JP5201724B2 - Method of manufacturing high strength titanium alloy golf club head member and golf club head member - Google Patents

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Description

本発明は、ゴルフクラブヘッド部材の製造方法及びゴルフクラブヘッド部材に関するもので、特にチタン合金を利用して少なくとも一個のヘッド部材を製造し、そしてその硬度およびその他の機械強度を高めることができる高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法及びゴルフクラブヘッド部材に係るものである。   The present invention relates to a method of manufacturing a golf club head member and a golf club head member, and more particularly, it is possible to manufacture at least one head member using a titanium alloy and to increase its hardness and other mechanical strength. The present invention relates to a method of manufacturing a golf club head member made of a strong titanium alloy and a golf club head member.

現在、ゴルフクラブヘッドは打球の性能のアップに着眼しているため、ゴルフクラブヘッドの慣性モーメント(Moment of Inertia)を増やすのが目前ゴルフクラブヘッドの技術分野における主要な目的である。一般として、ゴルフクラブヘッドの慣性モーメントを増やそうとすると、ゴルフクラブヘッドの全体の体積を増やさなければならないため、大型化のゴルフクラブヘッドは現在のゴルフクラブヘッドの技術分野においては必然的な傾向である。しかしながら、ゴルフクラブヘッドの全体の重さを適当な範囲内に維持しなければならないという前提で、ゴルフクラブヘッドの全体の体積をさらに大きく増やそうとする時、ゴルフクラブヘッドの材料は比較的よい機械強度と伸展性を有する軽質の金属材料を選択的に使用しなければならない。   Currently, golf club heads are focusing on improving the performance of the hit ball, and therefore, increasing the moment of inertia of the golf club head is a major objective in the technical field of golf club heads at hand. In general, when increasing the moment of inertia of a golf club head, the overall volume of the golf club head must be increased. Therefore, a larger-sized golf club head tends to be inevitable in the current technical field of golf club heads. is there. However, the golf club head material is a relatively good machine when attempting to further increase the overall volume of the golf club head, assuming that the overall weight of the golf club head must be maintained within an appropriate range. Light metal materials with strength and extensibility must be used selectively.

従来のゴルフクラブヘッドは大体ステンレスを採用し、例えばSUS630またはSUS431(アメリカ鋼鉄協会AISI標準630型と431型)であり、そして選択的に鋳造、鍛造またはその他の機械加工方式を利用して少なくとも一個のヘッド部材(例えば、フェース板またはヘッド本体等)を製造する。しかし、上述したステンレス材質の密度が比較的大きく、そして強度が比較的低いため、上述したステンレス材質により製造されたゴルフクラブヘッドでは、その周壁の肉厚はある程度の肉厚以上に達さなければ、一定の強度基準の要求に符合する(一定の強度基準の要求を満たす)ことができない。しかし、実際に使用すると、ゴルフクラブヘッドが重過ぎると、打球の正確性と安定性に影響を及ぼしてしまうとの設計上の要点により、上述したステンレス材料で製造されたヘッドの体積をさらに大きく増やすことができないという問題点があった。   Conventional golf club heads typically use stainless steel, such as SUS630 or SUS431 (American Steel Institute AISI Standard 630 and 431), and at least one using selective casting, forging or other machining methods. The head member (for example, face plate or head main body) is manufactured. However, since the density of the above-described stainless steel material is relatively large and the strength is relatively low, in the golf club head manufactured from the above-described stainless steel material, the thickness of the peripheral wall must not exceed a certain thickness. Cannot meet the requirements of a certain strength standard (meet the requirements of a certain strength standard). However, in actual use, if the golf club head is too heavy, it will affect the accuracy and stability of the hit ball. There was a problem that it could not be increased.

上述した問題点を解決するため、一般の市場においてはゴルフクラブヘッドはチタン合金により製造されるヘッド部材を採用しており、例えばアメリカ特許番号第6,880,222号の「ゴルフクラブヘッドの製造方法(Method of manufacturing a golf club head )」においては、チタン合金により製造されるゴルフクラブヘッドが採用されている。チタン合金の密度は相対的にステンレスより低く、そして相対的に比較的高い弾性変形の能力を有するため、ゴルフクラブヘッドの全体の重量を増やさないという前提でゴルフクラブヘッドの全体の体積を増やすことができると共に、慣性モーメントを増やし、そして打球の面積を拡大することができるため、打球の性能と打球の正確性を高めることができる(例えば、特許文献1を参照)。   In order to solve the above-mentioned problems, in the general market, a golf club head employs a head member made of a titanium alloy. For example, US Pat. No. 6,880,222 “Manufacturing a golf club head” In “Method of manufacturing a golf club head”, a golf club head manufactured from a titanium alloy is employed. Since the density of titanium alloy is relatively lower than stainless steel and has a relatively high elastic deformation capability, increasing the overall volume of the golf club head on the premise that it does not increase the overall weight of the golf club head In addition, the moment of inertia can be increased and the area of the hit ball can be increased, so that the performance of the hit ball and the accuracy of the hit ball can be improved (see, for example, Patent Document 1).

