JP2007160702A - Multilayer metal-clad plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多層金属クラッド板と該クラッド板を用いたゴルフクラブヘッドに関する。 The present invention relates to a multilayer metal clad plate and a golf club head using the clad plate.
従来、ゴルフクラブは、使用感やボールの飛距離などを考慮して設計されており、中でも、クラブヘッドは、重心位置やフェースの反発力などを考慮して種々の材料で様々な形状に製造されている。近年では、打球面に配されるフェース部材と該フェース部材を保持するヘッド部材とを別々の材料で構成し、ヘッド部材に設けられた凹部にフェース部材をはめ込んだものが多く用いられており、通常、このフェース部材としては、チタン合金、ステンレス鋼、鋼などといった金属板が用いられている。 Conventionally, golf clubs have been designed in consideration of the feeling of use and the flight distance of the ball. Among them, the club head is manufactured in various shapes with various materials in consideration of the position of the center of gravity and the repulsive force of the face. Has been. In recent years, a face member disposed on a ball striking surface and a head member that holds the face member are made of different materials, and a member in which a face member is fitted in a recess provided in the head member is often used. Usually, a metal plate such as a titanium alloy, stainless steel, steel or the like is used as the face member.
このようなフェース部材として、特許文献1には、フェース部材にチタン合金やアルミニウムなどの低比重材料と、鋼、ステンレス鋼などの高比重材料との2層クラッド板を用い、クラブヘッドの表面(打球面)に前記低比重材料を配することでクラブヘッドを低重心とすることが記載されている。
As such a face member, in
ところで、純チタンやチタン合金は、軽量である上に弾性的なたわみ変形を生じ易く、該たわみ変形の復元力を反発力として利用できることから各種スポーツ用品などに広く用いられている。しかし、前述の特許文献1に記載されたような多層金属クラッド板は、チタン合金と鋼などが直接貼り合わされた状態であるために、チタン合金のたわみ変形を鋼が阻害してしまうこととなる。したがって、このような多層金属クラッド板をフェース部材として備えられたゴルフクラブでボールを打つと、インパクト時にチタン合金の反発力を十分有効に活用できないばかりか、インパクトの衝撃が手に伝わって、競技者に疲労感を与えることとなる。
By the way, pure titanium and titanium alloys are widely used in various sporting goods and the like because they are lightweight and easily cause elastic deflection deformation, and the restoring force of the deflection deformation can be used as a repulsive force. However, since the multilayer metal clad plate described in
このようなことに対して、特許文献2には硬靭性金属層と軟質金属層とを交互に積層した多層金属クラッド板をゴルフクラブに配することで、フェースの反発力を活用しつつ、ソフトな打球感が得られることが記載されている。
また、特許文献3には、硬靭なチタン合金とステンレス鋼をこれらよりも軟質な0.05mmの薄層のアルミニウムで接合させた多層金属クラッド板を用いて、このチタン合金がクラブヘッドの表面(打球面)に前記低比重材料を配することが記載されている。
In contrast to this,
In
しかし、通常、単に硬靭性金属層と軟質金属層とを積層させるだけでは、フェースの反発力を活用しつつ、ソフトな打球感は得られず、例えば、前述の特許文献3に記載の多層金属クラッド板においても中間にチタン合金や鋼よりも硬度の低いアルミニウムが配されているものの薄層の形態で配されているためチタン合金のたわみ変形を十分発揮させることはできず、さらに、ソフトな打球感を得ることも困難なものである。
このように、従来は、硬靭性金属層と軟質金属層との適切な関係が見出されておらず、したがって、フェース部材の表面層の反発力を活用しつつ、ソフトな打球感を得る方法についても確立されてはいない。
すなわち、ゴルフクラブのフェース部材のごとく、表面に配された層の反発力を活用しつつインパクトの衝撃を和らげることが求められる多層金属クラッド板においては、その要望を十分に満足させることが困難であるという問題を有している。
However, usually, simply by laminating a tough metal layer and a soft metal layer, the rebound force of the face is utilized and a soft feel at impact is not obtained. For example, the multilayer metal described in
Thus, conventionally, an appropriate relationship between the tough metal layer and the soft metal layer has not been found, and therefore a method of obtaining a soft shot feeling while utilizing the repulsive force of the surface layer of the face member. It has not been established.
