TWI726380B - 高爾夫球桿頭鑄造法 - Google Patents
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Abstract
一種高爾夫球桿頭鑄造法,用以解決習知鑄造方法之球頭成形率不佳的問題。係包含:成型一殼模,該殼模包含一主澆道,該主澆道連接至少一成型單元,該成型單元具有連接該主澆道的一連接流道,該連接流道藉由一桿頭入澆道連接一桿頭模穴,該桿頭模穴具有一桿面成型部,該桿面成型部的平行線係與該連接流道的一軸線形成一夾角,該夾角為35°~80°,該桿頭模穴連接一桿頭排氣道的一入氣端,該入氣端與該連接流道之軸線具有一最大垂直距離,且該桿頭排氣道之一排氣端朝該主澆道的方向延伸,並超出該桿頭模穴的範圍;驅動該殼模以該主澆道為中心,以400~600rpm的轉速離心1~15秒以進行熔融金屬原料的充填;及以5~10秒內降速至200~300rpm的轉速進行離心30~180秒以使該熔融金屬原料凝固。
Description
本發明係關於一種高爾夫球桿頭的鑄造方法,尤其是一種以大氣離心鑄造法製造高爾夫球桿頭的方法。
習知的高爾夫球桿頭的鑄造方法,通常將數個對應球頭本體形狀的蠟模,設於一基座以形成一蠟模組樹,並將該蠟模組樹浸漿脫蠟後形成一殼模,於重力鑄造機中將該殼模灌入熔融的金屬液,待該金屬液冷卻固化後取出,即得所需球頭本體。惟,習知的鑄造方法之球頭成形率不佳,因而容易造成生產成本的上升,有鑑於此,習知的鑄造方法仍有加以改善之必要。
為解決上述問題,本發明的目的是提供一種高爾夫球桿頭鑄造法,係可以有助於高爾夫球桿頭量產者。
本發明以下所述方向性或其近似用語,例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側面」等,主要係參考附加圖式的方向,各方向性或其近似用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例,非用以限制本發明。
本發明的高爾夫球桿頭鑄造法,包含:將安定氧化鋯粉與矽酸膠或碳酸銨鋯膠形成的一漿體,於一蠟模表面形成6~9mm厚度的一包覆層,
並將具有該包覆層的蠟模進行脫蠟燒結成型一殼模,該殼模包含一主澆道,該主澆道連接至少一成型單元,該成型單元具有連接該主澆道的一連接流道,該連接流道藉由一桿頭入澆道連接一桿頭模穴,該桿頭模穴具有一桿面成型部,該桿面成型部的平行線係與該連接流道的一軸線形成一夾角,該夾角為35°~80°,該桿頭模穴連接一桿頭排氣道的一入氣端,該入氣端與該連接流道之軸線具有一最大垂直距離,且該桿頭排氣道之一排氣端朝該主澆道的方向延伸,並超出該桿頭模穴;驅動該殼模以該主澆道為中心,以400~600rpm的轉速離心1~15秒以進行熔融金屬原料的充填;及降速至200~300rpm的轉速進行離心30~180秒以使該熔融金屬原料凝固。
據此,本發明的高爾夫球桿頭鑄造法,藉由大氣離心鑄造法所成型的殼模,可使該熔融金屬原料充分的充填於該殼模,並且避免造成氣體排出不全的狀況發生,可以確保獲得的高爾夫球桿頭鑄件的完整性,達到提升高爾夫球桿頭成型率的功效;再者,藉由該大氣離心鑄造法之階段式離心,係可以避免該殼模的損壞及該熔融金屬原料凝固不全的情況發生,可以有效提升鑄件的良率,達到減少鑄材浪費,避免成本增加之外,還可以提供該殼模良好的完整度,進一步提高該高爾夫球桿頭鑄件的成型率的效果。
其中,以1200~1370℃加熱90~150分鐘預熱該殼模後離心進行該熔融金屬原料的充填。如此,可以提供該殼模良好的完整度,進一步提高該高爾夫球桿頭鑄件的成型率的效果。
其中,該主澆道具有一基準軸,該主澆道於軸向上具有相對的一注入端及一連接端,該連接流道的一端連接該連接端,以和該主澆道相連通,該連接流道相對的另一端具有一集渣部。如此,該熔融金屬原料中的雜質,係可以藉由離心力集中於該集渣部,具有不會隨著該熔融金屬原料充填至該殼模的其他區域的效果。
其中,該連接流道之軸線通過相對兩端,該軸係與該主澆道之基準軸互相垂直,該連接流道於該軸線方向上的徑向截面具有一最大寬度,該集渣部相對於該基準軸之圓周方向上的寬度為該最大寬度的1.5~2.5倍,該集渣部於該主澆道之基準軸方向上的厚度為3~10mm。如此,具有提供足夠的收集空間來集中雜質的效果。