アメリカ特許番号第6,880,222号US Patent No. 6,880,222

上記のような従来のチタン合金により製造されるゴルフクラブヘッドの部材において、一般として下記の問題点を有している。チタン合金の機械強度(例えば、硬度、引張強度および降伏強度等)が上述したステンレス材質より劣り、そしてチタン合金により製造されるゴルフクラブヘッドでは軽質という利点を有するが、その機械強度はやはり上述したステンレス材質により製造されるゴルフクラブヘッドより劣る。その他に、チタン合金SP700は一般の市場における最良な機械強度を有するチタン合金の材質であるが、そのコストが一般のチタン合金(例えば、Ti-6Al-4VおよびTi-5Al-4V等)のコストより遥かに高いため、ゴルフクラブヘッドの製造コストも大幅に高くなるという問題点があった。このように、上記のような従来のチタン合金により製造されるゴルフクラブヘッド部材をさらに改良しなければならない。   In general, the golf club head member manufactured by the conventional titanium alloy as described above has the following problems. The mechanical strength (for example, hardness, tensile strength, yield strength, etc.) of the titanium alloy is inferior to the above-mentioned stainless steel material, and the golf club head manufactured from the titanium alloy has the advantage of being light, but the mechanical strength is still the above-mentioned. Inferior to golf club heads made of stainless steel. In addition, the titanium alloy SP700 is a titanium alloy material having the best mechanical strength in the general market, but its cost is the cost of general titanium alloys (eg, Ti-6Al-4V and Ti-5Al-4V). Since the cost is much higher, the manufacturing cost of the golf club head is significantly increased. Thus, the golf club head member manufactured by the conventional titanium alloy as described above must be further improved.

本発明はこのような問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、チタン合金で少なくとも一個のヘッド部材を予備製造し、上記ヘッド部材を臨界温度以上まで加熱し、そして適当な時間を維持させ、それから上記チタン合金の材質の比率と形状に対応して適当な冷却スピードを選択し、最後に上記ヘッド部材を熱処理の温度まで加熱させることにより、上記ゴルフクラブヘッド部材の機械強度を高めることができるため、本発明において確実かつ有効にゴルフクラブヘッドの構造強度を高めることができると同時に、高い慣性モーメントを有する体積の大きいゴルフクラブヘッドを製造することができる。   The present invention has been invented in view of such problems, the object of which is to pre-manufacture at least one head member with a titanium alloy, heat the head member to a critical temperature or higher, and By maintaining an appropriate time, and then selecting an appropriate cooling speed corresponding to the material ratio and shape of the titanium alloy, and finally heating the head member to the temperature of the heat treatment, Since the mechanical strength can be increased, the structural strength of the golf club head can be reliably and effectively increased in the present invention, and at the same time, a large-volume golf club head having a high moment of inertia can be manufactured.

本発明の第一の目的は、チタン合金を利用して少なくとも一個のヘッド部材を予備製造し、上記ヘッド部材を臨界温度以上まで加熱し、そして適当な時間を維持させた後、適当な冷却スピードを選択して上記ヘッド部材を冷却し、最後に上記ヘッド部材に対して熱処理を行うことにより、チタン合金の全体の機械強度を高めることができる高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法を提供しようとするものである。   The first object of the present invention is to pre-manufacture at least one head member using a titanium alloy, heat the head member to a critical temperature or higher, and maintain an appropriate time, and then an appropriate cooling speed. A method of manufacturing a golf club head member using a high-strength titanium alloy that can increase the overall mechanical strength of the titanium alloy by cooling the head member by selecting and finally heat-treating the head member. It is something to be offered.

本発明の第二の目的は、上述した加熱、冷却および熱処理の加工段階によって上記ヘッド部材の機械強度を高めることにより、高い慣性モーメントを有する体積の大きいゴルフクラブヘッドを製造することができる高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法を提供しようとするものである。   The second object of the present invention is to increase the mechanical strength of the head member by the above-mentioned heating, cooling and heat treatment processing steps, thereby producing a high-strength golf club head having a high moment of inertia. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a golf club head member made of a titanium alloy.

上記目的を達成するために、本発明による高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法は、下記のようになるものである。すなわち、
a)チタン合金で少なくとも一個のヘッド部材を予備製造する段階と、b)マルテンサイトを発生し始める臨界温度以上まで上記ヘッド部材を加熱する段階と、c)上記ヘッド部材の温度を上記臨界温度以上に維持させ、その保持温度は30分間以内である段階と、d)10℃/S以上の冷却スピードで上記ヘッド部材の温度を上記臨界温度以下まで迅速に降下する段階と、e)上記ヘッド部材を熱処理の温度まで加熱させ、上記熱処理の温度は450℃以上で、かつ保持時間は1時間から8時間までの間である段階と、f)上記ヘッド部材を室温まで冷却する段階とを含む。
In order to achieve the above object, a golf club head member manufacturing method using a high-strength titanium alloy according to the present invention is as follows. That is,
a) pre-manufacturing at least one head member with a titanium alloy; b) heating the head member to a critical temperature above which martensite begins to be generated; c) raising the temperature of the head member above the critical temperature. And d) a step of rapidly lowering the temperature of the head member below the critical temperature at a cooling speed of 10 ° C./S or higher, and e) the head member. Is heated to the temperature of the heat treatment, the temperature of the heat treatment is 450 ° C. or more and the holding time is between 1 hour and 8 hours, and f) the step of cooling the head member to room temperature.

