CH693319A5

CH693319A5 - Verfahren zur Herstellung von Blechklang-Musikinstrumenten.

Info

Publication number: CH693319A5
Application number: CH02540/98A
Authority: CH
Inventors: Felix Rohner
Original assignee: Panart Steelpan Manufaktur Ag
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2003-05-30

Description

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CH 693 319 A5

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Blechklang-Musikinstrumenten, insbesondere von PANG-Instrumenten, die der Instrumentenfamilie der Steelpans verwandt sind. Steelpans werden vor allem in Trinidad gespielt, erfreuen sich jedoch auch in andern Ländern einer zunehmenden Beliebtheit. Das Bureau of Standards Trinidads hat 1992 in seiner Publikation «Terms related to Steelpan» das Instrument folgendennassen definiert:

«Das Steelpan ist ein Musikinstrument mit Ursprung in Trinidad und Tobago. Es ist ein Perkussionsinstrument mit definierter Tonhöhe und gehört zu den Idiophonen. Es wird traditionell aus einem Blechfass oder einem Blechcontainer gebaut. Die metallene Spielfläche ist konkav und ist an einen Mantel fixiert. Die Spielfläche ist unterteilt in konvexe Tonflächen, die durch Furchen, Rinnen oder Löcher begrenzt sind. Jeder konvexe Abschnitt ist auf eine bestimmte Tonhöhe eingestimmt. Die konvexen Tonabschnitte werden durch Schlagen mit Schlegel zum Klingen gebracht.»

Das traditionelle Rohmaterial für Steelpans (Spundfässer) hat in den letzten Jahrzehnten zunehmend an Qualität eingebüsst. Der Gehalt an Kohlenstoff hat von ca. 0,15% auf 0,06% abgenommen, was zu einer geringeren Festigkeit und geringerem Verfestigungsvermögen des Materials geführt hat. Durch die erhöhte Verstimmbarkeit konnte sich das Steelpan bisher nur bedingt als Instrument für eine breite Schicht von Musiker/-in-nen durchsetzen.

Neben der traditionellen Herstellung aus Ölfäs-sern wurden auch schon alternative Versuche zur Herstellung von Blechklanginstrumenten unternommen, nämlich die Projektion einer Rondelle über ein Formwerkzeug und das maschinelle Drücken des Fassbodens in die konkave Form. Beide Verfahren führten nicht zur Verbesserung der grundlegenden Problematik.

Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das frei von den oben genannten Nachteilen ist und die Herstellung eines Blechklang-Musikinstrumentes mit höherem Anspruch an Klangqualität und Stimmhaltung erlaubt.

Neuartige Blechklang-Musikinstrumente, wie z.B. das neue Instrument PANG, werden nicht mehr aus Spundfässern hergestellt.

Im neuen Verfahren wird das Prinzip der Klangerzeugung durch im Kugelsegment eingespannte Blechschalen vom Steelpan übernommen. Das maschinell tiefgezogene Kugelsegment ergibt jedoch, im Gegensatz zum manuell streckgezogenen, gedrückten oder projizierten, eine über das ganze Segment gleichmässige Dicke. Die anschliessende Nitrierung der Form führt zu einer Spielfläche, die es erlaubt, Klangschalen zu formen, die eine breitere Palette an Klangfarben möglich machen und eine hohe Stabilität aufweisen. Der Grund liegt in einem hohen Elastizitätsmodul (215 MPa) und einer annähernd doppelt so hohen Streckgrenze 475 N/mm2 und einer Zugfestigkeit von 564 N/mm2. Die Dauerschwingfestigkeit, die Beulfestigkeit sowie die Korrosionsbeständigkeit werden durch die Nitrierung enorm erhöht.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demzufolge das im Patentanspruch 1 definierte Verfahren. Die Herstellung eines Panginstrumentes um-fasst vorzugsweise folgende Schritte:

- Tiefziehen eines Kugelsegmentes aus einer Stahlrondelle,

- Härten des tiefgezogenen Kugelsegmentes durch Nitrieren,

- Sicken eines zylinderartigen Mantels,

- Zusammenfügen des Kugelsegmentes mit dem Mantel und

- Verbinden mittels eines Falzes.

Der gemäss der Erfindung verwendete Verfahrensschritt des Tiefziehens ist ein Umformen von ebenen Metallzuschnitten zu Hohlkörpern. Das Verfahren wird als Zugdruckumformung charakterisiert. Diese Umformung erfolgt unter Verwendung eines Ziehringes, Ziehstempels und Niederhalters als Werkzeuge. Das Tiefziehverfahren kann hydrome-chanisch durchgeführt werden, wobei der umzuformende Blechzuschnitt durch ein druckreguliertes Wasser- oder Ölkissen auf einen eintauchenden Ziehstempel gepresst wird. Der Blechzuschnitt erhält dadurch die genaue Form des Ziehstempels, die derjenigen des späteren Instrumentes entspricht. Die hierzu verwendeten Werkzeuge sind, wie erwähnt, der Ziehring, der Ziehstempel, ein Niederhalter sowie ein Wasser- oder Ölkasten.

