在鋼琴調律與維修工作中，經常會碰到弦軸松曠穩不住音或弦軸過緊有“跳進”的情況，無論新琴亦或舊琴，無論雜牌亦或名牌，這讓調律工作難以順利進行，常須花費大量時間來進行改善或維修。就弦軸松曠而言，如果碰到個別松曠情況，可以即時修復；如果是大批量的，那么鋼琴基本處于報廢階段了，除非是花大代價進行相關處理。弦軸過緊有“跳進”，微調就會有阻滯，影響調律進度。鋼琴這些情況是什么原因導致的，應該如何解決，如何才能提高鋼琴制作的品質和維持鋼琴良好的音準，本文就目前常用弦軸與弦軸板的合理配置及影響因素進行闡述。
一、弦軸
（一）弦軸的工作原理
弦軸是用于穩固琴弦和調整音律的金屬銷，栽在弦軸板上，調音時通過轉動弦軸來提高或降低琴弦的張力以達到一定的音高，弦越緊音高越高，弦越松音高越低。弦軸是鋼琴調修師調準鋼琴音律的關鍵所在，它的持音性決定了鋼琴的價值，如果音準都無法保證，那么鋼琴的彈奏性能調整得再好也是多余，一架無法維持音準的鋼琴對于演奏來說毫無價值。
（二）弦軸的制作
弦軸承載了琴弦的拉力，調音時須轉動弦軸來達到相應音高，所以弦軸須耐磨硬度高，扭轉時不應出現彎曲變形，一般采用優質碳素結構鋼絲（GB3206-82）中的45號鋼制成。新琴弦軸直徑一般在6.8-7.0mm， 7.1mm以上的弦軸一般用于修理鋼琴長期使用后弦軸松曠。弦軸長度在65-70mm，一端呈四棱錐體，錐度一般為1:10-1:7.5，錐體上有穿弦孔，琴弦一端通過穿弦孔繞在四棱錐體上，利于穩定音準；一端是紋路清晰規整的多頭螺紋，螺紋頭數在5-7頭，這種多頭螺紋由于紋牙表面光潔度不同，與弦軸板配置時有一定的摩擦力，利于調音時的微調。
每一個弦軸都會承載對應琴弦的拉力，大約每個弦軸承擔150斤。在這么大的拉力下，想要掛住琴弦，弦軸不松動，弦軸下端多頭螺紋與弦軸板間就必須有極大的摩擦力。弦軸安裝在弦軸板后要滿足倒退旋轉的拉力大于琴弦拉力的50％，否則就會產生弦軸松曠的現象。弦軸螺紋要具有高精度和光滑度，并且要均衡，其精度的誤差會使保持力不均衡而容易走音。
圖為弦軸置入弦軸板的狀態。
弦軸通過其與弦軸孔壁的摩擦力來張緊琴弦，該摩擦力稱為回轉阻力矩，弦張力增大，回轉阻力矩也相應增大。弦軸的扭轉力矩是鋼琴質量好壞的重要標志之一，弦軸的扭轉力矩要大于1.3kN·cm，可用扭矩扳手測量。但是并不是弦軸的扭轉力越大就越好，如果過大會給調律帶來困難，甚至會扭斷弦軸。弦軸的扭轉力矩是由弦軸板的硬度、彈性、含水率和弦軸孔鉆頭質量等多項因素決定的。
二、弦軸板
（一）弦軸板的工作原理
弦軸板裝在鐵支架甲板的后面，用來穩固弦軸，同時與木背架主體牢固地膠裝在一起，也對鋼琴背架結構的穩定起著重要作用，并同鐵支架一同承受琴弦的張力。弦軸板由若干層山毛櫸、色木等硬木制成的薄板按木材紋理橫豎交叉排列再經過熱壓粘合在一起，使弦軸多頭螺紋一端在弦軸板孔內四周都有軸向纖維支撐，一般具有150kg以上的握釘力，保證了鋼琴音準的穩定。握釘力的大小取決于木材的種類、含水率、密度、硬度、彈性、紋理方向、釘子的形狀及其與木材接觸面的大小等。
弦軸板固定著220多根弦軸，而220根有著近20噸張力的琴弦都靠弦軸來張緊，弦軸板須支撐這一張力，如果在張力作用下，弦軸有松動或彎曲現象，就會破壞鋼琴音準，所以弦軸板須具有較好的握釘力、較強的抗壓強度、較好的彈性、耐摩擦、不易變形等特性。
（二）弦軸板的制作
弦軸板在鋼琴制造的早期，通常是用山毛櫸、色木等密度大、纖維致密的整木來制作的，不過這樣制作的弦軸板在不同氣候變化情況下，切向受力容易開裂，且易彎曲變形，處理不當的弦軸板還會出現木質腐爛，從而導致弦軸松動無法持音。后來人們改用幾層實木板根據橫豎紋理的膠合，一定程度上解決了弦軸板易裂的缺陷。而隨著技術的發展，多層薄板的出現進一步提高了木材的利用率，以機械手段涂膠后，用專用設備熱壓，在熱壓過程中木材的毛細孔被膠液充填，不僅木材的強度增加，膠合牢固，而且大大降低了受溫濕度的影響，被廣泛采用。多層薄板所制的弦軸板在厚度一定的情況下，最少要3層，最多不應超過21層，目前市場上大多數鋼琴弦軸板層數為19層，從上至下每一層的密度和重量逐漸遞增。
圖為制作弦軸板的多層板材。
弦軸板的弦軸板長約140cm，寬約20cm，厚度在3-3.5cm，含水率在6-8%，上下表層拼接必須密實且須橫向旋切板，不應有腐朽、開裂、離膠、鼓泡、翹曲、透膠等缺陷。每一層薄板都要按一橫一縱粘貼，因為這樣木紋是上下交錯的，鉆入多層板內的弦軸會受到一橫一縱四個方向的摩擦力。弦軸板的密度要大于0.76g/cm3，因為在其它條件一樣的情況下，弦軸板的密度大，與弦軸之間的摩擦力越大，越能穩定音準；同時弦軸板的含水率在掛弦前應控制在4%-6%，因為含水率對弦軸板與弦軸的配合有很大的影響，含水率過高時，易由于干縮造成弦軸孔徑加大，使弦軸松動不能保持音準。
弦軸板多層板材一般用酚醛樹脂膠或與此性能相同或更好的粘結劑熱壓，在膠中加入固化劑氯化銨攪拌均勻，涂膠量為280-330g/m2,涂膠放置5-15分鐘后，用熱壓機以105-135℃的溫度，1-1.5MPa的壓力熱壓35-40分鐘，組坯時上下左右對正，卸壓放置48小時即成型。需注意的是，板材層數越多，膠層就越多，而膠沒有彈性，過多就會降低弦軸板的握釘力，影響音準的穩定。
（三）弦軸板的鉆孔
一般而言，弦軸孔比弦軸小0.3mm即可，鉆孔的深度大概為40-43mm，最好使用木工鉆頭，慢速鉆進一半時，將鉆頭提起10mm，使木屑順暢退出，避免孔壁焦糊。為了加強弦軸的穩定性和抵抗弦的張力，弦軸孔在鉆孔過程中要有8-10度的向上傾斜角，即鐵板垂直放置時，弦軸裝好后要向上翹8-10度。
弦軸板鉆孔時會有幾個不同直徑規格的鉆嘴進行配鉆，一般使用直徑為6.1-6.3mm等規格鉆嘴。當鉆好弦軸孔后，分別置入弦軸，然后進行扭矩測試，如扭矩不符合標準1.9-2.0kN.cm，則調整鉆嘴直徑，直至扭矩符合要求。扭力過大，需更換更大直徑的鉆頭；扭力過小，需更換更粗的弦軸。扭轉力矩的影響因素包括弦軸直徑與弦軸板孔徑的配合，弦軸板的用材及加工后的密度、彈性，弦軸的表面狀態及弦軸板孔的加工狀態。
三、弦軸與弦軸板的銜接固件——弦軸木圈
弦軸木圈位于弦軸與鐵板之間，分擔弦軸對弦軸板的壓力，一般采用硬木色木來制作。弦軸木圈和弦軸板一定程度上可以保持置入的弦軸處于平衡狀態，不易傾倒歪斜。弦軸木圈的直徑在10.5mm左右，長度為8-14mm，一般根據鐵板的厚度選用合適的木圈置入鐵板弦軸孔內。鐵板的厚度一般在10 mm，如果孔直徑和弦軸直徑一樣大，則弦軸在弦的拉力下會向下彎曲，轉動時會碰到鐵板孔邊沿，傷及弦軸。所以，鐵板孔一般比弦軸大些，不過這樣又會使弦軸受力部分太長，所以必須要有支撐，而弦軸木圈擔當了這樣的角色，減少弦軸受力變形度。弦軸木圈承受的最大壓力為3.28N/cm2，所以弦軸木圈壁厚宜小不宜大。如果木圈材質密度小，其橫紋絕對壓縮量增加，這樣，弦軸一旦受琴弦張力的作用，木圈就會因進一步壓縮而無法支撐弦軸，這樣就致使支撐弦軸的力嚴重向弦軸板轉移，導致弦軸板內應力成倍上升而出現開裂現象。因此木圈的選材極為重要，要有足夠的強度，這樣可以增加軸與孔壁的摩擦面積，適當加大軸徑就可以使得弦軸松緊適度，調起來輕松。此外，弦軸木圈置于弦軸與鐵板之間，還可以封閉鐵板孔間隙，保護弦軸板不受濕氣的侵蝕。
四、弦軸與弦軸板的配置
弦軸與弦軸板采用過盈配合，并且是高精度配合。過盈量在1.2-1.3mm左右，扭轉力矩不低于1.3kN.cm。過盈量小，回轉力矩就小，不能保證音準的穩定性；但過盈量過大，回轉力矩太大，會給調音造成困難，過大的過盈量，會使弦軸在壓入過程中由于過度擠壓而破壞弦軸孔壁處的纖維組織，彈性減弱，反復擰幾次后握釘力就會降低，從而影響音準的穩定性。過盈量的大小選擇不是固定不變的，需要根據弦軸板材質和環境條件等因素的不同而不同。弦軸與孔的過盈量與弦軸板木材的密度、硬度、彈性和含水率等因素有關。
弦軸表面的螺紋對弦軸力矩的影響也會影響弦軸與弦軸板的配置。若弦軸表面的螺紋過于尖銳，在弦軸轉動時就會切斷弦軸板孔壁的木材纖維，弦軸不久就會松動，若弦軸表面螺紋過于平滑，弦軸轉動時靜阻力就會加大，弦軸就不能順暢地轉動，調律時轉動弦軸就會發生“啪啪”響聲的“跳進”現象。若弦軸板密度較大，弦軸在孔內不能順暢地轉動，也會出現“跳進”現象，使調律時微調無法進行。
溫濕度對弦軸與弦軸板的配置也有一定影響。溫濕度變化，會改變鋼琴中木材的含水率，使弦軸板、弦軸木圈等木材構件因吸收或釋放水分而產生變化。濕度過高，弦軸板和弦軸木圈等木質構件會吸濕而膨脹；濕度過低，弦軸板和弦軸木圈會過度收縮，導致弦軸松動。木材膨脹與收縮，會引起弦軸板與弦軸木圈濕脹干裂等變形現象。
另外，加工過程中弦軸孔的鉆孔角度、軸釘內埋深度以及工人的熟練程度等因素也關系到弦軸與弦軸板的合理配置。
五、弦軸松動的處理方法
弦軸松動大致可分為大多數松動和個別松動，如果是個別松動的情況則可以進行簡單的更換。如果是大多數出現松動，就需要在更換弦軸上耗費大量時力，如果是弦軸板老化腐朽的話，就要更換弦軸板。
（一）弦軸個別松動處理方法
1、在弦軸孔內加入木片
用調律扳手將弦軸倒退一圈，用螺絲刀挑出穿弦孔中的弦頭，將取下舊弦，不要破壞弦圈，再用扳手將弦軸全部退出來，用0.2-0.3cm厚的硬質橫紋刨花或薄木片放入弦軸孔內，對正弦軸孔，用錘子和弦軸沖子將軸敲入軸孔內，弦軸螺紋外露3mm，將弦圈套入弦軸，再將弦頭穿入穿弦孔內，將弦軸緊至琴弦基本拉直，用改錐挑住弦圈再度緊弦，若挑不起來可將弦軸松一下再挑，再用將軸敲進至看不到弦軸螺紋，觀察弦軸高低是否一致。需注意的是，加入的木片不宜過厚，否則會將弦軸孔弄壞。處理完成后最好調兩遍音，隔一周再調音一次，這樣可以較好的穩住音準。
2、更換新弦軸
（1）換新弦軸使用舊弦
按在弦軸內加入木片的方法退出弦軸，不同的是取合適的新軸（通常比原軸直徑大0.2mm）重新置入，置入方法也與前述方法相同。
（2）換新弦軸使用新弦
按前述方法將弦軸與弦取出，取合適的新軸，用錘子和弦軸沖子將軸敲入軸孔內，弦軸螺紋外露3mm，將琴弦拉直至弦軸處，在弦軸以上留出80mm左右（通常人四個手指寬度），多余部分剪斷。在琴弦上端7mm處向右折成小于90度的彎頭，將折好的彎頭穿入穿弦孔，用調律扳手順時針旋轉弦軸，弦圈應排列緊密無間隙，張緊琴弦后，用螺絲刀和錘子將弦下部的環扣敲實，弦軸上折彎處用鉗子夾緊。后續調音與第一種處理方法相同。
（二）弦軸大部分松動處理方法
1、換新弦軸使用舊弦
取下壓弦條，先將中高音區的壓弦條螺絲松開，每個螺絲先逐次松一圈，然后再將壓弦條螺絲逐個取下；用調律扳手將弦軸退一圈，挑出弦頭，將舊弦按順序放置一旁待用，不要破壞弦圈，然后逐個退出弦軸；置入弦軸與琴弦同前述方法；將壓弦條圓弧面清理干凈后按原弦放好，螺絲對正原孔眼，逐個擰緊，不要先將某一個螺絲擰得過緊，注意觀察壓弦條將弦壓低于弦枕約3mm，壓的深淺與壓弦條至弦枕距離有關，成12-15度角為宜。注意，退壓弦條螺絲時要用力壓住螺絲，不然會損壞絲口；壓弦條全部擰緊后應以直尺測量是否平直。后續調音與第一種處理方法相同。
2、換弦軸使用新弦
該方法請結合前述方法處理。
3、更換弦軸板
更換弦軸板的維修費用相對于重新購琴而言過高，而且也有一系列副作用，鋼琴聲學性能與持音性能也會有所下降。
更換弦軸板要將所有的弦軸松開，取下所有琴弦、弦軸、鐵板螺絲，鐵板取下后注意鐵板墊圈要按原數量、位置標記放置。舊弦軸板取下后，要將背架修平，余膠清理干凈，用硬木削成圓柱形涂乳膠后置入背架原螺絲孔并修平，因為重新裝置的鐵板與原孔不可完全吻合。新弦軸板放好后要注意是否平整，膠合面必須嚴密，以0.1-0.2mm薄鐵片不能插入為合適，如有縫隙或不平整，須修平。之后，背柱、弦軸板雙面涂乳膠，位置放好后用打卡子卡牢，靜置24小時。然后試裝鐵板，待鐵板上好后對弦軸板鉆孔，再重新裝配所有部件。
以上方法，重新置入弦軸后，要與安裝前弦軸的高矮、纏繞琴弦圈數，纏繞琴弦的緊湊度一致。
六、弦軸過緊的處理方法
弦軸緊一般而言只要穩住音而不影響調音或導致弦軸變形，就可以接續使用。如果過緊，就有可能導致弦軸折斷，這是就要更換弦軸。這時，可用專用的退銷扳手來取出斷軸，再裝置合適的弦軸。如果斷軸過短無法置入退銷扳手，可以挫平斷口，用3mm左右鉆頭垂直鉆穿弦軸，再換比原弦軸直徑小2mm的鉆頭沿原鉆口鉆下去，當鉆透時弦軸周圍開始出現煙霧或弦軸跟著鉆頭轉時，輕提鉆頭，就可將斷軸取出。之后，再置入合適的弦軸。
七、結語
隨著技術與人們審美能力的提高，鋼琴制造將會更具科學性與藝術性，相信在鋼琴制造人的努力下，弦軸與弦軸板的設計與制造技術也會愈加完善，從而提高鋼琴的聲學品質，使鋼琴的音響效果更加優越。