本発明による高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法は、上記ヘッド部材はゴルフクラブヘッドを組み立てるためのもので、その硬度はHRC34から50の間で、引張強度は1034N/mm(150ksi)から1172N/mm(170ksi)までの間で、さらに降伏強度は931N/mm(135ksi)から1069N/mm(155ksi)までの間であることもできる。なお、1ksi=6.89488N/mmの換算式を用いている。また、上記チタン合金はαβ型チタン合金からなることもできる。また、上記マルテンサイトを発生し始める臨界温度は上記αβ型チタン合金のβ相転移温度より低くなることもできる。また、上記αβ型チタン合金はTi-2Al-1.5Mn合金、Ti-3Al-1.5Mn合金、Ti-3Al-2V合金、Ti-6Al-4V合金またはTi-5Al-1Fe合金からなることもできる。また、上記αβ型チタン合金はTi-6Al-4V合金である場合、上記ヘッド部材の臨界温度は800℃から980℃までの間であることもできる。また、冷却媒介により上記ヘッド部材を冷却し、上記冷却媒介は液体窒素、水、鉱物油または植物油からなることもできる。また、上記αβ型チタン合金はTi-6Al-4V合金である場合、上記ヘッド部材の熱処理温度は450℃から600℃までの間であることもできる。 The method of manufacturing a golf club head member using a high-strength titanium alloy according to the present invention is for assembling a golf club head, the hardness is between HRC34 and 50, and the tensile strength is 1034 N / mm 2 (150 ksi). ) from among up to 1172N / mm 2 (170ksi), further yield strength may be between from 931N / mm 2 (135ksi) to 1069N / mm 2 (155ksi). Note that the conversion formula of 1 ksi = 6.889488 N / mm 2 is used. The titanium alloy can also be made of an αβ type titanium alloy. The critical temperature at which the martensite starts to be generated can be lower than the β phase transition temperature of the αβ type titanium alloy. The αβ-type titanium alloy may be made of a Ti-2Al-1.5Mn alloy, a Ti-3Al-1.5Mn alloy, a Ti-3Al-2V alloy, a Ti-6Al-4V alloy, or a Ti-5Al-1Fe alloy. When the αβ type titanium alloy is a Ti-6Al-4V alloy, the critical temperature of the head member can be between 800 ° C. and 980 ° C. Further, the head member is cooled by a cooling medium, and the cooling medium may be composed of liquid nitrogen, water, mineral oil, or vegetable oil. When the αβ type titanium alloy is a Ti-6Al-4V alloy, the heat treatment temperature of the head member can be between 450 ° C. and 600 ° C.

また、本発明によるゴルフクラブヘッド部材は、高強度チタン合金部材により製造されるゴルフクラブヘッド部材において、上記ゴルフクラブヘッド部材に使用される高強度チタン合金は、a)αβ型チタン合金をマルテンサイトを発生する臨界温度以上まで加熱する段階と、b)上記αβ型チタン合金の上記臨界温度以上において最長30分間維持させる段階と、c)10℃/S(℃/秒)以上の冷却スピードで上記αβ型チタン合金の温度を室温まで冷却する段階と、d)上記αβ型チタン合金を再び熱処理の温度まで加熱させ、上記熱処理の温度は450℃以上で、かつ上記αβ型チタン合金を上記熱処理の温度に少なくとも1時間維持させる段階と、e)上記αβ型チタン合金を室温まで冷却する段階とを含む。   The golf club head member according to the present invention is a golf club head member manufactured from a high-strength titanium alloy member. The high-strength titanium alloy used in the golf club head member is a) αβ-type titanium alloy martensite. B) heating to a temperature not lower than the critical temperature, b) maintaining the αβ-type titanium alloy above the critical temperature for a maximum of 30 minutes, and c) at a cooling speed of 10 ° C./S (° C./sec) or higher. cooling the temperature of the αβ-type titanium alloy to room temperature; and d) heating the αβ-type titanium alloy again to the temperature of the heat treatment, the temperature of the heat treatment being 450 ° C. or higher, and the αβ-type titanium alloy being subjected to the heat treatment. Maintaining the temperature for at least 1 hour; and e) cooling the αβ-type titanium alloy to room temperature.

さらに、本発明によるゴルフクラブヘッド部材は、上記αβ型チタン合金の硬度はHRC34から50の間で、引張強度は1034N/mm(150ksi)から1172N/mm(170ksi)までの間で、さらに降伏強度は931N/mm(135ksi)から1069N/mm(155ksi)までの間であることもできる。また、上記αβ型チタン合金がマルテンサイトを発生し始める臨界温度は上記αβ型チタン合金のβ相転移温度より低くなることもできる。また、上記αβ型チタン合金はTi-2Al-1.5Mn合金、Ti-3Al-1.5Mn合金、Ti-3Al-2V合金、Ti-6Al-4V合金またはTi-5Al-1Fe合金からなることもできる。また、上記Ti-6Al-4V合金の臨界温度は800℃から980℃までの間であることもできる。また、冷却媒介により上記αβ型チタン合金を冷却し、上記冷却媒介は液体窒素、水、鉱物油または植物油からなることもできる。また、上記Ti-6Al-4V合金の熱処理温度は450℃から600℃までの間であることもできる。 Further, the golf club head member according to the present invention has a hardness of the αβ type titanium alloy between HRC34 and 50, and a tensile strength between 1034 N / mm 2 (150 ksi) and 1172 N / mm 2 (170 ksi), yield strength may be between 931N / mm 2 from (135ksi) to 1069N / mm 2 (155ksi). The critical temperature at which the αβ-type titanium alloy begins to generate martensite may be lower than the β-phase transition temperature of the αβ-type titanium alloy. The αβ-type titanium alloy may be made of a Ti-2Al-1.5Mn alloy, a Ti-3Al-1.5Mn alloy, a Ti-3Al-2V alloy, a Ti-6Al-4V alloy, or a Ti-5Al-1Fe alloy. The critical temperature of the Ti-6Al-4V alloy can be between 800 ° C. and 980 ° C. Further, the αβ-type titanium alloy is cooled by a cooling medium, and the cooling medium may be composed of liquid nitrogen, water, mineral oil, or vegetable oil. In addition, the heat treatment temperature of the Ti-6Al-4V alloy may be between 450 ° C. and 600 ° C.

