JP6014183B2 - ゴルフクラブヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴルフ用具の製造方法に関するもので、特に、ゴルフクラブヘッドの製造方法に関するものである。

従来の製造方法として、中国公開第ＣＮ１０４０６０１２４Ａ号（特許文献１）の「ゴルフクラブヘッドの合金およびそのヘッドのフェース板を製造する方法」の特許出願において、既に一種のゴルフクラブヘッドのチタン合金（以下、「Ｔ９Ｓ合金」と称する。）が掲示されている。このＴ９Ｓ合金は、質量百分率で７％から９．５％のアルミニウム、０．５％から２％のバナジウム、０．０５％から０．４％のシリコン、０．４％以下の鉄、０．１５％以下の酸素、０．１％以下の炭素、０．０５％以下の窒素、および残部のチタンからなり、かつその密度は４．３２ｇ／ｃｍ３ から４．３５ｇ／ｃｍ３ である。Ｔ９Ｓ合金はチタン、アルミニウム、バナジウムが互いに調整して混合されることによってその合金の密度を低く下げることができ、同時に良好な機械的性質を維持することができ、さらにその他のシリコン、鉄、酸素、炭素または窒素などの元素を適量添加することによってその衝撃靱性を増やすことができる。すなわち、上記Ｔ９Ｓ合金は低密度かつ高強度の特性を有する。

他に、ゴルフクラブヘッドのフェース板を製造する方法により、Ｔ９Ｓ合金をチタンの合金棒に熔融し、さらに８９０℃から１２００℃で再度加熱し、上記チタンの合金棒を扁平状の板状ブランク材になるまで鍛造する。引き続き、上記板状ブランク材を熱間圧延し、上記板状ブランク材を８５０℃以上で薄肉化されるまで圧縮させ、二回の熱間圧延を経て、上記板状ブランク材の圧縮量を７０％から７５％に形成することにより、薄板状のブランク材を成形する。引き続き、上記薄板状のブランク材を肉厚が１ｍｍから５ｍｍの合金板材になるまで冷間圧延し、焼き戻して修整研磨することで一個のゴルフクラブヘッドのフェース板を製造する。

これにより、このフェース板は、低密度の特性を有するＴ９Ｓ合金を使用することによって軽量化の効果に達することができると同時に、Ｔ９Ｓ合金の高強度の特性によって製造されるフェース板も相当な程度の強度、延性、強靭性などの機械的性質を有することができるため、フェース板は良好な衝撃靱性を有するだけではなく、国際規範のＣＴ値にも符合し、それにより、フェース板の打球の性能を増やすことができると同時に、フェース板の疲労を軽減することができる。Ｔ９Ｓ合金で製造されるフェース板は、汎用の６−４Ｔｉ合金で製造されたフェース板と比較すると、ゴルフクラブヘッドの使用寿命を延ばすことができる。

しかしながら、Ｔ９Ｓ合金で製造されるフェース板では、その引張強度が約１３０ｋｓｉから１６０ｋｓｉであり、降伏強度が約１２０ｋｓｉから１５０ｋｓｉであるが、仮にフェース板の引張強度と降伏強度を更に高めることができれば、フェース板は打撃回数の累積に従って徐々に変形するという状況を緩和することができるため、フェース板は更に打撃に対する耐久性を高めることができる。

中国公開第ＣＮ１０４０６０１２４Ａ号公報

本発明は、引張強度と降伏強度をより一層高めることができるＴ９Ｓ合金でフェース板を製造することにより、フェース板の打撃に対する耐久性を更に高めることができるゴルフクラブヘッドの製造方法を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明によるゴルフクラブヘッドの製造方法は、質量百分率で７％から９．５％のアルミニウム、０．５％から２％のバナジウム、０．０５％から０．４％のシリコン、０．４％以下の鉄、０．１５％以下の酸素、０．１％以下の炭素、０．０５％以下の窒素、および残部のチタンからなり、かつ密度が４．３２ｇ／ｃｍ³ から４．３５ｇ／ｃｍ³ であるゴルフクラブヘッド用合金を準備する段階と、ゴルフクラブヘッド用合金を熔融、冷却してチタンの合金棒に成形し、このチタンの合金棒が扁平状の板状ブランク材となるまでチタンの合金棒を８９０℃から１２００℃の範囲で数回の鍛造を行う段階と、板状ブランク材を８５０℃以上の熱間圧延を二回行うことにより、圧縮量が７０％から７５％まで圧縮された薄板状のブランク材に成形する段階と、上記薄板状のブランク材を肉厚が１ｍｍから５ｍｍの合金板材になるまで冷間圧延し、焼き戻して修整研磨を経てフェース板を製造する段階と、上記フェース板をヘッド本体に結合させることにより、ゴルフクラブヘッドの半製品を獲得する段階と、５００℃から７００℃の温度で３０分間から２４０分間上記ゴルフクラブヘッドの半製品を熱処理することにより、熱処理を行なったゴルフクラブヘッドの完成品を獲得する段階とを含む。

