CN112843639A - 用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，用以解决现有的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法容易发生焊裂的缺陷，或是必须搭配使用价格昂贵的硬焊剂等问题。该用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法包括：提供一球头本体，该球头本体由一钛合金所形成，该球头本体的一表面设有一结合部；提供一配重块，该配重块由一钨铜镍合金所形成，该钨铜镍合金包含以重量百分比计为1～17%的铜、6～37%的镍，以及平衡量的钨，且该钨铜镍合金的比重为12～17克每立方厘米；及将该配重块置于该球头本体的结合部中，对该配重块与该结合部的抵接处施加一焊接热源，以进行熔融焊接，使该配重块紧密结合于该球头本体的结合部。

Description

用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法
技术领域
本发明是关于一种用以制造高尔夫球杆头的方法，尤其是一种用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法。
背景技术
一般而言，业界常以钛合金等轻量材质形成一球头本体，再使该球头本体结合以高比重材质所形成的一配重块，借此可以降低高尔夫球杆头的整体重量，并同时能够降低高尔夫球杆头的重心位置。举例而言，中国台湾公告第I227675号专利是以一现有的钨铁镍合金形成该配重块。
然而，若是以熔融焊接法焊接由该现有的钨铁镍合金所形成的配重块与由钛合金所形成的球头本体时，焊道处会形成钛铁针状组织而容易发生焊裂的缺陷，因此必需以硬焊(brazing)的方式，搭配使用价格昂贵的硬焊剂，才得以结合该配重块及该球头本体，提高了高尔夫球杆头的制造成本。
有鉴于此，现有的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法确实仍有加以改善的必要。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，生产加工时不容易发生焊裂的缺陷。
本发明的次一目的是提供一种用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，可以免除硬焊剂的使用。
本发明全文所述方向性或其近似用语，例如“前”、“后”、“左”、“右”、“上(顶)”、“下(底)”、“内”、“外”、“侧面”等，主要是参考附图的方向，各方向性或其近似用语仅用以辅助说明及理解本发明的各实施例，非用以限制本发明。
本发明全文所记载的元件及构件使用“一”或“一个”的量词，仅是为了方便使用且提供本发明范围的通常意义；于本发明中应被解读为包括一个或至少一个，且单一的概念也包括复数的情况，除非其明显意指其他意思。
本发明的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，可以包括：提供一球头本体，该球头本体由一钛合金所形成，该球头本体的一表面设有一结合部；提供一配重块，该配重块由一钨铜镍合金所形成，该钨铜镍合金包含以重量百分比计为1～17％的铜、6～37％的镍，以及平衡量的钨，且该钨铜镍合金的比重为12～17克每立方厘米；及将该配重块置于该球头本体的结合部中，对该配重块与该结合部的抵接处施加一焊接热源，以进行熔融焊接，使该配重块紧密结合于该球头本体的结合部。
因此，本发明的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，是通过熔融焊接法，使由该钨铜镍合金所形成的配重块得以紧密结合于由该钛合金所形成的球头本体，此时该球头本体的钛原子扩散向该配重块，该配重块的铜原子扩散向该球头本体，因而可以使所获得的高尔夫球杆头成品不容易发生焊裂的缺陷，达到提高高尔夫球杆头的制造合格率的功效。同时，本发明的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，是通过熔融焊接法，使由该钨铜镍合金所形成的配重块得以紧密结合于由该钛合金所形成的球头本体，因此在熔融焊接的过程中，可以免去现有的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法所使用的昂贵硬焊剂，借此可以达成降低高尔夫球杆头的制造成本的功效。
本发明的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其中，该钨铜镍合金可以包含以重量百分比计为1～3％的铜、6～8％的镍，且该钨铜镍合金的比重为17克每立方厘米；或者，该钨铜镍合金可以包含以重量百分比计为8～12％的铜、19～23％的镍，且该钨铜镍合金的比重为14克每立方厘米；再或者，该钨铜镍合金可以包含以重量百分比计为13～17％的铜、33～37％的镍，且该钨铜镍合金的比重为12克每立方厘米。如此工者可以选择具有不同比重的钨铜镍合金形成该配重块，以符合不同的使用需求。