本発明の高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法によれば、チタン合金を利用して少なくとも一個のヘッド部材を予備製造し、上記ヘッド部材を臨界温度以上まで加熱し、そして適当な時間を維持させた後、適当な冷却スピードを選択して上記ヘッド部材を冷却し、最後に上記ヘッド部材に対して熱処理を行うことにより、チタン合金の全体の機械強度を高めることができるという利点がある。   According to the method for manufacturing a golf club head member of the present invention using a high-strength titanium alloy, at least one head member is preliminarily manufactured using the titanium alloy, the head member is heated to a critical temperature or more, and an appropriate time is obtained. After maintaining the above, by cooling the head member by selecting an appropriate cooling speed, and finally performing a heat treatment on the head member, the overall mechanical strength of the titanium alloy can be increased. is there.

本発明の高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法によれば、上述した加熱、冷却および熱処理の加工段階によって上記ヘッド部材の機械強度を高めることにより、高い慣性モーメントを有する体積の大きいゴルフクラブヘッドを製造することができるという利点がある。   According to the method of manufacturing a golf club head member using the high-strength titanium alloy of the present invention, the high strength golf having a high moment of inertia is obtained by increasing the mechanical strength of the head member by the processing steps of heating, cooling and heat treatment described above. There is an advantage that a club head can be manufactured.

本発明の実施の形態について、以下、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1を参照すると、本発明の実施例の高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法はには下記の段階が含まれる。チタン合金の材質を選択して少なくとも一個のヘッド部材(例えば、ゴルフクラブヘッドのフェース板およびヘッド本体の各部位など)を予備製造する。臨界温度以上まで上記ヘッド部材を加熱し、そして上記ヘッド部材の温度を上記臨界温度以上の状態で一定時間維持する。それから、適当な冷却スピードを選択して迅速に上記ヘッド部材を冷却する。最後に、再び上記ヘッド部材を所定の熱処理の温度まで加熱し、そして上記ヘッド部材の温度を上記熱処理の温度に一定時間維持した後、上記ヘッド部材の温度を室温まで接近するように冷却する。   Referring to FIG. 1, a method for manufacturing a golf club head member using a high-strength titanium alloy according to an embodiment of the present invention includes the following steps. The material of the titanium alloy is selected and at least one head member (for example, each part of the face plate of the golf club head and the head body) is preliminarily manufactured. The head member is heated to a critical temperature or higher, and the temperature of the head member is maintained for a predetermined time at a temperature higher than the critical temperature. Then, the head member is quickly cooled by selecting an appropriate cooling speed. Finally, the head member is heated again to a predetermined heat treatment temperature, and after maintaining the temperature of the head member at the heat treatment temperature for a certain period of time, the head member is cooled so as to approach the room temperature.

さらに詳しく言えば、図1を参照すると、本発明の実施例の高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法の第一段階S1においては、チタン合金の材質を選択して上記ヘッド部材を製造するための材料とする。α型チタン合金の機械強度はαβ型チタン合金に相対して比較的悪く、そして熱処理を行うことによって強化することもできず、さらにβ型チタン合金の耐熱性および抗酸化性もαβ型チタン合金に相対して比較的悪く、そして比重も比較的大きいため、本発明の実施例においてチタン合金は選択的にαβ型チタン合金(例えば、Ti-2Al-1.5Mn、Ti-3Al-1.5Mn、Ti-3Al-2V、Ti-6Al-4VまたはTi-5Al-1Feなど)を上記ヘッド部材の材質とする。また、αβ型チタン合金はさらにTi-6Al-4V (すなわち、重量百分率6%のアルミ、4%のバナジウムおよびその他のチタン金属)を選択し、そして鋳造、鍛造および/またはその他の機械加工方式を利用して上記αβ型チタン合金に対応して上記ヘッド部材に必要とする形状を製造する。   More specifically, referring to FIG. 1, in the first step S1 of the method of manufacturing a golf club head member using a high strength titanium alloy according to an embodiment of the present invention, the material of the titanium alloy is selected to manufacture the head member. It is a material to do. The mechanical strength of α-type titanium alloys is relatively poor compared to αβ-type titanium alloys, and cannot be strengthened by heat treatment. Furthermore, the heat resistance and antioxidant properties of β-type titanium alloys are also αβ-type titanium alloys. In this embodiment, the titanium alloy is selectively αβ-type titanium alloy (for example, Ti-2Al-1.5Mn, Ti-3Al-1.5Mn, Ti, etc.). -3Al-2V, Ti-6Al-4V or Ti-5Al-1Fe) is used as the material of the head member. In addition, αβ type titanium alloy further selects Ti-6Al-4V (ie, 6% aluminum by weight, 4% vanadium and other titanium metals), and casting, forging and / or other machining methods. The shape required for the head member is manufactured corresponding to the αβ type titanium alloy.

チタン金属(密度4.51g/cm3)、アルミ金属(密度2.70g/ cm3)、マンガン金属(密度7.20g/ cm3)およびバナジウム金属(密度5.79g/ cm3)を主な合金の成分とすることにより、それらによって製造されるαβ型チタン合金の密度は明らかにステンレス(例えばSUS630ステンレスの密度は7.80g/ cm3)の密度より低いため、αβ型チタン合金がゴルフクラブヘッドの製造に応用される時、一定の全体的な重量を維持する前提でゴルフクラブヘッドの全体の体積を大幅に増やすことができる。 Titanium metal (density 4.51 g / cm 3 ), aluminum metal (density 2.70 g / cm 3 ), manganese metal (density 7.20 g / cm 3 ) and vanadium metal (density 5.79 g / cm 3 ) As a result, the density of αβ-type titanium alloys produced by them is clearly lower than that of stainless steel (for example, SUS630 stainless steel has a density of 7.80 g / cm 3 ). When doing so, the overall volume of the golf club head can be significantly increased, provided that a constant overall weight is maintained.

