CN100352591C - 高尔夫杆头的焊接结合方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高尔夫杆头的焊接结合方法，其包含下列步骤：预先制造一第一杆头构件及一第二杆头构件，其分别设有一第一焊接面及一第二焊接面；将该第一杆头构件的第一焊接面抵靠于该第二杆头构件的第二焊接面上；在该第一及第二焊接面上进行电磁脉冲焊接，以形成一焊接部；在该第一杆头构件、第二杆头构件及焊接部上进行表面加工处理，以制成一高尔夫杆头的成品。本发明具有增加杆头组装便利性以及增加焊接兼容性及提升焊接结合强度的功效。

Description

高尔夫杆头的焊接结合方法

技术领域

本发明关于一种高尔夫杆头的焊接结合方法，特别是关于利用电磁脉冲焊接方法焊接结合二杆头构件，以增加异种材质焊接的兼容性及结合强度的方法。

背景技术

现今高尔夫杆头的设计趋向形成复合材质，特别是杆头本体及打击面板通常是由不同金属材料制成，例如由17-4PH不锈钢制造杆头本体及由6铝-4钒的钛合金制造打击面板，藉此能使高尔夫杆头同时具备高结构强度的杆头本体及高弹性变形能力的打击面板。

虽然上述复合材质的设计能提升高尔夫杆头的击球性能，但是在异种材质之间形成良好接合程度却显得相对困难。一般业界常用的打击面板结合方式包括机械嵌入、胶合、硬焊〔brazing〕及传统焊接〔welding，如氩焊〕。

就采用机械嵌入方式而言，打击面板及杆头本体之间在结合后仍存在一交界间隙，该交界间隙常形成打击时的击球应力的传递阻碍，因而导致打击面板的弹性变形能力受到限制，且打击面板及杆头本体之间也容易因相互敲击而产生异音；

就采用胶合方式而言，由于该胶合方式仅能形成低落的接合强度，因而无法扩大其适用的杆头种类范围；

就采用硬焊方式而言，其如同上述胶合方式仅能形成低落的接合强度，因而无法扩大其适用的杆头种类范围；

就采用氩焊方式而言，由于异种材质的焊接兼容性通常低落，因而在焊接后容易产生凝固裂纹、焊道热裂及焊后机械性质下降等问题，以致无法有效提升焊接良率。

为了改善上述缺点，业界发展利用固态焊接〔solid-state welding〕方式提升结合品质，其中最常用者即为旋转摩擦焊接〔friction stirwelding〕。

习用高尔夫杆头的摩擦焊接方法，如中国台湾第452520号「高尔夫球头击球面摩擦熔接制法」发明专利及美国公开第2002/0187851号「高尔夫球头击球面摩擦熔接制法〔Manufacturing Method for a Golf Club Head〕」发明专利，公开了一高尔夫球杆包含一杆头本体及一打击面板。该杆头本体由第一金属材质制成〔例如不锈钢〕。该打击面板由第二金属材质制成〔例如钛合金〕，该打击面板的外周缘形成正圆形。在组装时，其利用摩擦焊接〔friction welding〕方式结合该杆头本体及打击面板。首先，施加一压力P在该打击面板上，使该打击面板抵接在该杆头本体正面的甜蜜区〔sweetspot〕，并使该打击面板相对该杆头本体进行3,000rpm至20,000rpm的高速转动。接着，该打击面板及杆头本体即因摩擦而发生固态结合。藉此，该打击面板即可快速的结合于该杆头本体上。最后，将该打击面板的凸出余料及毛边刨除，并经适当表面加工，即可制成高尔夫杆头成品。

虽然，高尔夫杆头使用摩擦焊接方式相较上述其它结合方式可简化制程及提升结合品质，然而该摩擦焊接方式实际上仍存在下列问题：由于该打击面板必需相对该杆头本体转动，因此该打击面板仅能形成正圆形的外形，其无法适用于结合非正圆的打击面板，也无法适用于结合非正圆造形的其它杆头构件；再者，若该打击面板及杆头本体的兼容性不佳，以致在摩擦焊接结合时由两者之间产生一脆性的介金属层〔intermetallic layer，或称硬化层〕。特别是，当该打击面板及杆头本体的金属材质的焊接兼容性不足时，该介金属层的特性不利于提升结合强度，且容易造成结构碎裂或降低弹性变形能力。基于上述缺点，确实仍有必要进一步改良上述各种高尔夫杆头的焊接方法。

发明内容

有鉴于此，本发明为改良上述缺点，其中二杆头构件分别形成一焊接面，在该二杆头构件的焊接面初步对应组装定位之后，利用电磁脉冲方法进行焊接结合。藉此，本发明确实能相对增加异种材质焊接兼容性、提升焊接结合强度及避免影响基材结构。

