CN104550814B - 钛合金高尔夫球杆头的制造方法 - Google Patents
钛合金高尔夫球杆头的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104550814B CN104550814B CN201410100167.5A CN201410100167A CN104550814B CN 104550814 B CN104550814 B CN 104550814B CN 201410100167 A CN201410100167 A CN 201410100167A CN 104550814 B CN104550814 B CN 104550814B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium alloy
- embryo
- casting material
- crucible
- shell mould
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 103
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 120
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 101
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 4
- 210000001161 mammalian embryo Anatomy 0.000 claims description 75
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 13
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 9
- 238000009750 centrifugal casting Methods 0.000 description 8
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 238000000829 induction skull melting Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 6-oxabicyclo[3.2.1]oct-3-en-7-one Chemical compound C1C2C(=O)OC1C=CC2 TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010039509 Scab Diseases 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 208000002925 dental caries Diseases 0.000 description 1
- 229910052571 earthenware Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 210000002257 embryonic structure Anatomy 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 description 1
- ZNKMCMOJCDFGFT-UHFFFAOYSA-N gold titanium Chemical compound [Ti].[Au] ZNKMCMOJCDFGFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910001258 titanium gold Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Golf Clubs (AREA)
Abstract
一种钛合金高尔夫球杆头的制造方法，用以改善以往铸造方法的铸材与铸物间转换比例不佳及铸物步留率低的问题，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；将固态的钛合金铸材放置于该壳模的坩埚部，并于真空环境下使该钛合金铸材在35~45秒内加热熔融成液态钛合金；驱动该转轴以连动该旋转平台转动，该转轴的转速为500~800rpm，该转轴的转动加速度使转轴转速由0~0.5秒达到800~1400rpm/sec，使液态钛合金流入该壳模的模穴部中；减缓该转轴的转速至停止，并取下该浇铸完成的壳模；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，以得到至少一个钛合金高尔夫球杆头。
Description
技术领域
本发明是关于一种高尔夫球杆头的制造方法，特别是精密铸造一种钛合金高尔夫球杆头的制造方法。
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，为减轻高尔夫球杆头的重量与增加设计的自由度，目前有许多高尔夫球杆头的材料都选择以钛合金为主，而该些钛合金高尔夫球杆头的制造方法，则多是于真空环境下熔炼呈固态锭状的钛合金铸材，并以离心铸造的方式精密成型。
其中，钛合金铸材的熔炼方式一般采用真空感应凝壳熔炼（VacuumInduction Skull Melting,VISM），而在该熔炼过程中，为使铸材成分纯净，通常会使用水冷铜坩锅来作为钛合金铸材熔融的载具；但是，水冷铜坩埚会降低金属的过热度（Degree of Superheat），使熔融的液态钛合金重新在水冷铜坩埚的内表面凝固，并生成一层具有厚度的壳体（即所谓「凝壳」），以致钛合金铸材转换成铸物的比例降低，形成钛合金铸材的浪费而难以降低铸造成本，尤其钛又是较为昂贵的金属，因此如何提高钛合金铸材与铸物之间的转换比例，遂成为一项亟需改善的课题。
另一方面，采传统离心铸造方式成型钛合金高尔夫球杆头时，熔融的液态钛合金将于冷却凝固后形成包含浇口杯部、流道部及铸件部等三大部分的铸物，而其中只有铸件部属于铸造成品，其余均为铸造废料，因此铸物的步留率（yield，其定义为：铸造成品的总重量/铸造成品和铸造废料的总重量x100%）具有难以提升的问题；以高尔夫球木杆头为例，以传统离心铸造方式成型的铸物步留率仅约为25%～35%。
基于上述原因，现有的钛合金高尔夫球杆头的制造方法实有加以改善的必要。
发明内容
