CN1849156A - 高尔夫球杆头的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高尔夫球杆头的制造方法，这种方法不会因在高尔夫球杆头制造过程中进行的焊接，而使得杆头变色或者丧失由焊接前进行的喷丸硬化处理、热处理等所带来的效果。一边将希望避免变色的部分，以及不希望丧失由事先进行的喷丸硬化处理等所带来的效果的部位进行冷却，一边将部件进行焊接，从而制造出高尔夫球杆头。冷却方法是将氩气等惰性气体加压，通过涡流管冷却后，吹到冷却部位。焊接方法采用激光焊接、电子束焊接和等离子弧焊接。

Description

高尔夫球杆头的制造方法

技术领域

本发明涉及将两种或两种以上部件焊接制成金属高尔夫球杆头的制造方法。

技术背景

以往，在木杆头和一些铁杆头中所见到的具有中空结构的金属高尔夫球杆头，一般都是将两种或两种以上部件焊接制成的。另外，具有被称为所谓盒式或袋式的下部(under)构造的金属高尔夫球杆头，也多半是将两种或两种以上的部件焊接制成的。因为焊接的接合强度好，而且加工成本比较低，所以是最适合用作高尔夫球杆头的一种接合方法。

但另一方面，焊接方法也存在一定问题，那就是焊接时产生的热量会改变金属特性。众所周知，金属加热后，其组织会发生变化，特性也发生变化。因为焊接是一种靠熔融金属而接合的方法，所以有相当大的热量加于接合部。该热量传导到部件的各个部位，便使各个部位的金属特性发生变化。另外，加热还会促进氧化等现象，还可能引起变色。这些问题，尤其在进行热处理和各种表面改质处理(以下称为“改质处理等”，并把施加改质处理的部位称为“改质处理部”。)的情况下，都将成为较大的问题。也就是说，当对作过改质处理等的部件进行焊接时，由于改质处理部被高温化，故改质处理等的效果将丧失殆尽。

对金属高尔夫球杆头，有人提出过旨在提高其强度和美观等，而进行各种各样热处理与表面改质处理等的方案。例如，有对内面进行喷丸硬化处理，使之残留压缩应力(如下述专利文献1等所述)的方法，还有进行深冷处理(如下述专利文献2等所述)的方法等。

但是如上所述，这些改质处理等的效果会因焊接而丧失。例如，据本发明人的试验可知，喷丸硬化处理的效果，在该处理部的温度超过金属再结晶化温度的情况下丧失。一般认为，这是因为经喷丸硬化处理而被压缩的金属组织，因受高温化作用影响而重新排列，失去残留应力的缘故。由于氮化等处理方法也是一种往金属组织内强制侵入其他原子、分子的处理方法，所以一般也认为与上述情况相同。如专利文献2所示，如果在焊接之后进行改质处理等，就可能避免效果消失的问题，但是同时会产生能进行改质处理等的次数变少、成本增大、不能进行中空构造的内部处理等新问题。

专利文献1：特开2003-10366号公报

专利文献2：特开平6-261960号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种即使先进行改质处理等的处理，然后进行焊接，也可以维持改质处理等处理的效果之高尔夫球杆头的制造方法。

本发明所用手段，是一种在冷却非焊接部的同时进行焊接的方法。

冷却部位大致考虑有两个。首先一个是直接冷却改质处理等的处理部。通过放散从焊接部传导来的热，可以阻止改质处理部的高温化。在改质处理等的处理部中，如果只要其一部分效果残存就好，就可以单冷却想要其效果残存的部位。另一个是对改质处理部和焊接部之间进行冷却。也就是使得加到焊接部的热量不传到改质处理部。