其中,該桿頭入澆道設置於鄰近該桿面成型部。如此,可以將該桿面成型部視為澆道,具有協助該高爾夫球桿頭鑄件的成型的效果。
其中,該排氣端係連接至該主澆道。如此,具有使流入該桿頭排氣道之熔融金屬原料,係可以灌回該主澆道,並且可以進一步增強該成型單元整體的結構強度的效果。
該成型單元另包含一輔助澆道,該輔助澆道具有連接該桿頭入澆道的一第一端,及連接該桿頭模穴的一第二端,該輔助澆道係位於該桿頭模穴對位於該主澆道的位置,且朝向該主澆道。如此,藉此可以確保該桿頭模穴被完全充填,具有增加高爾夫球桿頭成型率的效果。
其中,以1650~1750℃熔融所需金屬形成該熔融金屬原料,於0.5~3秒內注入該殼模。如此,係具有確保該熔融金屬原料流動性的效果。
其中,以120~400N的離心力離心1~15秒以進行該熔融金屬原料的充填,以40~90N的離心力離心30~180秒以使該熔融金屬原料凝固。
1:主澆道
11:注入端
12:連接端
2:成型單元
21:連接流道
211:集渣部
22:桿頭入澆道
23:桿頭模穴
231:桿面成型部
24:桿頭排氣道
241:入氣端
242:排氣端
25:輔助澆道
251:第一端
252:第二端
T:基準軸
X:軸線
H:最大垂直距離
F:平行線
〔第1圖〕本發明一較佳實施例殼模組樹圖。
〔第2圖〕本發明一較佳實施例殼模之成型單元立體圖。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂,下文特舉本發明之較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下:
本發明之一實施例的高爾夫球桿頭鑄造法,係包括:成型一殼模,及驅動該殼模旋轉以將一熔融金屬原料充填於該殼模內,藉此以獲得一高爾夫球桿頭鑄件。
該殼模係能夠將一蠟模,以一漿體經過沾漿、淋砂或黏砂等流程,以於該蠟模表面形成一包覆層,並將具有該包覆層的蠟模進行脫蠟燒結後成型而成,且,該蠟模的外型係可以具有形成該高爾夫球桿頭鑄件之部分,及澆鑄所需部分,以形成用以充填該熔融金屬原料的殼模,係為本領域人員可以瞭解,本發明在此不作贅述。本實施例中,係以安定氧化鋯粉與矽酸膠或碳酸銨鋯膠形成該漿體,並以6~9mm厚度形成該包覆層,係將該蠟模及該包覆層一併加熱,使該蠟模熔化而從該包覆層中排出以完成脫蠟,藉此,可以提供該殼模良好的完整度,進一步提高該高爾夫球桿頭鑄件的成型率。
請參照第1、2圖所示,詳言之,該殼模包含一主澆道1,該主澆道1連接至少一成型單元2,該主澆道1可以具有一基準軸T,使該殼模能夠以該基準軸T旋轉,並可以由該主澆道1灌入該熔融金屬原料,藉由離心力充填至該成型單元2,另,該成型單元2為數個時,係可以平均的設置於該主澆道1的周圍以形成一殼模組樹,藉此提供該殼模離心時的整體平衡度。該主澆道1於軸向上具有相對的一注入端11及一連接端12,該熔融金屬原料係能夠由該注入端11灌入,並流至該連接端12。
該成型單元2係連接於該主澆道1之連接端12,使注入該主澆道1之熔融金屬原料流入該連接端12後,可以藉由該殼模旋轉之離心力,續流入該成型單元2,詳言之,該成型單元2具有一連接流道21,該連接流
道21的一端連接該主澆道1之連接端12,以和該主澆道1相連通,該連接流道21相對的另一端係可以具有一集渣部211,藉此,該熔融金屬原料中的雜質,係可以藉由離心力集中於該集渣部211,而不會隨著該熔融金屬原料充填至該殼模的其他區域,舉例而言,該成型單元2之連接流道21的兩端之間,係可以藉由一桿頭入澆道22連接一桿頭模穴23,因此,該殼模離心時該熔融金屬原料中的雜質係具有較重的比重,而會越過該桿頭入澆道22,並被集中於該集渣部211,係可以避免雜質流至該桿頭模穴23中,以影響鑄件品質。本實施例中,該連接流道21可以具有通過相對兩端的一軸線X,該軸線X係與該主澆道1之基準軸T互相垂直,該連接流道21於該軸線X方向上的徑向截面具有一最大寬度,該集渣部211相對於該基準軸T之圓周方向上的寬度可以為該最大寬度的1.5~2.5倍,該集渣部211於該主澆道1之基準軸T方向上的厚度可以為3~10mm,藉此,具有提供足夠的收集空間來集中雜質的效果。