本发明以下所述的“步留率”定义为：铸造成品的总重量/铸造成品和铸造废料的总重量x100%；即，步留率越高，铸造成品在铸物中所占的比例就越高，相对减少铸造废料，从而提升铸材的有效使用率，有助降低铸造成本。
本发明的目的是提供一种钛合金高尔夫球杆头的制造方法，可有效提高钛合金铸材与铸物之间的转换比例，减少钛合金铸材的浪费，以降低铸造成本。
本发明的次一目的是提供一种钛合金高尔夫球杆头的制造方法，可大幅提高铸物的步留率，提升钛合金铸材的有效使用率，以降低铸造成本。
为达到前述发明目的，本发明所运用的技术内容包含有：
一种钛合金高尔夫球杆头的制造方法，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转轴；将固态的钛合金铸材放置于该壳模的坩埚部，并于真空环境下使该钛合金铸材在35～45秒内加热熔融成液态钛合金；驱动该转轴以连动该旋转平台转动，该转轴的转速为500～800rpm，该转轴的转动加速度使转轴转速由0～0.5秒达到800～1400rpm/sec，使液态钛合金流入该壳模的模穴部中；减缓该转轴的转速至停止，并取下该浇铸完成的壳模；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，以得到至少一个钛合金高尔夫球杆头。
其中，该钛合金铸材可以为单一个金属锭，且该金属锭的成分组合与所欲制成的钛合金高尔夫球杆头的成分组合一致。
或者，该钛合金铸材可以包含数个金属锭，该数个金属锭熔融后的液态钛合金的成分组合与所欲制成的钛合金高尔夫球杆头的成分组合一致。
其中，该钛合金铸材包含以重量百分比计85%～95%的钛。
其中，该钛合金铸材的重量约为230～290g。
其中，该铸件部约占该铸物总重量的55～65%。
其中，该壳模的温度约为800～1300℃，以于真空环境下使该钛合金铸材在35～45秒内加热熔融成液态钛合金。
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，该蜡胚的坩埚胚呈圆柱状，该坩埚胚具有相对的一个上端面及一个下端面，该上端面与下端面之间连接有一个环周面，该环周面的径宽从该下端面向该上端面渐扩，使该环周面呈倾斜并与该坩埚胚的轴向形成一个拔模角，该拔模角为3～15度。
或者，该蜡胚的坩埚胚呈圆柱状，该坩埚胚具有相对的一个上端面及一个下端面，该上端面与下端面之间连接有一个环周面，该坩埚胚另设有一个斜面，该斜面连接于该坩埚胚的下端面与该第一连接部之间，该斜面与该坩埚胚的轴向形成一个倾斜角，该倾斜角为3～15度。
其中，该包覆层为多层结构，该包覆层由内至外依序为氧化钇、氧化锆、莫来石，或者该包覆层由内至外依序为氧化锆、莫来石，或者该包覆层由内至外依序为氧化钇、莫来石。
其中，该壳模的面层材料为氧化钇或氧化锆，或氧化钇与氧化锆的混合物等耐火材料。
其中，该壳模的背层材料可以为莫来石混合物，其中三氧化二铝的含量为45%～60%，二氧化硅的含量为55%～40%。
据此，本发明的钛合金高尔夫球杆头的制造方法，可有效提高钛合金铸材与铸物之间的转换比例，减少钛合金铸材的浪费；同时兼可大幅提高铸物的步留率，提升钛合金铸材的有效使用率，从而具有降低铸造成本的功效。
附图说明
图1：本发明搭配使用的真空离心铸造装置的结构示意图。
图2：本发明搭配使用的真空离心铸造装置的局部立体分解图。
图3：本发明的实施示意图（一）。
图4：本发明搭配使用的真空离心铸造装置的壳模的腊胚结构示意图。
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：本发明用以成型壳模的腊胚的一坩埚胚的立体示意图。
图7：第6图的坩埚胚的侧剖示意图。
图8：本发明用以成型壳模的腊胚的另一坩埚胚的立体示意图。
图9：第8图的坩埚胚的侧剖示意图。
图10：本发明的实施示意图（二）。
图11：本发明的实施示意图（三）。
【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 42模穴部 421模穴
422第二连接管 5加热器 6蜡胚 61、61’坩埚胚
61a、61a’上端面 61b、61b’下端面
61c、61c’环周面 611第一连接部
62铸物胚 621第二连接部 622侧流道部 623容室
7包覆层 71延伸部 M马达 B轴承
L升降控制器 P钛合金铸材 N液态钛合金 A轴
θ拔模角 α倾斜角。
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1，其为本发明的钛合金高尔夫球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1、2，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2、3，上述旋转平台3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的一部分穿伸容置于其中，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2、3，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钛合金铸材，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是用以成型高尔夫球杆头的部位，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高尔夫球杆头相匹配（本实施例的图式是以铸造木杆头为例，但并不以此为限）；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借助该第一连接管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4、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；此外，该铸物胚62还可以视需求增设一侧流道部622，使对应成型的壳模4可具有一侧流道，以确保该模穴部42的各处可确实充满熔融的铸材，从而提升铸物的成型良率；另一方面，当欲成型内部呈中空的高尔夫球杆头时，该铸物胚62的内部则需对应设为中空形态以形成一容室623，且该铸物胚62的内壁可以呈等厚或不等厚的形态，本发明并不加以限制。
