JP6600378B2 - ゴルフクラブヘッドの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ゴルフクラブヘッドの製造方法に関し、特に、高いヤング率を有するゴルフクラブヘッドの製造方法に係るものである。
従来のゴルフクラブヘッドの製造方法は、Ｔ９Ｓチタン合金を熔解してチタン合金棒材とした後、鍛打して平たい板状のブランクプレートを形成させ、続いてこのブランクプレートを熱間圧延してシート状のブランクプレートを形成させ、さらにこのシート状のブランクプレートを冷間圧延し、焼なまし及び修整研磨を経てフェース板を形成させ、また、このフェース板とヘッド本体とを結合して製造されたゴルフクラブヘッド半製品を５００〜７００℃の温度で熱処理した後にゴルフクラブヘッド製品を製造する方法がある。
上記のようなゴルフクラブヘッドの製造方法により、引張強度及び降伏強度の高いゴルフクラブヘッド製品（引張強度が約１５１ｋｓｉであり、降伏強度が約１３６ｋｓｉである）を製造できるが、このゴルフクラブヘッド製品のヤング率はわずか１１９Ｇｐａであるため、このゴルフクラブヘッド製品を使用する際に打撃距離パフォーマンスが劣る。よって、上記の問題を解決できるゴルフクラブヘッドの製造方法を提供する必要があった。
中国公開第１０５９８６２０９号公報
本発明は、高いヤング率を有するゴルフクラブヘッドを製造することができるゴルフクラブヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
本発明によるゴルフクラブヘッドの製造方法は、７〜９．５重量％のアルミニウム、０．５〜２重量％のバナジウム、０．０５〜０．４重量％のケイ素、０．４重量％以下の鉄、０．１５重量％以下の酸素、０．１重量％以下の炭素、０．０５重量％以下の窒素、残部となるチタン及び除去できない不純物を含み、かつ密度が４．３２〜４．３５ｇ／ｃｍ３であるチタン合金基材から製造されたフェース板半製品を提供するフェース板半製品の提供工程と、前記フェース板半製品に対して６５０〜７５０℃の温度で１０〜１２時間の時効処理を行う時効処理工程と、前記時効処理された後に、前記フェース板半製品を熱間圧延してフェース板製品を形成させる熱間圧延工程と、前記フェース板製品に対して７００〜８００℃の温度で３０〜６０分の焼なましを行う第一焼なまし工程と、前記第一焼なましされた後に、前記フェース板製品を、前記チタン合金基材から製造されたヘッド本体に溶接することで、ゴルフクラブヘッド半製品を形成させる溶接工程と、前記ゴルフクラブヘッド半製品に対して５００〜７００℃の温度で３０〜２４０分の焼なましを行う第二焼なまし工程とを含むことにより、ゴルフクラブヘッド製品を製造する。
従来のゴルフクラブヘッドの製造方法により製造されたゴルフクラブヘッド製品に比べ、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法により製造されたゴルフクラブヘッド製品は高いヤング率を有するので、ユーザーがこのゴルフクラブヘッドでゴルフボールを打撃する際、ゴルフボールの球速を増加させ、かつスピン量を低下させることができ、これによりゴルフボールが打撃された後にバウンドし転がる距離を伸ばせるという効果を有する。
また、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法は、前記時効処理工程において、前記フェース板半製品に対して６８０〜７２０℃の温度で１０．５〜１１．５時間の時効処理を行うこともでき、前記第一焼なまし工程において、前記フェース板製品に対して７４０〜７６０℃の温度で４０〜５０分の焼なましを行うこともでき、前記第二焼なまし工程において、前記ゴルフクラブヘッド半製品に対して５８０〜６２０℃の温度で５０〜７０分の焼なましを行うこともできる。これにより、製造されるゴルフクラブヘッド製品のヤング率をさらに向上させ、ユーザーが前記ゴルフクラブヘッドでゴルフボールを打撃する際に、ゴルフボールがバウンドし転がる距離を伸ばせることができる。
また、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法は、前記熱間圧延工程において、厚さが３．４〜３．６ｍｍであるフェース板製品を形成させ、かつ、フェース面の横方向の曲率半径とフェース面の縦方向の曲率半径との差が３０ｍｍ未満であるフェース板製品を形成させることもできる。
