钢琴调律周期的合理性

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钢琴调律周期的合理性

钢琴调音周期是指在钢琴制造生产过程中，调音的时间间隔。本文的目的是通过实践使较长调音周期加以改革。我国钢琴生产已三十余年，但在生产过程中对调音周期这个题目尚缺乏深入系统的研究，一般是以经验来确定调音周期，当音准受到各种因素影响而出现问题时，往往不知从何着手解决，有时甚至过分地强调了调音周期的重要性，而对真正影响音准的因素注意不够，致使音准水平不能提高。

(一)调音周期的经济意义

目前钢琴生产已成为大工业生产方式，虽然由于钢琴本身的特殊性存在很多必不可少的手工操作，但其生产组织形式已向工业化生产发展，在较发达国家已形成流水线，年产达数十万台。我国几家钢琴厂近年也都有较大发展，：各厂产量也已达5000台，原来的生产方式现在已感到束缚生产发展而必须加以改革，其中改革调音周期就是非常重要的一环。因为生产量与厂房占地面积、生产资金占用成正比，如何能使生产增加而厂房资金不增或少增?惟一的途径就是加快产品的流转，尽量减少在制品、半成品的数量，如果以年产5000台钢琴，调音周期15天为例，总装配车间除工作占地，合理的半成品及通道占地以外，由于调音周期而静置的半成品占地，每台琴

按1．5平方米计算，需312平方米。以每台需占资金按1，300元计算每月共需27万元，同时由于调音期间的往返运输造成的费用等，都是相当可观的，如果以6天为目标对调音周期进行改革，将使资金占用节约60％，占地面积也能相应减少，并减少了往返的运输费用，因此调音改革的经济意义是很大的。

(二)设置调音周期的必要性

任何一种产品的生产都要有一个合理的过程，其过程的长短取决于产品的材料结构、加工工艺的特性。钢琴的结构决定了必须有适应其特点的生产周期，才能保证钢琴音准的稳定，而音准稳定是钢琴质量的重要标志。

调音周期的设置是为了保证音准稳定性，但音准稳定性却又不仅是调音周期所能解决的。这似乎是矛盾的，但却有着显而易见的道理，因为钢琴音准稳定的因素是多方面的(后面将详细论述)，而调音周期仅仅是为了在正常情况下，使琴体结构、抗张强度合理的条件下，给各部件以适应设计张力要求的时间，从而达到一定程度的稳定。

张弦系统在巨大张力的作用下产生变形是不可避免的，只不过变形的程度不同而已，因此设置调音周期是必要的。越是好的钢琴，张弦系统的设计越应考虑到受张力作用而产生的变形，应使其适应张力的保证了系数大，变形小，否则就不是好的设计。若张弦系统抗张强度设计不合理，调音周期再长也不能弥补其不足。因此，调音周期的设置前提是部件设计合理的条件下，满足各部件在一定时间范围内的变形而达到音准稳定的目的。在设计合理的前提下，调音周期主要是为了使琴弦在张力的作用下停止延伸，这是调音周期所要解决的最主要的问题，琴弦经多长时间的拉伸才能基本稳定，是调音 周期长短的主要依据。除琴弦延伸的特性外，还存在其他影响音准的因素，分析这些 因素并采取相应的措施，是提高音准水平的 关键。

(三)影响音准的因素

钢琴的设计准则就是为了取得音准、音 质、反应灵敏三项指标(外观装饰性等是大 多数产品的共性)这三项指标音准是基础。 任何一件乐器失去了音准就失去了使用价 值。因此，为了保证音准的稳定在张弦结构 系统采取了很多措施，现仅就音准方面分析 如下。

1．铸铁支架对音准的影响
铸铁支架是支撑弦列最重要的部分，以 立式琴为例，它要承受15-16吨的张力。在 铁支架上张力的分布也不是非常均匀的，受 力的情况是非常复杂的，在受力比较集中的 部位(例如中高音分档处)如果设计强度未 相应加大，或加工中与木背架装配的不十分 准确，就会在弦的巨大张力下向前倾斜变 形。变形越大，高音下降越多，当变形停止了 (超过变形的极限铸铁支架就将断裂)，音高 下降才能停止。因此，铸铁支架的设计要素 是变形小，其抗张强度要远远大于弦的张 力，并能抵抗琴弦的振动。