续对该蜡胚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；其中，若该铸物胚62的内部具有上述的容室623，则该包覆层7将对应形成一延伸部71，该延伸部71填满该铸物胚62的容室623。续对该蜡胚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。续将该脱蜡完成的包覆层7以高温烧结（烧成条件可例如为1050℃,120分钟）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（内层）材料为氧化钇或氧化锆，或氧化钇与氧化锆的混合物等耐火材料，该壳模4的背层（外层）材料则可选用莫来石混合物（3Al2O3-2SiO2）作为耐火材料；又，当背层材料选用莫来石混合物时，其中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%；另，该包覆层7可以为一多层结构，该包覆层7由内至外依序为氧化钇、氧化锆、莫来石，或者该包覆层7由内至外依序为氧化锆、莫来石，或者该包覆层7由内至外依序为氧化钇、莫来石。
又，为于使用时提升液态钛合金从该壳模4的坩埚部41流入模穴部42的顺畅度，该壳模4的坩埚部41较佳具有从底部向上渐扩内径的倾斜状环周壁，故该蜡胚6的坩埚胚61需设有对应的外型。举例而言，请参阅图6、7，在本实施例中，该蜡胚6的坩埚胚61可概呈圆柱状，该坩埚胚61具有相对的一上端面61a及一下端面61b，该上端面61a与下端面61b之间连接有一环周面61c，该环周面61c的径宽从该下端面61b向该上端面61a渐扩，使该坩埚胚61的环周面61c呈倾斜并与该坩埚胚61的轴A向形成一拔模角θ，该拔模角θ约可为3～15度。或者，请参阅图8、9，在另一实施例中，该蜡胚6’的坩埚胚61’可概呈圆柱状，该坩埚胚61’设有一斜面612，该斜面612连接于该坩埚胚61’的下端面61b’与该第一连接部611之间，该斜面612与该坩埚胚61’的轴A向形成一倾斜角α，该倾斜角α约可为3～15度。
请再参阅图1、3，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；当需加热该壳模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，本发明可实施一种钛合金高尔夫球杆头的制造方法，该制造方法大致上包含以下步骤：
请参阅图1至3，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，将一固态的钛合金铸材P放置于该壳模4的坩埚部41中；该钛合金铸材P可以为单一个金属锭，且该金属锭的成分组合与所欲制成的钛合金高尔夫球杆头的成分组合一致；或者，该钛合金铸材P可以包含数个金属锭，该数个金属锭熔融后的液态钛合金的成分组合与所欲制成的钛合金高尔夫球杆头的成分组合一致。其中，该钛合金铸材P的重量约为230～290g，该钛合金铸材P包含以重量百分比计85%～95%的钛，表一中列举二个可实施本发明方法的钛合金铸材P成分，但并不以此为限。
表一、适用于本发明制造方法的钛合金铸材成分列表
| Al | V | Mo | Fe | O | N | Ti | |
| 实施例一 | 5.5～6.5 | 3.5～4.5 | - | 0.2↓ | 0.25↓ | 0.05↓ | Bal. |
| 实施例二 | 7.5～8.5 | 0.75～1.5 | 0.75～1.5 | 0.2↓ | 0.15↓ | 0.05↓ | Bal. |
请参图1、10，于真空环境下使该钛合金铸材P被加热熔融成液态钛合金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被加热升温至约800～1300℃，令该坩埚部41中的钛合金铸材P能在35～45秒内熔融成液态钛合金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。在钛合金铸材P都熔融成液态钛合金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1、11，驱动该转轴2以连动该旋转平台3转动，使熔融的液态钛合金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驱动旋转，其转速约为500～800rpm，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，且该转轴2的转动加速度使转轴转速由0～0.5秒较佳达到800～1400rpm/sec，据以确保该旋转平台3受连动而以该转轴2为轴心转动时，能在旋转过程中，借离心力作用使液态钛合金N可沿着该壳模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，可减缓该转轴2的转速至停止，并将该壳模4从该旋转平台3上取下，于熔融的液态钛合金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，且该铸件部约占该铸物总重量的55～65%；最后再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），以得到属于铸造成品的至少一钛合金高尔夫球杆头。
是以，本发明的钛合金高尔夫球杆头的制造方法，可在熔融的液态钛合金N再度凝固前，利用离心力将液态钛合金N确实地浇灌填充入壳模4的模穴421，以避免发生部分液态钛合金N在坩埚部41中凝固形成凝壳的状况，故能有效提高铸材（即该钛合金铸材P）转换成铸物的比例，使大部分的铸材都能被有效地使用，相对减少不必要的铸材损失，可避免浪费铸材以降低铸造成本。此外，相较于现有以重力浇铸制成的铸物，由本发明以真空离心铸造制成的铸物不仅少了浇口杯部，还可大量地缩减流道部的体积，使铸造废料的比例大幅下降，相对提升铸造成品（即该铸件部）相对于铸造成品和铸造废料的总重量（即该铸物的总重量）的比例，令该铸物的步留率得以提升至55～65%，可减少铸造废料及提升铸材的有效使用率，从而降低铸造成本。
此外，在其他实施例中，本发明钛合金高尔夫球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钛合金高尔夫球杆头，以提升制造效率。
综上所述，本发明钛合金高尔夫球杆头的制造方法，可有效提高钛合金铸材与铸物之间的转换比例，减少钛合金铸材的浪费，以降低铸造成本。
本发明钛合金高尔夫球杆头的制造方法，可大幅提高铸物的步留率，提升钛合金铸材的有效使用率，以降低铸造成本。
Claims (12)
1.一种钛合金高尔夫球杆头的制造方法，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，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；将脱蜡完成的该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，且该旋转平台连接于一个转轴；
