TW202218771A - 高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法 - Google Patents

Abstract

一種高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法，其係分別預成形桿頭初胚與補強部件，桿頭初胚於預定之補強部位形成凹槽，補強部件與桿頭初胚之凹槽相匹配，補強部件之材料硬度大於軟鐵材料之桿頭初胚，接續將補強部件裝設於桿頭初胚的凹槽中，並將補強部件與桿頭初胚的凹槽的槽壁的組合部位全面熔接固結，再經共鍛加工手段成形為桿頭成品，藉此，使製成的桿頭之主體部分維持軟鐵桿頭的柔和打感、控球性和愉悅的打擊音感外，能針對易損壞之部位改設較高硬度之補強部件以減少桿頭於使用過程磕碰傷，並對預定部位增加其硬度，使桿頭在擊球過程中，不易因碰撞而產生永久性磨損，能長時間維持桿頭原功能性與擊球的準確性。

Description

高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法

本發明係關於一種高爾夫球桿桿頭之製法，尤指鍛造軟鐵型鐵桿(iron)或挖起桿(wedge)等球桿之桿頭製法。

為使高爾夫鐵桿或挖起桿等球桿於擊球時，具備柔和的擊球感、易控球性及較佳擊球音感等功效，前述之鐵桿或挖起桿等皆採用較低硬度的軟鐵材料製成的球桿桿頭，前述軟鐵材料一般係選用美國材料編號SAE 1020C、SAE 1025C、SAE 1030C或SAE 1035C等低碳鋼材料。

前述採用軟鐵材料製成的鐵桿桿頭或挖起桿桿頭中，因桿頭材料的硬度較低，其材料硬度約為HRB70～HRB90之間。於使用者打擊的使用過程中，鐵桿桿頭或挖起桿桿頭容易因碰撞而碰傷，造成桿頭產生永久性的外觀缺陷，或者，桿頭的打擊面易因多次擊球碰撞而易於磨損甚至產生凹陷，以致影響桿頭擊球時之方向控制和擊球的準確性。或者，打擊面的線溝容易磨損，影響擊球時的球體旋轉量(spin)，進而影響擊球距離和方向性。以及球頭的底部(sole)也容易磨損，以致桿頭底部的反彈角(Sole bounce)會被改變，影響擊球的彈道角度、高度和飛行距離等。

本發明之目的在於提供一種高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法，解決現有軟鐵材料製成的鐵桿桿頭或挖起桿桿頭等選用軟鐵材料，因材料硬度低、耐磨性差，而易於磨損、變形及影響桿頭的擊球性能等問題。

為了達成前述目的，本發明所提出的高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法係包括： 預成形桿頭初胚之步驟，其係將材料硬度介於洛氏硬度試驗之硬度標準HRB50～HRB105之間且不超過HRB105之低硬度鐵系材料成形為預定形狀之桿頭初胚，並於所述桿頭初胚預定之補強部位形成凹槽； 預成形補強部件之步驟，其係將材料硬度介於洛氏硬度試驗之硬度標準HRC15～HRC55之高硬度鐵系材料成形為預定形狀之補強部件，所述補強部件之形狀與所述桿頭初胚之補強部位之凹槽形狀相匹配； 桿頭初胚與補強部件組合熔接之步驟，其係將所述補強部件嵌設於所述桿頭初胚相對應的凹槽中，並以熔接手段將所述補強部件與所述桿頭初胚的凹槽的槽壁之間的組合部位予以全面熔接固結一體；以及 以共鍛手段成形桿頭成品之步驟，其係將熔接固結一體之補強部件與桿頭初胚一同置於鍛模中，並加熱至700℃～1100℃之間，再施以至少一次共鍛加工手段，使所述補強部件與所述桿頭初胚藉由熱壓而產生共晶結合，並成形為預定形狀之桿頭成品。