2．木背架对音准的影响

木背架的作用是：一方面加固铸铁支架，另一方面用来装配其他部件。它的稳固性如何，与铁支架的配合是否合理正确，对音准稳定性有很大影响。常见一些旧琴木背架略向前弯曲变形的状况(新琴有时也有这种情况)就是因抵抗琴弦张力及铁支架变形造成的，甚至会出现背架开胶等缺陷，如无木支架的支撑，铁支架就将因较大变形而断裂(专门设计的无背架琴是在铁支架上采取了措施)。木支架配制不合适就不能起到加固铁支架的作用，后果也是严重的。

3．弦轴板的配置对音准的影响

弦轴板对音准稳定的影响极大，特别是 温湿度变化较大时极易造成音准变动。轴板 应以优质硬木并按木材纹理的横、竖多层胶 合，经干燥处理后加工而成，这是各制造钢 琴的工厂都严格遵守的。易于忽略的问题是 轴与孔的配合。弦轴是靠过盈配合紧固在轴 板上。正确掌握过盈量不是一件容易的事， 钻头磨得不正，会造成孔径加大，弦轴直径 不准、镀层薄厚也都会影响过盈量，另外，弦 轴加工滚扣深浅、螺距疏密、螺纹表面形状、 弦轴表面的油垢以及弦材质的不同，甚至钻 孔的速度，钻头排屑的好坏都影响弦轴的紧 固程度。弦轴过松会造成音高不能保持，弦 轴过紧，近期影响是调音困难，远期影响将 会促成轴板开裂。，

4．音板对音畦的影响
音板的作用是将从琴弦振动得到的能 量增强并辐射到空气中去。为了使琴弦的 振动能量尽量少受损失的传导给音板，在 布置弦列时就要求弦对音板有个角度(通 常0．5度-2度 )，弦的曲折角度通过弦马对音板产生压力，在正常的弦张力和弦角度的状态 F对音板的总压力达到600kg。为了抵抗这 个压力用略弯曲的肋木及边框来支撑音板， 使其达到适度的球面以抵抗弦的压力，使音 板不致塌陷，肋木的截面尺寸，木材切向角 度，弯曲程度及年轮的疏密，对音板抗压强 度有影响。抗压强度小，音板易塌陷音质易 变坏，抗压强度过大，受温湿度影响造成变 形而改变了弦的角度，也就改变弦的张力， 音准即发生变化，要求肋木的抗压强度恰好 抵消弦的压力，要做到这一点对木材材质的 要求就过于苛刻了，这在大量生产的过程中是不经济的。因此，琴弦对音板的压力与音 板抗压强度的不平衡必然引起音准的变化， 这在一定程度上是不可克服的。

5．低音马桥对音准的影响

为改善低音区的音质，在立式钢琴上低音弦马都设计有一排接板称为马桥板，其目的是为了避免弦马靠近音板边缘以增强低 频的振动及传播能力。上面说过弦的曲折角度对音板造成压力，这个压力是通过弦马传导给音板的，低音是通过弦传给马桥，马桥再传给音板的，所以马桥先于音板承受压力，这时马桥所受压力总值约130ks。在音板受外界条件影响而变形时，最敏感的是低音弦马角度的变化，其变化量与马桥的宽度成正比。当然这里还存在着马桥材质强度不
同，弦的张力在不同型号琴有所不同，弦马配制的高低不同形成弦的曲折角度不一样，对马桥压力也不同，音准的变化也有不同影响。

