铁质高尔夫球杆头、及铁质高尔夫球杆 |
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| 申请号 | CN201410461579.1 | 申请日 | 2014-09-11 | 公开(公告)号 | CN104415518A | 公开(公告)日 | 2015-03-18 |
| 申请人 | 美津浓株式会社; 中央工业株式会社; | 发明人 | 土井一宏; 芳川淳; | ||||
| 摘要 | 提供回弹性、调 角 性及手感这些性能都均衡优异的锻 铁 。在通过 锻造 将击球面部与颈部一体成型的铁质 高尔夫 球杆头中，该铁质高尔夫球杆头由至少含有0.30重量％以下的 碳 与、0.0005～0.003重量％的 硼 的 钢 材构成，所述击球面部施以淬火处理，所述颈部的硬度低于所述击球面部的硬度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.铁质高尔夫球杆头，其特征在于，它是通过锻造将击球面部与颈部一体成型的铁质高尔夫球杆头，该铁质高尔夫球杆头由至少含有0.30重量％以下的碳与、0.0005～0.003重量％的硼的钢材构成，所述击球面部施以淬火处理，所述颈部的硬度低于所述击球面部的硬度。 |
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| 说明书全文 | 铁质高尔夫球杆头、及铁质高尔夫球杆技术领域[0001] 本发明涉及铁质高尔夫球杆头、及高尔夫球杆。 背景技术[0003] 在铁质高尔夫球杆的销售市场上，普遍进行量身定制(Custom Fitting)，即按照高尔夫球手的挥杆调整着地角(杆身和杆头形成的角度)及杆面倾角。量身定制中，熟练的技师通过弯曲高尔夫球杆头的颈部，将着地角或杆面倾角调整到高尔夫球手所希望的角度。 [0004] 铬钼钢等高强度材料由于其硬度的原因，难以弯曲颈部，不适合量身定制。因此，目前是通过击球面部件和、杆头主体分别用不同的材料形成，再将它们互相焊接，籍此使采用了高强度击球面材料的铁质高尔夫球杆头能够实施调角。 [0006] 现有技术文献 [0007] 专利文献：日本专利特许第4331635号 发明内容[0008] 但是，击球面部和主体部用焊接接合的目前的铁质高尔夫球杆头在调角时，可能会从焊接部分导致开裂。而且，击球面部和主体部分别锻造成型时，锻造工艺中产生的锻造流线无法从包含击球面的主体部至颈部呈一体，由此无法获得锻铁所特有的良好手感。 [0009] 此外，专利文献1中所记载的铁质高尔夫球杆头中，颈部的硬度为HRC18～20，虽然可调角，但实际上其作业性未必良好。 [0010] 本发明是为了解决上述课题的发明，目的是提供回弹性、调角性及手感这些性能都均衡优异的铁质高尔夫球杆头、及铁质高尔夫球杆。 [0011] 为了解决上述课题，本发明的技术方案1的铁质高尔夫球杆头的特征在于，它是通过锻造将击球面部与颈部一体成型的铁质高尔夫球杆头，该铁质高尔夫球杆头由至少含有0.30重量％以下的碳与、0.0005～0.003重量％的硼的钢材构成，上述击球面部经淬火处理，上述颈部的硬度低于上述击球面部的硬度。籍此，能够获得回弹性、调角性及手感这些性能都均衡优异的铁质高尔夫球杆头。 [0012] 还有，本发明的技术方案2的铁质高尔夫球杆头的特征在于，在技术方案1所述的铁质高尔夫球杆头中，上述钢材还含有0.30～1.20重量％的锰和、0.01～0.05重量％的钛。籍此，能够进一步提高击球面部的硬度。 [0013] 还有，本发明的技术方案3的铁质高尔夫球杆头的特征在于，在技术方案1或2任一项所述的铁质高尔夫球杆头中，上述击球面部的硬度为HRC25以上，上述颈部的硬度为HRB90以下。