TWI731632B - 鈦合金高爾夫球桿頭 - Google Patents

Abstract

一種鈦合金高爾夫球桿頭，包含有桿頭殼體，及設置於桿頭殼體開口處的打擊面板，其中該打擊面板由鈦合金製造而成，該鈦合金以重量百分比計包含：重量百分比平衡的鈦；鋁5%、錫1%、鉻1%、鐵1%，以及包含碳0.05%、氮0.05%、氧0.1%的微量元素，其中該鈦合金經720℃固溶處理並冷卻後的抗拉強度151.4千磅/平方英寸、降伏點應力143.1千磅/平方英寸、延伸率15.6%。

Description

鈦合金高爾夫球桿頭

本發明是關於一種鈦合金高爾夫球桿頭，由指一種具有良好抗拉強度、降伏點應力、延伸率的鈦合金高爾夫球桿頭。

高爾夫球這項運動被認為是財富與權力的高階級運動，原因在於高爾夫這項運動的成本的確比其他的一些大眾化的運動會高一些，而最為這項運動核心器具的高爾夫球桿的良莠便是影響該項運動能不能打得好的重要原因。其中一支優異的球桿，首重擊球的品質與效果，因此與高爾夫球直接接觸的高爾夫球桿頭就成為了它的靈魂，是揮桿成功與否的重要關鍵。高爾夫球桿頭製程需要大量技術及高素質人力。好的高爾夫球桿頭需要兩大要素：材料、工藝。高爾夫球桿頭的製作包含了前段的鑄造、後段的加工磨光，整套完整的製程超過百道工序，需要訓練有素的人力以及先進的技術，才能讓成品實際表現符合設計者預期。

其中，在前段的材料鑄造上，為了迎合使用者喜好以及強化揮桿的手感、擊球效果等，廠商需要不斷研發新的材料以滿足市場需求。透過合金、混成等方法，尋找符合使用者在各種條件下使用的材料。高爾夫球桿頭材質使用，由1950~1970年代均使用柿木材質製造，1980年***始使用不鏽鋼材質、鈦合金及其他複合材質的鐵桿頭或木桿頭，由於鈦合金 具高比強度、低密度和抗蝕性佳等優點，應用在高爾夫球桿頭上，創造了一號發球桿頭體積大、強度佳、抗蝕性佳、重量輕、穩定性和彈性俱佳等特性，且大量地使用在脫臘鑄造的毛胚及打擊面面板上，使得鈦製高爾夫球桿頭逐漸成為主流。

而高爾夫球桿頭的優劣，除了硬度外，主要由抗拉強度、降伏點應力、延伸率綜合考量，而影響製作高爾夫球桿頭合金的抗拉強度、降伏點應力、延伸率因素，主要有對於鈦合金的元素選擇以及在不同的固溶溫度處理方式下其材質的阻尼比，而阻尼比並非數值越高或越低就代表最佳化，必須綜合考量其他因素對合金的影響，故找出顯微結構與阻尼比最佳化的組合及為研發製作高爾夫球桿頭新合金材料的重點。

爰此，本發明的主要目的，在於提供一種抗拉強度、降伏點應力、延伸率等數值皆優良，使用在高爾夫球桿頭能擊出更遠的球的新鈦合金材料。

為達上述目的，本發明是關於一種鈦合金高爾夫球桿頭，包含：一桿頭殼體，該桿頭殼體具有一殼體開口；一打擊面板，該打擊面板設置於該殼體開口處，該打擊面板為一鈦合金材料；其中該鈦合金材料成分為重量百分比平衡的鈦、鋁5%、錫1%、鉻1%、鐵1%以及包含有碳0.05%、氮0.05%、氧0.1%的微量元素；其中該鈦合金經720℃固溶處理並冷卻後的抗拉強度151.4千磅/平方英寸、降伏點應力143.1千磅/平方英寸、延伸率15.6%。

其中，該鈦合金為雙向α+β組織。

其中，該鈦合金固溶處理後採用空冷進行冷卻。

一種鈦合金高爾夫球桿頭，包含：一桿頭殼體，該桿頭殼體具有一殼體開口；一打擊面板，該打擊面板設置於該殼體開口處，該打擊面板為一鈦合金材料；其中該鈦合金材料成分為重量百分比平衡的鈦、鋁5%、錫1%、鉻1%、鐵1%以及包含有碳0.05%、氮0.05%、氧0.1%的微量元素；其中該鈦合金經840℃固溶處理並冷卻後的抗拉強度151.6千磅/平方英寸、降伏點應力140.0千磅/平方英寸、延伸率10.6%。