該桿頭模穴23係根據欲成型的桿頭而具有相對應造型的空間,該桿頭模穴23具有一桿面成型部231,該桿面成型部231係為高爾夫球桿頭鑄件成型後,形成高爾夫球桿頭之桿面的位置,另,高爾夫球桿頭之桿面係為桿頭相對較厚的區域,亦即,該桿面成型部231係為該桿頭模穴23內空間相對較大的部分,因此,本實施例中,係可以將該桿頭入澆道22設置於鄰近該桿面成型部231,據此,可以將該桿面成型部231視為澆道,以協助該高爾夫球桿頭鑄件的成型。值得注意的是,平行於該桿面成型部231的一平行線F係可以與該連接流道21的軸線X形成一夾角θ,該夾角θ較佳為35°~80°,以避免該夾角θ太小,使該桿頭入澆道22與該連接流道21連接處過度尖銳,容易造成該熔融金屬原料充填過程中,將該連接處之殼模沖刷掉形成渣沙等雜質,並避免該夾角θ太大,該桿面成型部231過於垂直該連接流
道21,造成作為澆道的效果降低,且該桿頭模穴23整體會更靠近該主澆道1,造成離心力下降,充填能力變差。
該成型單元2另具有一桿頭排氣道24,該桿頭排氣道24係用以將該桿頭模穴23中的空氣排出,即,隨著該熔融金屬原料充填進入該桿頭模穴23,係可以將該桿頭模穴23中的空氣推出,因此,該桿頭排氣道24較佳遠離該桿頭入澆道22,詳言之,該桿頭排氣道24具有一入氣端241及一排氣端242,該入氣端241係連接於該桿頭模穴23上,並與該連接流道21之軸線X具有一最大垂直距離H,據此,當該熔融金屬原料流入該桿頭模穴23時,可從距離該桿頭排氣道24的最遠處開始將該桿頭模穴23內的空氣排出,具有確保空氣完整排出的效果。
值得注意的是,該桿頭排氣道24之排氣端242較佳朝該主澆道1的方向延伸,並超出該桿頭模穴23的範圍,以避免因為連通管原理,造成該熔融金屬原料還未完全填滿該桿頭模穴23時,便從該桿頭排氣道24之排氣端242流出,本實施例中,該排氣端242係連接至該主澆道1,具有使流入該桿頭排氣道24之熔融金屬原料,係可以灌回該主澆道1,並且可以進一步增強該成型單元2整體的結構強度的效果。
又,該桿頭模穴23還可連接一輔助澆道25,該輔助澆道25係位於該桿頭模穴23對位於該主澆道1的位置,並且該輔助澆道25係朝向該主澆道1,本實施例中,該輔助澆道25具有連接該桿頭入澆道22的一第一端251,及連接該桿頭模穴23的一第二端252,該熔融金屬原料充填於該桿頭模穴23後,係可以進一步的進入該輔助澆道25,藉此可以確保該桿頭模穴23被完全充填。另外,該熔融金屬原料亦可以由連接該桿頭入澆道22的第一端251,進入該輔助澆道25幫助該桿頭模穴23的充填,具有增加高爾夫球桿頭成型率的效果。
再者,當該熔融金屬原料藉由離心力的作用,從遠離該主澆道1的位置開始,朝該主澆道1的方向進行該桿頭模穴23的充填時,亦可以將該桿頭模穴23中的空氣,漸漸的朝該輔助澆道25推送並排出,特別是該熔融金屬原料充填至超過該桿頭排氣道24之入氣端241時,該桿頭排氣道24的排氣效率會降低,藉由該輔助澆道25可以有助於對該桿頭模穴23中剩餘的氣體進行排氣,以避免空氣殘留於該桿頭模穴23,而造成高爾夫球桿頭鑄件產生氣孔,具有提昇高爾夫球桿頭成型率的效果。
續驅動該殼模以該主澆道1之基準軸T為中心進行旋轉,舉例而言,係能夠以一離心鑄造機驅動該殼模進行旋轉,藉此以產生離心力,並將該熔融金屬原料由該主澆道1注入,經由離心力使該熔融金屬原料充填於該殼模內。詳言之,該熔融金屬原料係可以將所使用的合金熔融成金屬液,或者將不同的金屬熔熔金屬液混合形成該熔融金屬原料,本實施例中,係能夠以1200~1370℃加熱90~150分預熱該殼模,並以1650~1750℃熔融所需金屬形成該熔融金屬原料,於0.5~3秒內注入預熱後的該殼模,確保該熔融金屬原料的流動性,使該熔融金屬原料藉由該殼模旋轉後產生的離心力充填於該殼模內。
