KR101019035B1

KR101019035B1 - 퍼터의 헤드 구조

Info

Publication number: KR101019035B1
Application number: KR1020080087238A
Authority: KR
Inventors: 정덕모
Original assignee: 정덕모; 주식회사 로얄초경
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2011-03-04
Also published as: KR20080021573A; KR20090048306A

Abstract

본 발명은 기립부용 초경합금재의 소결금속제품과 수평부용 초경합금재의 소결금속제품에 서로에 대응하는 구멍이 형성되어 있고, 이 구멍에 상기 소결금속제품들과 동일한 재료의 핀이 박혀 있는 상태에서, 확산법에 의해 이들을 서로 접합시키는 퍼터의 헤드 구조에 관한 것이다.

확산법, 소결, 핀, 구멍

Description

퍼터의 헤드 구조{structure of putter head}

본 발명은 퍼터의 헤드 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신소재인 초경합금을 사용하여 골프클럽의 일종인 퍼터의 헤드를 2개의 부분으로 나누어서 제조한 다음, 이들 2개의 부분을 확산접합하기 위한 구조에 관한 것이다.

일반적으로 골프클럽은 우드 클럽, 아이언 클럽, 퍼터 등이 있다. 특히 퍼터의 헤드는 헤드 본체를 스테인레스강, 알루미늄 재료를 사용하여 만들고 나서, 그 본체의 양 측부에 무게중심을 주기 위하여 납이나 은과 같은 비교적 비중이 큰 금속재료를 상기 본체의 양측부에 부착하여 사용되어 왔다.

하지만, 이와 같은 무게중심을 주는 공정은 매우 세심한 작업을 필요하게 되고, 그리고 상기와 같은 재질로 만들어진 헤드에는 사용시 외부충격이나 접촉에 의한 흠집이 생기게 되어, 소정 기간 사용되고 나면 폐기하여야 하는 문제가 있다.

따라서 고경도, 고밀도, 고항절력 성질을 가진 초경합금을 이용하여 퍼터용 헤드를 제조할 필요가 있다.

이러한 필요에 따라, 초경합금으로 만든 퍼터용 헤드가 한국특허등록 제597849호에 개시되어 있다.

상기 등록공보에 개시된 퍼터용 헤드(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전체적으로 ㄴ 자형상으로 되어서 기립부(1)와 수평부(2)를 일체로 포함하고 있다. 상기 기립부는 골프공과 접촉되는 전면 타격부이고 수평부는 지면에 놓인 골프공을 사용자가 손으로 집지 않고 들어올리기에 용이한 도구 역할을 한다.

상기와 같은 형상으로 헤드를 만들기 위한 방법이, 상기 등록공보에 개시되어 있는 데, 상기 등록공보에서는 ㄴ 자 형상의 금형에 텅스텐, 니켈 등의 분말을 넣고 가압하여 ㄴ 자 형상으로 만든 다음, 이 ㄴ 자형 성형물을 소결로에서 예비소결, 최종 소결처리하고 나서, 헤드본체에 삽입될 샤프트(3; 손잡이)를 장착하기 위한 구멍(1a)을 방전가공에 의해 형성하고, 그 다음 연마가공을 통하여 헤드 본체의 표면을 광택처리하는 단계를 포함하는 방법이 개시되어 있다.

하지만, 상기와 같은 형상으로 만들어진 헤드(10)는 기립부(1)가 중실이어서 무게 중심이 가운데 지점에 있게 되어 퍼팅시 골프공의 타격지점이 상기 무게중심에서 벗어나면 목표지점에서 좌우로 벗어나게 된다.

따라서, 상기 헤드의 기립부의 중앙에 구멍(1b)을 형성시켜서 헤드의 무게중심이 상기 구멍에서 좌우측으로 벗어난 기립부의 양측부에 분산되게 하여야 하지만, 현실적으로, 최종 소결처리된 초경합금재의 헤드에 구멍을 형성시키는 것은, 초경합금재의 강성으로 인하여, 다이아몬드 바이트에 의한 절삭/드릴가공이나 방전가공만이 가능하게 하여, 상당한 가공 시간을 필요로 한다고 하는 문제가 있다.