其中，該鈦合金為雙向α+β組織。

其中，該鈦合金固溶處理後採用空冷進行冷卻。

藉此，提供一種使用壽命高、高延伸率及高韌性，增加擊球效果的高爾夫球桿頭。

100:桿頭殼體

101:殼體開口

110:打擊面板

圖1為本發明鈦合金高爾夫球桿頭之示意圖。

圖2為本發明鈦合金高爾夫球桿頭之分解圖。

圖3為本發明鈦合金高爾夫球桿頭的表1合金硬度分析。

圖4-1至4-2為本發明鈦合金高爾夫球桿頭的表2震動實驗模態分析。

圖5為本發明鈦合金高爾夫球桿頭的表3-1拉伸速率4.5mm/min機械性質。

圖6為本發明鈦合金高爾夫球桿頭的表3-2拉伸速率4.5mm/min應力應變圖。

圖7為本發明鈦合金高爾夫球桿頭的表4-1拉伸速率1.5mm/min機械性質。

圖8為本發明鈦合金高爾夫球桿頭的表4-2拉伸速率1.5mm/min應力應變圖。

茲有關本發明之詳細內容及技術說明，現以實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

請參閱圖1及圖2。本發明係關於一種鈦合金高爾夫球桿頭，包含：一桿頭殼體100，該桿頭殼體100具有一殼體開口101；一打擊面板110，該打擊面板110設置於該殼體開口101處，該打擊面板110為一鈦合金材料；其中該鈦合金材料成分為重量百分比平衡的鈦、鋁5%、錫1%、鉻1%、鐵1%及包含碳0.05%、氮0.05%、氧0.1%的微量元素所組成，屬於雙向α+β組織，重量百分比平衡的鈦即表示鈦的含量為扣除上述鋁、錫、鉻、鐵以及各微量元素的重量百分比後，其餘百分比皆為鈦的含量。將複數個該鈦合金材料的原版材作為實驗試片，分別以720℃、760℃、800℃、840℃、880℃、920℃、960℃、1000℃、1040℃不同固溶溫度進行熱處理後，以空冷方式進行冷卻，再將經過不同溫度熱處理後的各實驗試片分別進行顯微組織結構觀察及拉伸測試等實驗，最後再透過震動實驗模態分析所得出的響應自然頻率及對數衰減圖計算出各實驗試片的阻尼比。

請參閱圖3，係為以本發明複數個鈦合金材料的原板材作為實驗試片，在以不同固溶溫度進行熱處理及空冷降溫後，所得出的各項實驗片的鈦合金硬度分析。由表1(圖3)中該鈦合金的實驗試片在不同溫度的固溶溫度後經過空冷方式冷卻所得出的合金硬度分析中顯示，不同固溶溫度經過空冷後，除固溶溫度在1040℃時的實驗試片硬度值在36度以外，其餘實驗試片皆在31度至34度之間，表示硬度值不會過高，麻田散鐵溢出量少，有較佳的延伸率。

請參閱圖4-1至圖4-2。再將各實驗試片透過震動實驗模態分析所得出的響應自然頻率及對數衰減圖計算出各實驗試片的阻尼比。阻尼比高，吸震效果好，其製作出的高爾夫球桿頭在擊球時反彈位能大，可將球擊的較遠；而低阻尼比鈦合金所製作出的高爾夫球桿頭在擊球時能發出較高亢的音頻，聲音較為清脆好聽。

請再參閱圖5至圖8，最後，取厚度分別為4.5mm和1.5mm的實驗試片作為該打擊面板110的打擊面厚度，進行拉伸速率4.5mm/min以及拉伸速率1.5mm/min的拉伸測試，得出各該鈦合金的實驗試片的抗拉強度、降伏點應力、延伸率數值。

透過表3-1(圖5)拉伸速率4.5mm/min機械性質以及表3-2(圖6)拉伸速率4.5mm/min應力應變圖可知，當實驗試片是厚度為4.5mm的鈦合金時，該實驗試片經720℃固溶處理並冷卻後的抗拉強度151.4千磅/平方英寸、降伏點應力143.1千磅/平方英寸、延伸率15.6%。總體數值來看，在固溶溫度為720℃、拉伸速率4.5mm/min時數值最佳。而透過表4-1(圖7)拉伸速率1.5mm/min機械性質可知，在拉伸速率1.5mm/min時，840℃固溶處理並冷卻後的該鈦合金的實驗試片經抗拉強度151.6千磅/平方英寸、降伏點應力140.0千磅/平方英寸、延伸率10.6%。

綜合上述硬度、金相組織及阻尼比、拉伸測試後的抗拉強度、降伏點應力、延伸率等數值判斷，本發明的鈦合金在經過720℃固溶處理並空冷冷卻後，因溫度不會過高，麻田散鐵溢出量少製作成高爾夫球桿頭時，能延長打擊次數，不會導致打擊面脆化破裂影響使用壽命，且阻尼比高，吸震效果好，在拉伸速率4.5mm/min時抗拉強度、降伏點應力、延伸 率數值均高，具有較佳的韌性較不會因為外力產生變形，意即使用厚度在4.5mm，並經720℃固溶處理後的鈦合金作為打擊面板110，是製作高爾夫球桿頭的最佳選擇。

而再透過表4-1(圖7)拉伸速率1.5mm/min機械性質以及表4-2(圖8)拉伸速率1.5mm/min應力應變圖可知，當實驗試片是厚度為1.5mm的鈦合金時，該實驗試片在經過840℃固溶處理並空冷冷卻、拉伸速率1.5mm/min時，抗拉強度及降伏點應力數值均與720℃固溶處理並空冷後的鈦合金相似，僅延伸率數值較低一些，然而由於其屬於低阻尼比，製作出的打擊面板110在擊球時能發出較清脆的聲響，且擊球距離更遠，亦為製作高爾夫球桿頭的打擊面板110合適材質選擇。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100:桿頭殼體

101:殼體開口

110:打擊面板

Claims (3)

1. 一種鈦合金高爾夫球桿頭，包含：一桿頭殼體，該桿頭殼體具有一殼體開口；一打擊面板，該打擊而板設置於該殼體開口處，該打擊面板為一鈦合金材料；其中該鈦合金材料成分為重量百分比平衡的鈦、鋁5%、錫1%、鉻1%、鐵1%以及包含有碳0.05%、氮0.05%、氧0.1%的微量元素；其中該鈦合金經720℃固溶處理並冷卻後的抗拉強度151.4千磅/平方英寸、降伏點應力143.1千磅/平方英寸、延伸率15.6%。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鈦合金高爾夫球桿頭，其中，該鈦合金為雙向α+β組織。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鈦合金高爾夫球桿頭，其中，該鈦合金固溶處理後採用空冷進行冷卻。

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