本发明的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其中，该钛合金的比重可以为12～17克每立方厘米。如此可以有效降低该高尔夫球杆头成品的整体重量。
本发明的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其中，可以使一钨电极形成一电弧，例如于一惰性气体的保护下，使该钨电极与该配重块及结合部间形成该电弧，或者使该钨电极与一电浆气体共同形成该电弧，以该电弧作为该焊接热源以进行熔融焊接。如此，通过以该电弧作为该焊接热源，可以形成窄而深的焊道，并减少热影响区的金相变化。
本发明的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其中，是在70～90安培的电流强度下，使该钨电极形成该电弧。如此可以有效地进行熔融焊接。
本发明的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其中，是以一镭射光束作为该焊接热源以进行熔融焊接。如此，通过以该镭射光束作为该焊接热源，可以形成窄而深的焊道，并减弱热影响区的金相变化。
本发明的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其中，是以1600～2200瓦特的镭射光束作为该焊接热源。如此可以有效地进行熔融焊接。
本发明的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其中，该球头本体的结合部具有一开口及一内壁，该内壁可以朝该开口延伸凸出于该球头本体的表面并形成一凸部，该凸部环绕该开口，该配重块具有一环周面及一顶表面，一斜切面可以连接该环周面及该顶表面，且将该配重块置于该球头本体的结合部中时，使该配重块的斜切面朝向该结合部的内壁，该斜切面与该内壁环绕形成一充填空间。如此可以提升熔融焊接所形成的焊道与该配重块的结合面积，因此可以有效提升该配重块与该球头本体的结合强度。
本发明的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其中，将该配重块置于该球头本体的结合部中时，该斜切面与该内壁之间具有一倒角，该倒角可以介于30～60°之间。如此可以提升熔融焊接所形成的焊道与该配重块的结合面积，因此可以有效提升该配重块与该球头本体的结合强度。
本发明的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其中，该凸部的顶缘与球头本体的外表面具有一第一高度，该凸部具有一第一宽度，该斜切面与该环周面及该顶表面分别交接形成的一侧缘及一顶缘，该侧缘与该顶表面具有一第二高度，该顶缘与该环周面具有一第二宽度，且该第一高度、该第一宽度、该第二高度及该第二宽度相等。如此，使该凸部熔融后更易于填充于该充填空间，达到最佳焊接渗透量及结合强度。
附图说明
图1：本发明的一个实施例的高尔夫球杆头成品的立体分解图；
图2：沿图1的A─A线的剖视分解图；
图3：沿图1的A─A线的剖视结合图；
图4：图3的高尔夫球杆头成品的剖视图；
图5：试验(B)中，第B2组的高尔夫球杆头成品的焊道的金相图。
附图标记说明
1 球头本体
11 结合部
111 开口
112 内壁
113 凸部
114 顶缘
12 外表面
2 配重块
21 环周面
22 顶表面
23 斜切面
231 侧缘
232 顶缘
F 充填空间
H1 第一高度
H2 第二高度
M 部分熔融区
S 底部
W1 第一宽度
W2 第二宽度
Z 热影响区
θ 倒角。
具体实施方式
为使本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特根据本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
请参照图1所示，本发明的一实施例的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，该方法包括：提供一球头本体1，以熔融焊接法，使由一钨铜镍合金所形成的一配重块2得以紧密结合该球头本体1，进而成形为一高尔夫球杆头成品。值得注意的是，该高尔夫球杆头成品可以为一高尔夫木杆头成品或一高尔夫铁杆头成品，在此不加以限制。
详而言之，该球头本体1可以由一钛合金所形成，例如如表1所示的811钛合金，或者如表2所示的6-4钛合金，该钛合金的比重约为12～17克每立方厘米(g/cm3)，如此可以有效降低该高尔夫球杆头成品的整体重量。
表1、811钛合金的成分配比
成分 铝(Al) 钒(V) 钼(Mo) 钛(Ti)
配比 8％ 1％ 1％ Bal.