籍此，可以实现击球面减薄带来的回弹性的提高和良好的颈部的调角性。 [0014] 还有，本发明的技术方案4的铁质高尔夫球杆头的特征在于，在技术方案1或2中任一项所述的铁质高尔夫球杆头中，设有围住上述击球面部的背侧的周缘的空腔壁部，该空腔壁部的杆底侧壁面上切削出在该铁质高尔夫球杆头的趾跟方向延伸的凹槽。籍此，可以使击球面部的回弹性提高。 [0015] 还有，本发明的技术方案5的铁质高尔夫球杆头的特征在于，在技术方案4所述的铁质高尔夫球杆头中，该铁质高尔夫球杆头的杆底部的形成了上述凹槽的区域的厚度为1.5mm～3.0mm。籍此，可以使击球面部更有效地挠曲。 [0016] 还有，本发明的技术方案6的铁质高尔夫球杆的特征在于，具备技术方案1～5中任一项所述的铁质高尔夫球杆头。 [0017] 籍此，能够获得回弹性、调角性及手感这些性能都均衡优异的铁质高尔夫球杆。 [0018] 根据本发明的铁质高尔夫球杆，由于使用添加了硼的碳钢来锻造成型杆头主体，仅对击球面部进行淬火处理提高其硬度，因此在将击球面部的硬度提高的同时，能够使颈部的硬度与可应对调角的铁质高尔夫球杆头同等。籍此，能够以一块锻铁简便地制造因薄壁击球面而回弹性优异，且调角性优异的铁质高尔夫杆头。 [0019] 还有，根据本发明，由于能够形成从颈部到包含击球面部的主体部连续的锻造流线，因此能够获得锻铁特有的良好手感。 [0021] 图1：本发明的实施方式1的铁质高尔夫球杆头的主视图。 [0022] 图2：本发明的实施方式1的铁质高尔夫球杆头的后视图。 [0023] 图3：本发明的实施方式2的铁质高尔夫球杆头的主视图。 [0024] 图4图3中的A-A断面图。 具体实施方式[0025] (实施方式1) [0026] 图1表示本实施方式1的铁质高尔夫球杆头10的主视图，图2表示铁质高尔夫球杆头10的后视图。 [0028] 主体部12具有作为打球面的击球面部13、构成杆头10的底部的杆底部14、构成杆头10的上端缘部的上缘部15、连接颈部11的下端与杆底部14的跟部16和在与跟部16对向的位置连接杆底部14与上缘部15的趾部17。具有以上结构的杆头10通过锻造成型一体地形成颈部11和主体部12。 [0029] 在杆头10的背侧，如图2所示，形成有围住击球面部13的背侧的周缘的空腔壁部18，空腔19由该空腔壁部18规定。 [0030] 从兼顾良好的回弹性和耐久性的角度出发，击球面部13的厚度优选1.5mm～3.0mm左右，更好是2.2mm～2.6mm。还有，使击球面部13的厚度为颈部11的外形的1/6～ 1/5左右。这是为了使击球面部13与颈部11的热容量产生差异，从而锻造后在击球面部 13与颈部11之间产生100℃以上的温度差。此外，本发明中的击球面部13的厚度在击球面厚度固定时，按在击球面上的任意点处的厚度来定义，在像击球面部13具有层次性的壁厚分布的情况下，以在击球面中心的厚度来定义。 [0031] 击球面部13的硬度是在击球面中心截面的中心部，洛氏硬度(HRC)为25以上。通过使击球面部13的硬度为HRC25以上，能够实现1.5mm～3.0mm的击球面壁厚。另一方面，颈部11的硬度是，在颈部近圆形截面的中央部，洛氏硬度(HRB)为90以下。这是因为如果颈部11的硬度大于HRB90，则量身定制时的调角性变差。 [0033] 接着，说明铁质高尔夫球杆头10的材料。在以下的说明中，各添加物的添加量以重量％表示。 [0034] 杆头10的材料使用在碳钢中含有作为添加成分的硼的加硼碳钢。碳含量的上限优选0.30％。