That is, it is difficult to sufficiently satisfy the demand in a multilayer metal clad plate that is required to reduce the impact impact while utilizing the repulsive force of the layer disposed on the surface, such as a face member of a golf club. There is a problem that there is.
本発明の課題は、表面に配された層の反発力を活用しつつインパクトの衝撃を和らげ得る多層金属クラッド板を提供することにある。 The subject of this invention is providing the multilayer metal clad board which can relieve the impact of an impact, utilizing the repulsive force of the layer distribute | arranged to the surface.
本発明者らは、多層金属クラッド板の表面にチタン又はチタン合金からなる層(チタン層)を配し、チタン層の裏面側にチタン層よりヤング率の低い低ヤング率層を配し、さらに低ヤング率層の裏面側に前記チタン層よりも変形抵抗の高い高変形抵抗層が配して、しかも前記低ヤング率層の厚さを、チタン層のヤング率と厚さから所定の計算式に基づき算出された値以上とすることで表面層の反発力を活用しつつインパクトの衝撃を和らげ得る多層金属クラッド板が得られることを見出し、本発明の完成に到ったのである。
すなわち、本発明は、前記課題を解決すべく、3層以上の多層構造を有する多層金属クラッド板であって、純チタンもしくはチタン合金からなるチタン層が表面層として備えられ、該チタン層よりもヤング率の低い低ヤング率層が前記チタン層の次層として備えられ、前記チタン層よりも変形抵抗の高い高変形抵抗層が前記低ヤング率層の次層として備えられ、前記チタン層のヤング率をE(kgf/mm2)、厚さをh1(mm)とし、W=9100/E/h1 3としたときに、前記低ヤング率層の厚さh2(mm)が、h2>Wとなるよう形成されていることを特徴とする多層金属クラッド板を提供する。
The inventors have arranged a layer made of titanium or a titanium alloy (titanium layer) on the surface of the multilayer metal clad plate, and arranged a low Young's modulus layer having a lower Young's modulus than the titanium layer on the back side of the titanium layer, A high deformation resistance layer having a higher deformation resistance than the titanium layer is disposed on the back side of the low Young modulus layer, and the thickness of the low Young modulus layer is determined from the Young's modulus and thickness of the titanium layer by a predetermined calculation formula. It has been found that a multilayer metal clad plate that can relieve impact impact while utilizing the repulsive force of the surface layer can be obtained by setting the value to be not less than the value calculated on the basis of the above.
That is, the present invention is a multi-layer metal clad plate having a multi-layer structure of three or more layers, wherein a titanium layer made of pure titanium or a titanium alloy is provided as a surface layer, A low Young's modulus layer having a low Young's modulus is provided as a next layer of the titanium layer, and a high deformation resistance layer having a higher deformation resistance than the titanium layer is provided as a next layer of the low Young's modulus layer. When the rate is E (kgf / mm 2 ), the thickness is h 1 (mm), and W = 9100 / E / h 1 3 , the thickness h 2 (mm) of the low Young's modulus layer is h Provided is a multilayer metal clad plate formed so as to satisfy 2 > W.
