CN1103324A

CN1103324A - 一种无接缝高尔夫球具的制造方法

Info

Publication number: CN1103324A
Application number: CN93120078A
Authority: CN
Inventors: 李荣堂; 蔡振辉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-12-04
Filing date: 1993-12-04
Publication date: 1995-06-07

Abstract

一种用密合焊接及硬/软焊接加工技术制造同材质或异种材质的无接缝高尔夫球具的方法，其特征在于：

将球头与球杆组装接合成一体，以温度低于基材溶点的适用焊材加热熔解，作硬/软焊接加工；或对同金属材质的球头与球杆，使用相同材质的焊材加以熔化焊接，要增加接合效果时，可先摩擦焊接令二基材先行摩擦密合，然后球具做打磨及抛光处理，即成一似一体成型；后再依需求作各种不同的处理，后再作表面清洗、烘干，而得一成品。

Description

本发明涉及一种用密合焊接及硬/软焊接加工技术制造同材质或异种材质的无接缝高尔夫球具的方法，特别涉及一种可增加球头与球杆接合的接触面积及密合焊接及硬/软焊接加工。本发明提高了球具整体强度，弹性，且提高了球具品质，并降低和消除习用球杆打击时所产生的应力集中而折断及剪力过大而脱离之问题及结合不牢固之缺点，从而增进球具外观整体性。

目前市面上一般常见的高尔夫球具主要由球头与球杆两部分构成，两者间常借各种方式来加以结合成一完整球具，目前传统常见方式有：

将球头（1）顶端预制成一空心柱体（11），并令该空心柱体（11）略大且适可塞置入球杆（2）而成管径搭接方式套合，尔后在空心柱体（11）与球杆（2）间填入AB胶（13），待胶体硬化即得一高尔夫球具，如图1所示。

而习用的高尔夫球具的制造方法虽然简单，但欲有以下的缺点：

1、AB胶遇热会变质、退胶，如此便易使球杆与球头形成松动及脱离状态，造成打击时之危险。

2、球头与球杆的空心管体间为易于组装，所以预设容差，此容差会形成一介于球头与球杆的缝隙，此缝隙以AB胶填充，打击时当球头撞及球体时，该缝隙内之AB胶会将打击力量分散，而降低打击时的力传递及反弹力量而影响打击效果。

3、球杆与球头经塞置胶合成管体搭接，当球头打击球时，因两者终非一体，故球具整体的强度及弹性不佳，并在打击时，球头顶端与球杆尾端的接触点处会因应力集中（22）而有折断之虑，而其搭接接合面更会产生剪力（12）而有脱离之虑，当打击力量愈大时，其应力与剪力也愈大，故打击时无法发挥最高效果。

4、传统的搭接方式，使球头与球杆间产生搭接接缝，而无整体美感，且缺少高强度、弹性的特性，间接也消耗打击力。

因此，本发明之目的在于提供一种同材质或异种材质的球头与球杆，以密合焊接及硬/软焊接加工技术接合成一无接缝，外观似一体成型，具有高价值、高强度、高弹性及视觉美感的高尔夫球具。

本发明之次要目的在于提供一种可增加球头与球杆的接合面积，再施以密合焊接及硬/软焊接加工，使焊料充分填充于同材质或异种材质之间隙内，并令彼此元素相溶，而形成一接合最为牢固的高尔夫球具。

本发明的目的还在于提供一种于打击时，无应力集中而折断与剪力过大而脱离的高尔夫球具组装设计的制造方法。

本发明之另一目的在于提供一种同材质或异种材质的强力接合方式，用密合焊接及硬/软焊接加工，可再配合摩擦焊接之技术，使其两基材之间隙密合，而提高其接合强度，且使球具更为一体性，使球具无折断、脱离之虑，而发挥打击功能。

本发明之另一目的更在于提供金属材质整支高尔夫球具的金属表面[彩色硬质扩散]（COLOR HARDENING DIFUSION：C.H.D.）处理，以获得多样色泽，而其表面硬质扩散层为复合硬质扩散化合物，其硬度高达HRC70±2°，因此大大地提高打击功能，且有抗磨耗及耐腐蚀之特性。

