Физика топлотног проширења у медним инструментима

Медни инструменти су прецизни алати направљени из металних сплаватипски мешавина меде и цинкако реагују предвидимо на температурне вагања. Коефициент линеарне топлинске експанзије за уобичајене медни сплаве је око 19 × 10−6 на граду Целиус. Да би то у практичном смислу речено, труба са укупном дужином трубе од око 1,5 метра продужиће се око 0,029 мм за сваки 1 °C повећање.

Специфична мешавина је важна. Желта меса (70% бакар, 30% цинка) и златна меса (85% бакар, 15% цинка) имају мало различите коефиције експанзије, али варијација је мала мање од 5% разлике. Оно што заиста покреће температурну осетљивост је укупна дужина трубе. Дужи инструменти као што су тубе и еуфоније доживљавају већу апсолутну експанзију. На пример, BB туба са 5,5 метара тубе ће се проширити скоро 0,1 мм на °C, довољно да произведе значајну фундаменталну смене тачке током извођења.

Термална експанзија се не дешава равномерно широм инструмента. Звон, ушива, настройни слидови и куповине клапа имају различите дебелине, геометрије и понекад различите легу. Ове диференцијалне експанзије могу уводити механички стрес, посебно на заглавеним зглобовима.

Прорачување промене у дифузу

Промена звука изазвана металовом експанзијом може се проценити формулом Δf/f = -αΔT, где α је линеарни коефицент експанзије. 10 °C повећање температуре метала узрокује пада фундаменталне фреквенције око 1,9 цента (дуже цеви = ниже звуке). Међутим, ово је само део приче. Топли ваздух је мање густан и преноси звук брже, повећавајући звук око 3 цента на °C. Нетни ефекат зависи од тога колико брзо метал уравнотежава са окружењем. Студни инструмент доведен на топлу стажу први пут свира оштро јер се ваздушна колона загрева брже од метала. Како се метал постепено загрева, звучни простор је плоскији. Ова динамична интеракција објашњава зашто је циљнирање покреће током првих 1520 минута.

Материјали Наука о меднима легурима

Осим коэффициента експанзије, различите сплаве меса имају различите топловодне и механичке одговоре. Црвени меса (90% бака, 10% цинка) има ниску топловодну везаност од жутог меса, што значи да се греје и хлади полако. Инструменти направљени од црвеног меса често се најављују за своје тамније, топлој тону може трајати дуже да стабилизирају звук у променљивим температурама. Никелни сребро, обично коришћен за компоненте клапа и слайд тубе, садржи мез, цинк и никел, али не сребро.

Фактор угловања

Углавни удови су обично направљени од месни (често са сребрним или златним пластирањем) и мали у масе, тако да брзо стижу до топлотног равнотеже. Студена углавница може извући топлоту из губа играча, што утиче на флексибилност и удобност углавице.

Играчи који изводе у променљивим климатима често држе два уста: лакше за брзу загревање и теже за стабилну позицију када је инструмент до температуре.

Механика клапа и слидова под температурним стресом

Валви и слидови су најосетљивији механички делови метани инструмент. Они се ослањају на тесне толеранције (често мање од 0,05 мм чиренс) и одговарајућу смазњу. Температура утиче и на металне димензије и вескомстите смазника. испод 10 °C, већина нафтових клапаних уља се гуши, узрокујући споровање дејства клапа; испод замрзавања, могу се потпуно замрзати. Синтетични уља имају шири опседок рада, обично до -20 °C, али чак и губе ефикасност при екстремном хладу.

У високом топлини (превиже 35 °C), уља се исцрпљују и могу изтићи, остављајући клапане сувим и склоним за кретање. Сликонове на основу тромбоне масти за слайде могу постати течаве летом, што узрокује да се слайд осећа опуштеном и захтева честа реаплансија. Узаимовање између корпуса клапана и пистона је критично. Медни корпус се шири брже од никелног или Монеловог пистона, што може узроковати везање. Монело (никел-медни сплав) је омиљено за клапана за пистоне због свог ниског коефика експанције и одличног отпорности на корозију. Ротари клапане, уобичајене на француским роговима и еуфонијама, користе другачији механизам rotor и струне који се такође могу затисти у хладном времену због пречишћења ротора.

Избор смазовања за климу

Музичари који наставују у променљивим климамама треба да изабере смањење прилагођено условима:

  • ФЛТ:0 Студено време (пониже 10 °C): ФЛТ:1 Употребите танке синтетичке масла за клапане (на пример, Хетман 1, Блу Сок) и лаке масти за слайд. Избегавајте смазне материје на бази воде које могу замрзати и узроковати лепило.
  • ФЛТ:0 Топла погода (превиже 30 °C): ФЛТ:1 Преправи се на теже уље (на пример, Hetman 2 или 3) и дебеље жире за слайде (на пример, Yamaha Slide Grease).
  • Услови влаге: ФЛТ:1 Размотрите антикорозијске третмани на пружинама и купанима клапана. Силика гелови пакети у случају помажу контролисању влаге.

Редовна чишћења и поново смањење су неопходне када се крећу између екстремних температура.

Улога влажности и кондензације

У овом случају, у топлом ваздуху се налази више влаге. Када хладни инструмент уђе у топлу, влажну собу, кондензација се формира на свим површинама унутар цеви, на стволовима клапана и испод слидова. Ова влага одмазује смажљиве материје, убрзава корозију и ствара гуруће звуке током игре. Кондензација унутар воде и настройне слидова је посебно проблемна јер нарушава ваздушну колону и узрокује пуцање.