本発明によれば、表面層に純チタンもしくはチタン合金からなるチタン層が備えられていることからインパクト時に多層金属クラッド板の表面にたわみ変形による反発力を発生させ得る。さらに、このチタン層の次層としてチタン層よりヤング率の低い低ヤング率層を備え、該低ヤング率層の次層として前記チタン層よりも変形抵抗の高い高変形抵抗層を備え、しかも前記低ヤング率層の厚さが、チタン層のヤング率と厚さとから所定の計算式に基づき算出された値以上とされていることから、表面層のたわみ変形が高変形抵抗層などに阻害されることを抑制することができる。したがって、クラッド板を表面層の反発力を活用しつつインパクトの衝撃を和らげ得るものとすることができる。 According to the present invention, since the surface layer is provided with a titanium layer made of pure titanium or a titanium alloy, a repulsive force due to flexural deformation can be generated on the surface of the multilayer metal clad plate at the time of impact. Further, as a next layer of the titanium layer, a low Young's modulus layer having a lower Young's modulus than the titanium layer is provided, and as a next layer of the low Young's modulus layer, a high deformation resistance layer having a higher deformation resistance than the titanium layer is provided. Since the thickness of the low Young's modulus layer is equal to or greater than the value calculated from the Young's modulus and thickness of the titanium layer based on a predetermined calculation formula, the deformation deformation of the surface layer is hindered by the high deformation resistance layer, etc. Can be suppressed. Therefore, the impact of the impact can be reduced while utilizing the repulsive force of the surface layer on the clad plate.
以下に、本発明の好ましい実施の形態について図1および図2に示すように、ゴルフクラブのフェース部材に用いる多層金属クラッド板を例に説明する。
本実施形態における多層金属クラッド板4は、3層構造を有し、表面側から、純チタンもしくはチタン合金からなるチタン層1、該チタン層1よりヤング率の低い低ヤング率層2、前記チタン層2よりも変形抵抗の高い高変形抵抗層3の順に備えられている。
In the following, a preferred embodiment of the present invention will be described by taking, as an example, a multilayer metal clad plate used for a face member of a golf club as shown in FIGS.
The multilayer metal
前記チタン層1は、通常、0.5〜5.0mmの厚さを有し、たわみ変形の復元力をより効果的に反発力に転化させ得る点において1.0〜2.5mmであることが好ましい。
また、このチタン層1には、純チタンやチタン合金を使用することができ、該チタン合金としては、Ti−5Al−2.5Snなどのα形チタン合金、Ti−5Al−6Sn−2Zr−1Mo−0.2Si、Ti−8Al−1Mo−1V、Ti−6Al−2Sn−4Zr−2Moなどのnearα形チタン合金、Ti−6Al−4Vなどのα+β形チタン合金、Ti−8Mnなどのnearβ形チタン合金、Ti−10V−2Fe−3Al、Ti−20V−4Al−1Sn、Ti−13V−11Cr−3Alなどのβ形チタン合金を用いることができる。
なお、このような純チタンやチタン合金としては、β型チタン合金が低ヤング率でありながらも高変形抵抗を示す点において好適である。
The
In addition, pure titanium or a titanium alloy can be used for the
As such pure titanium or titanium alloy, β-type titanium alloy is suitable in that it exhibits high deformation resistance while having a low Young's modulus.