将固态的钛合金铸材放置于该壳模的坩埚部，并于真空环境下使该钛合金铸材在35~45秒内加热熔融成液态钛合金；
驱动该转轴以连动该旋转平台转动，该转轴的转速为500~800 rpm，该转轴的转动加速度使转轴转速由0~0.5秒达到800~1400 rpm/sec，使液态钛合金流入该壳模的模穴部中；
减缓该转轴的转速至停止，并取下浇铸完成的该壳模；
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，以得到至少一个钛合金高尔夫球杆头。
2.根据权利要求1所述的钛合金高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，该钛合金铸材为单一个金属锭，且该金属锭的成分组合与所欲制成的钛合金高尔夫球杆头的成分组合一致。
3.根据权利要求1所述的钛合金高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，该钛合金铸材包含数个金属锭，该数个金属锭熔融后的液态钛合金的成分组合与所欲制成的钛合金高尔夫球杆头的成分组合一致。
4.根据权利要求1所述的钛合金高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，该钛合金铸材包含以重量百分比计85%~95%的钛。
5.根据权利要求1所述的钛合金高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，该钛合金铸材的重量为230~290 g。
6.根据权利要求1所述的钛合金高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，该铸件部占该铸物总重量的55~65%。
7.根据权利要求1所述的钛合金高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，该壳模的温度为800~1300℃，以于真空环境下使该钛合金铸材在35~45秒内加热熔融成液态钛合金。
8.根据权利要求1所述的钛合金高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，该蜡胚的坩埚胚呈圆柱状，该坩埚胚具有相对的一个上端面及一个下端面，该上端面与下端面之间连接有一个环周面，该环周面的径宽从该下端面向该上端面渐扩，使该环周面呈倾斜并与该坩埚胚的轴向形成一个拔模角，该拔模角为3~15度。
9.根据权利要求1所述的钛合金高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，该蜡胚的坩埚胚呈圆柱状，该坩埚胚具有相对的一个上端面及一个下端面，该上端面与下端面之间连接有一个环周面，该坩埚胚另设有一个斜面，该斜面连接于该坩埚胚的下端面与该第一连接部之间，该斜面与该坩埚胚的轴向形成一个倾斜角，该倾斜角为3~15度。
10.根据权利要求1所述的钛合金高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，该包覆层为多层结构，该包覆层由内至外依序为氧化钇、氧化锆、莫来石，或者该包覆层由内至外依序为氧化锆、莫来石，或者该包覆层由内至外依序为氧化钇、莫来石。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的钛合金高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，该壳模的面层材料为氧化钇或氧化锆，或氧化钇与氧化锆的混合物。
12.根据权利要求1至7中任一项所述的钛合金高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，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%。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW102138519A TWI483762B (zh) | 2013-10-24 | 2013-10-24 | 鈦合金高爾夫球桿頭的製造方法 |
| TW102138519 | 2013-10-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104550814A CN104550814A (zh) | 2015-04-29 |
| CN104550814B true CN104550814B (zh) | 2017-01-04 |
Family
ID=53068476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410100167.5A Active CN104550814B (zh) | 2013-10-24 | 2014-03-18 | 钛合金高尔夫球杆头的制造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104550814B (zh) |
| TW (1) | TWI483762B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110871266B (zh) * | 2018-08-31 | 2021-10-29 | 复盛应用科技股份有限公司 | 高尔夫球杆头铸造法 |
| CN113500166A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-10-15 | 贵州安吉航空精密铸造有限责任公司 | 一种预留狭长空腔铸件熔模铸造充型方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3302062A1 (de) * | 1982-02-01 | 1983-08-04 | Závody silnoproudé elektrotechniky ZEZ Praha, koncernový podnik, Praha | Anordnung fuer ein hochfrequenz- und mittelfrequenzschmelzen von metallen und ein nachfolgendes zentrifugalgiessen |
