專利名稱：一種無(wú)接縫高爾夫球具的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用密合焊接及硬/軟焊接加工技術(shù)制造同材質(zhì)或異種材質(zhì)的無(wú)接縫高爾夫球具的方法，特別涉及一種可增加球頭與球桿接合的接觸面積及密合焊接及硬/軟焊接加工。本發(fā)明提高了球具整體強(qiáng)度，彈性，且提高了球具品質(zhì)，并降低和消除習(xí)用球桿打擊時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力集中而折斷及剪力過(guò)大而脫離之問(wèn)題及結(jié)合不牢固之缺點(diǎn)，從而增進(jìn)球具外觀整體性。
目前市面上一般常見(jiàn)的高爾夫球具主要由球頭與球桿兩部分構(gòu)成，兩者間常借各種方式來(lái)加以結(jié)合成一完整球具，目前傳統(tǒng)常見(jiàn)方式有將球頭(1)頂端預(yù)制成一空心柱體(11)，并令該空心柱體(11)略大且適可塞置入球桿(2)而成管徑搭接方式套合，爾后在空心柱體(11)與球桿(2)間填入AB膠(13)，待膠體硬化即得一高爾夫球具，如

圖1所示。
而習(xí)用的高爾夫球具的制造方法雖然簡(jiǎn)單，但欲有以下的缺點(diǎn)1、AB膠遇熱會(huì)變質(zhì)、退膠，如此便易使球桿與球頭形成松動(dòng)及脫離狀態(tài)，造成打擊時(shí)之危險(xiǎn)。
2、球頭與球桿的空心管體間為易于組裝，所以預(yù)設(shè)容差，此容差會(huì)形成一介于球頭與球桿的縫隙，此縫隙以AB膠填充，打擊時(shí)當(dāng)球頭撞及球體時(shí)，該縫隙內(nèi)之AB膠會(huì)將打擊力量分散，而降低打擊時(shí)的力傳遞及反彈力量而影響打擊效果。
3、球桿與球頭經(jīng)塞置膠合成管體搭接，當(dāng)球頭打擊球時(shí)，因兩者終非一體，故球具整體的強(qiáng)度及彈性不佳，并在打擊時(shí)，球頭頂端與球桿尾端的接觸點(diǎn)處會(huì)因應(yīng)力集中(22)而有折斷之慮，而其搭接接合面更會(huì)產(chǎn)生剪力(12)而有脫離之慮，當(dāng)打擊力量愈大時(shí)，其應(yīng)力與剪力也愈大，故打擊時(shí)無(wú)法發(fā)揮最高效果。
4、傳統(tǒng)的搭接方式，使球頭與球桿間產(chǎn)生搭接接縫，而無(wú)整體美感，且缺少高強(qiáng)度、彈性的特性，間接也消耗打擊力。
因此，本發(fā)明之目的在于提供一種同材質(zhì)或異種材質(zhì)的球頭與球桿，以密合焊接及硬/軟焊接加工技術(shù)接合成一無(wú)接縫，外觀似一體成型，具有高價(jià)值、高強(qiáng)度、高彈性及視覺(jué)美感的高爾夫球具。
本發(fā)明之次要目的在于提供一種可增加球頭與球桿的接合面積，再施以密合焊接及硬/軟焊接加工，使焊料充分填充于同材質(zhì)或異種材質(zhì)之間隙內(nèi)，并令彼此元素相溶，而形成一接合最為牢固的高爾夫球具。
本發(fā)明的目的還在于提供一種于打擊時(shí)，無(wú)應(yīng)力集中而折斷與剪力過(guò)大而脫離的高爾夫球具組裝設(shè)計(jì)的制造方法。
本發(fā)明之另一目的在于提供一種同材質(zhì)或異種材質(zhì)的強(qiáng)力接合方式，用密合焊接及硬/軟焊接加工，可再配合摩擦焊接之技術(shù)，使其兩基材之間隙密合，而提高其接合強(qiáng)度，且使球具更為一體性，使球具無(wú)折斷、脫離之慮，而發(fā)揮打擊功能。