本发明主要目的是提供一种高尔夫杆头的焊接结合方法，其中利用电磁脉冲焊接方法焊接结合二杆头构件，以组装成高尔夫杆头，使本发明具有增加杆头组装便利性的功效。

本发明次要目的是提供一种高尔夫杆头的焊接结合方法，其中利用电磁脉冲焊接方法焊接结合同种或异种材质的二杆头构件，以组装成高尔夫杆头，使本发明具有增加焊接兼容性及提升焊接结合强度的功效。

根据本发明的高尔夫杆头的焊接结合方法，其包含下列步骤：预先制造一第一杆头构件及一第二杆头构件，其分别设有一第一焊接面及一第二焊接面；将该第一杆头构件的第一焊接面抵靠于该第二杆头构件的第二焊接面上；在该第一及第二焊接面上进行电磁脉冲焊接，以形成一焊接部；及在该第一杆头构件、第二杆头构件及焊接部上进行表面加工处理，以制成一高尔夫杆头的成品。

如上所述，相较于习用高尔夫杆头的机械嵌入、胶合、硬焊、传统焊接及摩擦焊接等各种结合方法无法兼顾结合强度、异种焊接兼容性等缺点，本发明藉由在二杆头构件分别形成一焊接面，并利用电磁脉冲装置进行电磁脉冲的焊接，以形成该焊接部，其确实可相对增加异种焊接兼容性、提升焊接结合强度及维持基材原结构性质。

附图说明

图1  为本发明高尔夫杆头的焊接及制造方法的流程方块图。

图2  为本发明第一实施例的高尔夫杆头在焊接前的分解剖视图。

图2A 为本发明图2的电磁脉冲焊接位置的局部放大图。

图3  为本发明第一实施例的高尔夫杆头在焊接后的组合剖视图。

图3A 为本发明图3的电磁脉冲焊接位置的电子显微切片照相图。

图4  为本发明第一实施例的高尔夫杆头的组合立体图。

图5  为本发明第二实施例的高尔夫杆头在焊接前的分解剖视图。

图6  为本发明第三实施例的高尔夫杆头在焊接前的分解剖视图。

图6A 为本发明图6的电磁脉冲焊接位置的局部放大图。

图7  为本发明第三实施例的高尔夫杆头在焊接后的组合剖视图。

图8  为本发明第四实施例的高尔夫杆头在焊接前的分解剖视图。

图9  为本发明第五实施例的高尔夫杆头在焊接前的分解剖视图。

图10 为本发明第五实施例的高尔夫杆头在焊接后的组合剖视图。

图11 为本发明第五实施例的高尔夫杆头的组合立体图。

图12 为本发明第六实施例的高尔夫杆头在焊接前的分解剖视图。

主要元件符号说明

1.........杆头本体    10......内部空间

101......缺口         11......第一焊接面

12......阶梯部        13......背板

14......凹穴          141......开口

2.........打击面板    2a......环墙部

2b......平板部        20......缺口

21......第二焊接面    22......环墙

31......电磁脉冲装置  32......电磁脉冲装置

41......焊接部        42......焊接部

43......焊接部

具体实施方式

为了让本发明的上述及其它目的、特征、优点能更明显易懂，下文将特举本发明较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

参照图1、2所示，本发明第一实施例的高尔夫杆头的焊接方法的第一步骤是：预先制造一第一杆头构件1及一第二杆头构件2，其分别设有一第一焊接面11及一第二焊接面21。首先，本发明选择利用精密铸造、锻造、机械加工等方式预先制造该第一杆头构件1及第二杆头构件2。该第一杆头构件1及第二杆头构件2属木杆型高尔夫杆头的构件，其选择由同种或异种的金属、合金材质制成，例如不锈钢〔如17-4PH不锈钢〕、碳钢、低碳钢、合金钢、低合金钢、铁锰铝合金、铸铁、镍基合金、结构用钢、超合金钢、钨合金或钛合金〔如6铝-4钒的钛合金〕等材质。该第一杆头构件1至少设有一内部空间10，该第一焊接面11形成在该内部空间10正面的开口周缘上。该第一焊接面11较佳是选择径向向外形成倾斜。该第二杆头构件2属一打击面板，其由相同金属材质的一环墙部2a及一平板部2b所组成。该环墙部2a设有一缺口20及该第二焊接面21。该平板部2b可利用适当焊接方式结合在该环墙2a的缺口20，例如雷射等高能量焊接方式。该第二焊接面21形成在该环墙部2a的端面上，其较佳对应该第一焊接面11径向向内形成倾斜。

