铜响乐器制作工专业技能考核试卷及答案

铜响乐器制作工专业技能考核试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.制作铜锣时，常用的铜合金配比（铜：锡：其他元素）最佳范围是？A.75:20:5B.85:12:3C.90:8:2D.60:35:52.锤揲成型过程中，铜材出现局部硬化导致裂纹风险时，应采取的正确操作是？A.继续锤击至整体硬化后统一退火B.立即对局部区域进行300-350℃低温退火C.将工件整体浸入冷水中快速冷却D.换用更重的锤子加大锤击力度3.定音鼓鼓面张力检测时，使用频率计测量基频为440Hz（标准A音），但实际敲击时泛音列中3次谐波频率偏差超过5%，最可能的原因是？A.鼓面边缘固定螺丝松紧不均B.鼓腔壁厚差超过0.3mmC.鼓皮材质密度不均D.调音扳手校准误差4.钹类乐器制作中，“开音”工序的核心目的是？A.去除表面氧化层B.调整金属晶格排列提升振动响应C.增加表面光泽度D.减少边缘毛刺避免割手5.制作小军鼓鼓边（铜制框架）时，若采用冲压成型后发现局部变形，修复时应优先选择？A.氧乙炔焊补后重新打磨B.用木槌在橡胶垫上逐步整型C.加热至600℃后空冷再锤击D.直接使用钢质修边器强行校正6.检测铜响乐器共振频率时，最佳激励方式是？A.用金属棒大力敲击边缘B.用软质毛毡槌轻击中心区域C.电磁振动台接触式激振D.用手指弹拨边缘7.青铜乐器长期存放后表面出现“粉状锈”（碱式氯化铜），应急处理应首先？A.用稀盐酸浸泡清除B.用无水乙醇擦拭表面C.立即隔离湿度源并局部密封D.用钢丝刷机械清除8.制作手铃时，若要求基频为C4（261.6Hz），根据经验公式f=k/(D²t)（k为常数，D为直径，t为壁厚），当直径增加10%时，保持频率不变需调整壁厚为原厚度的？A.82.6%B.90.9%C.110%D.121%9.锣体成型后进行“校音”时，若某区域频率偏低（振动偏慢），应采取的修正方法是？A.在该区域内侧刮薄0.1-0.2mmB.在该区域外侧堆焊铜料C.对该区域进行局部深冷处理D.用重锤反复锤击该区域表面10.铜响乐器焊接工序中，使用磷铜焊条（含磷7%）的主要优势是？A.熔点低于纯铜，流动性好B.焊缝颜色与母材一致C.无需使用助焊剂D.抗腐蚀性能优于银焊条11.制作排钟时，若需调整某根钟管的泛音列，最有效的方法是？A.改变钟管长度B.调整钟管壁厚的径向分布C.改变悬挂点位置D.打磨钟管两端的倒角12.检测铜材内部缺陷（如气孔、夹杂）时，优先选用的无损检测方法是？A.超声波检测（频率5MHz）B.磁粉检测C.渗透检测D.X射线检测（管电压150kV）13.钹的“碗部”（中心凸起部分）高度对声学性能的主要影响是？A.决定基频高低B.控制泛音数量和衰减时间C.影响表面氧化速度D.改变敲击时的手感14.制作大型编钟时，为保证各钟频率精度（误差≤0.5%），关键控制参数是？A.铜液浇铸温度（误差±10℃）B.模具分型面间隙（≤0.2mm）C.热处理冷却速度（空冷/炉冷）D.最终打磨量（单面≤0.5mm）15.铜响乐器表面做“仿古包浆”处理时，正确的工艺顺序是？A.酸洗→中和→氧化→封闭B.抛光→电镀→着色→保护C.喷砂→涂漆→自然老化D.打磨→涂油→加热氧化二、判断题（每题1分，共10分。正确划“√”，错误划“×”）1.制作铜钹时，锤揲方向应始终沿同一圆周方向，避免交叉锤击导致应力集中。（）2.退火处理后的铜材硬度降低，因此成型工序应在退火前完成粗加工，退火后仅做精细整型。（）3.定音鼓鼓腔若采用旋压成型，其壁厚均匀性优于铸造工艺，因此声学性能更稳定。（）4.检测锣的振动模态时，用细沙撒在表面，敲击后沙粒聚集的区域为波节，需重点校音。（）5.焊接铜响乐器断裂部位时，为避免热变形，应采用快速点焊而非连续焊接。（）6.手碟（HangDrum）的音区分布通过控制不同区域的壁厚实现，中心区域壁厚应大于边缘。（）7.青铜中锡含量越高（＞15%），硬度和脆性越大，更适合制作需要清脆音色的小钹。（）8.铜响乐器长期使用后音色变闷，可能是因为表面氧化层增厚导致振动阻尼增加，需适当抛光处理。（）9.制作排鼓的铜质鼓圈时，若采用冷弯成型，需预留2-3%的回弹量，热弯则无需预留。