| TW330866B (en) * | 1997-02-26 | 1998-05-01 | qing-bin Lin | Casting method for composite parts with non-uniform distribution of reinforcing materials |
| JP2002301553A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-15 | Weina Sogo Kenkyusho:Kk | 遠心鋳造法及び遠心鋳造装置 |
| TW519500B (en) * | 2001-06-07 | 2003-02-01 | Ching-Chi Chen | Method of manufacturing a wax mold of a wooden golf club head case |
| CN1522182A (zh) * | 2001-08-17 | 2004-08-18 | ϣ�������칫˾ | 逆重力的离心铸造 |
| TW201215467A (en) * | 2010-10-14 | 2012-04-16 | Dynamic Prec Industry Corp | Atmospheric centrifugal casting method for iron alloy golf club head |
| US8167023B2 (en) * | 2006-10-23 | 2012-05-01 | Manfred Renkel | Apparatus for centrifugal casting under vacuum |
-
2013
- 2013-10-24 TW TW102138519A patent/TWI483762B/zh active
-
2014
- 2014-03-18 CN CN201410100167.5A patent/CN104550814B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3302062A1 (de) * | 1982-02-01 | 1983-08-04 | Závody silnoproudé elektrotechniky ZEZ Praha, koncernový podnik, Praha | Anordnung fuer ein hochfrequenz- und mittelfrequenzschmelzen von metallen und ein nachfolgendes zentrifugalgiessen |
| TW330866B (en) * | 1997-02-26 | 1998-05-01 | qing-bin Lin | Casting method for composite parts with non-uniform distribution of reinforcing materials |
| JP2002301553A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-15 | Weina Sogo Kenkyusho:Kk | 遠心鋳造法及び遠心鋳造装置 |
| TW519500B (en) * | 2001-06-07 | 2003-02-01 | Ching-Chi Chen | Method of manufacturing a wax mold of a wooden golf club head case |
| CN1522182A (zh) * | 2001-08-17 | 2004-08-18 | ϣ�������칫˾ | 逆重力的离心铸造 |
| US8167023B2 (en) * | 2006-10-23 | 2012-05-01 | Manfred Renkel | Apparatus for centrifugal casting under vacuum |
| TW201215467A (en) * | 2010-10-14 | 2012-04-16 | Dynamic Prec Industry Corp | Atmospheric centrifugal casting method for iron alloy golf club head |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104550814A (zh) | 2015-04-29 |
| TWI483762B (zh) | 2015-05-11 |
| TW201515680A (zh) | 2015-05-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5977800B2 (ja) | 異材鋳包み型ゴルフクラブヘッドの製造方法およびそのシェルモールド | |
| JP5977799B2 (ja) | 低密度鋼のゴルフウッドヘッドの製造方法 | |
| US7513296B1 (en) | Clustered investment-casting shells for casting thin-walled golf club-heads of titanium alloy | |
| CN104741566B (zh) | 高强度钢类高尔夫球木杆头的制造方法 | |
| CN104511570B (zh) | 具薄型刀背的高强度刀背式高尔夫球铁杆头的制造方法 | |
| JP5947836B2 (ja) | 薄型フェース板を有する高強度なアイアンヘッドの製造方法 | |
| CN104550814B (zh) | 钛合金高尔夫球杆头的制造方法 | |
| JP5918804B2 (ja) | 真空遠心鋳造方法およびその装置 | |
| CN104209488B (zh) | 真空离心铸造方法及其装置 | |
| CN109622908A (zh) | 一种轻质钛铝涡轮的立式离心精铸方法 | |
| CN104827013A (zh) | 真空重力浇铸成型高尔夫球铁杆头的方法 | |
| CN104785755B (zh) | 铸包异材的高尔夫球杆头制造方法及其壳模 | |
| CN104511569B (zh) | 含活性金属的钢类高尔夫球杆头的制造方法 | |
| TWI483761B (zh) | 不鏽鋼高爾夫球桿頭的製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |