板的音色效果已經極其接近或者說達到了實木音板的效果。