また、本発明によるゴルフクラブヘッドの製造方法は、上記ゴルフクラブヘッドの半製品の熱処理時間を４０分間から６５分間に選定することもできる。

さらに、本発明によるゴルフクラブヘッドの製造方法は、上記ゴルフクラブヘッドの半製品の熱処理温度を６００±２０℃に選定することもできる。

本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法によれば、Ｔ９Ｓ合金で製造されるフェース板の引張強度と降伏強度などの性質を高めることにより、フェース板が打撃回数の累積に従って徐々に変形するという状況を緩和することができ、フェース板の打撃に対する耐久性を更に高めることができるため、ゴルフクラブヘッドの使用寿命を延ばすのに有効であるという利点がある。

本発明の実施の形態について、以下、説明する。

本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法は、下記の段階を含む。

第一の段階は、一種のゴルフクラブヘッド用合金を準備する。このゴルフクラブヘッド用合金（以下、「Ｔ９Ｓ合金」と称する。）は、質量百分率で７％から９．５％のアルミニウム、０．５％から２％のバナジウム、０．０５％から０．４％のシリコン、０．４％以下の鉄、０．１５％以下の酸素、０．１％以下の炭素、０．０５％以下の窒素、および残部のチタンからなり、そして、このＴ９Ｓ合金の密度は、４．３２ｇ／ｃｍ³ から４．３５ｇ／ｃｍ³ である。

第二の段階は、上記Ｔ９Ｓ合金を熔融、冷却してチタンの合金棒に成形し、さらに上記チタンの合金棒が扁平状の板状ブランク材になるまで、８９０℃から１２００℃の範囲で数回の鍛造を行う。引き続き、上記板状ブランク材は薄肉化されるまで８５０℃以上の熱間圧延を二回行うことで圧縮され、圧縮量が７０％から７５％にされた薄板状のブランク材を成形させる。引き続き、上記薄板状のブランク材を肉厚が１ｍｍから５ｍｍの合金板材になるまで冷間圧延し、焼き戻して修整研磨を経て一個のフェース板を製造する。

第三の段階は、上記フェース板をヘッド本体に結合させることにより、ゴルフクラブヘッドの半製品を得る。ここにおいて、これに限定されるものではないが、本実施例においては選択的に溶接によってフェース板をヘッド本体に結合させることにより、得られたゴルフクラブヘッドの半製品はアイアンヘッドまたはウッドヘッドなどの各種形態の半製品となるものであり、本発明においては製品形態としての制限を設けない。

第四の段階は、上記ゴルフクラブヘッドの半製品を５００℃から７００℃の温度で３０分間から２４０分間熱処理することにより、熱処理を行なったゴルフクラブヘッドの完成品を得る。本実施例においては、選択的にゴルフクラブヘッドの半製品を熱処理炉の中に入れ、熱処理の温度と時間などのパラメーターを制御することができる。

下記の表１は、本発明のゴルフクラブヘッドの半製品と異なる熱処理条件で製造されたゴルフクラブヘッドの完成品の機械的性質の比較表である。その中、
a) 番号１のヘッドは、フェース板をヘッド本体に結合して得られたゴルフクラブ
ヘッドの半製品で、熱処理を行っていない。
b) 番号２のヘッドは、熱処理を行なったゴルフクラブヘッドの完成品で、その熱
処理の温度は４００℃で、時間は４５分間である。
c) 番号３のヘッドは、熱処理を行なったゴルフクラブヘッドの完成品で、その熱
処理の温度は５００℃で、時間は４５分間である。
d) 番号４のヘッドは、熱処理を行なったゴルフクラブヘッドの完成品で、その熱
処理の温度は６００℃で、時間は４５分間である。
e) 番号５のヘッドは、熱処理を行なったゴルフクラブヘッドの完成品で、その熱
処理の温度は７００℃で、時間は４５分間である。
f) 番号６のヘッドは、熱処理を行なったゴルフクラブヘッドの完成品で、その熱
処理の温度は８００℃で、時間は４５分間である。
また、表１における番号１〜６のヘッドのフェース板の外形サイズに関する条件は同一であり、そのフェース板の肉厚は全て４．０ｍｍである。こここにおいて、フェース板において圧延方向に沿って延伸する方向を「長手（longitudinal）方向」と定義し、以下の説明において「Ｌ方向」と称する。表１の結果は、フェース板のＬ方向に対する機械的性質のテストを行なって得られたデータである。

この結果、表１から知ることができるように、熱処理時間４５分間の条件での熱処理を行なっていないゴルフクラブヘッドの半製品（番号１）のフェース板と比較すると、熱処理温度が４００℃と８００℃の時、それぞれのゴルフクラブヘッドの完成品のフェース板の引張強度と降伏強度は僅かに降下するようになる。しかしながら、熱処理の温度が５００℃から７００℃の時、それぞれのゴルフクラブヘッドの完成品のフェース板の引張強度を約１１％から１３％高めることができ、そして降伏強度を６％から１２％高めることができ、全て顕著な増強効果を有することができることが判明した。