上述目的的解决方案如下：同材质或异种材质之高尔夫球头与球杆，分别设计制成如下：1、球头上端设计成凸型环体，而可供球杆中空管体密合套入;2、球杆下端设计成一

型管体，而球头顶缘设计成一斜角面的空心柱体可供球杆密合置入;3、另设计一补强及衔接球头与球杆契合用的

型套体，其上端可供球杆套合，而下端可置入球头顶端的柱体内;4、球头的柱体与球杆管体，以对接方式而对齐接合;后对异种材质或同材质的球头与球杆以液向线（LIQUIDUS）温度低于基材熔点的适用焊材加热溶解，靠着毛细作用扩散致焊部以形成强力的接合，上述为硬/软焊接加工（含焊道扩散及热处理）;而对同为金属材质球头与球杆，也可依上述之接合方式施以熔化焊接或使用相似材质之焊材加以焊接，后再作固溶及时效处理：如要增加接合效果时，可先行利用摩擦焊接令二基材先行摩擦密合，以减少二基材间的间隙，而作焊接及硬/软焊接加工，以增加其接合强度，然后于焊接部分及球具做打磨及抛光处理以去除焊疤及表面抛光，即成一似一体成型的完整高尔夫球具，后再依需求作各种不同的表面处理，如金属表面彩色硬质扩散处理、电镀、烤漆、氮化或氮化钛处理等，而得到不同色泽及功能之球具，因此本发明可大大提高打击功能及整体美观性。

关于本发明之详细细节及制造方法于下文做一详尽说明，并附有附图：

图中：

图1系习用的高尔夫球具示意图。

图2系本发明之制造流程图。

图3系本发明金属表面彩色扩散制造流程图。

图4A，B，C，D系本发明A.B.C.D四种球具结合示意图。

图5系本发明熔化焊接金相组织示意照。

图6系发明经摩擦焊接及TETIG法硬/软焊加工处理之金相组织示意图。

图7系本发明硬/软焊间隙与焊部强度之关系图。

图8系本发明制程之一的真空硬焊程序。

图9本发明金属表面彩色硬质扩散处理之金相组织放大示意图。

以及：

表1：一般基材与焊料性能示意表。

表2：硬度测试报告。

图号：

（1）球头（11）空心柱体（12）剪力产生面（13）AB胶

（2）球杆（21）空心管体（22）应力集中处

（3）球头（31）凸形环体（32）空心柱体（33）斜角面

（4）球杆（41）空心管体（42）

型管体

（5）

型套体

（6）焊接部

图1所示系习用，已于前述，不再赘述。

现如图2及图4A、B、C、D所示，本发明系一种用密合焊接及硬/软焊接加工技术制造同材质或异种材质的无接缝高尔夫球具的方法，首先是分别使用同材质或异种材质制成球头（3）与球杆（4），其中将球头（3）与球杆（4）设计成：

①、如图4A所示，于球头（3）上端设计成一中空凸型环体（31），而其顶端外径大小比球杆（4）的空心管体（41）尾端内径略小，而可供球杆（4）密合套入。

②、如图4B所示，于球杆（4）下端设计成一中空

型管体（42），而其尾端的管体外径略小于球头（3）的空心柱体（32）的内径，而空心柱体（32）上有一斜角面（33）恰可与

型管体（42）之斜面相契合，可供球杆（4）密合置入。

③、如图4C所示，另设计补强及衔接球头与球杆契合用的一

型套体（5），其顶端外径略小于球杆（4）尾端内径，其上端可供球杆（4）套合，而其下端的外径略小于球头（3）顶端空心柱体（32）的内径，其下端可置入球头（3）内，并令其两者可相契合。

