宋營彬

摘要：揚(yáng)琴自明代后期傳入中國，最初流行于廣東沿海一帶后逐漸遍及內(nèi)地，經(jīng)過歷代藝師的不斷改進(jìn)，在民間傳統(tǒng)藝術(shù)的實(shí)踐中，逐漸演變成一件富有特色的民族樂器。半個(gè)多世紀(jì)以來，傳統(tǒng)揚(yáng)琴經(jīng)過歷次改革與改良，逐步定型在現(xiàn)代402揚(yáng)琴的狀態(tài)，制作工藝也由樂坊傳統(tǒng)手工制作發(fā)展到企業(yè)化生產(chǎn)及半機(jī)械化流水線生產(chǎn)的工業(yè)化階段。一個(gè)時(shí)期以來，樂海樂器公司為提升揚(yáng)琴制作的工業(yè)化水平，積極創(chuàng)建揚(yáng)琴制作科研的平臺(tái)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，以揚(yáng)琴制作生產(chǎn)中的材料選材及技術(shù)性處理和提升音質(zhì)的專項(xiàng)研究為突破口，集思廣益，探索揚(yáng)琴制作的關(guān)鍵工藝改良和調(diào)試技術(shù)優(yōu)化。本文將結(jié)合樂海樂器公司揚(yáng)琴制作提升計(jì)劃實(shí)施過程的科研實(shí)踐，為揚(yáng)琴制作的質(zhì)量提升提供有價(jià)值的參考資料。

關(guān)鍵詞：揚(yáng)琴制作? 材料處理? 數(shù)據(jù)整理? 材料應(yīng)力? 音質(zhì)提升

現(xiàn)代402揚(yáng)琴，除保留有傳統(tǒng)揚(yáng)琴梯形及派生的蝴蝶型等琴體外形外，仍然以大小幫板、左右琴頭，音樑、滾板、音板等為主要組成的結(jié)構(gòu)部件。鑒于樂器制作材料90%都是木材，而木材的材質(zhì)影響揚(yáng)琴音質(zhì)與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素有很多，其中揚(yáng)琴框架材料的選材、處理、材料的密度及韌性變化等因素對(duì)揚(yáng)琴的音質(zhì)與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的影響最大。例如，揚(yáng)琴框架材料的應(yīng)力不平衡會(huì)導(dǎo)致?lián)P琴四角及音板的開裂，從而導(dǎo)致?lián)P琴框架的扭曲變形，影響揚(yáng)琴的音質(zhì)穩(wěn)定。這不僅影響了揚(yáng)琴的使用壽命，而且還影響了演奏者演奏技能的發(fā)揮。為此樂海研發(fā)團(tuán)隊(duì)立項(xiàng)研究，利用木材受環(huán)境溫濕度的影響較大的特點(diǎn)，對(duì)揚(yáng)琴制作的選材標(biāo)準(zhǔn)提升、材質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)試處理等技術(shù)問題進(jìn)行了一系列的研發(fā)分析，積累了大量的科學(xué)數(shù)據(jù)和制作經(jīng)驗(yàn)，筆者結(jié)合多年的樂器材料研究及生產(chǎn)技術(shù)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，揚(yáng)琴材料的選材處理與音質(zhì)提升的問題進(jìn)行研究分析，為揚(yáng)琴樂器的質(zhì)量提升提供有價(jià)值的制作參考。

一、選材的實(shí)際問題

402揚(yáng)琴有144根琴弦，調(diào)好音以后，按其漲力計(jì)算琴弦拉力有兩噸左右，一個(gè)木質(zhì)結(jié)構(gòu)樂器的梯形框架既要承受兩噸的力，又要保持琴身框架的應(yīng)力平衡，以此保證揚(yáng)琴的框架穩(wěn)固并使樂器音高穩(wěn)定及使用壽命得到延長(zhǎng)等，保持揚(yáng)琴琴體框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)固與材料聲音傳導(dǎo)性能、提升材料在應(yīng)力平衡中的作用非常關(guān)鍵。