这是为了使颈部11的硬度与使用碳含量0.25％左右的碳钢(S25C)的锻铁的颈硬度同等。 [0035] 硼的含量为0.0005％～0.003％左右。添加硼的目的是为了提高在杆头10的制造工序中的淬火性。硼即使微量添加也能够提高淬火性，以0.0005％左右的添加量就能够获得该效果。另一方面，即使硼添加到一定量以上，也无法再改变淬火效果。因此，硼添加量的上限设为0.003％左右即可。从可以确实提高淬火性，且可以管理、调整极微量的硼的添加量的角度出发，硼的更优选的添加量为0.002％～0.003％的范围。 [0036] 硼以外的添加成分可以添加锰和钛。锰与硼同样，通过其的添加可以提高淬火性。锰的添加量优选0.30％～1.20％，更好是0.90％～1.20％。这是基于以下的理由。即，本发明中，由于通过添加硼使淬火性提高，因此通过添加0.30％左右的锰，可以更有效地提高淬火性。此外，使锰的添加量为0.90％～1.20％时，淬火性提高效果可以深入至杆头10的壁厚部分的内部，能够提高壁厚部分内部的硬度。 [0037] 添加钛是为了抑制因添加硼而生成氮化硼。硼易与钢中的氮结合，如果硼与氮结合生成氮化硼则难以获得加硼的效果。因此，通过添加钛而生成氮化钛，来确保硼的添加效果。钛的添加量优选0.01％～0.05％。这是因为钛的添加量低于0.01％时，难以确保硼的添加效果。此外，钛的添加量超过0.05％时，容易生成粗大的氮化钛，导致韧性降低。 [0039] (硅) [0041] (磷) [0042] 磷的含量多时韧性降低。因此磷的含量宜尽可能少，优选0.03％以下。 [0043] (硫) [0044] 硫的含量多时韧性降低。因此硫的含量宜尽可能少，优选0.03％以下。 [0045] (铜) [0046] 通过添加铜可以使杆头10的强度提高。另一方面，铜含量增加时加工性变低。因此，铜的含量设为0.03％。 [0047] (镍) [0048] 通过添加镍可以使母材的强度及韧性提高。另一方面，镍含量增加时淬火性降低。因此镍的含量设为0.02％。 [0049] (铬) [0050] 添加铬与锰同样，是为了提高杆头10的淬火性而添加。铬的含量优选0.20％以下。这是因为超过0.20％时，杆头10的耐烧裂性变低。 [0051] 如上构成的铁质高尔夫球杆头10能够以通过将圆钢材料锻造成型而得的所谓的1块锻铁的形式制造。以下说明其制造方法。 [0052] 首先，将加硼碳钢圆钢在700℃以上900℃以下程度进行温锻，将包含相当于击球面部13的部分(以下称为“击球面部分”。)与相当于颈部11的部分(以下称为“颈部分”。)的击球面颈部材料一体成型。这时，按照击球面部分的厚度比颈部分的外径薄的条件成型。 [0053] 接着，在将击球面颈部材料保持于锻造用模具的状态下，以快于颈部分的冷却速度冷却击球面颈部材料的击球面部分。具体是，通过仅对击球面部分喷雾液体，以快于颈部分的冷却速度冷却击球面部分。冷却的条件优选以80℃/秒～100℃/秒的冷却速度进行3 3 冷却，这样可以提高击球面部13的硬度，以喷雾水冷的情况为例，以4cm/秒～6cm/秒喷雾水1.2秒～2.0秒，可以获得良好的结果。另一方面，对于颈部分，通过放冷或风扇方式的冷却等以小于击球面部分的冷却速度进行冷却。 [0055] 击球面部分的冷却方法除了上述的喷雾水冷方式以外，还可以采用仅对击球面部分吹气体的方法，或仅将击球面部分浸于水或油等液体中的方法。特别是，通过浸渍冷却可以进一步提高淬火后的硬度，从而可以实现击球面部13的进一步薄壁化。 [0056] 接着，对本发明的作用效果进行说明。 [0057] 本发明的铁质高尔夫球杆头10的特征是，使用在碳含量0.3％以下的碳钢中添加了微量的硼的钢材作为材料，将其锻造成型后，立即仅对击球面部13实施强制冷却来进行淬火处理。 [0058] 其中，由于向碳钢中加硼使淬火性得到提高，因此能够对进行强制冷却的击球面部13实施高硬度的淬火处理，籍此能够使击球面部13的硬度以1.5mm～3.0mm的击球面厚度，达到S25C以上铬钼钢以下的硬度。另一方面，由于作为杆头10的基体的碳钢的淬火性比铬钼钢差，因此在不进行强制冷却的颈部11基本不淬火。因此，可以使颈部11的硬度与S25C同等在铬钼钢以下。 [0059] 根据以上，采用本发明的铁质高尔夫球杆头，能够实现可获得兼具优异的回弹性的薄壁击球面部与调角性优异的颈部的铁质高尔夫球杆头。此外，本发明的铁质高尔夫球杆头由于能够以1块一体成型，因此可以生成从颈部至击球面部连续的锻造流线，籍此可以获得锻铁特有的良好手感。 [0060] 此外，由于使用与S25C同等的硬度的钢材作为基体钢材，因此锻造性优异，可以提高生产性。而且，由于通过添加与其他含有成分相比极少量的较价廉的硼而使淬火性提高，因此可以高效且低成本地提高击球面的硬度。特别是，与使用铬钼钢的铁质高尔夫球杆头相比能够低廉地制造，且能够获得近似铬钼钢程度的回弹性能。通过再添加适量的锰，可以进一步提高淬火性。 [0061] (实施方式2) [0062] 本实施方式2是在上述实施方式1的铁质高尔夫球杆头中，通过对空腔的杆底部分实施槽加工，提高回弹性能。 [0063] 图3表示本实施方式2的铁质高尔夫球杆头20的后视图，图4表示图3中的A-A断面图。图3及图4中，对与图1及图2相同的构成要素使用相同的符号，省略其说明。 [0064] 铁质高尔夫球杆头20在击球面部13的背侧具有空腔壁部18，空腔壁部18中，在规定杆底侧的空腔壁面的杆底侧壁面18a上形成凹槽21。 [0065] 凹槽21是在杆底侧壁面18a上，形成于趾·跟方向(TH方向)的槽，在铁质高尔夫球杆头20的主视图中形成以趾、及跟侧的任意的2点为基点的弯曲状。凹槽21的TH方向的平面上的长度、即作为凹槽21的基点的2点间的直线距离为能够使击球面部13的有效挠曲长度适当变化的40mm～60mm左右。这里，“有效挠曲长度”是指用击球面部13击球时，被认为在击球面部13中主要发生挠曲变形的部分的上下方向(从杆底部14朝向上缘部15的方向)的长度，更具体来说是指从空腔19的底面(击球面内表面)中的上缘侧端至凹槽21的底面的长度。还有，凹槽21的宽度从加工的限制上出发，为1.5mm～4.0mm左右。 [0066] 杆底部14的最薄部厚度T、即形成有凹槽21的杆底部14的厚度可以与击球面部13的厚度同等，或者是其以下的厚度。作为示例，相对于击球面部13的厚度2.6mm，可以将杆底部14的最薄部厚度T的下限设定到2.0mm，相对于击球面部13的厚度2.5mm，可以将杆底部14的最薄部厚度T的下限设定到1.5mm，此外，相对于击球面部13的厚度2.2mm，可以将杆底部14的最薄部厚度T的下限设定到1.4mm。 [0067] 杆底部14的最薄部厚度T，以在将杆头10按照达到设定的杆面倾角和着地角的条件设置于水平面的状态下的垂直截面中，凹槽21的内周面上的任意点a与杆底部14的表面上的任意点b之间的距离达到最短的a‐b间的长度来定义。因此，根据凹槽21的底面形状及杆底部14的形状、或者如后所述的凹槽21的切削角度，杆底部14的最薄部厚度T的测定位置不同。此外，本实施方式2中的击球面厚度以空腔19的底面(击球面部13的背侧)的厚度定义，不考虑凹槽21部分的击球面的厚度。 [0068] 凹槽21利用T型槽铣刀等进行切削，除了与击球面11的背面平行地切削外，也可以从比击球面部13的背面向后侧偏移一些的位置对击球面以10度左右的角度切削。