이를 극복하기 위해서는, ㄴ 자 형상의 금형에 텅스텐, 니켈 등의 분말을 넣고 가압하여 ㄴ 자 형상으로 만들 때 상기 구멍(1b)을 만들어야 하지만, ㄴ 자형상 에 구멍을 갖게 하는 금형이 복잡하게 되고, 아울러 헤드의 기하학적 형상이 복잡하게 되어 소결 완료후의 헤드의 각종 부위마다의 수축률을 알기가 어려워 불량률이 높다고 하는 문제가 있다.

본 출원인은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 방법을, 본 출원의 우선권주장 일자와 동일자로 출원되어 10-2007-0113482호로 출원번호가 부여된 특허 명세서에 제시한 바 있다.

상기 특허 명세서에 기재된 방법을 언급하면 다음과 같다.

1. 초경합금용 분말혼합공정

탄화텅스텐(WC)분말 76~85중량%을 주재료로 하고, 첨가분말재로서, 금속코발트(Co) 분말 및 금속니켈(Ni)분말로 이루어진 군중에서 하나의 분말 10~16중량%, 탄화몰리브덴(Mo₂C)분말 3~5중량%, 및 탄화크롬(Cr₂C)분말 2~3중량%를, 상기 주재료에 혼합한다.

여기에서 금속코발트(Co) 분말 또는 금속니켈(Ni)분말은 금속 탄화물을 결합시켜 합금상태로 만드는 역할을 하며, 그리고 탄화몰리브덴(Mo₂C)분말 및 탄화크롬(Cr₂C)은 합금의 내식성과 물리적/기계적 성질을 향상시키는 역할을 한다.

상기 합금용 분말들에 대한 혼합시, 이 합금용 분말들을 볼밀에 장입하고, 알콜, 아세톤, 및 헥산으로 이루어진 군에서 어느 하나를 선택하여 이것을 볼밀 내에 가득히 장입하여 볼밀 속에 공기를 몰아내어서 합금용 분말 혼합 공정 중에 공기에 의하여 합금용 분말이 산화되지 않도록 한다. 볼밀에 의한 분말 혼합시간은 50~70시간 실시하여 각 합금용 분말 성분이 균일하게 섞이고 원하는 분말의 입도를 균일하게 유지해야 합금의 품질이 좋아진다.

2. 스크린 공정

혼합이 완료된 합금용 분말들을 1000~1500 메시 스크린에 의해 체별하여 합금 분말 중에 혼입되어 있는 이물질이나 분쇄되지 않은 큰 입자의 분말들을 제거한다.

3. 건조공정

스크린이 완료된 혼합된 합금용 분말들을 건조기에서 50~90℃에서 건조한다. 이때에 혼합된 합금 분말이 덩어리화가 되지 않게 잘 저어 주어야 한다.

4. 조립공정

건조된 합금용 분말을, 조립기에 넣어 프레스로 성형하기에 좋은 입도를 가진 과립형태의 조립(造粒)분말을 만든다.

이것을 합금조제분말이라고 칭하며, 이것을 밀폐된 용기에 담아서 건조한 곳에 저장하여야 한다.

5. 초경합금소재로 퍼터의 헤드를 제조하는 공정

5-1. 압축성형공정

퍼터의 헤드의 일부분을 이루는 기립부용 제1금형과 수평부용 제2금형에, 각각 상기 합금조제분말을 넣고 분말성형프레스에서 1~2ton/cm²의 압력으로 압축성형한다.

5-2. 예비소결공정

그 다음 제1금형과 제2금형에서 압축성형된 성형품을 예비 소결로에 장입하여 600~900℃의 온도로 1~2시간 동안 진공 또는 불활성 가스의 분위기에서 예비소결한다.