為了提升揚(yáng)琴的穩(wěn)定性采用增加幫板與琴頭的膠合面積，揚(yáng)琴框架組合采用了指接結(jié)構(gòu)，幫板、琴頭在揚(yáng)琴框架中起重要的支撐作用。多年來揚(yáng)琴框架的重要組成材料——小興安嶺的優(yōu)質(zhì)色木，因其韌性好、密度大、抗拉力強(qiáng)度較高、耐腐蝕、紋理細(xì)膩得到了生產(chǎn)廠家及市場(chǎng)的認(rèn)可，使色木的市場(chǎng)需求量越來越大。然而隨著國家“封山育林”政策的出臺(tái)使色木的市場(chǎng)供給出現(xiàn)了不足，不能滿足揚(yáng)琴生產(chǎn)的需求。為了不影響揚(yáng)琴的生產(chǎn)與質(zhì)量需求，樂海揚(yáng)琴研發(fā)團(tuán)隊(duì)立項(xiàng)研究揚(yáng)琴框架組成的代替材料，進(jìn)行了多次幫板材料受力測(cè)試，分析揚(yáng)琴框架材料的受力情況，嘗試?yán)枚砹_斯櫸木及非洲硬雜木代替色木，在402揚(yáng)琴結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提升音質(zhì)，從中獲得了許多成功的經(jīng)驗(yàn)，在此分享給大家。

二、制作材料的受力測(cè)試

為了充分了解402揚(yáng)琴特性，我們立項(xiàng)對(duì)402揚(yáng)琴幫板受力進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試方法如下：

1.不同材料受力變形的測(cè)試

按402揚(yáng)琴大幫板的工藝要求：取其長(zhǎng)度1200mm、寬度115mm、厚度42mm相同規(guī)格尺寸且含水率≤10%的吉林優(yōu)質(zhì)色木、俄羅斯的優(yōu)質(zhì)櫸木、非洲硬雜木幫板木塊各三塊在同一環(huán)境下進(jìn)行受力測(cè)試。

把吉林色木、俄羅斯櫸木、非洲硬雜木幫板木塊按揚(yáng)琴幫板使用受力方向依次分別放在木材韌性測(cè)試儀器上，調(diào)整好固定卡把幫板兩端固定，調(diào)整千斤頂傳感器頂端位置，使其處在被測(cè)試幫板木塊的左右、前后的中心位置，然后旋緊千斤頂油壓螺母，上下擺動(dòng)千斤頂加壓桿給被測(cè)試揚(yáng)琴幫板木塊加壓，當(dāng)壓力逐漸增加到2000kg時(shí)，在木材韌性測(cè)試儀的位移傳感器上顯示被測(cè)吉林色木幫板木塊的變形指數(shù)分別為9mm、9.5mm、9.7mm，平均變形指數(shù)為9.4mm;俄羅斯櫸木料幫板木塊的變形指數(shù)分別為9.96mm、10.2mm、12.9mm，平均變形指數(shù)為11.02mm;非洲硬雜木幫板木塊的變型指數(shù)為7.76mm、8.5mm、8.86mm，平均變形指數(shù)為8.37mm（如圖示）。

通過對(duì)幾種木材幫板木塊在相同外力作用下的變形指數(shù)對(duì)比可以明顯看出：俄羅斯櫸木受力后變形性較大、吉林色木受力后變形性居中、非洲硬雜木受力后變形性較小。由此可見，非洲硬雜木做成的幫板木塊比其他兩種木材做成的幫板木塊用在揚(yáng)琴產(chǎn)品中變形量最小、承受力較大、揚(yáng)琴不容易變形、穩(wěn)定性較高，這一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為我們選擇揚(yáng)琴幫板材料、以增加揚(yáng)琴產(chǎn)品的后期穩(wěn)定性能提供了可行性依據(jù)。

2.材料測(cè)試結(jié)果的應(yīng)用分析

木材密度是衡量木材性能的重要指標(biāo)，掌握木材的工藝性能，了解木材的硬度、收縮、膨脹等物理力學(xué)性能可有效地指導(dǎo)生產(chǎn)，解決生產(chǎn)過程中因材料應(yīng)力問題造成的開裂、變形。于是我們嘗試在同一環(huán)境下取相同體積40mm×40mm×40mm、相同含水率（≤10%）的吉林色木、俄羅斯櫸木、非洲硬雜木氣干材正方形木塊，稱其重量分別為48g、44.8g、52.48g。根據(jù)木材密度公式測(cè)算其單位體積的重量，其密度分別為吉林色木0.75g/cm3，俄羅斯櫸木0.70cm3、非洲硬雜木0.82g/cm3，通過比對(duì)測(cè)試分析：可知吉林色木和非洲硬雜木的密度接近小興安嶺的色木密度（0.78kg/cm3），是代替小興安嶺色木的理想材料。