表2、6-4钛合金的成分配比
成分 铝(Al) 钒(V) 钛(Ti)
配比 6％ 4％ Bal.
该球头本体1具有一结合部11，该结合部11可以依据需求而设于该球头本体1的外表面或内表面，在此不加以限制。如图1所示，该结合部11为由该球头本体1的外表面12凹陷所形成的一结合槽，且于该外表面12形成一开口111，操作者可以使该配重块2通过该开口111容置于该结合部中11。另外地，该结合部11较佳可以位于该球头本体1的底部(sole)S，如此可以通过容置于该结合部11的配重块2，有效降低该高尔夫球杆头成品的重心。
用以形成该配重块2的钨铜镍合金可以包含以重量百分比计为1～17％的铜、6～37％的镍以及平衡量的钨，使该钨铜镍合金的比重约为12～17克每立方厘米(g/cm3)。举例而言，当该钨铜镍合金的比重为17克每立方厘米(g/cm3)时，该钨铜镍合金可以包含以重量百分比计为1～3％的铜、6～8％的镍以及平衡量的钨；当该钨铜镍合金的比重为14克每立方厘米(g/cm3)时，该钨铜镍合金可以包含以重量百分比计为8～12％的铜、19～23％的镍以及平衡量的钨；当该钨铜镍合金的比重为12克每立方厘米(g/cm3)时，该钨铜镍合金可以包含以重量百分比计为13～17％的铜、33～37％的镍以及平衡量的钨。
通过上述的成分配比，该钨铜镍合金的洛氏硬度值可以介于95HRB～25HRC之间，抗拉强度约介于520～880兆帕(MPa)，且伸长率约介于4～7％，其硬度与该现有的钨铁镍合金的硬度相近。
该配重块2具有大抵对应该结合部11的形态，使当该配重块2设置于该结合部11中时，该配重块2的环周面21可以抵接该结合部11的内壁112，且该配重块2的顶表面22可以自该开口111露出，并与该球头本体1的外表面12略成等高。
接着，操作者可以对该配重块2与该结合部11的抵接处进行熔融焊接，即对该配重块2与该结合部11的抵接处施加一焊接热源，此时由于该钛合金的熔点低于该钨铜镍合金的熔点，仅有邻近该抵接处的部分球头本体1可以熔融形成一熔融金属液，并渗入该结合部11的内壁112与该配重块2的环周面21之间，因此当该熔融金属液冷却固化之后，即可以于该球头本体1及该配重块2之间形成一焊道。
举例而言，操作者可以进行钨极惰性气体保护焊接(tungsten inert gaswelding，简称TIG焊接)，即在一惰性气体(如氩气、氦气或氩氦混合气等)的保护下，使一钨电极形成一电弧，并以该电弧作为该焊接热源；或者，操作者也可以进行电浆焊接(plasmawelding)，即使该钨电极与一电浆气体共同形成该电弧，且同样以该电弧作为该焊接热源；再或者，操作者还可以进行镭射焊接(laser beam welding)，即是以一镭射光束作为该焊接热源。此为本发明所属技术领域中普通技术人员可以理解，在此不再赘述。
此外，在使部分的球头本体1形成该熔融金属液时，操作者也可以同时熔融一焊条(图未示)，使邻近该抵接处的部分球头本体1与该焊条可以共同形成该熔融金属液。举例而言，该焊条同样可以由该钛合金所形成，借此可以使该焊条与该球头本体1之间具有良好的接合性。
值得注意的是，为了要提高该配重块2与该球头本体1的结合强度，可以如图1～3所示，使该结合部11的内壁112朝该开口111延伸凸出于该球头本体1的外表面12，并形成一凸部113，该凸部113环绕该开口111；并且，该配重块2的环周面21与顶表面22之间可以形成一斜切面23，使该配重块2设置于该结合部11中时，该配重块2的斜切面23朝向该结合部11的内壁112，该斜切面23与该内壁112之间具有一倒角θ，该倒角θ可以介于30～60°之间，使该斜切面23与该内壁112可以环绕形成一充填空间F。因此，在进行熔融焊接时，该凸部113与该焊条可以共同形成该熔融金属液，该熔融金属液即可以流向并充满该充填空间F，待该熔融金属液冷却固化后即可以形成一焊道。此时，由于该焊道与该配重块2的结合面具有较大的结合面积，因此可以有效提高该配重块2与该球头本体1的结合强度。
