CN104511570A - 具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法，用以改善以往刀背式高尔夫球铁杆头的刀背无法薄化的问题，本发明的制造方法包含：将一个壳模定位放置于一个旋转平台，该壳模包含相连通的一个坩埚部及一个模穴部，且该旋转平台连接于一个转轴；将至少一个金属锭放置于该壳模的坩埚部，并于真空环境下将该金属锭加热熔融成金属液；驱动该转轴以连动该旋转平台转动，使金属液在离心作用下流入该壳模的模穴部中；缓速停止该转轴，取下该浇铸完成的壳模；于金属液冷却凝固后，破坏该壳模以取得一个铸物；将该铸物上的铸件部分离下来，以得到至少一个刀背式高尔夫球铁杆头，使刀背的最薄厚度为3.5~5.0mm，整体重量减轻率为0.9~2.5%，且重心下降0.2~0.75mm。

Description

具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法

技术领域

本发明是关于一种高尔夫球杆头的制造方法，特别是一种可制得一体成型的刀背式高尔夫球铁杆头的具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法。

背景技术

一般而言，高尔夫球杆可分为木杆、铁杆及推杆三大类，早期的木杆头与铁杆头多以不锈钢或碳钢材质制成，为提升高尔夫球杆头的功能性，近年来有各种新的钢类铸造材料被持续开发，并用以制造高尔夫球杆头；举例而言，含有钴、钼或钛的钢类合金通常具有“高强度（抗拉强度大于250 ksi）”的特性，特别适合用以制成高尔夫球铁杆头。

另，高尔夫球铁杆头依据其球头型态又可分为凹背式（Cavity-back）及刀背式（Blade）二种，其中凹背式高尔夫球铁杆头因有较多的重心分配在杆面四周，属于较低重心的设计，加上四周重心的平均分布能产生较大的甜蜜区，故凹背式高尔夫球铁杆头在误击时所能产生的误差容许度较大；换句话说，即使使用者并未击中甜蜜区的正中心，仍可将球较轻易地推向目标地，并且在距离上面也能表现得比较优秀，不会因为击球有所偏差而使距离降低了许多。相对地，刀背式高尔夫球铁杆头由于杆面较小且薄，所以通过球杆传导至使用者手中的击球感会相对地明显许多，无论是打到甜蜜区或是误击而有所偏差，都能够清楚地传导至使用者手中，令使用者可明确地辨识每一次的击球是否有达到预期的效果，有助使用者调整及训练球技。

因此，若能降低刀背式高尔夫球铁杆头的重心，将可兼具扩大甜蜜区及保有击球手感等优点；其中，请参阅图1，刀背式高尔夫球铁杆头9的刀背91具有一厚度T，降低该刀背91的厚度T值，可达到降低刀背式高尔夫球铁杆头9重心的效果。

然而，由于目前的刀背式高尔夫球铁杆头都是以锻造或铸造方式成型，其中锻造的成本较高，而铸造的成本虽相对较低，但目前的铸造手法多是于大气中，借助高频波感应熔解炉（High Frequency Induction Furnace）快速地将铸材熔融，经造渣、除气等精炼步骤，去除熔融金属液中的杂渣与气体，再搭配静态重力浇铸方式进行，而刀背式高尔夫球铁杆头的铸材中常含有易与大气中的氧反应的活性金属（例如：锰、铝、硅、钴、钼、钛等），易于熔炼铸材的过程中，与氧产生剧烈的氧化反应，不但造成熔融的困难度提升，浇铸时也易与空气反应而产生氧化烧裂的情况，导致浇铸后在刀背式高尔夫球铁杆头铸件上产生芝麻点及黑豆等外观缺陷，甚至由反应气体在刀背式高尔夫球铁杆头铸件上形成大量的渣孔或反应气孔等铸造缺陷，使刀背式高尔夫球铁杆头铸件的抗拉强度受到影响，从而限制了刀背式高尔夫球铁杆头的刀背的厚度。