木材銷釘扭矩力大小是衡量揚(yáng)琴琴頭木材可行性的另一重要指標(biāo)。木材銷釘扭矩力的大小直接影響揚(yáng)琴的音準(zhǔn)穩(wěn)定性，因?yàn)槟静匿N釘扭矩力越小，在受力的狀態(tài)下銷釘越容易松動(dòng)，導(dǎo)致?lián)P琴音準(zhǔn)降低直接影響演奏技能的發(fā)揮。為了保證揚(yáng)琴的音準(zhǔn)穩(wěn)定性，我們按揚(yáng)琴琴頭選材標(biāo)準(zhǔn)選取含水率≤10%和相同尺寸（600mm×145mm×50mm）、質(zhì)地較好（無糟朽、劈裂的）的優(yōu)質(zhì)吉林色木、俄羅斯櫸木、非洲硬雜木，分別用直徑5.2mm的合金鉆頭在木料正面不同位置垂直打深度30mm的眼各6個(gè)，并用揚(yáng)琴扳手旋進(jìn)直徑5.5mm的揚(yáng)琴銷釘，銷釘旋進(jìn)深度25mm，然后用扭矩力測(cè)試儀器進(jìn)行銷釘扭力測(cè)試，結(jié)果顯示：吉林色木6個(gè)點(diǎn)的銷釘扭矩力為2.0～3Nm非洲硬雜木6個(gè)點(diǎn)的銷釘扭力為3～3.5Nm，而俄羅斯櫸木6個(gè)點(diǎn)銷釘扭矩力1.5～2Nm。我們可以理解為銷釘?shù)呐ぞ亓υ酱笃淠静牡奈蔗斄驮酱?，揚(yáng)琴銷釘?shù)姆€(wěn)定性越大，該材料產(chǎn)品的揚(yáng)琴越不容易掉音，音準(zhǔn)穩(wěn)定性就會(huì)越好。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了非洲硬雜木的握釘力大于吉林色木和俄羅斯櫸木、是制作揚(yáng)琴較為理想的材料。

三、材料應(yīng)力平衡的處理實(shí)踐

在揚(yáng)琴的使用中，受其結(jié)構(gòu)影響，揚(yáng)琴受力較大，使用壽命相對(duì)其它樂器而言比較短，這就對(duì)揚(yáng)琴的組成材料要求更高。揚(yáng)琴受環(huán)境溫濕度的影響，開裂、變形幾率較大，嚴(yán)重影響了揚(yáng)琴的使用即正常演奏的發(fā)揮。究其原因，是制作揚(yáng)琴材料的應(yīng)力較大所致，因此揚(yáng)琴材料的應(yīng)力平衡處理非常關(guān)鍵。

1.材料的浸泡處理，降低木材應(yīng)力

我們?cè)囍鴮?duì)同批次的非洲硬雜木揚(yáng)琴幫板材料進(jìn)行應(yīng)力平衡處理。例如：第一組做常溫清水浸泡處理，第二組用沸水蒸煮處理，第三組作為參照，不做任何處理。處理過程如下：

把第一組的非洲硬雜木幫板材料完全浸泡于清水池中，每隔兩天換一次清水，一個(gè)月為一周期、前幾次換水，水是渾濁的，隨著換水次數(shù)的增多水逐漸變得清澈，浸泡完成后，撈出淋干水，碼花垛自然風(fēng)干。

把第二組的非洲硬雜木浸泡在沸水中，蒸煮10天后撈出淋水自然風(fēng)干。

第三組的非洲硬雜木幫板材料不做處理，直接碼花垛自然風(fēng)干。

以上三組材料處理完后每?jī)蓚€(gè)月倒垛一次，碼花垛通風(fēng)自然存放，放置6個(gè)月后測(cè)其含水率。

第一組清水處理組平均含水率為18.8%，第二組蒸煮組平均含水率為16.6%，第三組參照組的平均含水率為25.6%。再分別放置一年后測(cè)試這三組的含水率分別是13.5%、11.8%、15.7%。三組材料的變形指數(shù)分別是8.5%、5%、12%。通過以上數(shù)據(jù)分析可顯示出揚(yáng)琴幫板材料通過清水浸泡、沸水蒸煮，可明顯疏通木材的纖維管孔，縮短木材的自然干燥時(shí)間，減少材料的變形指數(shù)，增減后期產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

2.材料浸泡處理，降低木材應(yīng)力后的應(yīng)用效果

我們按照材料烘干流程把三組幫板材料進(jìn)行蒸汽烘干（<8%）處理，然后從處理好的三組材料中隨機(jī)各抽取了5套，做成402揚(yáng)琴后讓專業(yè)老師進(jìn)行音色比對(duì)鑒定。結(jié)果是材料經(jīng)過清水浸泡或經(jīng)過清水蒸煮處理的兩組材料做成的揚(yáng)琴音色明顯比參照組的揚(yáng)琴音色要通透，尤其是高音區(qū)最為明顯，純凈度明顯提升，中低音區(qū)音色也有質(zhì)的改變，余音延長(zhǎng)顯得渾厚了許多，可見材料的應(yīng)力平衡處理非常關(guān)鍵。