また、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法は、前記第二焼なまし工程において、反発係数が０．８２〜０．８３であり、特性時間が２５７μｓ未満であるフェース面を有するゴルフクラブヘッド製品を製造することもできる。
また、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法は、前記時効処理工程により、フェース板半製品の結晶粒のサイズを１８μｍ未満とすることもできる。
本発明の実施例に係るゴルフクラブヘッドの製造方法のフローチャート。
本発明の実施例について、以下、図面を参照して説明する。
図１に示されるように、本発明の実施例に係るゴルフクラブヘッドの製造方法は主に、フェース板半製品の提供工程Ｓ１、時効処理工程Ｓ２、熱間圧延工程Ｓ３、第一焼なまし工程Ｓ４、溶接工程Ｓ５及び第二焼なまし工程Ｓ６を含む。これにより高いヤング率を有するゴルフクラブヘッド製品を製造することができる。
詳しく述べると、フェース板半製品の提供工程Ｓ１は、フェース板半製品を提供するものである。フェース板半製品はチタン合金基材により製造される。前記チタン合金基材は慣用のＴ９Ｓチタン合金であっても良く、すなわち、７〜９．５重量％のアルミニウム、０．５〜２重量％のバナジウム、０．０５〜０．４重量％のケイ素、０．４重量％以下の鉄、０．１５重量％以下の酸素、０．１重量％以下の炭素、０．０５重量％以下の窒素、残部となるチタン及び除去できない不純物を含み、かつ、密度が４．３２〜４．３５ｇ／ｃｍ３である合金を用いても良い。
時効処理工程Ｓ２は、フェース板半製品に対して６５０〜７５０℃の温度で１０〜１２時間の時効処理を行うと同時に、重さ３〜５トンであるスチール板でフェース板半製品に対して力を加えることで、フェース板半製品の結晶粒をさらに緻密にすることができ（結晶粒のサイズが約２９μｍから１８μｍ未満に減少される）、かつ、フェース板半製品の高低差を１ｍｍ未満とすることができるので、最終的に製造されたゴルフクラブヘッド製品のヤング率を向上させる。また、時効処理工程Ｓ２では、フェース板半製品に対して６８０〜７２０℃の温度で１０．５〜１１．５時間の時効処理を行うことが好ましい。注意すべき点は、時効処理工程Ｓ２の温度をチタン合金基材の１／２Ｔｍ（融点）以下に設定しなければならず、これによりフェース板半製品の金属組織が大量に再結晶しながら、結晶粒が成長してしまうことを避けられる。
時効処理工程Ｓ２後に、熱間圧延工程Ｓ３を行う。すなわち、フェース板半製品を熱間圧延することで、フェース板製品を形成させる。フェース板製品の厚さが３．４〜３．６ｍｍであっても良く、フェース面の横方向の曲率半径とフェース面の縦方向の曲率半径との差が３０ｍｍ未満である。
続いて、第一焼なまし工程Ｓ４は、フェース板製品に対して７００〜８００℃の温度で３０〜６０分の焼なましを行う。これにより、フェース板製品の引張強度を向上させることができ、フェース板製品がボールからの衝撃で変形し難くなるようにするので、フェース板製品の寿命を延ばすことができる。また、第一焼なまし工程Ｓ４では、フェース板製品に対して７４０〜７６０℃の温度で４０〜５０分の焼なましを行うことが好ましい。
溶接工程Ｓ５では、第一焼なまし工程Ｓ４を経たフェース板製品及びヘッド本体を溶接することで、ゴルフクラブヘッド半製品を形成させる。注目すべき点は、ヘッド本体は上記のチタン合金基材と同じ合金により製造されていることである。
溶接工程Ｓ５の後にさらに行われる第二焼なまし工程Ｓ６は、ゴルフクラブヘッド半製品に対して５００〜７００℃の温度で３０〜２４０分の焼なましを行うことで、ゴルフクラブヘッド製品を製造する。このゴルフクラブヘッド製品のフェース面の反発係数（coefficient of restitution、ＣＯＲ）は０．８２〜０．８３であり、かつ特性時間（characteristic time、ＣＴ）は２５７μｓ未満である。第二焼なまし工程Ｓ６により、ゴルフクラブヘッド製品の金属組織をα＋β相からα相へ近づくように変化させることで、ゴルフクラブヘッド製品のフェースがボールからの衝撃を受けても湾曲度が変化し難くなるようにし、ゴルフクラブヘッド製品のフェースの寿命を延ばすのみならず、溶接工程Ｓ５で発生した応力を除去し、かつゴルフクラブヘッド製品のフェースとヘッド本体との間の溶接ビードが割れる現象を避けられ、これにより、製造するゴルフクラブヘッド製品の歩留まりを向上させることができる。また、第二焼なまし工程Ｓ６では、ゴルフクラブヘッド半製品に対して５８０〜６２０℃の温度で５０〜７０分の焼なましを行うことが好ましい。