5-3. 공작기계에 의한 성형가공공정

예비 소결한 기립부용 성형물과 수평부용 성형물은 큰 충격이 없으면 잘 파손되지 않으므로, 공작기계에서 성형 가공이 가능하므로, 가능한 한 완성품의 형상에 가까운 형상과 치수에 도달될 때까지 조형가공한다. 특히 샤프트를 장착시키기 위한 구멍(1a)이나 무게중심을 기립부의 양측에 있게 하기 위한 그리고 탄발골프공과 충돌할 시 골프공에 대한 헤드 자중의 힘을 작게 부여하기 위한 구멍이 용이하게 공작기계에 의해 형성될 수 있다.

여기에서 상기 구멍은, 구매자의 요구에 따라, 선택적으로 관통구멍이거나 일측이 막인 구멍이 될 수 있다.

5-4. 최종소결공정

조형가공 완료 후 최종 소결로에 조형가공 완료된 기립부/수평부용 성형물들을 장입하여 1350~1500℃의 온도로 1~2시간 동안 진공 또는 수소가스 분위기에서 소결하면 초경합금의 기립부/수평부용 소결금속제품들이 완성된다.

5-5. 결함부위 수정공정

그 다음, 상기 소결금속제품들의 외형상의 결함여부를 검사한 후, 절삭가공, 연삭, 연마가공, 방전가공 등을 행하여 상기 결함부위를 수정한다.

5-6. 표면광택처리공정

그 다음, 연마공정에 의해 소결금속제품들에 대한 광택처리를 행한다.

5-7. 확산접합공정

그 다음, 기립부/수평부용 소결금속제품들을 서로 금속간 확산접합법에 의해 접합시킨다.

여기에서, 확산접합법에 의한 접합공정은 기립부용 소결금속제품과 수평부용 소결금속제품이 서로 접합될 부분을 맞닿게 하는 상태에서 진공로에 장입한 다음 1350~1450℃의 온도에서 상기 접합부위에 2~3kg/cm²의 압력을 가하면 완료된다.

5-8. 재광택처리공정

그 다음, 상기 접합공정이 고온에서 수행되는 관계로 소결금속제품들의 표면이 손상되기 때문에 그 표면에 광택을 내기 위해 표면에 대하여 재연마작업을 수행한다.

5-9. 중심타구면 접착공정

상기 공작기계에 의한 성형가공공정(5-3)에서 형성된 구멍에 초경합금소재의 중심타구면(sweet spot)을 접착제에 의해 접합시키다.

즉, 상기 특허 명세서에서 본 출원인이 제시한 방법을 요약하면, 초경합급 제조용 금속분말을 별도의 금형에 충전하여 가압하여서 헤드를 이루고 있는 기립부와 수평부를 성형한 후, 이 성형물을 예비 소결에 의해 일정 강도를 가진 소결 성형품을 만든 다음, 골프공 타격을 위한 타격면을 형성시키기 위한 구멍과 샤프트를 장착하기 위한 구멍 등을 기립부와 수평부에 기계가공에 의해 형성시킨 다음, 최종 소결처리 하고 나서, 확산법에 의한 접합에 의해 상기 기립부와 상기 수평부를 서로 접합시키는 방법이었다.

