2025年铜响乐器制作工特殊工艺考核试卷及答案

2025年铜响乐器制作工特殊工艺考核试卷及答案一、填空题（每空2分，共20分）1.铜响乐器常用的主合金材料为锡青铜，其典型成分为锡含量（8%-20%）、铜含量（75%-90%），微量添加元素通常包括（磷）以改善流动性。2.铸造工艺中，失蜡法制作模具时，蜡模的收缩率需根据合金成分调整，锡青铜铸造收缩率一般控制在（1.2%-1.5%）；离心铸造时，转速需根据乐器尺寸设定，直径30cm的锣类乐器转速应保持在（800-1200转/分钟）以确保金属液均匀分布。3.冷成型工艺中，锤锻工序需控制单次锤击深度，钹类乐器边缘区域单次锤击变形量应小于（0.3mm），避免（冷作硬化）过度导致开裂；旋压成型时，旋轮与工件夹角需保持（30°-45°）以减少局部应力集中。4.调音环节中，定音鼓音高校准需使用（频率分析仪）或音叉配合（振动传感器），通过磨削鼓边或调整张力环实现±（1Hz）以内的精度控制。5.表面处理工艺中，传统鎏金工艺需先进行（酸洗活化）处理，金汞齐涂抹厚度应控制在（0.02-0.05mm），加热除汞时温度需稳定在（300-350℃）以防金层脱落。二、单项选择题（每题3分，共30分）1.制作马林巴琴共鸣管时，选择锡青铜而非黄铜的主要原因是（）A.黄铜密度小，共鸣效果弱B.锡青铜耐腐蚀性更优C.锡青铜硬度高，振动衰减慢D.黄铜易氧化影响音色答案：C（锡青铜的弹性模量和内耗特性更适合维持长余振）2.铸造后进行固溶处理的目的是（）A.消除铸造应力，均匀合金成分B.提高表面硬度C.增加材料韧性D.降低熔点便于二次加工答案：A（固溶处理通过高温加热使合金元素充分溶解，冷却后形成均匀固溶体，消除铸造偏析）3.锤锻钹类乐器时，优先锤击中心区域的主要原因是（）A.中心区域厚度大，需优先减薄B.中心是振动节点，变形对音色影响小C.边缘区域易因锤击产生折痕D.中心区域金属流动性更好答案：B（钹类振动时中心为节点，优先锤击可调整整体刚度而不破坏基频）4.检测铜钹频率响应时，最佳激励方式是（）A.用橡胶锤敲击边缘B.用金属棒敲击中心C.手指弹拨边缘D.机械振动台正弦扫描答案：A（橡胶锤可激发较宽频带且避免局部损伤，边缘敲击更接近实际使用场景）5.传统“淬火”工艺在铜响乐器制作中的应用场景是（）A.提升锣面硬度B.消除锤锻后的内应力C.调整合金相变结构D.仅用于特殊音高的定音鼓答案：B（铜合金淬火主要用于快速冷却以保留固溶状态，而乐器制作中更多通过控制冷却速度消除加工应力）6.制作管钟时，管壁厚度与音高的关系为（）A.厚度增加，基频升高B.厚度增加，基频降低C.厚度与基频无关D.厚度仅影响泛音数量答案：A（管壁越厚，振动惯性越大，基频升高，需通过减薄管壁降低音高）7.表面抛光后进行“发蓝”处理的主要目的是（）A.增加美观度B.提高耐腐蚀性C.调整表面摩擦系数D.增强振动传导效率答案：B（铜合金发蓝处理形成的氧化膜可隔绝空气，延长乐器使用寿命）8.离心铸造时，若金属液出现分层，最可能的原因是（）A.转速过高B.模具温度过低C.合金成分偏析D.浇铸速度过快答案：C（合金中锡、铅等元素密度差异大，若熔炼不充分会导致分层，离心力加剧偏析）9.调音过程中，磨削锣面边缘时应（）A.沿径向直线磨削B.环形均匀磨削C.仅磨削局部凹陷处D.磨削深度超过0.5mm答案：B（环形均匀磨削可避免破坏对称性，保证各方向振动一致性）10.评估铜响乐器“余振时间”的标准测试方法是（）A.敲击后用分贝计记录从90dB降至40dB的时间B.测量基频衰减60dB所需时间C.计算泛音列衰减至听阈的总时长D.对比敲击后振动传感器输出信号的半功率点答案：B（国际标准中余振时间定义为基频能量衰减60dB的时长，更具可量化性）三、判断题（每题2分，共20分）1.锡青铜中锡含量越高，材料硬度越高，因此制作钹类乐器时应选择锡含量25%的合金。（×）（锡含量超过20%会导致脆性显著增加，实际常用8%-20%）2.铸造模具预热温度越高越好，可避免冷隔缺陷。（×）（预热温度过高会导致模具膨胀变形，一般控制在150-300℃）3.锤锻时使用木锤比金属锤更易控制变形量。（√）（木锤缓冲性好，可减少局部应力集中）4.调音时磨削量越大，音高调整越明显，因此可一次性磨削至目标厚度。