再び図1を参照すると、本発明の実施例の高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法の第二段階S2においては、マルテンサイトを発生し始める臨界温度以上まで上記ヘッド部材を加熱し、そして上記臨界温度は上記αβ型チタン合金のβ相転移温度より低くなければならず、さらに上記ヘッド部材の温度を上記臨界温度以上に少なくとも一つの保温時間を超過するように維持させる。上記αβ型チタン合金の温度が上記臨界温度以上に達した時、上記αβ型チタン合金はマルテンサイトに段々と転換し始め、上記αβ型チタン合金が上記臨界温度を超過した情況で一段の保温時間を維持すると、上記αβ型チタン合金の中のβ相が段々とα’相に転換し、そしてα相およびα’相からなる小さくかつ不安定なマルテンサイト組織に形成される。通常として、上記臨界温度および保温時間の長さは上記αβ型チタン合金の材質に基づいて選択するものであり、本実施例に使用されるTi-6Al-4V合金の臨界温度は800℃であるため、上記臨界温度まで加熱する過程において上記Ti-6Al-4V合金の温度は好ましくは800℃から980℃までの間に制御し、そして最良として890℃から950℃までの間に制御する。また、上記Ti-6Al-4V合金に必要とする保温時間は好ましくは30分間以内となるように制御する。   Referring to FIG. 1 again, in the second step S2 of the method of manufacturing the golf club head member using the high-strength titanium alloy according to the embodiment of the present invention, the head member is heated to a critical temperature or higher at which martensite starts to be generated. The critical temperature must be lower than the β phase transition temperature of the αβ-type titanium alloy, and the temperature of the head member is maintained so as to exceed the critical temperature and exceed at least one heat retention time. When the temperature of the αβ-type titanium alloy reaches the critical temperature or more, the αβ-type titanium alloy begins to gradually transform into martensite, and the heat retention time is further increased in a situation where the αβ-type titanium alloy exceeds the critical temperature. Is maintained, the β phase in the αβ type titanium alloy is gradually converted into the α ′ phase, and a small and unstable martensite structure composed of the α phase and the α ′ phase is formed. Usually, the critical temperature and the length of the incubation time are selected based on the material of the αβ type titanium alloy, and the critical temperature of the Ti-6Al-4V alloy used in this example is 800 ° C. Therefore, in the process of heating to the critical temperature, the temperature of the Ti-6Al-4V alloy is preferably controlled between 800 ° C. and 980 ° C., and most preferably between 890 ° C. and 950 ° C. Further, the heat retention time required for the Ti-6Al-4V alloy is preferably controlled to be within 30 minutes.

仮に上記αβ型チタン合金の保温温度が上記臨界温度以上に達していない時、または上記保温時間が短過ぎると、上記αβ型チタン合金のβ相はα’相に有効に転換することができないため、上記αβ型チタン合金が後続の製造工程を経てからの機械強度および硬度は低くなる。それに反して、仮に上記αβ型チタン合金の保温温度が上記臨界温度を遙かに超え、かつ上限の温度を越えた時、または保温時間が長過ぎると、上記αβ型チタン合金が発生するマルテンサイトの結晶の粒が大きくなるため、上記αβ型チタン合金は塑性および強靭性の方面における機械強度が劣化してしまう。   If the heat retention temperature of the αβ type titanium alloy does not reach the critical temperature or more, or if the heat retention time is too short, the β phase of the αβ type titanium alloy cannot be effectively converted to the α ′ phase. The mechanical strength and hardness of the αβ titanium alloy after the subsequent manufacturing process is lowered. On the other hand, if the heat retention temperature of the αβ-type titanium alloy exceeds the critical temperature and exceeds the upper limit temperature, or if the heat retention time is too long, the martensite generated by the αβ-type titanium alloy is generated. Since the crystal grains become larger, the mechanical strength in the direction of plasticity and toughness of the αβ-type titanium alloy deteriorates.

再び図1を参照すると、本発明の実施例の高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法の第三段階S3においては、適当な冷却媒介(例えば、液体窒素、水、鉱物油、植物油またはその他の流体など)を選択して上記臨界温度以上の上記ヘッド部材を冷却し、そして上記ヘッド部材の温度を適当な冷却スピードに基づいて上記臨界温度以下までになるように制御し、さらに本実施例においては選択的に室温まで接近するように制御する。上記ヘッド部材の冷却過程において、上記ヘッド部材の材質および形状の違いに基づいて上記冷却のスピードを適当に調整し、そして上記αβ型チタン合金の種類が異なるため、上記ヘッド部材にも異なる臨界の冷却スピードを有し、そして第二段階S2の冷却スピードは上記ヘッド部材の臨界の冷却スピードより速くでなければならない。   Referring again to FIG. 1, in the third step S3 of the method of manufacturing the golf club head member using the high strength titanium alloy according to the embodiment of the present invention, an appropriate cooling medium (for example, liquid nitrogen, water, mineral oil, vegetable oil or Other fluids etc. are selected to cool the head member above the critical temperature, and the temperature of the head member is controlled to be below the critical temperature based on an appropriate cooling speed. In the example, it is controlled to selectively approach the room temperature. In the cooling process of the head member, the speed of the cooling is appropriately adjusted based on the difference in the material and shape of the head member, and the kind of the αβ type titanium alloy is different. The cooling speed of the second stage S2 must be faster than the critical cooling speed of the head member.