藉由前述高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法之發明，其至少具備以下功效： 1.本發明係針對鍛造軟鐵型之球桿桿頭易於損壞之待補強之部位改設以較高硬度材料之補強部件，藉以減少桿頭於使用過程磕碰傷，且本發明能使桿頭預定補強部部位增加其硬度，在桿頭擊球的過程中，不容易因碰撞而產生永久性的外觀缺陷或磨損，相較於現有單純軟鐵製造的鐵桿桿頭或挖起桿桿頭，本發明製成的桿頭具有延長使用壽命之功效。 2.本發明於相異硬度的桿頭初胚與補強部件組合熔接後，係再經過高溫、高壓之共鍛加工步驟而成為桿頭成品，使相異材料的桿頭初胚與補強部件組合後，藉由桿頭初胚與補強部件之間全部結合部位的熔接固結，使彼此的金屬結構體緊密結合無間隙，再搭配後續共鍛加工之熱壓作用等雙重作用，使相異的材料確實達到共晶結合並完全融合為一體，能使最終鍛造成形後的桿頭成品的外形具備良好的完整性。同時能使該桿頭成品因其桿頭主體維持原較低硬度鐵系材料，僅局部預定補強部件改設較高硬度鐵系材料，使製成的球桿桿頭能保持原鍛造軟鐵球桿桿頭應有的柔和打感，維持良好的控球性能和愉悅的打擊音感。 3.承上所述，本發明於相異硬度的桿頭初胚與補強部件組合熔接步驟中，係係桿頭初胚與補強部件之間全部結合部位予以熔接固結，使彼此的金屬結構體緊密結合無間隙，接續於高溫、高壓之共鍛加工形成桿頭成品之步驟中，能夠有效避免共鍛加工過程中，補強部件相對於桿頭初胚產生偏位之問題，確保補強部位的正確性，同時還能使最終鍛造成形後的球桿桿頭的外形具備良好的完整性，且無焊接熔融後的表面缺陷和焊接痕跡。 4.當鍛造軟鐵型之球桿頭易於損壞之待補強部位設定於擊球面或桿頭底部時，其能利用較高硬度的補強部件作為擊球面，並在其表面設置線溝，以及擊球時經常性與地面磨擦的桿頭底部，能增加鍛造桿頭擊球面與桿頭底部的表面耐磨耗性，使其能長時間維持如線溝和底部反彈角等原設計的功能性與擊球的準確性。

本發明高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法，所述桿頭初胚與補強部件組合熔接之步驟中，以熔接手段將所述補強部件與所述桿頭初胚的凹槽的槽壁之間的組合部位予以全面熔接固結一體後，對補強部件與桿頭初胚之間的熔接部位以噴砂手段清除因焊接高溫產生的氧化物，再對焊接固定的補強部件與桿頭初胚之間的熔接部位施以適當的少量表面研磨，以去除焊接時熔融溢流後凝固的多餘材料，確保鍛造成形後桿頭成品具備良好的品質。

本發明高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法還能進一步依據球桿頭桿的設計需求，令桿頭初胚中之凹槽之深度作深淺變化，補強部件依據凹槽之深度變化而作相對應的改變。如此，於相異硬度的桿頭初胚與補強部件組合熔接後，係再經過高溫、高壓之共鍛手段而形成桿頭成品，使相異材料的桿頭初胚與補強部件經過鍛造加工後相異的材料能夠達到較佳的融合狀態，以及使桿頭成品因其較低硬度鐵系材料之桿頭主體與局部性之較高硬度鐵系材料之補強部件達到較佳的配置，使製成的球桿桿頭能兼具柔和打感、愉悅的打擊音感、控球性能及擊球性能。

本發明係一種高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法，該鍛造軟鐵型球桿桿頭至少適用如鐵桿(iron)桿頭或挖起桿(Wedge)等型式之球桿桿頭。請配合參看圖1所示之流程圖，所述鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法係包括；預成形桿頭初胚之步驟、預成形補強部件之步驟、桿頭初胚與補強部件組合熔接之步驟以及以共鍛手段（Co-Forging）成形桿頭成品之步驟。以下進一步對前述的每一步驟提出說明。