亦即，为确保刀背式高尔夫球铁杆头的刀背能达到一定的抗拉强度标准，以于刀背式高尔夫球铁杆头的击球面板承受预设强度及次数的炮击时不致毁损，故目前刀背式高尔夫球铁杆头的刀背最薄厚度仍偏厚（约为6.0 mm左右），不仅重心难以下降，也使得刀背式高尔夫球铁杆头的整体重量偏重（约为260 g左右）。

另一方面，剧烈的氧化反应也会造成金属液在壳模内的流动性下降，易因浇铸不足导致刀背式高尔夫球铁杆头铸件的成型良率降低，或是产生冷隔（Cold Shut）的问题而在刀背式高尔夫球铁杆头铸件中形成缝隙，同样对刀背式高尔夫球铁杆头铸件的抗拉强度产生影响。

基于上述原因，现有的刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法实有加以改善的必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法，可减少铸材于熔炼过程中与大气的化学反应，以提升铸件的抗拉强度，使刀背式高尔夫球铁杆头的刀背得以薄化，以降低刀背式高尔夫球铁杆头的重心。

本发明的次一目的是提供一种具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法，可提升铸件的成型良率与品质。

为达到前述目的，本发明所运用的技术内容包含有：

一种具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法，包含：将一个壳模定位放置于一个旋转平台，该壳模包含相连通的一个坩埚部及一个模穴部，且该旋转平台连接于一个可轴向旋转的转轴；将至少一个金属锭放置于该壳模的坩埚部，并于真空环境下将该金属锭加热熔融成金属液；驱动该转轴以连动该旋转平台转动，使熔融的金属液流入该壳模的模穴部中；缓速停止该转轴，并取下该浇铸完成的壳模；于熔融的金属液冷却凝固后，破坏该壳模以取得一个铸物，该铸物包含有一个铸件部；将该铸件部从该铸物上分离，以得到至少一个刀背式高尔夫球铁杆头；将该刀背式高尔夫球铁杆头进行热处理，使该刀背式高尔夫球铁杆头的刀背的最薄厚度为3.5~5.0 mm，该刀背式高尔夫球铁杆头的重量减轻率为0.9~2.5 %，且重心下降0.2~0.75 mm。

其中，该金属锭的数量可以为单一个，该金属锭为高强度钢类合金，且该金属锭的成分组合与所欲制成的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的成分组合一致。

或者，该金属锭的数量可以为数个，该数个金属锭熔融后的金属液的成分组合与所欲制成的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的成分组合一致。

其中，该壳模的成型步骤包含：准备一个蜡胚，该蜡胚包含一个坩埚胚及一个铸物胚，该坩埚胚的环周面设有一个第一连接部，该铸物胚设有一个第二连接部，该第一连接部与该第二连接部相对连接成一体；于该蜡胚的表面形成一个包覆层；对该蜡胚及包覆层加热，以将蜡熔出；将该脱蜡完成的包覆层以高温烧结而形成该壳模，并使该壳模具有一体相连的坩埚部与模穴部。

其中，该壳模的面层材料可以为硅酸锆、氧化钇、安定氧化锆或氧化铝等耐火材料。

其中，该壳模的背层材料可以为莫来石混合物，其三氧化二铝的含量为45%～60%，二氧化硅的含量为55%～40%。

其中，该壳模的背层材料可以为二氧化硅混合物，其二氧化硅的含量达95%以上。

据此，本发明的具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法，可减少铸材于熔炼过程中与大气的化学反应，以提升铸件的抗拉强度，使刀背式高尔夫球铁杆头的刀背得以薄化，以降低刀背式高尔夫球铁杆头的重心，并同时提升铸件的成型良率与品质。