本発明に係るゴルフクラブヘッドの製造方法は、確実に、フェース板半製品の提供工程Ｓ１、時効処理工程Ｓ２、熱間圧延工程Ｓ３、第一焼なまし工程Ｓ４、溶接工程Ｓ５及び第二焼なまし工程Ｓ６により製造されたゴルフヘッド製品が、高いヤング率を有することを証明するために、以下の試験を行った。
（Ａ）時効処理工程の試験
表１に示されるように、本試験は上記Ｔ９Ｓチタン合金基材より製造されたフェース板半製品（フェース板半製品の提供工程Ｓ１）に対して、時効処理Ｓ２を行わないまま熱間圧延工程Ｓ３を行い、フェース板製品を製造した。続いて、７５０℃、４５分で前記フェース板製品を焼なまし（第一焼なまし工程Ｓ４）を経て製造されたフェース板製品をＡ０組とした。また、Ａ１組の焼なましを経て製造されたフェース板製品の条件はＡ０組のフェース板製品とほぼ同一であるが、唯一の違いは、Ａ１組において７００℃、１１時間で時効処理Ｓ２を行ってから熱間圧延工程Ｓ３を行ったことにある。
表１、本試験における各組の処理条件
Figure 0006600378
表１に示されるように、時効処理Ｓ２を行ったＡ１組のフェース板製品のヤング率は１４７Ｇｐａであり、時効処理Ｓ２を行わなかったＡ０組のフェース板製品のヤング率に比べ顕著に高い値を示した。
（Ｂ）第一焼なまし工程の温度試験
表２に示されるように、本試験は慣用のＴ９Ｓチタン合金基材から製造されたフェース板半製品（フェース板半製品の提供工程Ｓ１）に対して、７００℃、１１時間で時効処理（時効処理Ｓ２）を行った後、熱間圧延工程Ｓ３を行い、フェース板製品を製造した。このフェース板製品に対して異なる温度で第一焼なまし工程Ｓ４を行い、フェース板製品をヘッド本体に溶接した後、６００℃の温度で６０分の焼なまし（第二焼なまし工程Ｓ６）を行って、製造されたゴルフクラブヘッド製品をＢ１組及びＢ２組とした。Ｂ１組における第一焼なまし工程Ｓ４の条件は７５０℃、４５分であり、Ｂ２組における第一焼なまし工程Ｓ４の条件は７８０℃、４５分であった。
表２、本試験における各組の処理条件
Figure 0006600378
表２に示されるように、第一焼なまし工程Ｓ４を経たＢ１及びＢ２組のゴルフクラブヘッド製品のヤング率が１３７〜１４７Ｇｐａであり、特に７５０℃の温度で第一焼なまし工程Ｓ４を行ったＢ１組の効果が優れている。
（Ｃ）反発係数と特性時間との関係式
本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法により製造されたゴルフクラブヘッド製品の反発係数及び特性時間に基づいて散布図を作成し、計算により得られた回帰式はCOR=0.0004×CT+0.726である。全米ゴルフ協会（ＵＳＧＡ）に開示された回帰式（COR=0.000436×CT+0.718）と比較すると、同じ特性時間では、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法により製造されたゴルフクラブヘッド製品の反発係数が高い値を示している。すなわち従来のゴルフクラブヘッドの製造方法により製造されたゴルフクラブヘッド製品に比べ、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法により製造されたゴルフクラブヘッド製品が高いヤング率を有することに他ならない。
（Ｄ）ロボットアーム試験の結果
従来のゴルフクラブヘッドの製造方法により製造されたゴルフクラブヘッド製品をＤ０組とし、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法により製造されたゴルフクラブヘッド製品をＤ１組とし、それぞれのゴルフクラブヘッド製品でゴルフボールを打撃した後、ゴルフボールの球速及びスピン量を計測した結果を表３に示す。Ｄ１組のゴルフクラブヘッド製品で打撃されたゴルフボールの球速が増加し、スピン量が低下したので、ゴルフボールが打撃された後にバウンドし転がる距離を３〜５ヤード伸ばせることがわかった。
表３、本試験における各組の試験結果
Figure 0006600378