在本实施例中，该凸部113的顶缘114与该外表面12具有一第一高度H1，该凸部113具有一第一宽度W1，该第一高度H1及该第一宽度W1可以略呈相等，该倒角θ为45°；另外地，该斜切面23与该环周面21及该顶表面22分别交接形成的一侧缘231及一顶缘232，该侧缘231与该顶表面22具有一第二高度H2，该顶缘232与该环周面21具有一第二宽度W2，该第二高度H2及该第二宽度W2也可以略呈相等。值得注意的是，该第一高度H1、该第一宽度W1、该第二高度H2及该第二宽度W2也可以相等，如此可以使该凸部113熔融后更易于填充于该充填空间F，达到最佳焊接渗透量及结合强度。
为证实本实施例的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，确实能够使该配重块2紧密结合该球头本体1，并成形为该高尔夫球杆头成品，遂进行以下试验：
(A)钨铜镍合金的成分配比
本试验是由如表3所示的合金形成该配重块2，之后对该配重块2及该球头本体1进行熔融焊接，接着测试各组高尔夫球杆头成品的抗拉强度。
表3、本试验各组合金的成分配比
Figure BDA0002269103100000101
请参照表3所示，由第A0组的钨镍合金所形成的配重块2，虽然能够通过熔融焊接结合该球头本体1，但是在进行后续的磨光时，该球头本体1即会与该配重块2分离，表明两者的结合强度不佳。相反地，由第A1～A3组的钨铜镍合金所形成的配重块2，在与该球头本体1结合之后的抗拉强度可以达820～880兆帕(MPa)，其中以第A2组的效果最佳。
(B)焊接方法的选择
本试验是以TIG焊接作为第B1组(电流强度为70～90安培)、以电浆焊接作为第B2组(电流强度为70～90安培)、以镭射焊接作为第B3组(功率为1600～2200瓦特)，分别焊接该配重块2及该球头本体1，接着测试结合之后的拉力值，其结果分别为1273千克力(kfg)、1321千克力(kfg)及1072千克力(kfg)，表明以电浆焊接的效果为佳。
接着检查第B2组的高尔夫球杆头成品的外观，可以发现其配重块2及焊接形成的焊道均没有明显的裂纹，且焊道的金相图如图5所示，左下角为该球头本体1，右上角为该配重块2，该球头本体1及该配重块2之间的热影响区Z的宽度约为0.3～1.5毫米(mm)，且该球头本体1邻近该热影响区Z处存在一部分熔融区M，且该球头本体1的钛原子扩散向该配重块2，且该配重块2的铜原子扩散向该球头本体1，显示其焊接形式为扩散焊接，且焊道与该球头本体1、该配重块2均可以互溶、渗透。
(C)炮击测试
本试验是由811钛合金(第C1组)及6-4钛合金(第C2组)分别形成该球头本体1，之后与该配重块2进行熔融焊接，接着以50m/s的炮击速度，对各组高尔夫球杆头成品进行炮击测试，其结果显示，第C1、C2组的高尔夫球杆头成品分别能够承受3500次及3300次的炮击，且无论是该配重块2或焊道均没有裂纹的形成。
综上所述，本发明的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，是通过熔融焊接法，使由该钨铜镍合金所形成的配重块2得以紧密结合于由该钛合金所形成的球头本体1，此时该球头本体1的钛原子扩散向该配重块，该配重块2的铜原子扩散向该球头本体1，因而可以使所获得的高尔夫球杆头成品不容易发生焊裂的缺陷，达成提升高尔夫球杆头的制造良率的功效。
另外，本发明的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，是通过熔融焊接法，使由该钨铜镍合金所形成的配重块2得以紧密结合于由该钛合金所形成的球头本体1，因此在熔融焊接的过程中，可以免去现有的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法所使用的昂贵硬焊剂，借此达成降低高尔夫球杆头的制造成本的功效。
虽然本发明已利用上述较佳实施例进行说明，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种更动与修改仍属本发明所保护的技术范畴，因此本发明的保护范围当视权利要求书为准。

Claims (14)

1.一种用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其特征在于，包括：
提供一球头本体，该球头本体由一钛合金所形成，该球头本体的一表面设有一结合部；