仮に上記冷却スピードが遅過ぎると、上記αβ型チタン合金は完全なマルテンサイトの組織を獲得することができないため、上記αβ型チタン合金は必要とする硬度に達し難くなる。それに反して、仮に上記冷却スピードが速過ぎると、上記αβ型チタン合金がマルテンサイトの組織に転換する過程において巨大な組織応力と熱応力が生じるため、上記ヘッド部材は変形し易くなり、甚だしく割れたり壊れたりしてしまう。そのために、上記ヘッド部材を冷却する過程において、上記冷却スピードは好ましくは10℃/S以上でかつ30℃/S以下(好ましくは20℃/S以下)になるように制御する。   If the cooling speed is too slow, the αβ-type titanium alloy cannot obtain a complete martensite structure, and thus the αβ-type titanium alloy hardly reaches the required hardness. On the other hand, if the cooling speed is too high, huge head stress and thermal stress are generated in the process of converting the αβ-type titanium alloy into a martensite structure. Therefore, the head member is easily deformed and severely cracked. Or break. Therefore, in the process of cooling the head member, the cooling speed is preferably controlled to be 10 ° C./S or more and 30 ° C./S or less (preferably 20 ° C./S or less).

再び図1を参照すると、本発明の実施例の高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法の第四段階S4においては、再び上記ヘッド部材を加熱し、冷却された上記ヘッド部材の温度を熱処理の温度まで上げさせ、そして上記熱処理の温度は上記αβ型チタン合金の臨界温度より低くなければならず、それから上記ヘッド部材の温度を上記熱処理の温度に少なくとも一つの予定時間を超過しなければならず、上記予定時間は好ましくは1時間から8時間までの間であり、そして最良として4時間から6時間までの間である。最後に、自然冷却または上記冷却媒介による冷却方式を選択して上記ヘッド部材を室温まで冷却し、上記室温は好ましくは選択的に20℃から30℃までの間である。その他に、本実施例において上記ヘッド部材はTi-6Al-4V合金を選択して使用するため、上記熱処理の温度は好ましくは選択的に450℃から600℃までの間であり、そして最良として520℃から560℃までの間である。   Referring to FIG. 1 again, in the fourth step S4 of the method of manufacturing the golf club head member using the high strength titanium alloy according to the embodiment of the present invention, the head member is heated again and the temperature of the cooled head member is set. The temperature of the heat treatment must be lower than the critical temperature of the αβ type titanium alloy, and then the temperature of the head member must not exceed at least one predetermined time to the temperature of the heat treatment. Rather, the scheduled time is preferably between 1 and 8 hours, and best between 4 and 6 hours. Finally, natural cooling or the cooling-mediated cooling method is selected to cool the head member to room temperature, which is preferably selectively between 20 ° C. and 30 ° C. In addition, since the head member is selected from Ti-6Al-4V alloy in this embodiment, the temperature of the heat treatment is preferably selectively between 450 ° C. and 600 ° C., and most preferably 520 Between ℃ and 560 ℃.

上記第三段階S3の冷却加工の製造工程を完成した後、上記αβ型チタン合金の内部には残留の応力および不安定なマルテンサイトの組織が残るため、上記αβ型チタン合金の温度を再び上げ、上記αβ型チタン合金の内部の原子のエネルギーを増強し、そして上記αβ型チタン合金の内部の原子を新たに排列し(配列し)組み合わせることにより、上記αβ型チタン合金の内部に残った残留の応力をなくし、さらに上記ヘッド部材のサイズを安定化すると共に、塑性(延性、展性)を高めることができる。   After completing the manufacturing process of the cooling process in the third step S3, residual stress and unstable martensite structure remain in the αβ-type titanium alloy, so the temperature of the αβ-type titanium alloy is raised again. Residue remaining inside the αβ-type titanium alloy by enhancing the energy of atoms inside the αβ-type titanium alloy and newly arranging (arranging) and combining the atoms inside the αβ-type titanium alloy In addition, the size of the head member can be stabilized and the plasticity (ductility, malleability) can be improved.

上述した本実施例の第二段階S2から第四段階S4は時効処理の製造工程に属し、上記αβ型チタン合金が上記時効処理の製造工程において、上記αβ型チタン合金が発生する不安定なマルテンサイトの組織の中のα’相をα相とβ相が共存する安定な組織に分解し転換することができるため、上記ヘッド部材の機械強度を確実かつ有効に高めることができる共に、適当な伸長率(伸び)と塑性を維持することができる。表1を参照すると、時効処理の製造工程を経ていないヘッド部材と、本実施例のヘッド部材が第二段階S2の臨界温度および保温時間などの条件の調整を行って獲得した機械強度および硬度との比較表が掲示される。表1から明らかに知ることができるように、本実施例のヘッド部材が時効処理の製造工程を経ていないヘッド部材に相対して機械強度および硬度においても明らかに数値が増える。   The second stage S2 to the fourth stage S4 of the embodiment described above belong to the manufacturing process of the aging treatment, and the αβ type titanium alloy is an unstable martens generated by the αβ type titanium alloy in the manufacturing process of the aging treatment. Since the α ′ phase in the site structure can be decomposed and converted into a stable structure in which the α phase and the β phase coexist, the mechanical strength of the head member can be reliably and effectively increased, Elongation rate (elongation) and plasticity can be maintained. Referring to Table 1, the head member that has not undergone the manufacturing process of the aging treatment, and the mechanical strength and hardness obtained by adjusting the conditions such as the critical temperature and the heat retention time of the second stage S2 by the head member of the present embodiment, A comparison table will be posted. As can be clearly seen from Table 1, the numerical values of the head member of the present example also clearly increase in mechanical strength and hardness relative to the head member that has not undergone the aging treatment manufacturing process.