④、如图4D所示，使球头（3）与球杆（4）的空心柱体（32）和空心管体（41），外径相同，可以对接接合。

然后再将接合之球头（3）与球杆（4）之焊接部（6）如图5所示，如同为金属材质时，可施以熔化焊接或以相似材质之焊材加以焊接，后再作固溶及时效处理;如图6～8及表1所示，如为同材质或异种材质时，可施以硬/软焊接加工，以液相线温度低于基材熔点之适用焊材加热熔解，靠着毛细作用渗透致焊部以形成强力的接合，（含焊道扩散及热处理），而焊材与基材性能可参阅表1所示，如要得到更佳之接合效果时，可先行利用摩擦焊接，令二基材先行密合，并减少二基材间之间隙，而其关系如图7所示，后再作硬/软焊接加工（含焊道扩散及热处理），并使用TETIG法，来消除硬脆相;例如，硬焊的温度为1950°F，硬焊时间为10分钟，焊道扩散温度为1850°F，扩散时间为60分钟，扩散区为0.5×10英寸。并于接合完成后作检验是否有瑕疵品，后于焊接部及球具部分作打磨及抛光处理以去除焊疤及表面抛光，即成一似一体成型之完整高尔夫球具，后再依需求作各种不同表面处理，如金属表面彩色硬质扩散处理，电镀、烤漆、氮化或氮化钛处理等，而得到不同色泽及功能之球具。

再者，本发明系以密合焊接及硬/软焊接加工技术为主，而以摩擦焊接为辅，主要是令同材质或异种材质之球头与球杆接合面设计如图4所示形状以增加接合面积，同时可为定位用，并利用摩擦焊接令二基材先行密合，并减少二基材间之间隙，再以相似金属焊材或熔点低于基材之焊料进行熔化焊接及硬/软焊接加工，大大提高同材质或异种材质的接合强度，并提高加工效率，且使球具更为一体性。

何谓[焊接加工]、[摩擦焊接]、[硬/软焊接加工]与[彩色硬质扩散处理]，在此做一简要说明：

（一）、焊接加工（含固溶及时效处理）：

系指同为金属材质之二基材，施以熔化接合或以相似材质之焊材加以熔化接合后，做固溶及时效处理。

（二）、摩擦焊接：

系藉摩擦生热之原理为之，将两种相同材质或不同材质之基材界面相互接合，再做相互高速旋转，使界面熔化，相互扩散而后冷却、接合，使两种基材得以初步接合。

（三）、硬/软焊接加工：（含焊道扩散及热处理）

系将同材质或异种材质之基材，使用熔点低于基材之焊料，进行硬/软焊接加工，而焊料与基材间之关系及反应如下：

1、焊料熔解后藉毛细作用均匀地填充于两基材之接合间隙内。

2、焊料与基材之间形成过渡层。

3、焊料元素沿基材晶面（粒界）扩散入基材内。

4、基材元素扩散入焊道内。

5、焊料元素扩散入基材之晶料（颗粒）内部。

6、焊料凝结使二基材形成强而有力之结合。

另在进行硬/软焊接加工时，并可藉TETIG法，来消除两基材间焊道之硬脆相，而不致降低焊部机械性能，而TETIG法，即控制适当硬/软焊接温度，时间及焊接间隙，藉此方法硬/软焊接加工而得之成品，其中化合物得以完全扩散，不致生成硬脆相，更可增加焊道之强度及韧性。而硬/软焊接温度，时间及焊部间隙之关系及计算公式则如下文所示：

D＝K₂·exp（-Q₀/RT）……（1）

L＝K₁·D·t^1/2……（2）

G＝2L……（3）

其中：

Q₀＝反应自由能

R＝1.987

T＝硬焊温度（°K）（公式皆利用°K实际操作时则换算成°F）

t＝时间（min）

D＝溶点抑制前之扩散系数

K₁·K₂＝常数

L：熔点抑制剂之扩散距离（即防止形成中间化合物所容许焊部间隙之一半）（μm）

G：防止形成中间化合物相所容许之焊部间隙（μm）

（四）、彩色硬质扩散处理：

如图3所示系将表面处理过的金属材质的球头与球杆放入调配好比率之盐浴中，借控制温度，时间使金属表面得到不同色泽的硬质扩散化合物层，图9所示，后作表面清洗，烘干而成一成品，而放入不同浓度之盐浴中，可得到不同色泽迷彩之硬质扩散层的球具;所谓盐浴的组成及浓度如下加以分别混合而成：