请再参照图1、2、2A所示，本发明第一实施例的高尔夫杆头的焊接方法的第二步骤是：将该第一杆头构件1的第一焊接面11抵靠于该第二杆头构件2的第二焊接面21上。此时，仅先由该环墙部2a的第二焊接面21对应抵靠在该第一杆头构件1的第一焊接面11上。该平板部2b暂不结合于该环墙部2a的缺口20，以便预留操作空间，供后续进行电磁脉冲焊接步骤。

请参照图1、2、2A、3、3A所示，本发明第一实施例的高尔夫杆头的焊接方法的第三步骤是：在该第一及第二焊接面11、21上进行电磁脉冲焊接〔magnetic pulse welding，MPW〕，以形成一焊接部41。本发明使用的电磁脉冲焊接方法属一种固态焊接〔solid-state welding〕方法，其具有极佳的异种金属材质结合性，且热影响区极小。本发明使用一对电磁脉冲装置31、32，其主要是属一激磁线圈，其可利用电容放电方式周期性脉冲释放高能电流，藉以在该第一及第二杆头构件1、2上分别形成一涡电流〔eddycurrent〕，以分别产生一磁场。由于该二磁场之间存在反向的磁斥力，因此造成该二杆头构件1、2朝远离该电磁脉冲装置31、32的方向高速移动。换言之，该二焊接面11、21之间将产生极大的一电磁压力，因而该二焊接面11、21相互紧密抵接，直至造成两者的金属基材强度软化至小于其降伏强度〔yield strength〕，因而使金属基材产生可塑性。上述磁斥力是与脉冲放电电流的平方值成正比关系。当选用不同金属基材种类时，可藉由调整脉冲放电电流，以控制磁斥力强度，进而得到适当可塑性，以便进行电磁脉冲焊接。

如图3所示，在进行电磁脉冲焊接步骤后，该第一及第二焊接面11、21结合形成该焊接部41。如图3A所示，其揭示电磁脉冲的焊接部41的连接图，该焊接部41呈现一波浪塑性变形〔wavy plastic deformation〕使二者之间相互接合。该焊接部41具有极佳的异种材质焊接兼容性，因而可增加该第一及第二杆头构件1、2的焊接结合强度。接着，将该电磁脉冲装置32由该环墙部2a的缺口20取出后，该平板部2b利用适当焊接方式结合在该环墙部2a的缺口20，以形成一焊接部42。

请参照图1、2、3、4所示，本发明第一实施例的高尔夫杆头的焊接方法的第四步骤是：在该第一杆头构件、第二杆头构件及焊接部41上进行表面加工处理，以制成一高尔夫杆头的成品。在上述焊接步骤后，该第一杆头构件1〔杆头本体〕及第二杆头构件2的环墙部2a、平板部2b相互结合成高尔夫杆头的半成品。此时，该环墙部2a及平板部2b共同组成U形或L形剖面的打击面板。最后，该高尔夫杆头的半成品依产品需求选择进行去毛边〔deburring〕、去余料、去锈、调角、电镀、离子蒸镀、涂漆、镜面处理、雾面处理、机械或雷射雕刻、喷砂〔shot peening〕、印刷图案标章、上保护漆、贴保护膜等表面加工。藉此，本发明可使该高尔夫杆头的成品具有较佳外观及一致规格。

请参照图5所示，其揭示本发明第二实施例的高尔夫杆头的焊接结合方法。相较于第一实施例，第二实施例的第一焊接面11是选择径向向内形成倾斜，该第二焊接面21则对应径向向外形成倾斜。藉此，该第一及第二焊接面11、21也能与该二电磁脉冲装置31、32的作用方向保持不平行，以便该二电磁脉冲装置31、32产生的磁斥力有效用于抵推该二焊接面11、21，进而确保电磁脉冲焊接的结合效率及结合强度。

请参照图6、6A、7所示，其揭示本发明第三实施例的高用夫杆头的焊接结合方法。相较于第一实施例，第三实施例的第一杆头构件1〔杆头本体〕在该内部空间10的开口处设置一阶梯部12。该第一焊接面11形成在阶梯部12的外周面上。该内部空间10的背面另形成一缺口101，该缺口101可适当焊接结合一背板13。在进行电磁脉冲焊接前，该缺口101暂不结合该背板13，以便预留操作空间，供置放该电磁脉冲装置32。再者，该第二杆头构件2〔打击面板〕直接一体成型向后弯折形成一环墙22。该第二焊接面21形成在该环墙22的内壁面上。藉此，该第一及第二焊接面11、21同样可对应结合，并利用该二电磁脉冲装置31、32进行电磁脉冲焊接，以形成该焊接部41。在电磁脉冲焊接制程完成后，取出该电磁脉冲装置32，并适当焊接结合该背板13，以形成一焊接部43，该焊接可为高能量焊接或氩焊。