3.復(fù)合材料應(yīng)用實(shí)踐的效果

在選擇材料的同時(shí)，為了充分的利用材料，設(shè)想材料的復(fù)合成型，把較小的材料通過指接，錯(cuò)位復(fù)合粘貼到402揚(yáng)琴框架需要的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。我們嘗試把色木小料進(jìn)行指接復(fù)合，利用酚醛樹脂膠進(jìn)行粘合、加長(zhǎng)、加厚到402揚(yáng)琴幫板需要的長(zhǎng)度、厚度、寬度等同于揚(yáng)琴幫板尺寸的木塊，用擠板機(jī)加壓組合成一體。我們嘗試在相同的環(huán)境下，把復(fù)合木塊放在測(cè)試韌性的儀器上進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)外力增加到1600㎏的時(shí)候，復(fù)合木塊在底部中間粘合處橫向出現(xiàn)了斷裂、分析原因是復(fù)合木塊底部拼接處斷面抗力小，膠的粘合力不足承受過大的外力而導(dǎo)致受力時(shí)從指接粘合處斷面處撕裂。于是我們改進(jìn)了木料復(fù)合指接的結(jié)構(gòu)，把復(fù)合木塊底部10mm的拼接料換成10mm厚的色木整料，目的是為了增加復(fù)合木塊底側(cè)的承受力，粘好后進(jìn)行受力測(cè)試，當(dāng)外力增加到2000㎏的時(shí)候沒有出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，但復(fù)合色木塊的變形指數(shù)為14.5mm，和前面的揚(yáng)琴色木幫板測(cè)試結(jié)果相比變形指數(shù)增加了14.5-9=3.5mm。由此可見色木復(fù)合木塊的韌性小于色木實(shí)木幫板的韌性，膠的粘合強(qiáng)度要小于色木自然結(jié)構(gòu)木質(zhì)的強(qiáng)度。由此可見采用木塊復(fù)合工藝材料，不適宜承受過大的外力，不能用于揚(yáng)琴制作，所以選擇合適的材料，對(duì)揚(yáng)琴框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性非常重要。

四、框架數(shù)據(jù)對(duì)揚(yáng)琴音色的影響

揚(yáng)琴幫板在揚(yáng)琴框架中起著重要的支撐作用，那么其幫板的厚度和高度對(duì)揚(yáng)琴的支撐作用會(huì)有較大的影響。幫板加厚了、加高了，幫板的支撐力就會(huì)有所增大，幫板變形量就會(huì)縮小，相對(duì)來講揚(yáng)琴的穩(wěn)定性就提高了，這將直接影響揚(yáng)琴的音準(zhǔn)穩(wěn)定，但對(duì)揚(yáng)琴的音色有何影響？

為了增加揚(yáng)琴的琴體穩(wěn)定性，測(cè)試揚(yáng)琴框架受力的變化規(guī)律，掌握揚(yáng)琴幫板加厚加高對(duì)揚(yáng)琴音色的影響。具體做法是：我們?cè)?02揚(yáng)琴幫板42mm厚的基礎(chǔ)上增加5mm，使厚度達(dá)到47mm。增加揚(yáng)琴幫板的厚度得到了兩種結(jié)果：一種是在現(xiàn)在402揚(yáng)琴外形不變的基礎(chǔ)上縮小揚(yáng)琴框架腔體尺寸10mm，另一種情況是不改變402揚(yáng)琴的框架腔體尺寸，向外延伸，琴體外形加寬10mm。我們按上述兩種思路各做五臺(tái)琴，然后讓專家鑒定音色質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)證明402揚(yáng)琴琴體加大10mm后揚(yáng)琴音色會(huì)寬厚，尤其是中低音變化會(huì)較大，但純凈度會(huì)有所降低;揚(yáng)琴內(nèi)腔縮小10mm后，揚(yáng)琴的音色會(huì)有所變窄。此外，我們又將揚(yáng)琴幫板的高度從現(xiàn)在的110mm逐漸加大至120mm，其他尺寸不變。當(dāng)做成揚(yáng)琴產(chǎn)品后，我們讓專家鑒定音色，發(fā)現(xiàn)加高揚(yáng)琴幫板的實(shí)驗(yàn)揚(yáng)琴其音色發(fā)悶。實(shí)驗(yàn)證明：目前樂海制作揚(yáng)琴的工藝尺寸較為科學(xué)合理，是經(jīng)過數(shù)次測(cè)試后取得的最佳數(shù)據(jù)。