하지만, 상기 확산법에 의한 접합공정이, 상기된 바와 같이, 고온에서 수행되었다가 냉각시키는 공정이어서, 기립부용 최종소결금속제품과 수평부용 최종소결금속제품이 신장/수축되는 과정에 기립부용 최종소결금속제품과 수평부용 최종소결금속제품과의 접합부위가 서로 어긋나 이들 간의 접합이 불량하게 될 뿐만 아니라 상기 확산법에 의한 접합공정시 상기 접합부위에 대해 압력을 부여하게 되어서 기립부용 최종소결금속제품과 수평부용 최종소결금속제품 간에 미끄럼이 발생하여 상기 접합부위가 어긋난다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 탄화텅스텐(WC)분말 76~85중량%를 주재료로 하고, 첨가분말재로서, 금속코발트(Co) 분말 및 금속니켈(Ni)분말로 이루어진 군중에서 하나의 분말 10~16중량%, 탄화몰리브덴(Mo₂C)분말 3~5중량%, 및 탄화크롬(Cr₂C) 분말 2~3중량%를, 상기 주재료에 혼합하는 초경합금용 분말혼합공정에 의해 혼합된 초경합금분말을 제1금형에 넣고, 압축성형한 다음 예비소결처리되어 기계가공을 통하여 샤프트를 장착하기 위한 구멍과 중앙에 구멍이 형성되고 나서 최종소결처리된 기립부와, 그리고 상기 기립부와 동일한 재질인 상기 초경합금분말을 제2금형에 넣고 압축성형한 다음 예비소결처리되어 기계가공을 통하여 원하는 형상으로 만들고 나서 최종 소결처리된 수평부를 확산법에 의한 접합에 의해 일체로 포함하고 있는 퍼터의 헤드로서, 상기 수평부와 상기 기립부가 서로 확산법에 의한 접합에 의해 일체로 형성된 상태에서 상기 기립부의 골프공 타격면을 전방면으로 할 때, 상기 기립부의 뒷면 하단 양측에는 제1구멍이 형성되어 있고, 상기 기립부의 뒷면 하단과 면접촉하게 되는 수평부의 전방면 중앙 양측에는 제2구멍이 형성되어 있으며, 상기 제1 및 제2구멍은 서로 일대일로 마주하고 있으며, 서로 마주하는 제1 및 제2구멍들 간에는 상기 기립부와 상기 수평부의 재질과 동일한 하나의 핀이 삽입되어 있는 퍼터 의 헤드 구조에 의해 상기 목적을 달성할 수 있다.

상기와 같은 방법에 의하면, 기립부용 소결금속제품과 수평부용 소결금속제품 간의 접합이 위치 어긋남 없이 정확하게 수행되어, 기립부용 소결금속제품과 수평부용 소결금속제품과의 접합부위가 눈으로 확인될 수 없을 정도로 매끈하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 실시예를 설명함에 있어서, 퍼터헤드의 제조에 관련된 제반 사항이 종래기술에 언급된 본 출원인에 의해 출원된 특허출원번호 제10-2007-0113482호의 명세서와 동일하여 이를 참조하면 되며, 다만, 기립부와 수평부 간의 확산접합구조가 본 출원인에 의해 출원된 것과 상이하므로 이 부분에 대해서만 이하 상세히 설명될 것이다.

본 실시예에 의해 만들어진 퍼터의 헤드는, 도 1에 도시된 바와 같이, 탄화텅스텐(WC)분말 76~85중량%를 주재료로 하고, 첨가분말재로서, 금속코발트(Co) 분말 및 금속니켈(Ni)분말로 이루어진 군중에서 하나의 분말 10~16중량%, 탄화몰리브덴(Mo₂C)분말 3~5중량%, 및 탄화크롬(Cr₂C) 분말 2~3중량%를, 상기 주재료에 혼합하는 초경합금용 분말혼합공정에 의해 혼합된 초경합금분말을 제1금형에 넣고 압축성형한 다음, 예비소결처리되어 기계가공을 통하여 샤프트(3)를 장착하기 위한 구 멍(1a)과 중앙에 구멍(1b)이 형성되고 나서 최종소결처리된 기립부(1)와, 그리고 상기 기립부(1)와 동일한 재질인 상기 초경합금분말을 제2금형에 넣고 압축성형한 다음 예비소결처리되어 기계가공을 통하여 원하는 형상으로 만들고 나서 최종 소결처리된 수평부(2)를 확산법에 의한 접합에 의해 일체로 포함하고 있다. 여기에서 상기 제1금형과 상기 제2금형 각각은 상기 기립부와 상기 수평부 각각에 상응하는 형상을 가진 내부공간을 가지고 있다.