提供一配重块，该配重块由一钨铜镍合金所形成，该钨铜镍合金包含以重量百分比计为1～17%的铜、6～37%的镍以及平衡量的钨，且该钨铜镍合金的比重为12～17克每立方厘米；及
将该配重块置于该球头本体的结合部中，对该配重块与该结合部的抵接处施加一焊接热源进行熔融焊接，使该配重块紧密结合于该球头本体的结合部。
2.如权利要求1所述的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其特征在于，该钨铜镍合金包含以重量百分比计为1～3%的铜、6～8%的镍，且该钨铜镍合金的比重为17克每立方厘米。
3.如权利要求1所述的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其特征在于，该钨铜镍合金包含以重量百分比计为8～12%的铜、19～23%的镍，且该钨铜镍合金的比重为14克每立方厘米。
4.如权利要求1所述的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其特征在于，该钨铜镍合金包含以重量百分比计为13～17%的铜、33～37%的镍，且该钨铜镍合金的比重为12克每立方厘米。
5.如权利要求1～4中任一项所述的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其特征在于，该钛合金的比重为12～17克每立方厘米。
6.如权利要求1～4中任一项所述的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其特征在于，使一钨电极在该配重块及该结合部之间形成一电弧，以该电弧作为该焊接热源进行熔融焊接。
7.如权利要求6所述的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其特征在于，在熔融焊接时通以一惰性气体进行保护。
8.如权利要求6所述的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其特征在于，使该钨电极与一电浆气体共同形成该电弧。
9.如权利要求6所述的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其特征在于，在70～90安培的电流强度下，使该钨电极形成该电弧。
10.如权利要求1～4中任一项所述的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其特征在于，是以一镭射光束作为该焊接热源进行熔融焊接。
11.如权利要求10所述的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其特征在于，是以1600～2200瓦特的镭射光束作为该焊接热源。
12.如权利要求1～4中任一项所述的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其特征在于，该球头本体的结合部具有一开口及一内壁，该内壁朝该开口延伸凸出于该球头本体的表面并形成一凸部，该凸部环绕该开口，该配重块具有一环周面及一顶表面，一斜切面连接该环周面及该顶表面，将该配重块置于该球头本体的结合部中时，该配重块的斜切面朝向该结合部的内壁，该斜切面与该内壁环绕形成一充填空间。
13.如权利要求12所述的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其特征在于，将该配重块置于该球头本体的结合部中时，该斜切面与该内壁之间具有一倒角，该倒角介于30～60°之间。
14.如权利要求12所述的用以制造具有配重块的高尔夫球杆头的方法，其特征在于，该凸部的顶缘与球头本体的外表面具有一第一高度，该凸部具有一第一宽度，该斜切面与该环周面及该顶表面分别交接形成的一侧缘及一顶缘，该侧缘与该顶表面具有一第二高度，该顶缘与该环周面具有一第二宽度，且该第一高度、该第一宽度、该第二高度及该第二宽度相等。
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