本發(fā)明之另一目的更在于提供金屬材質(zhì)整支高爾夫球具的金屬表面[彩色硬質(zhì)擴(kuò)散](COLORHARDENINGDIFUSIONC.H.D.)處理，以獲得多樣色澤，而其表面硬質(zhì)擴(kuò)散層為復(fù)合硬質(zhì)擴(kuò)散化合物，其硬度高達(dá)HRC70±2°，因此大大地提高打擊功能，且有抗磨耗及耐腐蝕之特性。
上述目的的解決方案如下同材質(zhì)或異種材質(zhì)之高爾夫球頭與球桿，分別設(shè)計(jì)制成如下1、球頭上端設(shè)計(jì)成凸型環(huán)體，而可供球桿中空管體密合套入;2、球桿下端設(shè)計(jì)成一 型管體，而球頭頂緣設(shè)計(jì)成一斜角面的空心柱體可供球桿密合置入;3、另設(shè)計(jì)一補(bǔ)強(qiáng)及銜接球頭與球桿契合用的 型套體，其上端可供球桿套合，而下端可置入球頭頂端的柱體內(nèi);4、球頭的柱體與球桿管體，以對(duì)接方式而對(duì)齊接合;后對(duì)異種材質(zhì)或同材質(zhì)的球頭與球桿以液向線(LIQUIDUS)溫度低于基材熔點(diǎn)的適用焊材加熱溶解，靠著毛細(xì)作用擴(kuò)散致焊部以形成強(qiáng)力的接合，上述為硬/軟焊接加工(含焊道擴(kuò)散及熱處理);而對(duì)同為金屬材質(zhì)球頭與球桿，也可依上述之接合方式施以熔化焊接或使用相似材質(zhì)之焊材加以焊接，后再作固溶及時(shí)效處理如要增加接合效果時(shí)，可先行利用摩擦焊接令二基材先行摩擦密合，以減少二基材間的間隙，而作焊接及硬/軟焊接加工，以增加其接合強(qiáng)度，然后于焊接部分及球具做打磨及拋光處理以去除焊疤及表面拋光，即成一似一體成型的完整高爾夫球具，后再依需求作各種不同的表面處理，如金屬表面彩色硬質(zhì)擴(kuò)散處理、電鍍、烤漆、氮化或氮化鈦處理等，而得到不同色澤及功能之球具，因此本發(fā)明可大大提高打擊功能及整體美觀性。
關(guān)于本發(fā)明之詳細(xì)細(xì)節(jié)及制造方法于下文做一詳盡說(shuō)明，并附有附圖圖中圖1系習(xí)用的高爾夫球具示意圖。
圖2系本發(fā)明之制造流程圖。
圖3系本發(fā)明金屬表面彩色擴(kuò)散制造流程圖。
圖4A，B，C，D系本發(fā)明A.B.C.D四種球具結(jié)合示意圖。
圖5系本發(fā)明熔化焊接金相組織示意照。
圖6系發(fā)明經(jīng)摩擦焊接及TETIG法硬/軟焊加工處理之金相組織示意圖。
圖7系本發(fā)明硬/軟焊間隙與焊部強(qiáng)度之關(guān)系圖。
圖8系本發(fā)明制程之一的真空硬焊程序。
圖9本發(fā)明金屬表面彩色硬質(zhì)擴(kuò)散處理之金相組織放大示意圖。
以及表1一般基材與焊料性能示意表。
表2硬度測(cè)試報(bào)告。
圖號(hào)(1)球頭(11)空心柱體(12)剪力產(chǎn)生面(13)AB膠(2)球桿(21)空心管體(22)應(yīng)力集中處(3)球頭(31)凸形環(huán)體(32)空心柱體(33)斜角面(4)球桿 (41)空心管體 (42) 型管體(5) 型套體(6)焊接部圖1所示系習(xí)用，已于前述，不再贅述。