（1）铬酸根离子（HCrO-₄）：含量为0至30百分比。

（2）碳酸根离子（CO^＝）：含量为0至60百分比。

（3）硫酸根离子（SO^＝）：含量为0至40百分比。

（4）氨根离子（NH^- ₂）：含量为0至50百分比。

而处理温度在室温至600℃，处理时间则在10分钟至4小时。

综上所述，本发明用密合焊接及硬/软焊接加工技术制造的同材质或异种材质的无接缝高尔夫球具，是建立同材质或异种材质的焊接能量，以形成复合材料，并设计特殊的组装接合及焊接方式，应用于高尔夫球具上具有以下功能：

（1）、高尔夫球具外观无接缝，呈一体成型，且其强度及弹性皆较习用胶合而得的球具要高出许多，而球头顶端与球杆尾端亦不会因大力打击时所生的应力集中而折断或接合面所生之剪力而脱离。

（2）、增加球头与球杆的结合面积，使其在施以密合焊接及硬/软焊接加工时，令焊料充分填充于间隙，使其形成一强有力的接合。

（3）、当施以密合焊接及硬/软焊接加工时，并可配合摩擦焊接，使同材质或异种材质更紧密接合，而提高其接合强度，使球具更能发挥打击功能。

（4）、由于球头与球杆是以密合摩擦焊接、熔化焊接及硬/软焊接加工而结合在一起，为无接缝组装接合，更具有韧性及强度，因而具有良好的打击功能，且球具更能呈现一体成型之特性。

（5）、金属材质的高尔夫球具其整体外观为金属表面硬质扩散化合物层色泽亮丽可增加美观，且变化多样性，并有耐氧化腐蚀及抗磨耗之特性。

（6）、金属基材之球头与球杆，其焊接在一起，使得球具具有高韧性及吸收振动之能力，而其球具表层硬质扩散化合物层，硬度高达HRC70°±2°，具有较高的弹性，因此打击时接近弹性碰撞，不但能量损失较少，打击舒适，且可增加打击功能。

常用的硬焊、软焊焊料的性能表

表1

微硬度测试

金属材质	外表层硬度	内表层硬度
			彩色硬质扩散化合物层（μm)	1224HV200	1007HV200
80	HRC72	HRC69

表2

Claims

1、一种用密合焊接及硬/软焊接加工技术制造同材质或异种材质的无接缝高尔夫球具方法，主要是先制得同材质或异种材质之球头与球杆，其特征在于：

将球头与球杆组装接合设计成：1、于球头上端设计成一中空凸型环体，供球杆之中空管体密合套入；2、于球杆下端设计成一中空

型之管体，而球头顶缘有一斜角面之空心柱体，可供球杆尾端

型管体密合置入；3、另设计一补强及衔接球头与球杆契合用之

套体，其上端可供球杆的中空管体套合，而下端可置入球头中空柱体内，并令球头顶缘与球杆尾端可相互契合；4、球头的柱体与球杆的管体，以对接的方式对齐接合；后对异种材质或同材质以液相线温度低于基材熔点的适用焊材加热熔解，靠着毛细作用渗透入焊部以形成强力的接合之硬/软焊接加工(含焊道扩散及热处理)；或对同为金属材质的球头与球杆，可依上述接合方式施以熔化焊接或使用相似材质的焊材加以焊接，关作固溶及时效处理；如要增加接合效果，可先行利用摩擦焊接令二基材先行摩擦密合，以降低二基材间的间隙，再作焊接及硬/软焊接加工，以增加其接合强度，然后于焊接部分及球具做打磨及抛光处理以去除焊疤及表面抛光，即成一似一体成型的完整高尔夫球具，后再依需求作各种不同之表面处理(如金属表面彩色硬质扩散处理，电镀烤漆、氮化或氮化钛处理……等)而得到不同色泽及功能的球具。