以上により、従来のゴルフクラブヘッドの製造方法により製造されたゴルフクラブヘッド製品に比べ、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法により製造されたゴルフクラブヘッド製品は高いヤング率を有するので、ユーザーがこのゴルフクラブヘッドでゴルフボールを打撃する際、ゴルフボールの球速を増加させ、かつスピン量を低下させることができ、これによりゴルフボールが打撃された後にバウンドし転がる距離を伸ばせるという効果を有することができる。
本発明は、その精神と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、本発明の範囲を限定するものではない。
Ｓ１ フェース板半製品の提供工程
Ｓ２ 時効処理工程
Ｓ３ 熱間圧延工程
Ｓ４ 第一焼なまし工程
Ｓ５ 溶接工程
Ｓ６ 第二焼なまし工程

Claims (9)

  1. ７〜９．５重量％のアルミニウム、０．５〜２重量％のバナジウム、０．０５〜０．４重量％のケイ素、０．４重量％以下の鉄、０．１５重量％以下の酸素、０．１重量％以下の炭素、０．０５重量％以下の窒素、残部となるチタン及び除去できない不純物を含み、かつ密度が４．３２〜４．３５ｇ／ｃｍ３であるチタン合金基材から製造されたフェース板半製品を提供するフェース板半製品の提供工程と、
    前記フェース板半製品に対して６５０〜７５０℃の温度で１０〜１２時間の時効処理を行う時効処理工程と、
    前記時効処理された後に、前記フェース板半製品を熱間圧延してフェース板製品を形成させる熱間圧延工程と、
    前記フェース板製品に対して７００〜８００℃の温度で３０〜６０分の焼なましを行う第一焼なまし工程と、
    前記第一焼なましされた後に、前記フェース板製品を、前記チタン合金基材から製造されたヘッド本体に溶接することで、ゴルフクラブヘッド半製品を形成させる溶接工程と、
    前記ゴルフクラブヘッド半製品に対して５００〜７００℃の温度で３０〜２４０分の焼なましを行う第二焼なまし工程と、
    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. 前記時効処理工程において、前記フェース板半製品に対して６８０〜７２０℃の温度で１０．５〜１１．５時間の時効処理を行う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. 前記第一焼なまし工程において、前記フェース板製品に対して７４０〜７６０℃の温度で４０〜５０分の焼なましを行う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。
  4. 前記第二焼なまし工程において、前記ゴルフクラブヘッド半製品に対して５８０〜６２０℃の温度で５０〜７０分の焼なましを行う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。
  5. 前記熱間圧延工程において、厚さが３．４〜３．６ｍｍであるフェース板製品を形成させ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。
  6. 前記熱間圧延工程において、フェース面の横方向の曲率半径とフェース面の縦方向の曲率半径との差が３０ｍｍ未満であるフェース板製品を形成させ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。
  7. 前記第二焼なまし工程において、反発係数が０．８２〜０．８３であるフェース面を有するゴルフクラブヘッド製品を製造す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。
  8. 前記第二焼なまし工程において、特性時間が２５７μｓ未満であるフェース面を有するゴルフクラブヘッド製品を製造す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。
  9. 前記時効処理工程により、フェース板半製品の結晶粒のサイズを１８μｍ未満とす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。
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