还有，凹槽21的形状不限于弯曲状，在可确保有效击球面长度的范围内，可以采取正视矩形状及倒梯形形状、或者多条曲线的组合形状。 [0069] 凹槽21除了从空腔壁部18切削成之外，也可以从杆底部14侧切削出贯穿杆底部14侧和空腔壁部18的狭缝，再通过焊接填埋杆底部侧的开口。 [0070] 对杆底部14及空腔壁部18的形状没有限制，例如，可以是在杆底部14具备在上下方向及TH方向分别具有厚壁的重量部的形状。 [0071] 本实施方式2的铁质高尔夫球杆头20可以通过在上述实施方式1的铁质高尔夫球杆头10的制造工序中，进行利用喷雾水冷的淬火处理后，使用T型槽铣刀削成凹槽21，其后进行研磨工序来得到。接着，在铁质高尔夫球杆头20的颈部11安装杆柄，得到本发明的铁质高尔夫球杆。此外，锻造条件及淬火条件等可以与实施方式1相同。 [0072] 如上所述，根据本实施方式2的铁质高尔夫球杆头20，由于空腔壁部18中，在规定杆底侧的空腔壁面的杆底侧壁面18a上设置凹槽21，因此能够有效地增加击球面部13的有效挠曲长度，从而能够提高回弹性能。 [0073] 特别是，本实施方式2的杆头20的击球面部13因为通过对加硼碳钢进行淬火处理而使其硬度得到提高，因此与现有的使用S25C的铁质高尔夫球杆头相比，可以增加凹槽21的深度。籍此，可以使通常坚固的杆底侧的击球面挠曲量增大，可以使上缘侧的挠曲量与杆底侧的挠曲量均衡。其结果，可以在击球时使击球面在上下方向均匀地挠曲，能够充分地发挥出击球面的回弹性能。 [0074] 还有，由于颈部11的硬度与现有的使用S25C的杆头同等，因此能够确保可应对量身定制的调角性。而且，可以保持从颈部至击球面连续的锻造流线，从而能够获得良好的手感。 [0075] 此外，本实施方式2的铁质高尔夫球杆头20除了上述的制造工序之外，也可以在锻造后加工凹槽21，其后进行击球面部13的淬火工序。 [0076] 即，将加硼碳钢圆钢在700℃以上900℃以下进行温锻，击球面颈部材料一体成型。接着，通过放冷等将击球面颈部材料暂时冷却，使用T型槽铣刀等切削出凹槽21。其后，将击球面颈部材料升温至可淬火的温度，与实施方式1同样仅对击球面部分进行喷雾水冷，对包括凹槽21区域的整个击球面部分进行淬火。接着将击球面颈部材料完全冷却后实施研磨，可以得到铁质高尔夫球杆头20的成品。 [0077] 这样，通过在凹槽21的削成工序后实施击球面部13的淬火，可以对击球面部13在其上下方向均匀地进行淬火。特别是，在杆底部14具备厚壁的质量部的铁质高尔夫球杆头中，与杆底部14的厚壁部分对应的击球面的淬火性差，有时淬火后的击球面中，在顶侧和杆底侧产生硬度差。对于这一点，由于通过在凹槽21的加工后进行击球面部13的淬火工序，可以对包括凹槽加工部的整个击球面均匀地进行淬火加工，因此可以消除由击球面硬度的偏差引起的击球面的上下方向的挠度的偏差，从而能够获得更优异的回弹特性。 [0078] (实施例) [0079] 以下、说明本发明的实施例、及比较例。 [0080] 表1表示作为本发明的实施例1～5、及比较例1～3的铁质高尔夫球杆头的原材料的钢材的组成。表2表示实施例1～5、及比较例1～3的结构。 [0081] 表1 [0082] [0083] 表2 [0084] [0085] 实施例1、及实施例2对应上述实施方式1，实施例3～实施例5对应上述实施方式2。比较例1为由S25C锻造成型的铁质高尔夫球杆头，比较例2是在比较例1的铁质高尔夫球杆头中设置了凹槽。还有，比较例3是由铬钼钢锻造成型的铁质高尔夫球杆头。这些实施例1～5、及比较例1～3均是以4号铁制造。此外，表2中的NA是Not Applicable的缩写，为不适用的意思。