1、引言
鋼琴是一種名貴的樂器,大量部件如外殼件、共鳴板、支柱、弦碼、擊弦機等都是木材,它們在加工過程中都需要使用膠粘劑粘合。傳統的傳熱方式如傳導加熱、輻射加熱、對流加熱等是在木材的外部加熱,熱傳導耗時較長。高頻加熱采用內部加熱方式,升溫速度快、效率高,因此有廣泛的應用前景。
2、高頻介質加熱的原理與特點
2.1 高頻加熱的基本原理
高頻介質加熱是利用高頻電磁場對物質內部極性分子反復極化,使分子在這種高頻交變電磁場作用下急劇運動而相互摩擦產生熱量,從而達到升溫加熱的目的。施加的頻率越高、電壓(電場)越大則木材吸收的功率越大,發熱量也越大,因此這種加熱方式與木材的熱傳導性和尺寸形狀無關。
2.2 高頻加熱的特點
高頻加熱是利用物體自身發熱,屬于內部加熱,加熱均勻,加熱速度快,有選擇性,尤其是對厚度大的木材進行加熱比其他方法更有利。利用高頻的選擇加熱效果(針對膠合線加熱),可集中加熱物體的特定部位,因此熱效率高,膠合時間短。但由于使用高頻電壓,故有輻射及灼傷的危險,若電壓和頻率過高,電極間會產生電火花引起火災,因此對設備設計、安裝、使用等方面要求嚴格,要有充分的防護措施。
3、高頻加熱膠合系統
高頻,顧名思義是非常大的頻率,一般在10KHz~100MHz的范圍內。木材高頻加熱膠合系統是由高頻發生器、工作電容和壓機三部分組成,其中高頻發生器和工作電容組成高頻加熱系統。
4、高頻加熱技術在鋼琴制造上的應用
4.1 在木材的高頻加熱中依據電極的配置方法可分為三種加熱方式:
利用兩片相對平行電極板與膠合線作平行配置的加熱方法。在整體加熱時,膠合質量會因為木材的比重、厚度、含水率,膠合劑的涂布量、壓力等分布不均勻產生變化。
4.1.2 膠合線加熱方式
這種方式在鋼琴制造上利用較多,它是利用高頻電場的選擇性,用兩片相對平行電極板與膠合線作垂直配置,僅集中加熱膠合線的方法。
4.1.3 雜散電場方式
將電容器的兩個極板卡在組坯的一個面上,使膠層能平行于極板。這種方式主要用于結構不便于橫跨電容極板卡住的情況,如音板粘肋木。
4.2 高頻加熱膠合用膠粘劑
在高頻條件下,要考慮膠粘劑的耐久性,固化后的強度及耐水性,對高頻的適應性,是否容易發生電火花導致膠層燒焦的現象以及膠合后是否影響外觀等因素。
4.3 高頻膠合
4.3.1 膠合前準備
如果木材的含水率不均勻且含水率在12%以上,電流過強,易造成含水率高的部位電弧擊穿,使木材變焦。因此木材必須經過充分干燥,使木材含水率保持在12%以下,通過粗刨保持厚度的均勻,使其受壓均勻。
4.3.2 高頻膠合實施
高頻膠合質量與施加的電壓、頻率,膠合的壓力,施加電壓的時間,材料的密度有關。當進行高頻加熱時,膠粘劑因溫度迅速升高而產生內部壓力,促使膠合劑充分滲透到木材內部。同時,木材的導管以及細胞紋孔因溫度上升而發生膨脹,也有利于膠粘劑滲透。但是,若施加電壓過大,就會使膠合劑迅速硬化而木質細胞未能充分膨脹;若電壓過低,就會因為溫度上升不充分而造成內部壓力不足,都會導致膠合力降低。膠合劑滲透的程度也和壓力有關,當壓力過小時,膠合層的內部壓力會將膠合劑外擠;當壓力過大時,木質無法充分膨脹會使膠合劑滲透至內部,同樣會造成膠合力降低。膠合時間和電壓強度呈負相關的關系,電壓及頻率越高,高頻加熱的速度越快,膠合的時間就越短。必須注意的是,若電流選擇不當,會容易導致木材局部燒焦的現象。
5、結論
高頻加熱技術具有設備簡單,操作方便,加熱速度快,加熱均勻,產品膠合質量好,有利于實現連續性和自動化生產等優勢,故該項技術必能在鋼琴制造的工業化生產上得到廣泛的應用。