冷却方法也大致考虑有两种。首先一种是将气体喷吹冷却部的方法。气体最好采用氦气、氩气等惰性气体。因为喷吹气体有可能旋入焊接部，所以即使在此情况下也使其不产生氧化等不良影响。但是，如果控制气体流量，设法不让气体旋入焊接部，也可使用大气和其他气体。而且，使用涡流管来冷却气体是非常简便的。另外一种是将散热器等放热装置与冷却部接触的方法。通过设法弄好焊接所用部件的定位和支撑夹具等，就能使这些方法也具有放热效果。通过让冷却液体流过放热装置内，或者对放热材料喷吹气体也都可能提高冷却效果。另外，还可以考虑在高尔夫球杆头和放热装置之间夹上珀耳帖(Peltier)元件，以增大往放热装置的热传导。此法在放热装置可能成为焊接作业的障碍这一点上不如上述使用气体的方法。

当然，在本发明实施中所采用的焊接方法，最好是加热量较少即可的方法。因为放热量较少即可，冷却起来就容易。在加热量过多的情况下，若来不及散热，就存在改质处理部变成高热的危险。据本发明人所知，最好采用激光焊接，电子束焊接和等离子弧焊接也很好。但是，焊接方法有的必须在真空中进行，有的要选择保护气体。为此，因有难以与气体冷却法组合的焊接方法，所以选择要适当。

采用本发明，可以传导焊接产生的热量，避免非焊接部高热化。借此防止金属特性的变化、金属的氧化和变色，使符合设计意图的高尔夫球杆头的制造变得更加容易。尤其是在事先进行热处理和各种表面改质处理的情况下，也容易维持其效果。

附图说明

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步

附图说明

图1是一般的木杆头(完成品)的立体图；

图2是本发明的第1实施例的剖视图；

图3是本发明的第2实施例的剖视图；

图4是本发明的第3实施例的剖视图；

图5是表示喷丸硬化程度和疲劳强度关系的图；

图6是能很好适用本发明的铁杆头的构造图；

图7是能很好适用本发明的木杆头的构造图。

具体实施方式

以下说明将本发明应用于木杆头的情况。如图1所示，木杆头由球杆面部1、顶部2、杆底部3和侧部4以及颈部5所组成，具有中空构造。虽然也有颈部5不向外部突出的杆头，但是在此情况下，杆头内部有一装轴用的颈部。本发明可适用于图1所示的一般形状的木杆头。另外图2～图4是表示本发明实施例的附图，图中所列符号对所有附图通用，杆头的基本结构与图1所示相同。

实施例1：

图2表示第1实施例。图2表示的是用气体冷却的状态，所以表示出用前后延伸的铅垂面将杆头剖开后的内部构造。

此例是将构成球杆面1的球杆面部件和构成其他部分的本体部件接合而成的木杆头。本体部件靠铸造形成一体，而球杆面部件靠锻造形成一体。在本体部件后方部位的侧部4，设有开口部A。从该开口部插入硬管(pipe)或软管(tube)11，喷吹气体，供冷却用。球杆面部件和本体部件为了除去毛刺和铸造时的直浇口痕，也要进行粗研磨。另外，本实施例中，球杆面部件和本体部件虽然都采用了钛合金，但是也可以采用不锈钢、马氏体时效钢等铁系合金或者铝合金。

其后，在球杆面部件的球杆面部1的背面一侧(成为球杆头内部的面)进行喷丸硬化处理。喷丸硬化等硬化处理，因为要给处理面残留压缩应力，所以对反复施加拉伸应力的部位进行这种处理，可以提高疲劳强度。在高尔夫球杆上，因为在击打时球杆面部1要在凹下方向产生弹性变形，所以会对球杆面部1的背面反复施加拉伸应力。因为在球杆面部1的表面侧，反复施加压缩应力，所以在表面侧即使施加喷丸硬化处理，也得不到疲劳强度的提高，反而还有可能使疲劳强度降低。