附图说明

图1：一种刀背式高尔夫球铁杆头的结构示意图。

图2：本发明搭配使用的真空离心铸造装置的结构示意图。

图3：本发明搭配使用的真空离心铸造装置的局部立体分解图。

图4：本发明的实施示意图（一）。

图5：本发明搭配使用的真空离心铸造装置的壳模成型流程示意图。

图6：本发明的实施示意图（二）。

图7：本发明的实施示意图（三）。

图8：本发明搭配使用的另一真空离心铸造装置的结构示意图。

【符号说明】

1真空炉            11容室              12导气管             13  开口

14盖体             2转轴                 21本体                22止转部

23抵靠部         3旋转平台         31轴接部               311穿孔

32定位部          32a坩埚定位部  32b     模穴定位部   321穿置孔

322容槽            4壳模             41坩埚部                411容置空间

412第一连接管413环唇        42 模穴部                       421模穴

422第二连接管                        5加热器  6蜡胚                        61坩埚胚

611第一连接部                        62铸物胚     621第二连接部     7包覆层

8套环                M马达            B轴承                        L升降控制器

P金属锭            N金属液       9刀背式高尔夫球铁杆头

91刀背              T厚度。

具体实施方式

为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

请参阅图2，其为本发明的具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法所搭配使用的一真空离心铸造装置。其中，该真空离心铸造装置包含一真空炉1、一转轴2、一旋转平台3、一壳模4及一加热器5；该转轴2、旋转平台3、壳模4及加热器5均设于该真空炉1中，该旋转平台3连接该转轴2以与该转轴2同步旋转，该壳模4定位放置于该旋转平台3，该加热器5则用以对该壳模4加热。

更详言之，上述真空炉1的内部具有一容室11，该真空炉1可设有一导气管12，该导气管12与该容室11相连通，一真空控制器（图未绘示）可依据设定值，通过该导气管12而对该容室11向外抽气，以控制该容室11的真空度。另，该真空炉1还可设有一开口13，以供使用者向该容室11置入或取出物品，及设有一盖体14以启闭该开口13。

请参阅图2、3，上述转轴2可轴向转动地设于该真空炉1的容室11中；在本实施例中，该转轴2可与一马达M的输出端相连，以由该马达M驱动旋转。又，该马达M可以选择设于该真空炉1的外部，该转轴2的一端穿伸出该真空炉1以连接该马达M；该转轴2可穿置于一轴承B中，该轴承B可连接定位于该真空炉1，以辅助提升该转轴2的旋转稳定性，防止该转轴2转动时产生偏摆的情况。

此外，该转轴2位于该容室11中的部分可分为一本体21及一止转部22，该本体21与止转部22的径向截面形状不同，以于二者交界处形成一抵靠部23，以供该旋转平台3结合于该止转部22并抵接于该抵靠部23，使该旋转平台3能随该转轴2产生同步旋转；在本实施例中，该本体21的径向截面可以呈圆形态样，该止转部22可以设于该转轴2的端部，该止转部22的径向截面则呈非圆形态样，以供该旋转平台3套接结合于该止转部22并抵接于该抵靠部23。

请参阅图3、4，上述旋转平台3是用以供上述壳模4定位放置的载具，该旋转平台3设有相连接的一轴接部31及一定位部32；在本实施例中，该轴接部31可设有一穿孔311，该穿孔311的径向截面形态较佳与该转轴2的止转部22的径向截面形态相匹配，以供该旋转平台3通过该轴接部31的穿孔311套合连接该转轴2的止转部22。该旋转平台3的定位部32可以概分为一坩埚定位部32a及一模穴定位部32b，该坩埚定位部32a位于该轴接部31与该模穴定位部32b之间，且该轴接部31、坩埚定位部32a及模穴定位部32b是依该转轴2的径向延伸排列；又，该坩埚定位部32a可设有一穿置孔321，以供该壳模4的一部分穿伸于其中，该模穴定位部32b则可设有一容槽322，以容置该壳模4的另外一部分。

