CN222545941U - 一种碳纤维复合材料成型的箫 - Google Patents
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Abstract
一种碳纤维复合材料成型的箫，属于管状乐器，具有圆柱型管体，管体上设有孔，圆柱型管体由内向外依次由纤维布内层、纤维增强的主体层、纤维布外层、表面漆层构成，所述的纤维布内层、纤维布外层为3K、330g/m2斜纹编织的碳纤维预浸布，所述的纤维增强的主体层为纤维与树脂按设定比例混合制成的预浸料，所述的纤维为碳纤维，所述的树脂为环氧树脂，所述的碳纤维与环氧树脂的重量份配比为碳纤维50‑70，环氧树脂50‑30，所述的圆柱型管体，长径比为30～45：1，采用此方法生产的乐器，不仅原材料易于获取、生产效率提升，而且成品具有更高的稳定性和耐久性，保证了长期使用中的形状和音质的恒定。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种碳纤维复合材料成型的箫，属于管状乐器领域。
背景技术
传统笛或箫的制作历来依赖于特定类型的天然竹材，这种对材料的依赖不仅限制了生产的多样性，而且对竹材的品质和类型要求极为苛刻。理想的竹材需具备一定的年龄、纹理、密度和干燥程度，这些条件限制了原材料的获取，增加了成本。此外，竹材的天然属性意味着它易受环境因素如湿度和温度的影响，这会导致笛或箫的使用寿命受限，且音质稳定性不佳。在高湿或多变气候条件下，竹材易发生变形、开裂，进而影响乐器的整体性能和音色。
发明内容
本实用新型旨在提供一种碳纤维复合材料成型的箫，采用本材料成型的箫，不仅原材料易于获取、生产效率提升，而且成品具有更高的稳定性和耐久性，保证了长期使用中的形状和音质的恒定。
本实用新型的技术方案是：一种碳纤维复合材料成型的箫，具有圆柱型管体，管体上设有孔，圆柱型管体由内向外依次由纤维布内层、纤维增强的主体层、纤维布外层、表面漆层构成。
所述的纤维布内层、纤维布外层为3K、330g/m2斜纹编织的碳纤维预浸布。
所述的纤维增强的主体层为纤维与树脂按设定比例混合制成的预浸料，所述的纤维为碳纤维，所述的树脂为环氧树脂。
所述的圆柱型管体的长径比为30～45：1。
所述的3K、330g/m2斜纹编织的碳纤维预浸布是市售的商品。
本实用新型所述的纤维增强的主体层所用的纤维为碳纤维，此外也可以为芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、竹纤维等其中的一种或多种纤维搭配物。
本实用新型所述的树脂为环氧树脂，也可以是聚氨酯树脂和乙烯基树脂等。
本实用新型所述的碳纤维复合材料成型的箫，同样适用于笛子。因为笛子与箫同为管状乐器，具有相同的结构。笛与箫的区别均为现有技术，即笛与箫所不同的是圆柱型管体长度、孔径、以及音孔位置，笛通常设计为较短的长度和较小的孔径，适合快速的音乐节奏和明亮的音色。相比之下，箫则设计为较长的管体，以产生更深沉、更具共鸣的声音。因此笛与箫属于同领域的结构相近产品。
为了克服这些限制并提高乐器的制作效率和性能，本实用新型采用了先进的碳纤维，来制作笛或箫。其中碳纤维复合材料以其卓越的强度和稳定性高模量，在航空、汽车和体育设备等多个领域已得到广泛应用。使用碳纤维复合材料可以为乐器的设计和制造带来重要的优势，特别是对于笛或箫这类乐器。
本实用新型的优点是：1.减少对天然竹材的依赖：传统乐器制造对特定类型的天然竹材有严格要求，而采用纤维复合材料可以减少对竹材的依赖，降低了原材料获取的难度和成本。
2.提升乐器的稳定性和耐用性：纤维复合材料具有优异的强度、高模量和稳定性，在湿度和温度变化等环境因素下不易发生变形或开裂，从而提高了乐器的稳定性和耐用性，延长了使用寿命。
3.保持音质一致性：纤维复合材料对环境因素的抗性强，能够保持乐器在各种环境下的音质一致性，不受湿度和温度等因素的影响，提供稳定且持久的音色效果。
4.提供设计灵活性和改进音色效果：纤维的使用为乐器设计和制造带来了更大的灵活性，可以实现传统材料难以实现的新型设计和改进的音色效果。例如，通过调整纤维的种类及组成方式、加工工艺、层叠方式、密度和模量等不同材料属性等，可以定制不同的音色特性，满足不同演奏需求。
5.采用纤维复合材料制作笛子和箫可以有效地解决传统制作方法所面临的材料限制和性能不足的问题，为乐器制造带来了新的发展机遇和可能性。