按照本发明人的研究，对高尔夫球杆头的球杆面部件施加的喷丸硬化的程度，其弧高(arc height)A值以在0.3-0.8mmA的范围为佳，在0.4-0.8mmA的范围内更好，本实施例定为0.66mmA。弧高值和球杆面部到破坏时所需要的打数之间的关系，如图5所示。这是本发明人用一般的三种钛合金作为高强度的球杆面材料，进行变换弧高的喷丸硬化，直到球杆面部1被破坏，进行重复打击试验所得到的结果。由图5可见，弧高值若超过0.2mmA，大于等于0.3mmA，则到破坏的打数急剧增加。如果达到0.4mmA左右，破坏打数的增加变小。据此可以判断，为了提高疲劳强度，弧高值必须设定为大于等于0.3mmA，如果达到0.4mmA，几乎能得到最佳效果。另一方面，喷丸硬化还会给非处理部件带来变形。若按本例情况来说，越是进行强处理，球杆面部背面侧反而突出。因此，若进行太强的处理，球杆面部件就会变得无法使用。据本发明人试验结果可知，如果弧高值超过0.8mmA，翘度会变得过大。另外，进行两次喷丸硬化后的效果较好。第一次按在上述弧高值的范围内进行，第二次则按比第一次稍微小的弧高值进行处理。

进行以上的加工、处理后，便进行本申请发明的边冷却边焊接操作。首先，将球杆面部件和杆头本体在指定位置对接。虽然图中未表示出，但是使用了不让这些部件错位的夹具和固定装置。然后从设置于侧部的开口部A插入管11，从此处往球杆面部1背面喷吹冷却氩气来冷却该部。气体按图中的箭头方向，吹到球杆面部1的背面。氩气使用涡流管进行冷却，设定为-4～-2℃。顺便说一下，在本发明人试验所用的涡流管中，通过将氩气以0.5Mpa的压力送入涡流管中，氩气就变成上述温度。这可能会因涡流管的不同而异，故在实际使用中应予确认。开始上述冷却之后，对焊接部B进行激光焊接，接合球杆面部件和本体部件。据本发明人试验可知，若将改质处理部的温度保持在小于等于150℃，就可维持喷丸硬化产生的应力残留效果。另外，应该留意到的是，在使用大气做气体的情况下，在本例中，因为气体要旋入焊接部，所以焊接部要氧化，完全不能获得接合强度。

然后，与通常的高尔夫球杆头的制造方法相同，进行研磨和涂装等处理，完成高尔夫球杆头的制作。开口部A最好用一种什么盖子盖一下。盖子的接合最好是用螺丝、销钉、粘接或嵌合等不必要往头部加热的方法，在本例的情况下，因为开口部A比较小，而且离希望避免高温化的球杆面部1的背面较远，故也可以选择焊接。但最好在确认用此法不会使球杆面部1发生高温化后才进行。

另外，也可在开口部A装上比重较大的金属，对重量和高尔夫球杆头的重心位置进行调节。

对用以上方法制造的高尔夫球杆头和用省略对球杆面部1背面进行冷却的方法制造出的高尔夫球杆头通过反复进行打击试验，对其耐久性进行了比对，其结果是：没进行冷却的高尔夫球杆头在1859次就破坏了，而本实施例的高尔夫球杆头，则保持到2525次，其疲劳强度得到提高。

以下对其他实施例进行说明。关于以下实施例未作特别说明的部分，无疑既可与实施例1相同方法实施，也可选择其他方法。

实施例2：

图3是本发明的第2实施例，是一种使用气体从球杆面部的表面侧冷却的实施例。在此例情况下，如同实施例1那样，没有必要设开口部A，焊接后也没有必要塞住此开口部。但是，如同在球杆面部1的背面进行喷丸硬化处理的实施例1一样，在高尔夫球杆头的内部进行改质处理等的情况下，因为不能直接冷却该处理部，所以冷却效率变差。