現(xiàn)如圖2及圖4A、B、C、D所示，本發(fā)明系一種用密合焊接及硬/軟焊接加工技術(shù)制造同材質(zhì)或異種材質(zhì)的無(wú)接縫高爾夫球具的方法，首先是分別使用同材質(zhì)或異種材質(zhì)制成球頭(3)與球桿(4)，其中將球頭(3)與球桿(4)設(shè)計(jì)成①、如圖4A所示，于球頭(3)上端設(shè)計(jì)成一中空凸型環(huán)體(31)，而其頂端外徑大小比球桿(4)的空心管體(41)尾端內(nèi)徑略小，而可供球桿(4)密合套入。
②、如圖4B所示，于球桿(4)下端設(shè)計(jì)成一中空 型管體(42)，而其尾端的管體外徑略小于球頭(3)的空心柱體(32)的內(nèi)徑，而空心柱體(32)上有一斜角面(33)恰可與 型管體(42)之斜面相契合，可供球桿(4)密合置入。
③、如圖4C所示，另設(shè)計(jì)補(bǔ)強(qiáng)及銜接球頭與球桿契合用的一 型套體(5)，其頂端外徑略小于球桿(4)尾端內(nèi)徑，其上端可供球桿(4)套合，而其下端的外徑略小于球頭(3)頂端空心柱體(32)的內(nèi)徑，其下端可置入球頭(3)內(nèi)，并令其兩者可相契合。
④、如圖4D所示，使球頭(3)與球桿(4)的空心柱體(32)和空心管體(41)，外徑相同，可以對(duì)接接合。
然后再將接合之球頭(3)與球桿(4)之焊接部(6)如圖5所示，如同為金屬材質(zhì)時(shí)，可施以熔化焊接或以相似材質(zhì)之焊材加以焊接，后再作固溶及時(shí)效處理;如圖6～8及表1所示，如為同材質(zhì)或異種材質(zhì)時(shí)，可施以硬/軟焊接加工，以液相線溫度低于基材熔點(diǎn)之適用焊材加熱熔解，靠著毛細(xì)作用滲透致焊部以形成強(qiáng)力的接合，(含焊道擴(kuò)散及熱處理)，而焊材與基材性能可參閱表1所示，如要得到更佳之接合效果時(shí)，可先行利用摩擦焊接，令二基材先行密合，并減少二基材間之間隙，而其關(guān)系如圖7所示，后再作硬/軟焊接加工(含焊道擴(kuò)散及熱處理)，并使用TETIG法，來(lái)消除硬脆相;例如，硬焊的溫度為1950°F，硬焊時(shí)間為10分鐘，焊道擴(kuò)散溫度為1850°F，擴(kuò)散時(shí)間為60分鐘，擴(kuò)散區(qū)為0.5×10英寸。并于接合完成后作檢驗(yàn)是否有瑕疵品，后于焊接部及球具部分作打磨及拋光處理以去除焊疤及表面拋光，即成一似一體成型之完整高爾夫球具，后再依需求作各種不同表面處理，如金屬表面彩色硬質(zhì)擴(kuò)散處理，電鍍、烤漆、氮化或氮化鈦處理等，而得到不同色澤及功能之球具。
再者，本發(fā)明系以密合焊接及硬/軟焊接加工技術(shù)為主，而以摩擦焊接為輔，主要是令同材質(zhì)或異種材質(zhì)之球頭與球桿接合面設(shè)計(jì)如圖4所示形狀以增加接合面積，同時(shí)可為定位用，并利用摩擦焊接令二基材先行密合，并減少二基材間之間隙，再以相似金屬焊材或熔點(diǎn)低于基材之焊料進(jìn)行熔化焊接及硬/軟焊接加工，大大提高同材質(zhì)或異種材質(zhì)的接合強(qiáng)度，并提高加工效率，且使球具更為一體性。
何謂[焊接加工]、[摩擦焊接]、[硬/軟焊接加工]與[彩色硬質(zhì)擴(kuò)散處理]，在此做一簡(jiǎn)要說(shuō)明(一)、焊接加工(含固溶及時(shí)效處理)系指同為金屬材質(zhì)之二基材，施以熔化接合或以相似材質(zhì)之焊材加以熔化接合后，做固溶及時(shí)效處理。
(二)、摩擦焊接
系藉摩擦生熱之原理為之，將兩種相同材質(zhì)或不同材質(zhì)之基材界面相互接合，再做相互高速旋轉(zhuǎn)，使界面熔化，相互擴(kuò)散而后冷卻、接合，使兩種基材得以初步接合。