Figure 0005201724
Figure 0005201724

再び図1を参照すると、本発明の実施例の第一段階S1から第四段階S4を完成した後、選択的に硬ろう付け(brazing)、貼接、圧合、嵌設、螺設またはその他の熔接方式(例えば、タングステンイナートガスアーク熔接、レザービーム熔接、電子ビーム熔接またはプラズマアーク熔接)などの機械加工の方式を利用してそれぞれのヘッド部材を組み立てゴルフクラブヘッドの完成品に結合することができ、そして上記ゴルフクラブヘッドの硬度は好ましくはHRC34から50の間で、引張強度は1034N/mm(150ksi)から1172N/mm(170ksi)までの間で、さらに降伏強度は931N/mm(135ksi)から1069N/mm(155ksi)までの間である。 Referring to FIG. 1 again, after completing the first step S1 to the fourth step S4 of the embodiment of the present invention, selectively brazing, adhering, pressing, fitting, screwing or others Each head member can be assembled and joined to the finished golf club head using a machining method such as tungsten inert gas arc welding, leather beam welding, electron beam welding or plasma arc welding. And the golf club head preferably has a hardness between HRC 34 and 50, a tensile strength between 1034 N / mm 2 (150 ksi) and 1172 N / mm 2 (170 ksi), and a yield strength of 931 N / mm 2. (135 ksi) to 1069 N / mm 2 (155 ksi).

上述の如く、従来のゴルフクラブヘッド部材によれば、ステンレス材質および時効処理の製造工程を経ていないチタン合金を利用して製造することにより、比重が重過ぎて強度が低過ぎるため、機械強度が高く体積が大きいゴルフクラブヘッドを製造し難いという問題点があったが、図1に示す本発明の高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法によれば、αβ型チタン合金チタンを利用して少なくとも一個のヘッド部材を予備製造し、臨界温度以上まで上記ヘッド部材を加熱し、そして適当な時間を維持させ、それから適当な冷却スピードに基づいて迅速に上記ヘッド部材を冷却し、最後に再び上記ヘッド部材を熱処理の温度まで加熱することにより、上記ヘッド部材の機械強度を高めることができると共に、高い慣性モーメントを有する体積の大きいゴルフクラブヘッドを製造することができる。   As described above, according to the conventional golf club head member, since the specific gravity is too heavy and the strength is too low by manufacturing using a stainless steel material and a titanium alloy that has not undergone the manufacturing process of aging treatment, the mechanical strength is low. Although there is a problem that it is difficult to manufacture a golf club head having a high volume and a large volume, the method of manufacturing a golf club head member using the high-strength titanium alloy of the present invention shown in FIG. Pre-manufacture at least one head member, heat the head member to above a critical temperature, maintain a suitable time, then quickly cool the head member based on a suitable cooling speed, and finally again By heating the head member up to the heat treatment temperature, the mechanical strength of the head member can be increased and a high inertia mode can be achieved. A golf club head having a large volume and a golf ball can be manufactured.

本発明は、その精神及び必須の特徴事項から逸脱することなく他のやり方で実施することができる。従って、本明細書に記載した好ましい実施例は例示的なものであり、限定的なものではない。   The present invention may be implemented in other ways without departing from the spirit and essential characteristics thereof. Accordingly, the preferred embodiments described herein are illustrative and not limiting.

本発明の実施例の高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法のブロック図である。It is a block diagram of the manufacturing method of the golf club head member by the high strength titanium alloy of the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

S1 第一段階 S2 第二段階
S3 第三段階 S4 第四段階
S1 1st stage S2 2nd stage S3 3rd stage S4 4th stage

Claims (12)