由于无凹槽所以记为NA。 [0086] 实施例1～5的铁质高尔夫球杆如下制造。首先，准备直径27mm的加硼碳钢圆钢，将该圆钢在1000℃～1100℃进行粗锻，再在750℃～800℃的温度下进行精密锻造，制成击3 球面颈部材料。接着，以5cm/秒的量将水向击球面部喷雾2.0秒钟，进行喷雾水冷。颈部通过放冷冷却。 [0087] 实施例1、及实施例2中，在击球面颈部材料的冷却结束后，实施研磨处理得到成品。而实施例3～实施例5中，在击球面部的淬火处理后，使用T型槽铣刀切削出凹槽，其后实施研磨处理，得到成品。 [0088] 对如上所述制得的实施例1～5、及比较例1～3的杆头分别测定击球面部硬度、颈部硬度、回弹性、及耐久性。还有，在各杆头安装杆柄制成高尔夫球杆，对各高尔夫球杆测定手感及调角性。这些测定项目的测定结果示于表3。此外，各项目如下测量。 [0089] <击球面部硬度> [0090] 使用仪器：三丰株式会社(ミツトヨ社)制微小硬度试验机HM-103 [0091] 荷重：500g [0092] 测定部位：击球面中心截面的壁厚中心 [0093] <颈部硬度> [0094] 使用仪器：三丰株式会社制微小硬度试验机HM-103 [0095] 荷重：500g [0096] 测定部位：距颈端面35mm下的近圆形截面中心 [0097] <回弹系数> [0098] 使高尔夫球(质量：m)撞击静止状态的高尔夫球杆头(质量：M)的击球点，测量球的入射速度(与击球面碰撞前的球的速度)V_IN及反射速度(与击球面碰撞后的球的速度)V_OUT，由下述计算式(1)算出回弹系数。 [0099] V_OUT/V_IN＝(eM-m)/(M+m)····(1) [0100] 高尔夫球使用在约23℃的室内保管的由ACUSHNET公司(ACUSHNETCOMPANY)销售的PinnnacleGOLDLS，撞击速度定为40.5m/s。还有，在使高尔夫球撞击击球面时，为了实现向正面的反弹，按照球从击球面的法线方向撞击的条件固定球杆头。测量重复7次，除去最高和最低值，以剩下5次的平均来计算。 [0101] <耐久性> [0103] <手感> [0104] 让10名业余高尔夫球手进行击打，对于手感按照7个层次来回答。然后将这些回答平均后作为手感的得分。 [0105] <调角性> [0106] 让2名技师以±4°的范围进行各自的铁质高尔夫球杆头的着地角调整，对作业性按5个层次得到回答。然后将这些回答平均后作为调角性的得分。 [0107] 表3 [0108] [0109] 由表3可知，比较例1、和比较例2虽然在手感及调角性上得到了非常良好的结果，但是均难以减薄击球面，在回弹性、及耐久性上无法获得良好的结果。此外，比较例3虽然可在回弹性、及耐久性上获得良好的结果，但调角性的评价不佳，手感的评价非常低。 [0110] 与此相对，本发明的铁质高尔夫球杆(实施例1～5)能够在回弹性、耐久性、手感、及调角性上均获得均衡良好的评价。 [0111] 工业上的利用可能性 [0112] 根据本发明能够制造回弹性、调角性及手感这些性能都均衡优异的锻铁，这是非常有用的。 [0113] 符号的说明 [0114] 10、20 铁质高尔夫球杆头 [0115] 11 颈部 [0116] 12 主体部 [0117] 13 击球面部 [0118] 14 杆底部 [0119] 15 上缘部 [0120] 16 跟部 [0121] 17 趾部 [0122] 18 空腔壁部 [0123] 18a 杆底侧壁面 [0124] 21 凹槽 |
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