请参照图8所示，其揭示本发明第四实施例的高尔夫杆头的焊接结合方法。相较于第三实施例，第四实施例的第一杆头构件1〔杆头本体〕的第一焊接面11及第二杆头构件2〔打击面板〕的第二焊接面21对应形成适当的径向倾斜。藉此，该第一及第一焊接面11、21同样能与该二电磁脉冲装置31、32的作用方向保持不平行，以确保电磁脉冲焊接的结合效率及结合强度。

请参照图9、10、11所示，其揭示本发明第五实施例的高尔夫杆头的焊接结合方法。相较于第一实施例的木杆型高尔夫杆头，第五实施例是属铁杆型高尔夫杆头，该第一杆头构件1设有一凹穴14。该第一焊接面11形成在该凹穴14正面的开口周缘。该凹穴14另于后方形成一开口141，以预留操作空间，供置放该电磁脉冲装置32。该第二杆头构件2〔打击面板〕直接一体成型向后弯折形成一环墙22。该第二焊接面21形成在该环墙22的端面上。该第一及第二焊接面11及21对应形成适当的径向倾斜。藉此，该二焊接面11、21同样可利用该二电磁脉冲装置31、32进行电磁脉冲焊接，以形成该焊接部41，进而组合成铁杆型的高尔夫杆头成品。

请参照图12所示，其揭示本发明第六实施例的高尔夫杆头的焊接结合方法。相较于第一实施例，第六实施例的第一及第二焊接面11、21是呈径向水平的切面。在进行电磁脉冲焊接时，将该二电磁脉冲装置31、32适当配置在该第一及第二焊接面11、21的非平行方向上，例如配置在概呈垂直的方向上。藉此，该第一及第二焊接面11、21能与该二电磁脉冲装置31、32的作用方向保持垂直，以确保电磁脉冲焊接的结合效率及结合强度。

如上所述，相较于习用高尔夫杆头的机械嵌入、胶合、硬焊、传统焊接及摩擦焊接等各种结合方法无法兼顾结合强度、异种焊接兼容性等缺点，图1的本发明藉由在二杆头构件1、2分别形成一焊接面11、21，并利用电磁脉冲装置31、32进行电磁脉冲的焊接，以形成该焊接部41，其确实可相对增加异种焊接兼容性、提升焊接结合强度及维持基材原结构性质。

虽然本发明已利用前述较佳实施例详细揭示，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1、一种高尔夫杆头的焊接结合方法，其特征在于，包含下列步骤：

预先制造一第一杆头构件及一第二杆头构件，其分别设有一第一焊接面及一第二焊接面；

将该第一杆头构件的第一焊接面抵靠于该第二杆头构件的第二焊接面上；及

在该第一及第二焊接面上进行电磁脉冲焊接，以形成一焊接部，藉此共同组装成一高尔夫杆头。

2、如权利要求1所述的高尔夫杆头的焊接结合方法，其特征在于，该第一杆头构件是一杆头本体，其设有一内部空间，该第一焊接面形成在该内部空间正面的开口周缘上。

3、如权利要求1所述的高尔夫杆头的焊接结合方法，其特征在于，该第二杆头构件是一打击面板，其由一环墙部及一平板部所组成，该环墙部设有一缺口，以结合该平板部，该第二焊接面形成在该环墙部的端面上。

4、如权利要求1所述的高尔夫杆头的焊接结合方法，其特征在于，该第一及第二焊接面对应形成径向倾斜。

5、如权利要求1所述的高尔夫杆头的焊接结合方法，其特征在于，该第一杆头构件是一杆头本体，其设有一内部空间，该内部空间正面的开口形成一阶梯部，该第一焊接面形成在该阶梯部的外周面上。

6、如权利要求5所述的高尔夫杆头的焊接结合方法，其特征在于，该第一杆头构件在背面形成一缺口，该缺口可结合一背板。

7、如权利要求1所述的高尔夫杆头的焊接结合方法，其特征在于，该第二杆头构件是一打击面板，其向后弯折延伸形成一环墙，该第二焊接面形成在该环墙的内壁面上。

8、如权利要求1所述的高尔夫杆头的焊接结合方法，其特征在于，该第一杆头构件是一杆头本体，其设有一凹穴，该第一焊接面形成在该凹穴正面的开口周缘上。

9、如权利要求1所述的高尔夫杆头的焊接结合方法，其特征在于，该第二杆头构件是一打击面板，其向后弯折延伸形成一环墙，该第二焊接面形成在该环墙的端面上。

10、如权利要求1所述的高尔夫杆头的焊接结合方法，其特征在于，该第一及第二杆头构件由异种的金属、合金材质制成。

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