6．压弦条、马钉对音准的影响

为了取得理想的音质，在布置弦列时采取了一系列措施，这些措施即可看做是对保持音准稳定的有效措施，也可认为是对音准有影响的因素。 在立式钢琴上，中、高音弦每根弦都可

以分为六部分，受力的顺序是第二段，第三段，第四段，第五段，第六段，其中第四段是工作部分，称为有效振动部分。在调音过程中，整根琴弦的张力往往是不平衡的，在弦紧张的过程中第二段张力值最大，因为弦在紧张过程中要克服压弦条及弦枕的摩擦力，压弦条角度越大，摩擦因数就越大，当弦拉紧到需要张力，加上压弦条摩擦因数，再加上弦枕摩擦因数，有效振动部分才能达到需要紧张程度，同样道理张力传到第五、六段，使整条弦张力趋于平衡。但是这种张力平衡实现非技术纯熟的调律师很难做到，致使弦的有效振动部分暂时达到要求，其他部分或大于或小于要求张力，整条弦的张力处于不平衡状态。时间稍长或弹奏振动后整条弦张力渐趋平衡，音准就会变化。当然高明的调律师正是利用这些原理使整条弦达到平衡。在一段时间内即使第二三五六弦段琴弦的张力有微弱的变化，由于各弦段结点的摩擦力，使音准也不会明显的变动。低音弦的受力情况与中、高音略有不同，但原理相同。

7．温湿度对音准的影响

凡是有经验的调律师都曾亲身体会到，一台精心调准的钢琴，转瞬间音准就会有较大变化，特别是低音区的变化更为明显，例如在一个房间将琴调好后，将琴移到另一温度不同的房间去(相差5cC以上)，冬季在有暖气的房间将琴调好后，将门窗打开半小时后，音准便会有显著的变化。当温度恢复到原来高度时，音准也会随之好转，但往往不能恢复原状，这是因琴弦各部分的张力平衡受到破坏造成的。

湿度的变化对音准的影响也是不应忽视的，因钢琴的构成体绝大部分是木质的，虽然在加工中进行了干燥处理，却不能保证不受湿度的影响。根据1981年第4期《乐器》发表的缪龙杰同志编译的《相对湿度和钢琴音高》一文介绍，美国华盛顿大学曾对一台小型三角钢琴进行了为期三年的监测。监测期间既不弹奏也不调音，使琴任其自然地处于周围空气之中。其湿度变化在30％-60％之间，音高的变化平均达到12音分，即使湿度变化仅发生在几天之中，钢琴的音高也会受到影响。文章的结论是“湿度变化范围越大就意味着钢琴音高的波动越大”。“湿度波动始终是钢琴音高的大敌，无论乐器使用与否都是如此”。

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8．琴弦对音准的影响

琴弦对音准的影响有多大，是确定合理的调音周期的关键因素，因此，多数技术人员对琴弦在张力作用下产生的物理性伸长非常重视，而这个课题以前未专门进行综合研究，所以没有可靠的数据可供参考，调音周期是依前人经验来稳定的。

弦的品质与音准有关系，在国外琴钢丝已经作为一种专用材料来进行生产，专门供做琴弦使用。但即使是这种弦，在强大的张力作用下也会有所伸长，这种现象称“张弛”。是因钢丝的可塑性引起的不可避免的现象。弦的塑性变形导致弦的应力减小频率降低。这种塑性变形的时间长短是设置调音周期的理论根据，因为上述七种影响音准的因素前六种均为设计强度，加工精度，材料对自然环境的适应程度所决定的。如果设计强度不够，加工精度不良，温湿度条件的改变使音准受到影响，延长调音周期也不能保证音准的稳定。所以音准稳定是综合条件反映，调音周期只反映了音准稳定中的一个方面，这个方面又是以琴弦的塑性变形为主要方面，其他方面可以通过设计和加工工艺解决。

(四)调音周期的合理设置

根据以上论及的有关音准的因素来分析，在钢琴的生产过程中结构的适应性变形是不可避免的，因此调音周期的设置是有必要的，问题在于周期的长短，调音次数的多少，以及全部调音过程在工艺过程中的安爿)。