前記低ヤング率層2は、前記チタン層1のヤング率をE(kgf/mm2)、厚さをh1(mm)、W=9100/E/h1 3としたときに、このWの値を超える厚さh2(mm)となるよう形成される。また、その上限は、特に限定されるものではないが、通常3mm以下である。
この低ヤング率層2がこのような厚さとされるのは、Wの値以下では、インパクトの衝撃を和らげる効果が得られないためである。また、3mmを超える厚さとしても、表面層の反発力を活用しつつインパクトの衝撃を和らげる効果をそれ以上向上させることが困難で、多層金属クラッド板4の厚さが増して、コストアップとなるおそれを有する。
またこの低ヤング率層2に用いる金属としては、このヤング率層2を前記チタン層1よりもヤング率を低く形成し得る金属であれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウムやその合金、マグネシウム、マグネシウム合金、近、銀、銀蝋、鉛などを用いることができる。なかでも、純アルミニウムやアルミニウム合金は、一般的な金属の中で比較的低いヤング率を有し、入手が容易で優れた加工性を有する点において好適である。
The low Young's
The reason why the thickness of the low Young's
The metal used for the low Young's
なお、このチタン層1や低ヤング率層2のヤング率とは、多層金属クラッド板として形成されたもののヤング率を意図している。このヤング率は、このチタン層1や低ヤング率層2のヤング率を、例えば、多層金属クラッド板4から取り出して直接測定する方法や、チタン層や低ヤング率層を接合せずに、多層金属クラッド板4の接合中に受ける加工率や、熱処理条件をこれらチタン層や低ヤング率層に個別に加えたものを測定する間接的な方法により求めることができる。
Note that the Young's modulus of the
前記高変形抵抗層3は、多層金属クラッド板4の総厚が厚くなりすぎることを抑制しフェース面をコンパクト化し得る点ならびにコストが上がりすぎることを抑制し得る点において前記チタン層1よりも厚さが薄いことが好ましい。
また、この高変形抵抗層3に用いる金属としては、この高変形抵抗層3を前記チタン層1よりも変形抵抗を高く形成し得る金属であれば特に限定されるものではなく、例えば、鋼、ステンレス鋼、純チタン、チタン合金、銅合金、ニッケル基合金などを用いることができる。なかでも、鋼、ステンレス鋼は、入手が容易で優れた加工性を有しクラッド板の生産性を高め得る点において好適である。
なお、多層金属クラッド板4をより高強度のものとする場合には、一般的にハイテンと呼ばれる高張力鋼、冷間加工され加工硬化されたステンレス鋼、焼き入れ処理されたマルテンサイト系ステンレス鋼、析出硬化型ステンレス鋼などの鋼やステンレス鋼を用いることが好ましい。また、多層金属クラッド板をより軽量化されたものとする場合には、純チタンもしくはチタン合金を用いることが好ましい。
The high
The metal used for the high
When the multilayer metal
なお、このチタン層1や高変形抵抗層3の変形抵抗とは、多層金属クラッド板として形成されたものの変形抵抗を意図している。この変形抵抗は、このチタン層1や高変形抵抗層3の変形抵抗を、例えば、多層金属クラッド板4から取り出して直接測定する方法や、チタン層や高変形抵抗層3を接合せずに、多層金属クラッド板4の接合中に受ける加工率や、熱処理条件をこれらチタン層や高変形抵抗層3に個別に加えたものを測定する間接的な方法により求めることができる。
The deformation resistance of the
また、これらのチタン層1、低ヤング率層2、高変形抵抗層3の各層の厚さとは、ゴルフクラブなどに用いる場合には、主たる打球点部分の厚さを意図している。また、それ以外の場合で面内に厚さが異なっている場合には外形の重心点を求めてその重心点の厚さを測定することにより求められる値を意図している。
Further, the thickness of each of the
次に、この多層金属クラッド板4を製造する製造方法について説明する。
本実施形態の多層金属クラッド板4は、一般的な多層金属クラッド板を製造する製造方法を用いて製造することができ、例えば、各層の金属材料を予め板状に形成させた素材金属板を用いて、それらを重ね合わせて圧延する圧延接合法を用いることができる。
本実施形態の多層金属クラッド板4を製造する圧延接合法としては、前記素材金属板を予め100〜400℃に加熱した状態で、10〜70%の圧延率で圧延する温間圧延接合法が好ましい。また、このとき各素材金属板として、製造時の座屈変形を防止することができ、製造歩留まりを高め得る点において、0.3mm以上の厚さのものを用いることが好ましい。
Next, a manufacturing method for manufacturing the multilayer metal clad
The multi-layer metal clad
As a rolling joining method for producing the multilayer metal clad
なお、このように形成された多層金属クラッド板4は、適宜、必要な形状、大きさに外形加工することでゴルフクラブのフェース部材とすることができ、別途製造したヘッド部材5と接合させてゴルフクラブヘッドを製造することができる。
このフェース部材とヘッド部材5との接合については、カシメなどの嵌合方法や、ろう付け、接着材などを用いた接着、溶接など一般的な金属部材の接合方法を用いることができる。
また、このような製造方法で製造されるゴルフクラブヘッドの用途としては、ドライバー、バフィー、スプーンなどのいわゆるウッドと呼ばれるものや、アイアン、パターなど種々のものに用いることができる。
The multilayer metal clad
For joining the face member and the
Moreover, as a use of the golf club head manufactured by such a manufacturing method, it can use for what is called wood, such as a driver, a buffy, and a spoon, and various things, such as an iron and a putter.