6.本实用新型的制作方法在传统笛箫制作工艺的基础上进行了创新，使用纤维复合材料不仅提高了生产效率，还确保了箫的质量和性能。通过精细的装饰工艺，在外观上具有独特的美感，同时，准确的打孔工艺保证了其卓越的音质。这种结合传统与现代的创新制作方法，预计将为笛、箫等管乐器的制作和演奏带来改进。
附图说明
图1是本实用新型箫的外形图。
图2是图1的后视图。
图3是图1的A-A剖面图。
图4是图3的局部放大图。
图中1纤维布内层、2纤维增强的主体层、3纤维布外层、4表面漆层。
具体实施方式
本实用新型是管状乐器中的一种箫，是碳纤维复合材料成型的箫，管状乐器中的笛子也适用于本实用新型箫制作方法。
本实用新型所述的碳纤维复合材料成型的箫具有圆柱型管体，管体上设有孔，本实用新型的特点是，圆柱型管体由内向外依次由纤维布内层1、纤维增强的主体层2、纤维布外层3、表面漆层4构成，传统的笛子、箫主体是以天然竹材为原料，本实用新型减少了对天然竹材的依赖，降低了原材料获取的难度和成本。
本实用新型所述的纤维布内层1、纤维布外层3为3K、330g/m2斜纹编织的碳纤维预浸布，所述的3K、330g/m2斜纹编织的碳纤维预浸布是市售的商品。
所述的纤维增强的主体层材料为纤维与树脂按设定比例混合而成的预浸料层，本实施例选用的纤维为碳纤维，但不局限于碳纤维，也可以是芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、竹纤维等其中的一种或多种纤维混合物，本实施例选用的树脂为环氧树脂，同样也不局限于环氧树脂，也可以选择聚氨酯树脂、乙烯基树脂等。
碳纤维与环氧树脂的重量份配比为：碳纤维63，环氧树脂37。所用的碳纤维预浸料是市售的商品。
所述的圆柱型管体，根据不同音质的要求，长径比范围为30～45：1。本实施例优选的长径比为40:1，本实施例制作的箫，孔径为20mm，长度为800mm，采用金属材料制备圆柱形型芯模具。
采用上述技术方案制作箫的方法，具有以下步骤：
1)选材：选择制作箫的纤维布内层、纤维增强的主体层、纤维布外层、表面漆层的原料；
2)制备型芯模具：型芯模具外形为圆柱型；本实施例采用金属材料制备，也可用环氧树脂基及竹子等天然材料制备；该型芯模具不仅起到支撑碳纤维复合材料成型的关键作用，而且其设计保证了最终产品的精确度和一致性。在型芯制作完成后，先在其表面涂敷脱模剂；
3)铺设纤维布内层：将1-2层纤维布内层原料铺设在型芯模具上；内层纤维布能增强了结构的拉伸强度和刚度，确保箫内表面的光滑度，有助于气流的稳定流动，从而优化音质。
4)铺设纤维增强的主体层：启动搓管机，将该主体层原料沿型芯模具的一端向另一端缓慢旋转，重叠铺设在型芯上，主体层原料依次重叠铺设30层，铺设过程中，搓管机通过其编程控制系统自动计算已铺设的层数，并确保每一层都均匀覆盖，无空隙，达到所需的层数后，搓管机自动停止铺设，然后，使用夹具在固化前暂时固定层间接口，以防止层间滑动或变形。最后在完成铺设后，进行视觉检查；主体层铺设也可采用多种成型方案，包括纤维缠绕工艺、自动纤维铺放工艺、拉挤成型工艺等，能实现纤维材料均匀分布，全面覆盖、确保没有褶皱、气泡等缺陷即可。
5)再在纤维增强的主体层表面覆盖1-2层纤维布外层，获得坯料；
6)固化：采用真空热收缩袋或真空袋将坯料包覆，放于烘箱中从室温逐渐升温至80℃后保温30分钟，随后逐渐升温至130℃保温90分钟，然后逐渐冷却至室温以完成固化，竹子芯模制备的管体可采用常温树脂室温固化；
7)表面处理：固化脱模后，使用砂纸对管体表面进行细致的打磨，使表面平整光滑，然后对表面涂刷表面漆层，以增强美观性和耐久性；表面漆层：选用水性环氧树脂清漆，不仅环保易于施工，还有效提升了成品的外观光泽和保护性能，使乐器能更好地抵抗日常使用中的磕碰和划伤。
8)打孔加工：根据预定的孔位方案，使用手工或机械加工方法在管体上精确打孔。确保最佳音质和性能，孔位的设计充分考虑了音质优化和演奏便利性。
Claims (2)
1.一种碳纤维复合材料成型的箫，具有圆柱型管体，管体上设有孔，其特征在于：圆柱型管体由内向外依次由纤维布内层、纤维增强的主体层、纤维布外层、表面漆层构成，所述的纤维布内层、纤维布外层为 3K、330g/m2斜纹编织的碳纤维预浸布，所述的纤维增强的主体层为纤维与树脂按设定比例混合制成的预浸料，所述的纤维为碳纤维，所述的树脂为环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料成型的箫，其特征在于：所述的圆柱型管体，长径比为 30～45：1。
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