所述預成形桿頭初胚之步驟，係將材料硬度介於洛氏硬度試驗（Rockwell hardness test）之硬度標準HRB50～HRB105之間且不超過HRB105之低硬度鐵系材料成形為預定形狀之桿頭初胚，如圖5至圖9所示，並於所述桿頭初胚20預定之補強部位形成凹槽21、21A、21B。所述桿頭初胚20之補強部位係依球桿桿頭之設計需求而決定，其中，所述補強部位可為桿頭之刃部(blade)、背部(back)、打擊面部(face)及底部(sole)中之任一部位或複數部位，且所述補強部位可為桿頭之刃部(blade)、背部(back)、打擊面部(face)及底部(sole)等各部位中之局部或全部。如圖5所示，其揭示形成凹槽21之所述補強部位為打擊面部之全部；如圖7所示，其揭示形成凹槽21之所述補強部位為打擊面部之局部；如圖9所示，其揭示形成凹槽21、21A、21B之所述補強部位為打擊面部、背部及底部。

所述桿頭初胚係選用含碳量0.5%以下之低碳鋼材料或中碳鋼鋼材。例如：美國材料編號SAE 1020C、SAE 1025C、SAE 1030C、SAE 1035C等低碳鋼材料，或是SAE 1040C等中碳鋼材料，或是SAE 8620鎳鉻鉬合金鋼，或是其他包含鎳(Ni)、鉻(Cr)或錳(Mn)等微量金屬元素之低碳合金鋼材。

如圖2所示，所述預成形桿頭初胚之步驟中，較佳的實施方式係將低硬度鐵系材料（軟鐵材料）之棒材10經折彎後，以鍛造加工手段進行製胚、再以鍛造加工手段成形預定形狀之桿頭胚體200，如圖3所示，於鍛造加工手段成形預定形狀之桿頭胚體200後，再以機械加工成形具有凹槽21之桿頭初胚20。於所述桿頭胚體20預定之補強部位形成之凹槽，也可以搭配鍛造模具於桿頭初胚鍛造加工時一併成形。

所述預成形桿頭初胚之步驟中，如圖6、圖8及圖9所示，較佳的，控制凹槽21之深度尺寸範圍為0.2mm～5.0mm，前述凹槽21、21A、21B係依桿頭初胚20預定之不同補強部位之設計需求而調整其深度，如圖6及圖9所示，所述凹槽21、21A、21B之深度可為凹槽21、21A、21B之各部位呈相同深度之型態，或者，凹槽之深度呈深淺變化。如圖8所示的較佳實施例中，該凹槽21之周圍部分深度小於凹槽21之中間區域之深淺變化。

所述預成形補強部件之步驟，係將材料硬度介於洛氏硬度試驗（Rockwell hardness test）之硬度標準HRC15～HRC55之高硬度鐵系材料預成形為預定形狀之補強部件，如圖4至圖9所示，所述補強部件30、30A、30B之形狀係與所述桿頭初胚20之補強部位之凹槽21、21A、21B形狀相匹配，且所述補強部件30、30A、30B之材料硬度大於所述桿頭初胚20之材料硬度。

所述預成形補強部件之步驟中，用於成形所述補強部件之高硬度鐵系材料可以選用材料硬度範圍為HRC20～HRC50的中碳鋼材或高碳鋼材，例如：美國材料編號SAE 1045C、SAE 1050C、SAE 1055C或SAE 1060C等碳鋼材料。或是材料硬度為HRC20C~HRC55，含碳量在0.3%至0.6%之間，且含有其他合金元素的合金鋼，例如：美國材料編號SAE 4130鉻鉬(CrMo)合金鋼、SAE 4140鉻鉬合金鋼、SAE 4340鉻鉬合金鋼等。或是材料硬度為HRC20～HRC55之不鏽鋼，例如：馬氏體時效鋼(SUS630)或是麻時效鋼(Maraging steel)等。