(三)、硬/軟焊接加工(含焊道擴(kuò)散及熱處理)系將同材質(zhì)或異種材質(zhì)之基材，使用熔點(diǎn)低于基材之焊料，進(jìn)行硬/軟焊接加工，而焊料與基材間之關(guān)系及反應(yīng)如下1、焊料熔解后藉毛細(xì)作用均勻地填充于兩基材之接合間隙內(nèi)。
2、焊料與基材之間形成過(guò)渡層。
3、焊料元素沿基材晶面(粒界)擴(kuò)散入基材內(nèi)。
4、基材元素?cái)U(kuò)散入焊道內(nèi)。
5、焊料元素?cái)U(kuò)散入基材之晶料(顆粒)內(nèi)部。
6、焊料凝結(jié)使二基材形成強(qiáng)而有力之結(jié)合。
另在進(jìn)行硬/軟焊接加工時(shí)，并可藉TETIG法，來(lái)消除兩基材間焊道之硬脆相，而不致降低焊部機(jī)械性能，而TETIG法，即控制適當(dāng)硬/軟焊接溫度，時(shí)間及焊接間隙，藉此方法硬/軟焊接加工而得之成品，其中化合物得以完全擴(kuò)散，不致生成硬脆相，更可增加焊道之強(qiáng)度及韌性。而硬/軟焊接溫度，時(shí)間及焊部間隙之關(guān)系及計(jì)算公式則如下文所示D＝K2·exp(-Q0/RT)……(1)L＝K1·D·t1/2……(2)G＝2L……(3)其中Q0＝反應(yīng)自由能R＝1.987
T＝硬焊溫度(°K)(公式皆利用°K實(shí)際操作時(shí)則換算成°F)t＝時(shí)間(min)D＝溶點(diǎn)抑制前之?dāng)U散系數(shù)K1·K2＝常數(shù)L熔點(diǎn)抑制劑之?dāng)U散距離(即防止形成中間化合物所容許焊部間隙之一半)(μm)G防止形成中間化合物相所容許之焊部間隙(μm)(四)、彩色硬質(zhì)擴(kuò)散處理如圖3所示系將表面處理過(guò)的金屬材質(zhì)的球頭與球桿放入調(diào)配好比率之鹽浴中，借控制溫度，時(shí)間使金屬表面得到不同色澤的硬質(zhì)擴(kuò)散化合物層，圖9所示，后作表面清洗，烘干而成一成品，而放入不同濃度之鹽浴中，可得到不同色澤迷彩之硬質(zhì)擴(kuò)散層的球具;所謂鹽浴的組成及濃度如下加以分別混合而成(1)鉻酸根離子(HCrO-4)含量為0至30百分比。
(2)碳酸根離子(CO＝)含量為0至60百分比。
(3)硫酸根離子(SO＝)含量為0至40百分比。
(4)氨根離子(NH-2)含量為0至50百分比。
而處理溫度在室溫至600℃，處理時(shí)間則在10分鐘至4小時(shí)。
綜上所述，本發(fā)明用密合焊接及硬/軟焊接加工技術(shù)制造的同材質(zhì)或異種材質(zhì)的無(wú)接縫高爾夫球具，是建立同材質(zhì)或異種材質(zhì)的焊接能量，以形成復(fù)合材料，并設(shè)計(jì)特殊的組裝接合及焊接方式，應(yīng)用于高爾夫球具上具有以下功能(1)、高爾夫球具外觀無(wú)接縫，呈一體成型，且其強(qiáng)度及彈性皆較習(xí)用膠合而得的球具要高出許多，而球頭頂端與球桿尾端亦不會(huì)因大力打擊時(shí)所生的應(yīng)力集中而折斷或接合面所生之剪力而脫離。
(2)、增加球頭與球桿的結(jié)合面積，使其在施以密合焊接及硬/軟焊接加工時(shí)，令焊料充分填充于間隙，使其形成一強(qiáng)有力的接合。
(3)、當(dāng)施以密合焊接及硬/軟焊接加工時(shí)，并可配合摩擦焊接，使同材質(zhì)或異種材質(zhì)更緊密接合，而提高其接合強(qiáng)度，使球具更能發(fā)揮打擊功能。