（）10.检测铜材纯度时，导电率测试比化学成分分析更快捷，且纯度越高导电率越低。（）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述锤揲成型工艺中“分步退火”的操作要点及原理。2.请说明定音鼓“双皮系统”（鼓膜+共鸣皮）的声学设计原理，制作时需控制哪些关键参数？3.当修复一面因长期使用导致边缘磨损变薄、音色发飘的大锣时，应遵循哪些修复原则？具体可采取哪些工艺步骤？4.铜响乐器调音时，为何需要同时检测基频和泛音列？举例说明某类乐器（如编钟）泛音列异常的常见原因及调整方法。5.对比铸造和冲压两种铜响乐器成型工艺的适用场景，分别列举3类典型乐器并说明选择依据。四、实操题（每题10分，共20分）1.模拟场景：现有一块厚度2.5mm、直径600mm的锡青铜板（铜88%、锡10%、锌2%），需制作一面直径580mm、中心凸起高度30mm的大锣。请写出从板材到粗成型（未校音）的完整工艺步骤，包括关键设备/工具、参数控制及注意事项。2.检测与调整：某民族乐团提供一面出现局部凹陷（直径50mm、深度2mm）的高音云锣（单锣直径80mm），要求现场修复并恢复原音色。请设计修复方案，包括检测方法、修复工具选择、操作步骤及效果验证方法。答案一、单项选择题1.B（铜锣常用锡青铜，锡含量10-15%，兼顾硬度与延展性，85:12:3符合典型配比）2.B（局部硬化需低温退火消除应力，300-350℃为青铜再结晶温度下限，避免整体软化）3.A（鼓面张力不均会导致谐波频率偏差，固定螺丝松紧不均是常见原因）4.B（“开音”通过控制锤击方向和力度调整晶格排列，优化振动传递效率）5.B（铜制鼓边变形应采用软质工具（木槌）在弹性支撑（橡胶垫）上逐步整型，避免冷作硬化）6.B（软质槌轻击中心可激发更纯净的基频，避免边缘敲击引入过多泛音干扰）7.C（碱式氯化铜需隔绝湿度防止扩散，机械/化学清除可能损伤本体）8.A（根据f=k/(D²t)，D变为1.1D时，t需变为t/(1.1²)=t/1.21≈0.826t）9.A（频率偏低说明该区域质量过大，刮薄内侧可减少质量，提高振动频率）10.A（磷铜焊条含磷可自脱氧，熔点约700℃，低于纯铜（1083℃），流动性好）11.B（排钟泛音由壁厚径向分布决定，改变局部壁厚可调整谐波比例）12.A（超声波对内部缺陷灵敏度高，5MHz适合检测2-20mm厚铜材）13.B（碗部高度影响振动模式，控制泛音数量和衰减时间（如高碗钹衰减快））14.D（编钟频率对最终尺寸极敏感，打磨量需严格控制在0.5mm内以保证精度）15.A（仿古包浆需先酸洗去氧化层，中和残留酸，氧化形成颜色，封闭保护）二、判断题1.×（交叉锤击可分散应力，单一方向易导致局部应力集中）2.×（退火后铜材塑性更好，应在退火后完成主要成型，退火前仅做粗加工）3.√（旋压成型壁厚均匀性＞±0.1mm，铸造易出现±0.3mm偏差，影响声学稳定性）4.√（波节是振动静止区域，沙粒聚集，需通过校音调整波腹（沙粒飞溅区））5.√（连续焊接热输入大，易导致变形，快速点焊可减少热积累）6.×（手碟中心区域需更薄以产生基频，边缘加厚控制泛音）7.√（锡＞15%时硬度↑、脆性↑，小钹尺寸小，脆性影响小，需清脆音色）8.√（氧化层增加表面阻尼，抛光可减少阻尼，恢复振动灵敏度）9.√（冷弯成型有回弹，需预留；热弯时材料塑性好，回弹可忽略）10.×（铜纯度越高，导电率越高（纯铜导电率100%IACS，杂质降低导电率））三、简答题1.分步退火操作要点：①成型过程中每锤击3-5遍（变形量15-20%）后停止；②将工件整体加热至500-600℃（锡青铜再结晶温度），保温15-20分钟；③随炉冷却或空冷至室温后继续锤击。原理：铜材冷加工（锤击）会导致加工硬化（位错密度增加、塑性下降），分步退火通过再结晶消除位错，恢复塑性，避免裂纹；同时控制每次变形量防止局部过热或应力集中。2.双皮系统原理：鼓膜（上鼓皮）受敲击振动，通过鼓腔空气将振动传递至共鸣皮（下鼓皮），共鸣皮与鼓膜形成耦合振动，增强基频能量并过滤部分高频泛音，使音色更饱满、纯净。