Ако кондензација није исчињена након свирања, то промовише црвену гнизну (дезинцификацију), облик корозије који се јаде на месе, остављајући црвеник, поровну површину. Црвени гниз је необративи и често доводи до текања у труби и спојама.

Корозија и дуготрајна ношење

Попут тога, у области спојања, уобичајено је да се уредина са слојевима и шивима заглављају и да се креће. Инструменти са лакованим или плакованим завршеткама пружају одређену заштиту, али унутрашњи део је увек изложан.

Специфични инструменти реакције на температуру

Различни инструменти са медом имају различите температурне осетљивости због дизајна, дужине труба и технике свирања.

Тромпета, Корнета и Флагелхорна

Ови инструменти имају релативно кратку трубу (1.31.5 м) и мале дијаметри дуга. Они брзо реагују на температурне промене јер је метална маса ниска. Трумпета може достићи равнотежу у року од 1015 минута од свирања. Међутим, настройни слайд је кратак, тако да се компензација за дрифт дифференције ограничена. Трумпетни играчи се често ослањају на прилагођавање буше и слайда за фино-тунинг. Пиколо труба (полови дужина) је још осетљивија; 5 °C промена може променити дуг за 10 центова, захтевајући промене селекције на склони клапана. Фргелхорнс, са својим већим и коничним тапером, грејају се нешто спорије, али су мање склони екстремним колебањима дуга због свог мелог одговора.

Тромбоне

Тромбоне је дуга главни слайд (око 2,7 м у тенору, до 3,5 м у басном тромбону) посебно погођена температуром. Студени услови узрокују слайдски сукоб, чинећи позиције да се осећају краће и ноте оштре.

Француски рог

Роне имају коничну дупу и сложену затварачку са око 4 м тубине у двоструком рону. Широки тубине чине их веома осетљивим на температуру. Ротарни клапани користећи ротори и струне везе могу постати тврде у хладном времену јер се механизам ротора ослања на прецизне очишће. Роне играчи често користе лакше роторско уље у зими и теже уље у летом.

Туба и Еуфонијум

Ови велики инструменти имају највише тубина (до 9 м у ББ туби). Најдолго је потребно да се загреју 2030 минута континуираног свирања. Њихова масија металеста маса застаје иза промена температуре окружења, узрокујући нестабилност звука током напорних настава. Туба играчи понекад користе углађивача на слайде или специјализоване устанице како би компензирали трајућу хладно-индуковану плоскост. Еуфоније, са својим компензирајућим системима, су нешто мање осетљиви јер је већ укључено додатно тубине.

Историјски приступи управљању температуром

Пре модерних смачивача и производног толеранције, медни играчи морали су бити изумирани. У 18. и 19. веку, војне бенде које су извеле на отвореном зимом су топлили своје инструменте ватром или их увијале у тканине. Природни труб и рог играчи су користили прегреване кривце (одвојне трубне секције) за прилагођавање тунинг-а.

У овом тренутку, наука о материјалима нам је дала бољу стабилност, али основна физика остаје иста.

Практична рутина одржавања за промене температуре

Да бисте одржали поуздану ефикасност у температурним важицама, укључите ове превентивне кораке у своју рутину:

  1. Прегријајте инструмент: Пре изведје, играјте меко у инструмент 510 минута како бисте постепено довели метал до температуре за играње. Избегавајте гушење до послегријавања, јер брзо проширење може да натера спојачке зглобове.
  2. Схраните инструмент у контролисаном окружењу пре свирања. Изненадни температурни шокови су лошији од постепеног смештаја.
  3. ФЛТ:0 Употребите смазљиве које се односе на температуру: ФЛТ:1 Промињете се између зимских и летњих нивоа уља и масти.
  4. ФЛТ:0 Проверте често настройку: После загревања, играјте референтну дифузију (на пример, концерт Б) и прилагодите главни настройни слид по потреби.
  5. ФЛТ:0 Суши инструмент након сваке употребе:ФЛТ:1 Посебно када се крећу из топлог у хладно окружење, кондензација се формира унутра.
  6. ФЛТ:0 Професионална одржавање два пута годишње: Пре зиме и пре лета, имајте техничар да прегледа и чисти инструмент. Они могу заменити исцрпљене фелте, корке и пруге који могу бити рањивији у екстремним температурама.

Амерзни поправки за напорне наставе на отвореном

Ако морате играти у веома хладним условима (под 5 °C), размислите о овим савјетима:

  • Носите танке рукавице да бисте одржавали вруће руке, а истовремено одржавали тактилну повратну реакцију на клапанима.
  • Употребите ветрови покривач или преносиви грејач на сцени да бисте створили микроклимат око инструмента.
  • Пре свирања у устату пушите топлу ваздух да бисте прегревали водни труб (поучите да не кондензујете влагу).
  • Признајте да је потребно да се за одржавање у складу парциелне ноте за разликују.

Закључ: Управљање променљивом температуром

Промене температуре су константни придружић за музичаре, који утичу на расширение метала, вискозитет смазника, брзину ваздушне колоне, па чак и сопствену флексибилност усних уста играча.

Било да сте студентски тромбонист који свира у негрејеним бенд просторијама, турнеран трубач који се јавља на летним фестивалима или тубац који маршира хладним паредом, кључ је припрема. Неколико минута свесног загревања и пажљиве брига може вас спасити од интонационих главобоља и механичких хикапа. За даље читање науке о медничким инструментима, погледајте ресурсе као што су ФЛТ:0 Универзитет у Новом Јужном Велсу медни акустички страница ФЛТ:1 или водичи за произвођаче као што су ФЛТ:2 Бахс.

Запамтите: ваш месани инструмент је прецизни алат који одговара окружењу.