在保证音准质量前提下，最短周期是多少?最少的调音次数是几次?有何理论根据?这是本文的宗旨。

据了解我国几家钢琴厂在钢琴生产过程中对调音周期都有要求，一般是从拨第一遍音开始到出厂共调6次，周期在12—15天(有的厂家执行此周期很严格，有的不甚严格)。这个调音次数、周期的设置是经验所得。在20世纪50年代调音周期为24天，60年代也是由笔者通过实践取得成功改为15天。从24天改为15天缩短了三分之一，音准质量并未显示出明显的下降。随着生产的发展，15天也不能适应生产了，又迫使进行改革，而这种改革既是迫切需要的，也是完全可行的。

据我厂技术人员出国考查及有关资料反映，国外钢琴生产已成为流水线方式，有的月产量达到万台以上。如设置15天调音周期，将有5000台琴作为周转，其所占地面积，积压的资金之巨大是可想象的，实际上是在流水线生产过程进行调音，成品完成即可出厂，中间无静置期。据反映琴行中及顾客家中还进行调音，但那是另一回事。

国外的情况只是为我们提供了缩短调音周期可行性的启迪，加以应用还需结合我们的具体生产方式及质量情况进行分析研究。

1．主观分析

①张弦系统各部件存在张力作用下的合理变形，这种变形与张力的大小成正比。张力加大变形时间加速；②张力作用于琴弦时，弦的塑性变形使弦的应力降低，张力下降，音高下降。在取得经测定的客观的下降张力值以后，以下降的值作为参数用以修正设计张力值，就可达到要求张力，从而保证音准高度；③部件结构强度的设计应能满足所增加的张力值(以音准升高50音分计算仅约占设计张力的7％)；④加工精度不良，调音技术不佳是主观因素，应另求解决的途径；⑤温湿度影响造成木部件变形(除应干燥处理的因素)是不可克服的，这也是钢琴不断使用不断调音的原因，无法以周期加以解决。

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2．琴钢丝实验

琴钢丝的塑性变形是影响调音周期的重要因素，对钢丝进行实验测定是确定调音周期的客观依据。目前这方面的资料不多，对钢丝进行全面物理测定是很繁重的工作，它涉及的方面有钢丝的化学成分、弦的强度、弦的张弛、弦的可塑性程度、椭圆度、弦的应力等。

在北京乐器研究所研究二室薛工程师的主持下我们做了钢琴弦强度试验，钢丝拉伸试验。强度试验试件选用的是德国产琴钢丝，规格为：+0．925、d,O．875、,bO．800mm三种，所以选用此号弦是因为在钢琴生产的实践中这部分的音准下降最为显著。通过试验得出数据为：

