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高频介质加热技术在钢琴制造中的应用

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1、引言
    钢琴是一种名贵的乐器,大量部件如外壳件、共鸣板、支柱、弦码、击弦机等都是木材,它们在加工过程中都需要使用胶粘剂粘合。传统的传热方式如传导加热、辐射加热、对流加热等是在木材的外部加热,热传导耗时较长。高频加热采用内部加热方式,升温速度快、效率高,因此有广泛的应用前景。
2、高频介质加热的原理与特点
2.1 高频加热的基本原理
    高频介质加热是利用高频电磁场对物质内部极性分子反复极化,使分子在这种高频交变电磁场作用下急剧运动而相互摩擦产生热量,从而达到升温加热的目的。施加的频率越高、电压(电场)越大则木材吸收的功率越大,发热量也越大,因此这种加热方式与木材的热传导性和尺寸形状无关。
2.2 高频加热的特点
    高频加热是利用物体自身发热,属于内部加热,加热均匀,加热速度快,有选择性,尤其是对厚度大的木材进行加热比其他方法更有利。利用高频的选择加热效果(针对胶合线加热),可集中加热物体的特定部位,因此热效率高,胶合时间短。但由于使用高频电压,故有辐射及灼伤的危险,若电压和频率过高,电极间会产生电火花引起火灾,因此对设备设计、安装、使用等方面要求严格,要有充分的防护措施。
3、高频加热胶合系统
    高频,顾名思义是非常大的频率,一般在10KHz~100MHz的范围内。木材高频加热胶合系统是由高频发生器、工作电容和压机三部分组成,其中高频发生器和工作电容组成高频加热系统。
4、高频加热技术在钢琴制造上的应用
4.1 在木材的高频加热中依据电极的配置方法可分为三种加热方式:
4.1.1 整体加热方式
    利用两片相对平行电极板与胶合线作平行配置的加热方法。在整体加热时,胶合质量会因为木材的比重、厚度、含水率,胶合剂的涂布量、压力等分布不均匀产生变化。
4.1.2 胶合线加热方式
    这种方式在钢琴制造上利用较多,它是利用高频电场的选择性,用两片相对平行电极板与胶合线作垂直配置,仅集中加热胶合线的方法。
4.1.3 杂散电场方式
    将电容器的两个极板卡在组坯的一个面上,使胶层能平行于极板。这种方式主要用于结构不便于横跨电容极板卡住的情况,如音板粘肋木。
4.2 高频加热胶合用胶粘剂
    在高频条件下,要考虑胶粘剂的耐久性,固化后的强度及耐水性,对高频的适应性,是否容易发生电火花导致胶层烧焦的现象以及胶合后是否影响外观等因素。
4.3 高频胶合
4.3.1 胶合前准备
    如果木材的含水率不均匀且含水率在12%以上,电流过强,易造成含水率高的部位电弧击穿,使木材变焦。因此木材必须经过充分干燥,使木材含水率保持在12%以下,通过粗刨保持厚度的均匀,使其受压均匀。
4.3.2 高频胶合实施
    高频胶合质量与施加的电压、频率,胶合的压力,施加电压的时间,材料的密度有关。当进行高频加热时,胶粘剂因温度迅速升高而产生内部压力,促使胶合剂充分渗透到木材内部。同时,木材的导管以及细胞纹孔因温度上升而发生膨胀,也有利于胶粘剂渗透。但是,若施加电压过大,就会使胶合剂迅速硬化而木质细胞未能充分膨胀;若电压过低,就会因为温度上升不充分而造成内部压力不足,都会导致胶合力降低。胶合剂渗透的程度也和压力有关,当压力过小时,胶合层的内部压力会将胶合剂外挤;当压力过大时,木质无法充分膨胀会使胶合剂渗透至内部,同样会造成胶合力降低。胶合时间和电压强度呈负相关的关系,电压及频率越高,高频加热的速度越快,胶合的时间就越短。必须注意的是,若电流选择不当,会容易导致木材局部烧焦的现象。
5、结论

高频加热技术具有设备简单,操作方便,加热速度快,加热均匀,产品胶合质量好,有利于实现连续性和自动化生产等优势,故该项技术必能在钢琴制造的工业化生产上得到广泛的应用。

 

 

 


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