制作关键参数：①鼓膜与共鸣皮的张力差（通常共鸣皮张力比鼓膜低10-15%）；②鼓腔高度与直径比（最优为0.6-0.8:1）；③两皮中心间距（需保证空气耦合效率，一般为鼓腔高度的1/3-1/2）；④皮料厚度（鼓膜0.8-1.2mm，共鸣皮0.6-1.0mm，根据尺寸调整）。3.修复原则：①最小干预（尽量保留原有材质和工艺痕迹）；②声学匹配（修复后频率、泛音列与原锣一致）；③结构强度（修复区域需承受长期敲击）。工艺步骤：①检测：用频率计测量原锣各区域频率，标记磨损变薄区域（通常边缘）；②补材：选择同成分锡青铜薄片（厚度=原厚度-磨损量），用低温钎焊（银铜焊条，熔点650℃）贴附于磨损内侧（避免外侧影响外观）；③整型：用木槌轻敲补材边缘，与原锣过渡平滑；④退火：对补焊区域局部加热至400℃，保温10分钟消除焊接应力；⑤粗校音：用细砂纸打磨补材表面，调整局部厚度至目标频率；⑥验证：敲击测试音色，确保无杂音、衰减时间与原锣一致。4.原因：基频决定音高，泛音列决定音色（如编钟需“一钟双音”，即正鼓音和侧鼓音的泛音列不同）。仅调整基频可能导致泛音比例失调，影响音色辨识度。举例：编钟泛音列异常（如侧鼓音泛音过强）常见原因是侧鼓部壁厚不均或纹饰（枚）高度不足。调整方法：①用测厚仪检测侧鼓部壁厚，对过薄区域局部堆焊铜料（厚度增加0.1-0.2mm）；②用雕刻工具加深侧鼓部纹饰，增加振动阻尼，减少泛音能量；③用砂轮打磨侧鼓部边缘倒角，改变振动传播路径，调整泛音频率。5.铸造工艺适用场景：复杂形状、内部结构（如编钟的枚、隧、乳丁）、大尺寸乐器。典型乐器：①编钟（需精密铸造出纹饰和双音结构）；②大型佛塔铜钟（尺寸＞1米，冲压无法成型）；③传统云锣（早期云锣用铸造法保证壁厚均匀）。选择依据：铸造可成型复杂曲面，保证内部结构一致性。冲压工艺适用场景：规则形状、批量生产、中小尺寸乐器。典型乐器：①小军鼓鼓边（圆形框架，冲压效率高）；②手碟（半球形主体，旋压+冲压成型）；③小号铜片（喇叭口等规则曲面，冲压精度高）。选择依据：冲压效率高（单工序成型）、尺寸一致性好（公差≤0.1mm）、材料利用率高（废料少）。四、实操题1.工艺步骤：（1）下料：用剪板机将600mm板材切割为直径610mm（预留5mm加工余量），去毛刺。（2）加热：放入箱式电阻炉，加热至550℃（锡青铜再结晶温度），保温30分钟，空冷至200℃（保持塑性）。（3）粗成型：使用液压机配合半球形模具（直径590mm、凸起高度35mm），单次冲压至厚度2.3mm（变形量8%），避免开裂。（4）中间退火：冲压后工件温度降至100℃以下时，重新加热至450℃，保温20分钟，快速空冷（防止氧化）。（5）精细锤揲：用圆头钢锤（直径20mm）沿径向由中心向边缘锤击，每圈锤击20-25次，控制单次锤击深度0.1mm，确保凸起高度均匀（30±0.5mm）。每锤击5圈后用红外测温仪检测温度，超过150℃时暂停，自然冷却至50℃以下再继续。（6）修边：用角磨机沿模具边缘切割，保留直径585mm（预留5mm校音打磨量），用砂纸（800目）打磨边缘至光滑无刺。（7）初步检测：用激光测厚仪检测中心厚度（1.8-2.0mm）、边缘厚度（2.2-2.4mm），用频率计敲击中心区域，基频应在80-100Hz（大锣典型范围），若偏差＞5%，返回锤揲工序调整局部厚度。关键注意事项：①加热温度需严格控制（＜600℃防止过烧）；②锤击方向需交叉（径向+圆周向）避免应力集中；③每次成型后需检测厚度分布（误差≤0.2mm），防止局部过薄导致开裂；④修边时避免过热（用冷却液降温），防止边缘硬化。2.修复方案：（1）检测方法：①目视检查凹陷位置（标记为A点）；②用电子千分尺测量凹陷深度（2mm）及周围厚度（原厚度1.5mm，凹陷处1.3mm）；③用频率计敲击A点和正常区域，记录频率偏差（假设A点频率偏高10%）。（2）工具选择：①木槌（直径30mm，硬度中等）；②橡胶垫（厚度10mm，邵氏硬度50）；③细砂纸（1200目）；④小型烤枪（温度可调至200-300℃）；⑤频率计（精度0.1Hz）。（3）操作步骤：①预热：用烤枪对凹陷区域局部加热至150℃（降低铜材硬度），持续30秒。②整型：将云锣平放在橡胶垫上，凹陷面朝上，用木槌从凹陷边缘向中心逐步敲击（每击间隔5mm），每次锤击力度均匀（约3N），直至凹陷深度降至0.5mm以下。③精细调