所述桿頭初胚與補強部件組合熔接之步驟，如圖4至圖9所示，係將預成形的補強部件30嵌設於預成形的桿頭初胚20的凹槽21中，並以熔接手段將所述補強部件30與所述桿頭初胚20的凹槽21的槽壁之間的組合部位予以全面性熔接固結一體。前述以熔接手段將所述補強部件30與所述桿頭初胚20的凹槽21的槽壁之間的組合部位予以全面熔接固結一體，係指補強部件30背面及其周邊側面與所述桿頭初胚20的凹槽21的槽壁對應組合之所有部位進行全面性熔接固結，並能避免補強部件與所述桿頭初胚20結合部位之間產生間隙，確保相異材質之補強部件與桿頭初胚之間的接合部位具有良好的結合穩固性。所述熔接手段係依補強部件及桿頭初胚選用之材料而設定加熱熔接溫度。於本較佳實施例中，係設定所述熔接手段之加熱熔接溫度為1700℃至2500℃。所述熔接手段可以選用氬弧熔接、等離子熔接或是鐳射熔接等。

所述桿頭初胚與補強部件組合熔接之步驟中，以熔接手段將所述補強部件與所述桿頭初胚的凹槽的槽壁之間的組合部位予以全面熔接固結一體後，還可進一步對補強部件與桿頭初胚之間的熔接部位以噴砂手段清除因熔接高溫產生的氧化物，或者再對熔接固結一體的補強部件與桿頭初胚之間的熔接部位施以適當的少量表面研磨，以去除因熔焊接時熔融溢流後凝固的多餘材料。

所述以共鍛手段（Co-Forging）成形桿頭成品之步驟中，其係將熔接固結一體之補強部件與桿頭初胚一同置於鍛模中，並加熱至700℃～1100℃之間，再施以至少一次共鍛加工手段使熔接固結一體所述補強部件與所述桿頭初胚於鍛模中藉由高溫、高壓的共鍛加工作用產生共晶結合，並成形為預定形狀之桿頭成品，所述桿頭初胚與補強部件之間經鍛造加工後，使兩相異的金屬材料共晶結合而完全融合為一體，金屬組織結構緊密結合，使桿頭成品的外形完整，且無焊接熔融後的表面缺陷和焊接痕跡等。

所述以共鍛手段成形桿頭成品之步驟中，其係依桿頭形狀的加工需求或對嵌設焊接有補強部件之桿頭本體後材料性能的需求而設定鍛造加工的次數，理論上，鍛造加工的次數愈多，桿頭初胚的金屬材料和嵌設固接的補強部件的金屬材料之間的共晶結合愈緊密，使兩者的金屬材料的金相組織更加細緻。

前述以共鍛手段成形桿頭成品步驟後，接續依桿頭產品的需求，於桿頭的擊球面部加工出線槽其其他形狀之機械加工步驟，之後，再經研磨、清潔、噴漆或電鍍等後續的表面處理步驟等，而完成桿頭產品。所述線槽加工，以及研磨、清潔、噴漆和電鍍等表面處理步驟皆屬現有技術，於此不再贅述。

由前述說明可知，本發明高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法係針對鍛造軟鐵型之球桿桿頭易於損壞之待補強部位改設以較高硬度材料之補強部件，藉由桿頭初胚與補強部件之間全部結合部位的熔接固結，使彼此的金屬結構體緊密結合無間隙，再搭配後續共鍛加工之熱壓作用等雙重作用，使相異的材料達到共晶結合並完全融合為一體，能使最終鍛造成形後的桿頭成品的外形具備良好的完整性。同時能使該桿頭成品因其桿頭主體維持原較低硬度鐵系材料，僅局部預定補強部件改設較高硬度鐵系材料，使製成的球桿桿頭能保持原鍛造軟鐵球桿桿頭應有的柔和打感，維持良好的控球性能和愉悅的打擊音感。

此外，本發明高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法針對鍛造軟鐵型之球桿桿頭易於損壞之待補強部位改設以較高硬度材料之補強部件，藉以減少桿頭於使用過程可能發生磕碰傷，且本發明能使球桿桿頭預定補強部部位增加其硬度，在擊球的過程中，不容易因碰撞而產生永久性的外觀缺陷或磨損，相較於現有單純軟鐵製造的鐵桿桿頭或挖起桿桿頭，本發明製成的桿頭具備有延長使用壽命之功效，同時，球桿不易因碰撞而產生缺陷或磨損，能使桿頭長時間維持其形狀的完整性，如擊球面之線溝和底部反彈角等，確保桿頭維持其原設計的功能性與擊球的準確性。