值得注意的是,係能夠先以400~600rpm的轉速離心1~15秒,此時產生之離心力為120~400N來給予該熔融金屬原料足夠的離心力進行充填,以確實的充填至該殼模之桿頭模穴23,接著,以5~10秒內降速至200~300rpm的轉速進行離心30~180秒以待該熔融金屬原料完全凝固,此時產生之離心力為離心力40~90N藉此避免持續維持高速離心的情況下,該殼模持續受到高溫及壓力而破裂,亦防止該熔融金屬原料在尚未完全凝固成形的狀態下,轉速過低,導致該熔融金屬原料因尚未凝固而往重力方向逆流,造成桿頭無法確實成形。該熔融金屬原料完全凝固後,將轉速於10~20秒內
降至0,將該殼模破壞後以獲得該高爾夫球桿頭鑄件。
綜上所述,本發明的高爾夫球桿頭鑄造法,係藉由大氣離心鑄造法成型該高爾夫球桿頭的殼模,可使該熔融金屬原料充分的充填於該殼模,並且避免造成氣體排出不全的狀況發生,可以確保獲得的高爾夫球桿頭鑄件的完整性,達到提升高爾夫球桿頭成型率的功效;再者,藉由該大氣離心鑄造法之階段式離心,係可以避免該殼模的損壞及該熔融金屬原料凝固不全的情況發生,可以有效提升鑄件的良率,達到減少鑄材浪費,避免成本增加的功效。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內,相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1:主澆道
11:注入端
12:連接端
2:成型單元
21:連接流道
211:集渣部
22:桿頭入澆道
23:桿頭模穴
231:桿面成型部
24:桿頭排氣道
241:入氣端
242:排氣端
25:輔助澆道
251:第一端
252:第二端
T:基準軸
X:軸線
H:最大垂直距離
F:平行線
Claims (9)
- 一種高爾夫球桿頭鑄造法,包含:將安定氧化鋯粉與矽酸膠或碳酸銨鋯膠形成的一漿體,於一蠟模表面形成6~9mm厚度的一包覆層,並將具有該包覆層的蠟模進行脫蠟燒結成型一殼模,該殼模包含一主澆道,該主澆道連接至少一成型單元,該成型單元具有連接該主澆道的一連接流道,該連接流道藉由一桿頭入澆道連接一桿頭模穴,該桿頭模穴具有一桿面成型部,該桿面成型部的平行線係與該連接流道的一軸線形成一夾角,該夾角為35°~80°,該桿頭模穴連接一桿頭排氣道的一入氣端,該入氣端與該連接流道之軸線具有一最大垂直距離,且該桿頭排氣道之一排氣端朝該主澆道的方向延伸,並超出該桿頭模穴;驅動該殼模以該主澆道為中心,以400~600rpm的轉速離心1~15秒以進行一熔融金屬原料的充填;及降速至200~300rpm的轉速進行離心30~180秒以使該熔融金屬原料凝固。
- 如請求項1之高爾夫球桿頭鑄造法,其中,以1200~1370℃加熱90~150分鐘預熱該殼模後離心進行該熔融金屬原料的充填。
- 如請求項1之高爾夫球桿頭鑄造法,其中,該主澆道具有一基準軸,該主澆道於軸向上具有相對的一注入端及一連接端,該連接流道的一端連接該連接端,以和該主澆道相連通,該連接流道相對的另一端具有一集渣部。
- 如請求項3之高爾夫球桿頭鑄造法,其中,該連接流道之軸線通過相對兩端,該軸係與該主澆道之基準軸互相垂直,該連接流道於該軸線方向上的徑向截面具有一最大寬度,該集渣部相對於該基準軸之圓周方向上的寬度為該最大寬度的1.5~2.5倍,該集渣部於該主澆道之基準軸方向上 的厚度為3~10mm。
- 如請求項1之高爾夫球桿頭鑄造法,其中,該桿頭入澆道設置於鄰近該桿面成型部。
- 如請求項1之高爾夫球桿頭鑄造法,其中,該排氣端係連接至該主澆道。
- 如請求項1至6中任一項之高爾夫球桿頭鑄造法,該成型單元另包含一輔助澆道,該輔助澆道具有連接該桿頭入澆道的一第一端,及連接該桿頭模穴的一第二端,該輔助澆道係位於該桿頭模穴對位於該主澆道的位置,且朝向該主澆道。
- 如請求項1之高爾夫球桿頭鑄造法,其中,以1650~1750℃熔融所需金屬形成該熔融金屬原料,於0.5~3秒內注入該殼模。
- 如請求項1之高爾夫球桿頭鑄造法,其中,以120~400N的離心力離心1~15秒以進行該熔融金屬原料的充填,以40~90N的離心力離心30~180秒以使該熔融金屬原料凝固。
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