请参阅图3、4，上述壳模4具有相连通的一坩埚部41及一模穴部42，该壳模4的坩埚部41可定位放置于该旋转平台3的坩埚定位部32a，该壳模4的模穴部42则可定位放置于该旋转平台3的模穴定位部32b，使该壳模4的坩埚部41较模穴部42更邻近于该旋转平台3的轴接部31。

其中，该坩埚部41可概呈杯状而于内部形成一容置空间411，该容置空间411可用以容置欲加热熔融的金属锭，该坩埚部41的环周面另设有一第一连接管412，该第一连接管412连通该容置空间411。该模穴部42是用以成型刀背式高尔夫球铁杆头的部位，该模穴部42的外型不特别限制，该模穴部42的内部具有至少一模穴421，该模穴421的形态与所欲铸造成型的刀背式高尔夫球铁杆头相匹配；该模穴部42另设有一第二连接管422，该第二连接管422连通该模穴421，且该坩埚部41与模穴部42由该第一连接管412及第二连接管422相对接，使该容置空间411得以与该模穴421相连通。

请参阅图5，在本实施例中，该壳模4的坩埚部41与模穴部42可以呈一体相连的形态，该壳模4的成型步骤为：准备一蜡胚6，该蜡胚6包含一坩埚胚61及一铸物胚62，该坩埚胚61的环周面设有一第一连接部611，该铸物胚62则设有一第二连接部621，该坩埚胚61与铸物胚62由该第一连接部611及第二连接部621相对连接成一体。对该蜡胚6进行沾浆、淋砂或粘砂等流程，于该蜡胚6的表面形成一包覆层7。对该蜡胚6及包覆层7加热，以将蜡熔出；举例而言，可将该蜡胚6与包覆层7一并置入一蒸气釜内加热，使该蜡胚6熔化以便从该包覆层7中排出。将该脱蜡完成的包覆层7以高温烧结而形成所述壳模4，并使该壳模4具有一体相连的坩埚部41与模穴部42。其中，该壳模4的面层（里层）材料可选用硅酸锆、氧化钇、安定氧化锆或氧化铝等耐火材料，该壳模4的背层（外层）材料则可选用莫来石（3Al₂O₃-2SiO₂）或二氧化硅作为耐火材料；又，当背层材料选用莫来石混合物时，其三氧化二铝的含量较佳为45%～60%，二氧化硅的含量较佳为55%～40%；当背层材料选用二氧化硅混合物时，其二氧化硅的含量较佳可达95%以上。

请再参阅图2、4，上述加热器5设于该真空炉1的容室11中，用以对该壳模4的坩埚部41加热。在本实施例中，该加热器5可选择为一高频波线圈，并由一升降控制器L带动该加热器5在该容室11中移动；须加热该壳模4的坩埚部41时，该加热器5可被带动上升至一预设位置，以环绕于该坩埚部41的外周，并启动该加热器5，使该坩埚部41被加热升温；加热完毕后，该加热器5则可以被该升降控制器L带动下降，使该加热器5不再环绕于该坩埚部41的外周，以免干扰该壳模4随该旋转平台3及该转轴2的旋转动作。

据由前述结构，本发明可实施一种具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法，该制造方法大致上包含以下步骤：

请参阅图2至4，将一壳模4定位放置于一旋转平台3，且该旋转平台3连接于一可轴向旋转的转轴2。更详言之，该旋转平台3可设于一真空炉1中，以便控制该壳模4所处空间的真空度；另，该壳模4包含相连通的一坩埚部41及一模穴部42，该壳模4可由该坩埚部41穿伸于该旋转平台3的穿置孔321中，并由该坩埚部41的第一连接管412抵接于该旋转平台3，该壳模4的模穴部42则可置放于该旋转平台3的容槽322，使该壳模4能稳固定位于该旋转平台3上的预设位置。以及，将至少一金属锭P放置于该壳模4的坩埚部41中；当该金属锭P的数量选择为单一个时，该金属锭P即为高强度钢类合金，且该金属锭P的成分组合与所欲制成的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的成分组合一致；当该金属锭P的数量为数个时，该数个金属锭P熔融后的金属液的成分组合与所欲制成的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的成分组合一致。