10:棒材 200:桿頭胚體 20:桿體初胚 21:凹槽 21A:凹槽 21B:凹槽 30:補強部件 30A:補強部件 30B:補強部件

圖1係本發明高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法的流程圖。 圖2係圖1所示高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法中之預成形桿頭初胚之步驟較佳實施例之示意圖。 圖3係圖2鍛造成形桿體胚體後，再機械加工形成凹槽之示意圖。 圖4係本發明高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法中，預成形之桿頭初胚與預成形之補強部件之結合前之立體示意圖。 圖5係本發明高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法中預成形之桿頭初胚與補強部件組合熔接之示意圖。 圖6是圖5所示預成形之桿頭初胚與補強部件組合熔接後之側視剖面示意圖。 圖7係本發明高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法中預成形之桿頭初胚與補強部件組合熔接之另一較佳實施例之示意圖。 圖8是圖7所示預成形之桿頭初胚與補強部件組合熔接後之側視剖面示意圖。 圖9係本發明高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法中預成形之桿頭初胚與補強部件組合熔接之另一較佳實施例之示意圖。

Claims (8)

1. 一種高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法，係包括： 預成形桿頭初胚之步驟，其係將材料硬度介於洛氏硬度試驗之硬度標準HRB50～HRB105之間且不超過HRB105之低硬度鐵系材料成形為預定形狀之桿頭初胚，並於所述桿頭初胚預定之補強部位形成凹槽； 預成形補強部件之步驟，其係將材料硬度介於洛氏硬度試驗之硬度標準HRC15～HRC55之高硬度鐵系材料成形為預定形狀之補強部件，所述補強部件之形狀與所述桿頭初胚之補強部位之凹槽形狀相匹配； 桿頭初胚與補強部件組合熔接之步驟，其係將所述補強部件嵌設於所述桿頭初胚相對應的凹槽中，並以熔接手段將所述補強部件與所述桿頭初胚的凹槽的槽壁之間的組合部位予以全面熔接固結一體；以及 以共鍛手段成形桿頭成品之步驟，其係將熔接固結一體之補強部件與桿頭初胚一同置於鍛模中，並加熱至700℃～1100℃之間，再施以至少一次共鍛加工手段，使所述補強部件與所述桿頭初胚藉由熱壓而產生共晶結合，並成形為預定形狀之桿頭成品。
2. 如請求項1所述之高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法，其中，所述桿頭初胚與補強部件組合熔接之步驟中，所述熔接手段之加熱熔接溫度為1700℃至2500℃。
3. 如請求項2所述之高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法，其中，所述桿頭初胚與補強部件組合熔接之步驟中，以熔接手段將所述補強部件與所述桿頭初胚的凹槽的槽壁之間的組合部位予以全面熔接固結一體後，對所述補強部件與所述桿頭初胚之間的熔接部位以噴砂手段清除因焊接高溫產生的氧化物，再對焊接固定的所述補強部件與所述桿頭初胚之間的熔接部位施以表面研磨，以去除焊接時熔融溢流後凝固的多餘材料。
4. 如請求項1、2或3所述之高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法，其中，所述桿頭初胚選用含碳量0.5%以下之低碳鋼材料或中碳鋼鋼材。
5. 如請求項1、2或3所述之高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法，其中，所述桿頭初胚預定之補強部位為桿頭之刃部、背部、打擊面部及底部中之至少一部位之局部或全部，並控制所述凹槽之深度尺寸範圍為0.2mm～5.0mm。
6. 如請求項5所述之高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法，其中，所述凹槽之深度為凹槽之各部位呈相同深度之型態。
7. 如請求項5所述之高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法，其中，所述凹槽之深度呈深淺變化之型態。
8. 如請求項7所述之高爾夫鍛造軟鐵型球桿桿頭之製法，其中，所述凹槽之深度為所述凹槽之周圍部分深度小於所述凹槽之中間區域之深淺變化型態。

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