a)チタン合金で少なくとも一個のヘッド部材を予備製造する段階と、
b)マルテンサイトを発生し始める臨界温度以上である800〜980℃まで上記ヘッド部材を加熱する段階と、
c)上記ヘッド部材の温度を上記臨界温度以上に維持させ、その保持時間は30分間以内である段階と、
d)10〜30℃/Sの冷却スピードで上記ヘッド部材の温度を上記臨界温度以下まで迅速に降下する段階と、
e)上記ヘッド部材を熱処理の温度まで加熱させ、上記熱処理の温度は450〜600℃で、かつ保持時間は1時間から8時間までの間である段階と、
f)上記ヘッド部材を室温まで冷却する段階と、
を含み、
上記ヘッド部材はゴルフクラブヘッドを組み立てるためのもので、その硬度はHRC34から50の間で、引張強度は1034N/mm2 から1172N/mm2 までの間で、さらに降伏強度は931N/mm2 から1069N/mm2 までの間であり、
上記チタン合金はαβ型チタン合金からなる
ことを特徴とする高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法。
a) pre-manufacturing at least one head member with a titanium alloy;
b) heating the head member to 800-980 ° C., which is above the critical temperature at which martensite begins to be generated;
c) maintaining the temperature of the head member at or above the critical temperature, the holding time being within 30 minutes;
d) rapidly lowering the temperature of the head member below the critical temperature at a cooling speed of 10 to 30 ° C./S ;
e) heating the head member to a heat treatment temperature, the heat treatment temperature being 450 to 600 ° C. , and the holding time being between 1 hour and 8 hours;
f) cooling the head member to room temperature;
Including
The head member is for assembling a golf club head, among its hardness from HRC34 50, tensile strength between the 1034N / mm 2 to 1172N / mm 2, further yield strength from 931N / mm 2 Up to 1069 N / mm 2 ,
The method of manufacturing a golf club head member using a high-strength titanium alloy, wherein the titanium alloy is an αβ-type titanium alloy.
上記マルテンサイトを発生し始める臨界温度は上記αβ型チタン合金のβ相転移温度より低くなることを特徴とする請求項1記載の高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法。   2. The method of manufacturing a golf club head member using a high-strength titanium alloy according to claim 1, wherein a critical temperature at which the martensite starts to be generated is lower than a β-phase transition temperature of the αβ-type titanium alloy. 上記αβ型チタン合金はTi-2Al-1.5Mn合金、Ti-3Al-1.5Mn合金、Ti-3Al-2V合金、Ti-6Al-4V合金またはTi-5Al-1Fe合金からなることを特徴とする請求項1記載の高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法。   The αβ type titanium alloy is made of Ti-2Al-1.5Mn alloy, Ti-3Al-1.5Mn alloy, Ti-3Al-2V alloy, Ti-6Al-4V alloy or Ti-5Al-1Fe alloy. A method for producing a golf club head member using the high-strength titanium alloy according to Item 1. 上記αβ型チタン合金はTi-6Al-4V合金である場合、上記ヘッド部材の臨界温度は800℃から980℃までの間であることを特徴とする請求項3記載の高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法。   4. A golf club made of a high strength titanium alloy according to claim 3, wherein when the [alpha] [beta] type titanium alloy is a Ti-6Al-4V alloy, the critical temperature of the head member is between 800 [deg.] C. and 980 [deg.] C. Manufacturing method of head member. 冷却媒介により上記ヘッド部材を冷却し、上記冷却媒介は液体窒素、水、鉱物油または植物油からなることを特徴とする請求項1記載の高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法。   2. The method of manufacturing a golf club head member using a high-strength titanium alloy according to claim 1, wherein the head member is cooled by a cooling medium, and the cooling medium is made of liquid nitrogen, water, mineral oil or vegetable oil. 上記αβ型チタン合金はTi-6Al-4V合金である場合、上記ヘッド部材の熱処理温度は450℃から600℃までの間であることを特徴とする請求項3記載の高強度チタン合金によるゴルフクラブヘッド部材の製造方法。   4. A golf club made of a high-strength titanium alloy according to claim 3, wherein when the αβ-type titanium alloy is a Ti-6Al-4V alloy, the heat treatment temperature of the head member is between 450 ° C. and 600 ° C. Manufacturing method of head member. 高強度チタン合金部材により製造されるゴルフクラブヘッド部材において、上記ゴルフクラブヘッド部材に使用される高強度チタン合金は、
a)αβ型チタン合金をマルテンサイトを発生する臨界温度以上である800〜980℃まで加熱する段階と、
b)上記αβ型チタン合金の上記臨界温度以上において最長30分間維持させる段階と、
c)10〜30℃/Sの冷却スピードで上記αβ型チタン合金の温度を室温まで冷却する段階と、
d)上記αβ型チタン合金を再び熱処理の温度まで加熱させ、上記熱処理の温度は450〜600℃で、かつ上記αβ型チタン合金を上記熱処理の温度に1時間から8時間までの間維持させる段階と、
e)上記αβ型チタン合金を室温まで冷却する段階と
を含み、
上記αβ型チタン合金の硬度はHRC34から50の間で、引張強度は1034N/mm2 から1172N/mm2 までの間で、さらに降伏強度は931N/mm2 から1069N/mm2 までの間である
ことを特徴とするゴルフクラブヘッド部材。
In the golf club head member manufactured by the high strength titanium alloy member, the high strength titanium alloy used for the golf club head member is:
a) heating the αβ-type titanium alloy to 800 to 980 ° C. which is higher than the critical temperature for generating martensite;
b) maintaining the αβ-type titanium alloy above the critical temperature for a maximum of 30 minutes;
c) cooling the temperature of the αβ titanium alloy to room temperature at a cooling speed of 10 to 30 ° C./S;
d) heating the αβ-type titanium alloy again to a heat treatment temperature, maintaining the heat treatment temperature at 450 to 600 ° C. , and maintaining the αβ-type titanium alloy at the heat treatment temperature for 1 to 8 hours. When,
e) cooling the αβ-type titanium alloy to room temperature,
The hardness of the αβ-type titanium alloy is between 50 and HRC34, tensile strength between the 1034N / mm 2 to 1172N / mm 2, further yield strength is between from 931N / mm 2 to 1069N / mm 2 A golf club head member.
上記αβ型チタン合金がマルテンサイトを発生し始める臨界温度は上記αβ型チタン合金のβ相転移温度より低くなることを特徴とする請求項7記載のゴルフクラブヘッド部材。   8. The golf club head member according to claim 7, wherein a critical temperature at which the αβ type titanium alloy begins to generate martensite is lower than a β phase transition temperature of the αβ type titanium alloy. 上記αβ型チタン合金はTi-2Al-1.5Mn合金、Ti-3Al-1.5Mn合金、Ti-3Al-2V合金、Ti-6Al-4V合金またはTi-5Al-1Fe合金からなることを特徴とする請求項7記載のゴルフクラブヘッド部材。   The αβ type titanium alloy is made of Ti-2Al-1.5Mn alloy, Ti-3Al-1.5Mn alloy, Ti-3Al-2V alloy, Ti-6Al-4V alloy or Ti-5Al-1Fe alloy. Item 8. A golf club head member according to Item 7. 上記Ti-6Al-4V合金の臨界温度は800℃から980℃までの間であることを特徴とする請求項9記載のゴルフクラブヘッド部材。   The golf club head member according to claim 9, wherein the critical temperature of the Ti-6Al-4V alloy is between 800 ° C and 980 ° C. 冷却媒介により上記αβ型チタン合金を冷却し、上記冷却媒介は液体窒素、水、鉱物油または植物油からなることを特徴とする請求項7記載のゴルフクラブヘッド部材。   The golf club head member according to claim 7, wherein the αβ-type titanium alloy is cooled by a cooling medium, and the cooling medium is made of liquid nitrogen, water, mineral oil or vegetable oil. 上記Ti-6Al-4V合金の熱処理温度は450℃から600℃までの間であることを特徴とする請求項9記載のゴルフクラブヘッド部材。   The golf club head member according to claim 9, wherein the heat treatment temperature of the Ti-6Al-4V alloy is between 450 ° C and 600 ° C.
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