请参阅图2、6，于真空环境下将该金属锭P加热熔融成金属液N。更详言之，在该壳模4安置定位后，该加热器5可被带动上升至一预设位置，以环绕于该坩埚部41的外周；同时，该真空炉1的导气管12可对该容室11抽气，以控制该容室11的真空度。待真空度达到预设值（例如真空度小于0.3mbar）后，可启动该加热器5，使该壳模4的坩埚部41被加热升温，令该坩埚部41中的金属锭P能熔融成金属液N；其中，该加热器5作动时，其电源供应器的频率可例如为4kHz～30kHz，功率为5kW～100kW。在金属锭P都熔融成金属液N后，该加热器5则停止作动，并快速地被带动下降，使该加热器5不再环绕于该坩埚部41的外周。

请参阅图2、7，驱动该转轴2以连动该旋转平台3转动，使熔融的金属液N流入该壳模4的模穴部42中。更详言之，该转轴2可由该马达M驱动以产生轴向旋转，其转速约为200rpm～700rpm，该转速可依据铸件的厚度（即该模穴421的空间大小）进行调整；当该旋转平台3受连动而以该转轴2为轴心转动时，在旋转过程中，金属液N可受离心力作用而沿着该壳模4的坩埚部41的内侧壁面，通过该壳模4的第一连接管412及第二连接管422，流入该模穴部42中以进行浇铸的动作，进而填充该模穴421。

浇铸完成后，可缓速停止该转轴2，并将该壳模4从该旋转平台3上取下；于熔融的金属液N冷却凝固后，破坏该壳模4以取得一铸物，该铸物包含有一铸件部；将该铸件部从该铸物上分离（例如：以刀具切断，或是利用震动断裂使的分离），以得到至少一刀背式高尔夫球铁杆头，且以50 m/s的炮击强度，对该刀背式高尔夫球铁杆头的击球面板进行3000次的炮击次数时，该刀背式高尔夫球铁杆头的刀背可维持不毁损的最薄厚度为3.5~5.0 mm，其中各该刀背式高尔夫球铁杆头相对应的重量减轻率及重心下降值如表一所列。

表一、以本发明制造方法制成的刀背式高尔夫球铁杆头，其刀背的最薄厚度与相对应的重量减轻率及重心下降值列表 

刀背最薄厚度(mm)	6.0	5.0	4.5	4.0	3.5
						铁杆头重量(g)	258.3	255.9	254.7	253.4	251.9
重量减轻率(%)	-	0.93	1.39	1.90	2.48
						重心下降值(mm)	-	0.23	0.36	0.5	0.73

由表一可知，以本发明制造方法制成的刀背式高尔夫球铁杆头，其重量约可减轻0.9~2.5 %，且重心约可下降0.2~0.75 mm。

是以，本发明的具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法，可在近乎真空的环境中进行铸造，以减少铸材于熔炼过程中与大气的化学反应，令金属锭P较容易顺利且均匀地熔融，从而避免金属液N在从壳模4的坩埚部41流入模穴部42的过程中，与空气反应而产生氧化烧裂的情况，故制成的刀背式高尔夫球铁杆头铸件上不易产生芝麻点及黑豆等外观缺陷，也不易产生由反应气体形成的渣孔或反应气孔等铸造缺陷，以提升刀背式高尔夫球铁杆头铸件的抗拉强度。