（×）（单次磨削过大会破坏材料组织，需逐步测量调整）5.表面鎏金后无需进行封护处理，金层本身具有耐腐蚀性。（×）（鎏金层存在微孔，需涂覆透明保护漆防止污染物渗透）6.离心铸造的乐器内部组织比砂型铸造更致密，因此无需进行后续热处理。（×）（离心铸造虽致密度高，但仍需退火消除铸造应力）7.制作定音鼓时，鼓腔与鼓皮张力环的同心度误差应控制在0.5mm以内。（√）（同心度误差过大会导致音高不均匀）8.检测铜钹对称性时，可用水平仪测量边缘各点高度差，误差应小于0.1mm。（√）（对称性直接影响振动平衡）9.传统“火烤”校形工艺是通过局部加热使金属软化，冷却后固定形状。（√）（利用热胀冷缩原理调整变形）10.新制铜铃的频率响应曲线中，泛音列应呈谐波关系（即频率为基频整数倍）。（√）（非谐波泛音会导致音色浑浊）四、简答题（每题8分，共40分）1.简述锡青铜中锡含量对铜响乐器性能的影响。答：锡含量直接影响合金的力学和声学性能：（1）锡含量8%-12%时，合金韧性较好，适合制作需要一定变形量的乐器（如小钹）；（2）12%-18%时，硬度和弹性模量提升，余振时间延长，适用于锣、大钹；（3）超过18%后，脆性增加，易产生裂纹，且内耗增大，振动衰减加快，需严格控制加工应力。2.离心铸造铜响乐器时，如何避免“甩料不均”缺陷？答：需控制三个关键点：（1）合金熔炼温度：锡青铜铸造温度一般为1150-1250℃，温度过低流动性差，过高易氧化；（2）转速匹配：根据乐器直径D（cm）计算转速n（转/分钟），公式n=5500/√D，确保离心力F=mrω²足够使金属液贴模；（3）浇铸速度：采用定量浇铸，沿模具切线方向缓慢注入，避免金属液冲击模具导致飞溅。3.锤锻成型后为何需要进行“中间退火”？退火工艺参数如何设定？答：锤锻过程中金属因冷加工产生位错增殖，导致冷作硬化，继续锤击易开裂，因此需中间退火恢复塑性。退火温度为500-650℃（低于再结晶温度上限），保温时间根据工件厚度确定（1-3小时），冷却方式采用随炉缓冷（≤50℃/小时），避免快速冷却产生新应力。4.调音时如何区分“基频偏差”与“泛音异常”？答：（1）基频偏差：使用频率分析仪检测主振动频率，与目标音高（如A=440Hz）对比，偏差超过±1Hz需调整；（2）泛音异常：观察频谱图中2次、3次等谐波的能量分布，若某阶泛音频率偏离基频整数倍（如2f±0.5Hz以上），或能量过高/过低（超过基频能量的30%），则需通过局部磨削调整振动模式。5.传统“手工敲花”工艺对铜响乐器声学性能的影响及控制要点。答：影响：（1）表面凹凸结构改变局部刚度，可调整泛音分布；（2）过度敲花会增加表面阻尼，缩短余振时间。控制要点：（1）花纹深度≤0.2mm，避免破坏基体强度；（2）花纹需对称分布，防止振动失衡；（3）敲花区域避开振动波腹（如钹的边缘1/3处），优先在波节（中心）附近操作。五、实操题（共40分）【实操1：定音鼓鼓腔调音（20分）】现有直径60cm的定音鼓鼓腔，经检测基频为G3（196Hz），但目标音高为A3（220Hz）。请简述操作步骤及注意事项。答案：步骤：（1）清洁鼓腔表面，用频率分析仪连接振动传感器（贴于鼓腔边缘1/3处）；（2）测量当前基频，确认偏差为+24Hz（需升高24Hz）；（3）确定需减薄的区域：音高与厚度的平方成反比（f∝1/√t），计算需减薄量Δt=t₀t₀(f₀/f₁)²（t₀为原厚度，f₀=196Hz，f₁=220Hz）；（4）使用金刚石磨头沿鼓腔边缘环形均匀磨削，单次磨削深度≤0.1mm，每磨5mm测量一次频率；（5）当频率接近220Hz（±0.5Hz）时，改用细砂纸抛光消除磨削痕迹；（6）最终验证：用木槌敲击中心，确认频率稳定且泛音列无异常。注意事项：（1）磨削时避免局部过热（可用气枪冷却）；（2）对称磨削防止鼓腔变形；（3）保留边缘10mm区域不磨削（避免影响鼓皮张力传递）。【实操2：铜钹表面鎏金（20分）】要求为一对直径30cm的铜钹进行传统鎏金，简述工艺步骤及质量控制标准。答案：步骤：（1）预处理：用10%硫酸溶液酸洗1-2分钟，去除氧化层，清水冲洗后用软布擦干；（2）制备金汞齐：按金:汞=1:7比例混合，加热至60℃搅拌至完全融合，冷却后擀成薄片；（3）涂抹：用玛瑙棒将金汞齐均匀涂抹于钹面（厚度0.03-0.04