なお、本実施形態においては、多層金属クラッド板4を表面層の反発力を活用しつつインパクトの衝撃を和らげ得る効果をより有効に発揮させ得る点からゴルフクラブのフェース部材を例に説明したが、本発明においては、多層金属クラッド板4の用途をゴルフクラブヘッドのフェース部材に限定するものではない。
また、本実施形態においては、ゴルフクラブのフェース部材として、多層金属クラッド板4の総厚が厚くなりすぎることを抑制しフェース面をコンパクト化し得る点ならびにコストが上がりすぎることを抑制し得る点において3層のクラッド板4を例に説明したが、本発明においては、多層金属クラッド板の層数を3層のみに限定するものでなく、高変形抵抗層の裏面側にさらに積層構造を備える4層以上の多層金属クラッド板も意図する範囲である。
また、本発明の効果を損ねない範囲において、要すればチタン層の表面に表面処理、メッキ、塗装などを施してもよい。
In the present embodiment, the face member of the golf club has been described as an example from the viewpoint that the multilayer metal clad
Further, in the present embodiment, as the face member of the golf club, it is possible to suppress the total thickness of the multilayer metal clad
Further, as long as the effect of the present invention is not impaired, surface treatment, plating, painting, or the like may be applied to the surface of the titanium layer, if necessary.
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1〜10、比較例1〜7)
第一層を純チタンもしくはチタン合金で、第二層を純アルミニウムもしくはアルミニウム合金、第三層をステンレス鋼、純チタン、冷間圧延鋼板1種(SPCC)、冷間圧延高張力鋼板(SPFC)を用い、この第一層から第三層までを表1の厚さとなるよう、350℃の温間圧延により多層金属クラッド板を形成し、外形加工の後、第一層が打球面となるようにヘッド部材に配してアイアンを作製した。このときヘッド部材とフェース部材との接合は、TIG溶接により接合した実施例5、10を除きカシメ嵌合により実施した。
EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these.
(Examples 1-10, Comparative Examples 1-7)
The first layer is pure titanium or titanium alloy, the second layer is pure aluminum or aluminum alloy, the third layer is stainless steel, pure titanium, cold-rolled steel plate (SPCC), cold-rolled high-tensile steel plate (SPFC) A multilayer metal clad plate is formed by warm rolling at 350 ° C. so that the thickness from the first layer to the third layer becomes the thickness shown in Table 1, and after the outer shape processing, the first layer becomes a ball striking surface. An iron was prepared by arranging it on the head member. At this time, the head member and the face member were joined by caulking fitting except for Examples 5 and 10 joined by TIG welding.
(比較例8)
第一層から第三層を表1の材料を用いて、真空中で組み立て溶接した上で、900℃の熱間圧延により作製したこと以外は、実施例1〜10、比較例1〜7と同様にアイアンを製造した。
(Comparative Example 8)
Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 7 except that the first to third layers were assembled and welded in vacuum using the materials shown in Table 1 and then hot rolled at 900 ° C. An iron was produced in the same manner.