另一方面，减少金属液N与大气的化学反应，也可以提升金属液N在壳模4内的流动性，加上本发明可在熔融的金属液N再度凝固前，利用离心力将金属液N确实地浇灌填充入壳模4的模穴421，不但可避免部分金属液N在坩埚部41中凝固形成凝壳而浪费铸材，更可确保金属液N流入壳模4的模穴部42后，能充分填满该模穴部42，以提升刀背式高尔夫球铁杆头铸件的成型良率，及降低发生冷隔而在刀背式高尔夫球铁杆头铸件中形成缝隙的机率，以提升刀背式高尔夫球铁杆头铸件的抗拉强度。

是以，本发明可制得具有高强度特性的刀背式高尔夫球铁杆头，从而可将该高强度刀背式高尔夫球铁杆头的刀背薄化，使该刀背式高强度高尔夫球铁杆头的重心得以降低，从而具有较大的甜蜜区，并兼具保有击球手感的优点，同时具有如高反弹系数等良好的击球性能。

另，请参阅图8，在另一实施例中，本发明具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法还可以搭配使用具有数个模穴421的壳模4，一次性地铸造出数个高强度刀背式高尔夫球铁杆头，以提升制造效率。

综上所述，本发明具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法，可减少铸材于熔炼过程中与大气的化学反应，以提升铸件的抗拉强度，使刀背式高尔夫球铁杆头的刀背得以薄化，从而降低刀背式高尔夫球铁杆头的重心，以提升其击球性能。

本发明具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法，提升铸件的成型良率与品质。

Claims (7)

1.一种具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法，其特征包含：

将一个壳模定位放置于一个旋转平台，该壳模包含相连通的一个坩埚部及一个模穴部，且该旋转平台连接于一个可轴向旋转的转轴；

将至少一个金属锭放置于该壳模的坩埚部，并于真空环境下将该金属锭加热熔融成金属液；

驱动该转轴以连动该旋转平台转动，使熔融的金属液流入该壳模的模穴部中；

缓速停止该转轴，并取下该浇铸完成的壳模；

于熔融的金属液冷却凝固后，破坏该壳模以取得一个铸物，该铸物包含有一个铸件部；

将该铸件部从该铸物上分离，以得到至少一个刀背式高尔夫球铁杆头；

将该刀背式高尔夫球铁杆头进行热处理，使该刀背式高尔夫球铁杆头的刀背的最薄厚度为3.5~5.0 mm，该刀背式高尔夫球铁杆头的重量减轻率为0.9~2.5 %，且重心下降0.2~0.75 mm。

2.根据权利要求1所述的具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法，其特征是，该金属锭的数量为单一个，该金属锭为高强度钢类合金，且该金属锭的成分组合与所欲制成的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的成分组合一致。

3.根据权利要求1所述的具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法，其特征是，该金属锭的数量为数个，该数个金属锭熔融后的金属液的成分组合与所欲制成的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的成分组合一致。

4.根据权利要求1至3的任一项所述的具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法，其特征是，该壳模的成型步骤包含：准备一个蜡胚，该蜡胚包含一个坩埚胚及一个铸物胚，该坩埚胚的环周面设有一个第一连接部，该铸物胚设有一个第二连接部，该第一连接部与该第二连接部相对连接成一体；于该蜡胚的表面形成一个包覆层；对该蜡胚及包覆层加热，以将蜡熔出；将该脱蜡完成的包覆层以高温烧结而形成该壳模，并使该壳模具有一体相连的坩埚部与模穴部。

5.根据权利要求1至3的任一项所述的具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法，其特征是，该壳模的面层材料为硅酸锆、氧化钇、安定氧化锆或氧化铝。

6.根据权利要求1至3的任一项所述的具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法，其特征是，该壳模的背层材料为莫来石混合物，其中三氧化二铝的含量为45%～60%，二氧化硅的含量为55%～40%。

7.根据权利要求1至3的任一项所述的具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法，其特征是，该壳模的背层材料为二氧化硅混合物，其中二氧化硅的含量达95%以上。