Der geformte Metallteil wird dann einem Nitrierverfahren unterworfen, wobei im Gas bei 550°-650°C nitrocarburiert wird. Alternativ kann im Bad bei 560°-620°C nitrocarburiert und im Öl oder Wasser abgeschreckt werden.

Ein weiteres Härtungsverfahren ist das klassische Gasnitrierverfahren, das bei 480°-600° C durchgeführt wird, wobei als Abkühlmedium N2 verwendet wird. Weiter ist auch Plasmanitrieren bei 400°-600°C möglich.

Die Nitrierung der Kugelsegmente aus Tiefziehblech ST 14.03 ergibt eine Oberflächenhärtung auf beiden Seiten. Die Dicke der Verbindungsschicht sowie der Diffusionsschicht variiert dabei je nach Nitrierdauer. Zwischen den gehärteten Schichten liegt eine weiche ferritische Schicht. Diese Komposition ergibt positive Eigenschaften wie Umformbar-keit, Klangfülle und Dämpfung.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Verfahrensschritte gehen schematisch aus den Zeichnungen hervor:

Fig. 1 Tiefziehen einer Rondelle unter Bildung einer Blechschale,

Fig. 2 Einfalzen eines Ringes am Rand der aus der Rondelle erhaltenen Blechschale,

Fig. 2a Schnittdarstellung durch Falz, Fig. 3 Vorbereiten eines passenden Mantels mit einem senkrecht gestellten Rand,

Fig. 3a Schnittdarstellung durch Rand, Fig. 4 Sicken des Mantels, Fig. 5 Zusammenfügen von Mantel und Blechschale,

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Fig. 5a und 5b Schnittdarstellungen durch verschiedene Stadien des Falzvorganges.

Beispiel

- Herstellung der Rohform für ein PANG-Instrument der Sopranlage (PING);

- Tiefziehen (Fg. 1 ) einer Rondelle 1 aus Tiefziehblech der Qualität ST 14,03, 1,0 mm Dicke über ein massives Stahlkugelsegment 2, Durchmesser 600 mm, Höhe 217 mm;

- Zuschneiden der tiefgezogenen Stahlschale 3 unter Bildung eines falzbaren Randes 4 und Einfalzen des Randes 4 des Kugelsegmentringes (Fig. 2), wobei im Teilschnitt gemäss Fig. 2a der Rand 4 des gebildeten Falzes 5 ersichtlich ist;

- Gasnitrieren der Stahlschale 3 während 9 Stunden bei 580°C und langsames Abkühlen mit N2;

- Erstellen eines Chromstahlmantels (1,4301) 6 (Fig. 3) mit einer Höhe von 23,5 mm, Aufstellen eines 20 mm breiten nach aussen gerichteten Randes 7 auf der einen Seite, wobei im Teilschnitt gemäss Fig. 3a das Profil des Randes 7 sichtbar ist;

- Zusammenfügen (Fig. 5) des gehärteten Kugelsegmentes 3 mit dem Mantel 8 und Verbinden mittels eines doppelten Falzes 9, wobei der Falzvorgang den Fig 5a und 5b entnommen werden kann.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Blechklang-Musikinstrumenten, deren Klang durch Schwingen einer Blechmembrane erzeugt wird, insbesondere von Instrumenten, die der Familie der Steelpans verwandt sind, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

(a) Tiefziehen eines Zuschnittes aus Stahlblech, unter Formung einer Blechmembrane mit mindestens einer Wölbung,

(b) Härtung der erhaltenen Blechmembrane aus tiefgezogenem Material,

(c) Zusammenfügen der erhaltenen gehärteten Blechmembrane mit einem zylindrischen oder quasi zylindrischen Mantel, dessen Durchmesser demjenigen der durch die Schritte (a) und (b) geformten Blechmembrane entspricht, unter Bildung eines Blechklanginstrumentes, das im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders aufweist, der auf einer Seite einen nach innen gewölbten Boden aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass in Schritt (c) die in Schritt (b) erhaltene Blechmembrane mit einem zylindrischen oder quasi zylindrischen Mantel aus Kunststoff verbunden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (c) die in Schritt (b) erhaltene Blechmembrane mit einem zylindrischen oder quasi zylindrischen Mantel aus Stahlblech zusammengefalzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschnitt eine Rondelle darstellt, wobei in Schritt (a) eine Blechmembrane in Form einer Stahlschale mit einem zum Falzen geeigneten Rand erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung in Schritt (b) durch Gasnitrieren des Zuschnittes mit N2 als Abkühlmedium durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung in Schritt (b) durch Nitrocarburieren des Zuschnittes im Gas bei 550-650°C und durch Abschrecken im Öl oder Wasser durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung in Schritt (b) durch Nitrocarburieren des Zuschnittes im Bad bei 560-620°C und durch Abschrecken im Öl oder Wasser durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung in Schritt (b) durch Plasmanitrieren des Zuschnittes bei 400-600°C durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der im Schritt (c) verwendete Mantel gesickt ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der geformte und gehärtete Metallzuschnitt und der Mantel aus Stahl durch einen Doppelfalz zusammengefalzt sind.

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