(比較例9、10)
クラッド板に代えて、JIS4種の純チタン単板を用いたこと以外は、実施例1〜10、比較例1〜7と同様にアイアンを製造した。
(Comparative Examples 9 and 10)
Irons were produced in the same manner as in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 7, except that a
評価1(ヤング率の測定、W値の算出、変形抵抗の測定)
各実施例、比較例の評価については次のとおり実施した。
(ヤング率の測定)
前記第一層の素材板に対して、各実施例、比較例での多層金属クラッド板製造時と同じ温度で同じ圧延率となるように圧延を実施し共振法によるヤング率の測定を実施した。
(W値の算出)
前記ヤング率の測定から得られた第一層のヤング率をE(kgf/mm2)とし、該E値と、第一層の厚さをh1(mm)から次式に基づきW値を求めた。
式:W=9100/E/h1 3
(変形抵抗の測定)
前記第一層および第三層の各素材板を各実施例、比較例での多層金属クラッド板製造時と同じ温度で同じ圧延率となるようにそれぞれ別個に圧延を実施し引張り試験による耐力の測定を実施した。
それらの測定結果を表2に示す。
Evaluation 1 (Measurement of Young's modulus, calculation of W value, measurement of deformation resistance)
About evaluation of each Example and a comparative example, it implemented as follows.
(Measurement of Young's modulus)
The first layer material plate was rolled so as to have the same rolling rate at the same temperature as in the production of the multilayer metal clad plate in each example and comparative example, and the Young's modulus was measured by a resonance method. .
(Calculation of W value)
The Young's modulus of the first layer obtained from the measurement of the Young's modulus is defined as E (kgf / mm 2 ), and the W value is calculated from the E value and the thickness of the first layer from h 1 (mm) based on the following equation. Asked.
Formula: W = 9100 / E / h 1 3
(Measurement of deformation resistance)
Each material plate of the first layer and the third layer is separately rolled so as to have the same rolling rate at the same temperature as in the production of the multilayer metal clad plate in each example and comparative example, and the strength of the tensile test is determined. Measurements were performed.
The measurement results are shown in Table 2.
評価2(打感の評価、変形の有無)
各実施例、比較例のアイアンを用いて実際にゴルフボールを100回試打し、良好なる打感が得られたものを「○」、手に衝撃を感じるものを「×」として官能評価した。
また、各アイアンの試打後、フェース面の変形を目視にて確認し、変形の見られないものを「○」、変形が見られたものを「×」として評価した。
結果を、表3に示す。
Evaluation 2 (Evaluation of hit feeling, presence / absence of deformation)
The golf balls were actually tested 100 times using the irons of the examples and comparative examples, and the sensory evaluation was performed with “◯” indicating that a good hit feeling was obtained and “X” indicating that the hand felt an impact.
In addition, after trial hitting of each iron, the deformation of the face surface was visually confirmed, and the case where no deformation was observed was evaluated as “◯”, and the case where the deformation was observed was evaluated as “X”.
The results are shown in Table 3.
1 チタン層
2 低ヤング率層
3 高変形抵抗層
4 多層金属クラッド板
1
Claims (4)
前記チタン層のヤング率をE(kgf/mm2)、厚さをh1(mm)とし、W=9100/E/h1 3としたときに、前記低ヤング率層の厚さh2(mm)が、h2>Wとなるよう形成されていることを特徴とする多層金属クラッド板。 A multilayer metal clad plate having a multilayer structure of three or more layers, wherein a titanium layer made of pure titanium or a titanium alloy is provided as a surface layer, and a low Young's modulus layer having a lower Young's modulus than the titanium layer is a layer of the titanium layer. Provided as a next layer, a high deformation resistance layer having a higher deformation resistance than the titanium layer is provided as a next layer of the low Young's modulus layer,
The Young's modulus of the titanium layer E (kgf / mm 2), the thickness of the h 1 (mm), W = 9100 / E / h 1 when 3 was the low Young's modulus layer thickness h 2 ( mm) is formed so that h 2 > W.
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