下記の表２は、本発明のゴルフクラブヘッドの半製品と異なる熱処理時間で製造されたゴルフクラブヘッドの完成品の機械的性質の比較表である。その中、
a) 番号１のヘッドは、フェース板をヘッド本体に結合して得られたゴルフクラブ
ヘッドの半製品で、熱処理が行われていない。
b) 番号２のヘッドは、熱処理を行なったゴルフクラブヘッドの完成品で、その熱
処理の温度は６００℃で、時間は３０分間である。
c) 番号３のヘッドは、熱処理を行なったゴルフクラブヘッドの完成品で、その熱
処理の温度は６００℃で、時間は４５分間である。
d) 番号４のヘッドは、熱処理を行なったゴルフクラブヘッドの完成品で、その熱
処理の温度は６００℃で、時間は６０分間である。
e) 番号５のヘッドは、熱処理を行なったゴルフクラブヘッドの完成品で、その熱
処理の温度は６００℃で、時間は２４０分間である。
また、表２における番号１〜５のヘッドのフェース板の外形サイズに関する条件は一致しており、そのフェース板の肉厚は全て４．０ｍｍで、そして選択的にフェース板のＬ方向について機械的性質のテストを行なった。

その結果、表２から知ることができるように、熱処理温度が６００℃の条件での熱処理を行なっていないゴルフクラブヘッドの半製品（番号１）のフェース板と比較すると、熱処理時間が３０分間から２４０分間の時、それぞれのゴルフクラブヘッドの完成品のフェース板の引張強度は約３％から１２％を高めることができ、そして降伏強度は２％から１２％を高めることができ、その内、熱処理時間が４５分間と６０分間の時には顕著な増強効果を有することが判明した。この他に、フェース板のヤング係数について言えば、熱処理時間６０分間のフェース板は熱処理時間４５分間のフェース板より大きくなるため、熱処理時間６０分間のフェース板のＣＴ値は熱処理時間４５分間のフェース板のＣＴ値より小さくすることができることが判明した。

そのため、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法は、選択的に５００℃から７００℃の熱処理温度で、３０分間から２４０分間の熱処理時間のときに、Ｔ９Ｓ合金で製造されたフェース板の引張強度、降伏強度および硬度などの性質を更に高めることができる。その中でも、特に、６００℃±２０℃の熱処理温度と４０分間から６５分間の熱処理時間によるとき、より良好な熱処理効果を達成することができることが判明した。

総合すると、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法によれば、熱処理の段階によってゴルフクラブヘッドのフェース板の引張強度と降伏強度などの性質を更に高めることができ、そして、それによってゴルフクラブヘッドの全体的な打球性能を高めることができると同時に、フェース板が打撃回数の累積に従って徐々に変形するという状況を緩和できることにより、フェース板の打撃に対する耐久性を更に高めることができ、ゴルフクラブヘッドの使用寿命を延ばすのに有効である。

本発明は、その精神およ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形態は例示的なものであり、限定を意図するものではない。

Claims (3)

1. 質量百分率で７％から９．５％のアルミニウム、０．５％から２％のバナジウム、０．０５％から０．４％のシリコン、０．４％以下の鉄、０．１５％以下の酸素、０．１％以下の炭素、０．０５％以下の窒素、および残部のチタンからなり、かつ密度が４．３２ｇ／ｃｍ³ から４．３５ｇ／ｃｍ³ であるゴルフクラブヘッド用合金を準備する段階と、
   ゴルフクラブヘッド用合金を熔融、冷却してチタンの合金棒に成形し、このチタンの合金棒が扁平状の板状ブランク材となるまでチタンの合金棒を８９０℃から１２００℃の範囲で数回の鍛造を行う段階と、
   板状ブランク材を８５０℃以上の熱間圧延を二回行うことにより、圧縮量が７０％から７５％まで圧縮された薄板状のブランク材に成形する段階と、
   上記薄板状のブランク材を肉厚が１ｍｍから５ｍｍの合金板材になるまで冷間圧延し、焼き戻して修整研磨を経てフェース板を製造する段階と、
   上記フェース板をヘッド本体に結合させることにより、ゴルフクラブヘッドの半製品を獲得する段階と、
   ５００℃から７００℃の温度で３０分間から２４０分間上記ゴルフクラブヘッドの半製品を熱処理することにより、熱処理を行なったゴルフクラブヘッドの完成品を獲得する段階と
   を含むことを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方法。
2. 上記ゴルフクラブヘッドの半製品を熱処理する時間は４０分間から６５分間であることを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
3. 上記ゴルフクラブヘッドの半製品を熱処理する温度は６００±２０℃であることを特徴とする請求項１または２に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。