상기 수평부(2)와 상기 기립부(1)가 서로 확산법에 의한 접합에 의해 일체로 형성된 상태에서 상기 기립부(1)의 골프공 타격면을 전방면으로 할 때, 상기 기립부(1)의 뒷면 하단 양측에는 구멍(4)이 형성되어 있고, 상기 기립부(1)의 뒷면 하단과 면접촉하게 되는 수평부(2)의 전방면 중앙 양측에는 구멍(5)이 형성되어 있다.

상기 구멍(4)과 상기 구멍(5)은 서로 일대일로 마주하고 있으며, 서로 마주하는 구멍(4, 5)들 간에는 상기 기립부와 상기 수평부의 재질과 동일한 하나의 핀(P)이 삽입되어 있다.

상기 핀(P)이 상기 구멍(4, 5)에 삽입되게 되면, 소결된 기립부와 수평부에 대하여 핀(P)의 길이방향 외력 이외의 방향의 외력이 작용하여도 상기 기립부와 수평부 간의 임시적 결합이 유지되게 되며, 아울러 이들을 고온 및 냉각 상태에서 수행되는 상기 확산법에 의한 접합시에도, 각종 부위마다의 열팽창률 차이로 인한 기립부와 수평부 간의 접합부위에 있어서 위치 어긋남을 방지하게 된다.

또한, 상기 소결된 기립부와 수평부를 확산법에 의한 접합시, 이들을 고온 상태에서 가압하여도 상기 핀(P)으로 인하여 이들 간의 접합부위의 위치 어긋남이 방지되게 된다.

여기에서, 상기 확산법에 의한 접합은 기립부용 소결금속제품과 수평부용 소결금속제품이 서로 접합될 부분을 맞닿게 하는 상태에서 진공로에 장입한 다음 1350~1450℃의 온도에서 상기 접합부위에 2~3kg/cm²의 압력을 가하면 완료된다.

도 1은 퍼터 헤드의 구조를 도시한 사시도.

Claims

탄화텅스텐(WC)분말 76~85중량%를 주재료로 하고, 첨가분말재로서, 금속코발트(Co) 분말 및 금속니켈(Ni)분말로 이루어진 군중에서 하나의 분말 10~16중량%, 탄화몰리브덴(Mo₂C)분말 3~5중량%, 및 탄화크롬(Cr₂C) 분말 2~3중량%를, 상기 주재료에 혼합하는 초경합금용 분말혼합공정에 의해 혼합된 초경합금분말을 제1금형에 넣고 압축성형한 다음 예비소결처리되어 기계가공을 통하여 샤프트(3)를 장착하기 위한 구멍(1a)과 중앙에 구멍(1b)이 형성되고 나서 최종소결처리된 기립부(1)와, 그리고 상기 기립부(1)와 동일한 재질인 상기 초경합금분말을 제2금형에 넣고 압축성형한 다음 예비소결처리되어 기계가공을 통하여 원하는 형상으로 만들고 나서 최종 소결처리된 수평부(2)를 확산법에 의한 접합에 의해 일체로 포함하고 있는 퍼터의 헤드로서,

상기 수평부(2)와 상기 기립부(1)가 서로 확산법에 의한 접합에 의해 일체로 형성된 상태에서 상기 기립부(1)의 골프공 타격면을 전방면으로 할 때, 상기 기립부(1)의 뒷면 하단 양측에는 구멍(4)이 형성되어 있고, 상기 기립부(1)의 뒷면 하단과 면접촉하게 되는 수평부(2)의 전방면 중앙 양측에는 구멍(5)이 형성되어 있으며,

상기 구멍(4)과 상기 구멍(5)은 서로 일대일로 마주하고 있으며, 서로 마주하는 구멍(4, 5)들 간에는 상기 기립부와 상기 수평부의 재질과 동일한 하나의 핀(P)이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 퍼터의 헤드 구조.