(4)、由于球頭與球桿是以密合摩擦焊接、熔化焊接及硬/軟焊接加工而結(jié)合在一起，為無(wú)接縫組裝接合，更具有韌性及強(qiáng)度，因而具有良好的打擊功能，且球具更能呈現(xiàn)一體成型之特性。
(5)、金屬材質(zhì)的高爾夫球具其整體外觀為金屬表面硬質(zhì)擴(kuò)散化合物層色澤亮麗可增加美觀，且變化多樣性，并有耐氧化腐蝕及抗磨耗之特性。
(6)、金屬基材之球頭與球桿，其焊接在一起，使得球具具有高韌性及吸收振動(dòng)之能力，而其球具表層硬質(zhì)擴(kuò)散化合物層，硬度高達(dá)HRC70°±2°，具有較高的彈性，因此打擊時(shí)接近彈性碰撞，不但能量損失較少，打擊舒適，且可增加打擊功能。
常用的硬焊、軟焊焊料的性能表 表1
微硬度測(cè)試
表權(quán)利要求
1.一種用密合焊接及硬/軟焊接加工技術(shù)制造同材質(zhì)或異種材質(zhì)的無(wú)接縫高爾夫球具方法，主要是先制得同材質(zhì)或異種材質(zhì)之球頭與球桿，其特征在于將球頭與球桿組裝接合設(shè)計(jì)成1、于球頭上端設(shè)計(jì)成一中空凸型環(huán)體，供球桿之中空管體密合套入；2、于球桿下端設(shè)計(jì)成一中空 型之管體，而球頭頂緣有一斜角面之空心柱體，可供球桿尾端 型管體密合置入；3、另設(shè)計(jì)一補(bǔ)強(qiáng)及銜接球頭與球桿契合用之 套體，其上端可供球桿的中空管體套合，而下端可置入球頭中空柱體內(nèi)，并令球頭頂緣與球桿尾端可相互契合；4、球頭的柱體與球桿的管體，以對(duì)接的方式對(duì)齊接合；后對(duì)異種材質(zhì)或同材質(zhì)以液相線溫度低于基材熔點(diǎn)的適用焊材加熱熔解，靠著毛細(xì)作用滲透入焊部以形成強(qiáng)力的接合之硬/軟焊接加工(含焊道擴(kuò)散及熱處理)；或?qū)ν瑸榻饘俨馁|(zhì)的球頭與球桿，可依上述接合方式施以熔化焊接或使用相似材質(zhì)的焊材加以焊接，關(guān)作固溶及時(shí)效處理；如要增加接合效果，可先行利用摩擦焊接令二基材先行摩擦密合，以降低二基材間的間隙，再作焊接及硬/軟焊接加工，以增加其接合強(qiáng)度，然后于焊接部分及球具做打磨及拋光處理以去除焊疤及表面拋光，即成一似一體成型的完整高爾夫球具，后再依需求作各種不同之表面處理(如金屬表面彩色硬質(zhì)擴(kuò)散處理，電鍍烤漆、氮化或氮化鈦處理……等)而得到不同色澤及功能的球具。
全文摘要
一種用密合焊接及硬/軟焊接加工技術(shù)制造同材質(zhì)或異種材質(zhì)的無(wú)接縫高爾夫球具的方法，其特征在于將球頭與球桿組裝接合成一體，以溫度低于基材溶點(diǎn)的適用焊材加熱熔解，作硬/軟焊接加工；或?qū)ν饘俨馁|(zhì)的球頭與球桿，使用相同材質(zhì)的焊材加以熔化焊接，要增加接合效果時(shí)，可先摩擦焊接令二基材先行摩擦密合，然后球具做打磨及拋光處理，即成一似一體成型；后再依需求作各種不同的處理，后再作表面清洗、烘干，而得一成品。
文檔編號(hào)B23K3/00GK1103324SQ93120078
公開(kāi)日1995年6月7日 申請(qǐng)日期1993年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月4日
發(fā)明者李榮堂, 蔡振輝 申請(qǐng)人:李榮堂