(3)与上述条件相同但在钢丝张紧后在其侧面加压(偏移量6-8mm)三次后再次调至要求载荷。

①加载75．5kg，加压三次，载荷下降数0．5kg，24小时后张力值下降数：0．02kg。

②加载74．2kg，加压三次，载荷下降数0．1kg，24小时后张力值下降数0。

拉伸试验数据为：
张力 应力 试验：张力(拉断时） 应力(拉断时）
a2：710N 105．31kg／ a2：161．6kg 241.2kg每弦做3次取平均值
a3；715N 118．57kg／ a3；139．4kg 232.3kg每弦做3次取平均值
a4；674N 134．68kg／ a4：123．1kg 246.2kg每弦做3次取平均值
以a2的设计条件：钢丝Φ0.925mm(联邦德国产品)张力71kg。
1小时载荷下降数为0．10kg
4小时载荷下降数为0．15kg
6小时载荷下降数为0．17kg
24小时载荷下降数为0．30kg(重新调音)
72小时载荷下降数为0．05kg(重新调音层)
96小时载荷下降数为0 稳定
120小时载荷下降数为0 稳定
144小时载荷下降数为0 稳定
(2)与上述条件相同，但张力为75．5kg
(880／Hz+50音分)。
1小时载荷下降数为0．10kg
4小时载荷下降数为0．15kg
6小时载荷下降数为0．15kg
24小时载荷下降数为0．20kg(重新调音)
48小时载荷下降数为0．10kg
72小时载荷下降数为0 调至73.4kg、880Hz+25音分
96小时载荷下降数为0 调至73.4kg、880Hz+25音分
120小时载荷下降数为0 调至73.4kg、880Hz+25音分
144小时载荷下降数为0 调至73.4kg、880Hz+25音分
(3)与上述条件相同但在钢丝张紧后在其侧面加压(偏移量6-8mm)三次后再次调至要求载荷。
①加载75．5kg，加压三次，载荷下降数0．5kg，24小时后张力值下降数：0．02kg。
②加载74．2kg，加压三次，载荷下降数0．1kg，24小时后张力值下降数0。
共做144小时以下均与②相同从略。 通过上述试验数据可以证明：
(1)琴弦的抗张强度、应力大于设计要求100％，在设计基础上提高张力(频率升高)加速弦的衰变是完全可能的。
(2)琴弦的张力值的下降仅为0．63％，比教科书所载的3％要少得多，应是现代钢丝制造工艺提高所致。
(3)在设计张力的作用下琴弦的延伸在三昼夜即可停止，停止后继续拉伸三天无变化，‘证明张力不变的情况下音准不变，实际音准变化与琴弦无关。
(4)张力下降值与张力成反比，张力越大，张力下降值越小，下降的速度越快。
(5)在弦张紧的同时对弦侧面加压(瞬间加大琴弦的张力)有助于琴弦的延伸。
3．缩短周期的实物试验
任何被长期实践证明是行之有效的东西，都必有它的理论依据，理论指导下的实践又必将使实践向前发展。钢琴生产的长期实践告诉我们现行的调音周期是行之有效的方法，但也不是已经完善了的方法，还大有改革挖潜的余地。
根据目前的生产工艺，调音周期若改为6天就能满足需要，所以我们以6天为目标进行周期改革试验，由装配车间调音技工协助，共试验了三批琴，第一批试验3台琴，第二批试验6台，第三批21台。前两批试验中发现初调后音高下降平均80音分，在调第三次音时才达到标准音高。在第三批试验时采取了相应的技术措施，实验结果表明：21台试验6天周期的琴全部调音完成后12天测试基准组平均有0．7个不准(超过±3音分)，八度有6个不和谐。另以10台15天周期的琴调完音后12天测试，基准组平均1．6个不准，八度9个不和谐。从实物试验效果来看6天周期比14天周期还好，试验过程中操作者比较认真的因素是存在的，但除去这些因素也完全可以证明这一方法是可行的。
4．结论
(1)钢琴的音准稳定性如何，取决于张弦系统主要部件的设计结构、材质、加工精度，音准稳定性的影响主要取决于张弦系统的抗张强度。
(2)调音周期是为琴弦张弛、部件变形而设置的，琴弦张弛情况已为琴弦的拉伸试验所证明。结构变形通过实物试验得到了初步证明(可采用更先进的方法进一步证明其最短变形时间)，缩短调音周期完全可行。
(3)调音周期最短时间的确定取决于工艺措施，只要措施得当，无静置周期也无不可。但即使按现行工艺标准只要在生产过程中，音高不低于标准高度，调音周期4-6天不会对音准稳定产生任何影响。
(4)调音的次数与周期长短有关，生产周期长的较高档的大型琴调音次数应不少于6-8次(特别是大型三角钢琴)，小型普及琴可以调5-6次。这是因大型琴琴身较大、琴弦较长，变形相对增大，反之小型琴琴身小、变形亦相对减少，调音次数及周期可以相应减少。
(5)钢琴生产过程中，适度加大琴弦张力，有利于加速音准稳定，但是，粗调不应高过24音分，精调不应高过12音分，若高得太多会造成琴弦变形而出现“琅音”。
(6)只要张弦系统足以满足琴弦张力的需要，其运往全国乃至世界各地的静置时间，便能满足张弦系统的适应性变形。
(7)成品琴的音高不应低于443Hz，以保证张弦系统适应性变形的需要，使成品琴在
商店或顾客家中调音时，音高不会大幅度低于标准。

biyuntian

欣赏了，谢谢楼主发布，好文章，收藏了啊