实施例3：

图4是本发明的第3实施例，是一种在顶部设开口A，从该开口A插入管，再从此管喷吹气体，进行冷却的实施例。因为在此实施例中，开口A能开得较大，所以可以插入较大的管或多根管。因此，也可以适用于在大范围内实施改质处理的情况。例如，也适用于在球杆面部的背面，实施喷丸硬化处理，在本体部件的杆底部3实施氮化处理的情况。另外，因为本实施例容易得到较大的冷却效果，所以在需要将改质处理部保持在非常低的温度下的情况有效。

如上所述，在一边冷却，一边焊接球杆面部件和本体部件之后，在开口部A粘接树脂制的盖部件。盖部件可以使用炭纤维强化的树脂，故可实现高尔夫球杆头的轻量化和高尔夫球杆头的低重心化。除了纤维强化树脂之外，若采用低比重金属，也能得到同样效果。使用高比重材料有能追求高重心化。接合盖部件时，除粘接方法之外，也可以适当选择嵌合或螺丝、销钉等工艺。虽然焊接、电钎焊也可以，但是此时的热传导会再次成为问题，因而不太好。

实施例4：

以下说明能更好地适用本发明的高尔夫球杆头。

图7是将球杆面部件做成含有从球杆面部1的上下延伸到后方的延长部的形状的高尔夫球杆头。高尔夫球杆头的趾部一侧(toe side)也有延长部，还有所有延长部都连续的情况。在这种构造的情况下，球杆面部件和本体部件的焊接部因为都远离球杆面部1，所以热传导很难到达球杆面部1的中央附近，而且传导过去的热也容易冷却。因此，在球杆面部1进行改质处理的情况下，是一种极为有利的构造。

实施例5：

图6是具有与图7的高尔夫球杆头同样的延长部的铁杆头。这也与图7的情况相同。

另外，本发明高尔夫球杆头的制造方法，并不限定于上述各实施例中的方法，只要是在不脱离本发明宗旨的范围内，无疑可以作种种变更。

如上所述，按照本发明很容易制造出符合设计意图的高尔夫球杆头。

综上所述，本说明书中所述的只是本发明的几种较佳具体实施例。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的权利要求保护范围内。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

根据第19条对权利要求范围进行了补正

(国际局2004年7月16日受理)

1、一种高尔夫球杆头的制造方法，通过喷吹冷却气体，一边冷却非焊接部一边进行部件的焊接，其特征在于，上述冷却气体的喷吹是通过从设置在顶部、侧部或者杆底部的开口部插入的硬管或软管来进行的。

2、如权利要求1所述的高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，焊接方法是激光焊接或电子束焊接。

3、如权利要求2所述的高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，预先在球杆面部件的背面进行喷丸硬化处理，一边用冷却后的惰性气体冷却该喷丸硬化处理部，一边进行部件的焊接。

4、如权利要求2或3所述的高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，焊接后，使用纤维强化树脂将开口部塞住。

5、一种高尔夫球杆头的制造方法，将放热装置与球杆面部的前面或背面接触，一边冷却球杆面部一边进行部件的焊接。

Claims (9)

1、一种高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，一边冷却非焊接部一边进行焊接。

2、如权利要求1所述的高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，冷却方法是喷吹冷却气体。

3、如权利要求2所述的高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，顶部、侧部或者杆底部设开口部，借助通过该开口部插入的硬管或软管，喷吹冷却气体。

4、如权利要求3所述的高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，焊接后，使用纤维强化树脂将开口部塞住。

5、如权利要求2或3所述的高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，气体的冷却采用涡流管。

6、如权利要求1所述的高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，焊接方法是激光焊接或电子束焊接。

7、如权利要求2所述的高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，冷却气体是惰性气体。

8、如权利要求7所述的高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，惰性气体的冷却采用涡流管。

9、一种高尔夫球杆头的制造方法，其特征在于，在球杆面部件的背面进行喷丸硬化处理之后，一边用冷却后的惰性气体冷却该喷丸硬化处理部，一边对球杆面部件和本体部件进行激光焊接。

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