專利名稱：高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造及其方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造及其方法，特別是關于一打擊面板設置一摩擦焊接斜面，且一桿頭本體對應設置另一摩擦焊接斜面，以增加摩擦焊接可靠度的構造及其方法。
背景技術：
現(xiàn)今高爾夫桿頭的設計趨向形成復合材質(zhì)，特別是桿頭本體及打擊面板通常是由不同金屬材料制成，例如由17-4PH不銹鋼制造桿頭本體及由6鋁-4釩的鈦合金制造打擊面板，由此能使高爾夫桿頭同時具備高結(jié)構強度的桿頭本體及高彈性變形能力的打擊面板。
雖然上述復合材質(zhì)的設計能提高高爾夫桿頭的擊球性能，但是要在異種材質(zhì)之間形成良好接合程度卻顯得相對困難。一般業(yè)界常用的打擊面板結(jié)合方式包括機械嵌入、膠合、硬焊(brazing)及傳統(tǒng)焊接(welding，如氬焊)。就采用機械嵌入方式而言，打擊面板及桿頭本體之間在結(jié)合后仍存在一交界間隙，該交界間隙常形成打擊時的擊球應力的傳遞阻礙，因而導致打擊面板的彈性變形能力受到限制，且打擊面板及桿頭本體之間也容易因相互敲擊而產(chǎn)生異音；就采用膠合方式而言，由于該膠合方式僅能形成低落的接合強度，因而無法擴大其適用的桿頭種類范圍；就采用硬焊方式而言，由于該硬焊方式必需對整個高爾夫桿頭加熱，因而容易影響金屬材質(zhì)的金相結(jié)構，進而降低材質(zhì)原有的結(jié)構強度，而減損成品使用壽命；就采用氬焊方式而言，由于異種材質(zhì)的焊接兼容性通常低落，因而在焊接后容易產(chǎn)生凝固裂紋、焊道熱裂及焊后機械性質(zhì)下降等問題，以致無法有效提高焊接優(yōu)良率。為了改善上述缺點，業(yè)界利用固態(tài)焊接(solid-state-welding)方式提升結(jié)合品質(zhì)，其中最常用的是旋轉(zhuǎn)摩擦焊接(frictionstir welding)。
習用高爾夫桿頭的打擊面板的摩擦焊接方法，如中國臺灣第452520號「高爾夫球頭擊球面摩擦熔接制法」發(fā)明專利及美國公開第2002/0187851號「高爾夫球頭擊球面摩擦熔接制法(Manufacturing Method for a GolfClub Head)」發(fā)明專利，請參照圖1A至圖1C所示，一高爾夫球桿包含一桿頭本體10及一打擊面板20。該桿頭本體10是由第一金屬材質(zhì)制成(例如不銹鋼)。該打擊面板20由第二金屬材質(zhì)制成(例如鈦合金)，該打擊面板20的外周緣形成正圓形。在組裝時，其利用摩擦焊接(friction welding)方式結(jié)合該桿頭本體10及打擊面板20。首先施加一壓力P在該打擊面板20上，使該打擊面板20抵接在該桿頭本體10正面的甜蜜區(qū)(sweet spot)，并使該打擊面板20相對該桿頭本體10進行3,000rpm至20,000rpm的高速轉(zhuǎn)動。接著，該打擊面板20及桿頭本體10即因摩擦產(chǎn)生高溫而發(fā)生固態(tài)結(jié)合。由此，該打擊面板20即可快速的結(jié)合于該桿頭本體10上。最后，將該打擊面板20的凸出余料及毛邊刨除，并經(jīng)適當表面加工，即可制成高爾夫桿頭成品。
雖然，高爾夫桿頭使用摩擦焊接方式相較上述其它結(jié)合方式可簡化制程及提高結(jié)合品質(zhì)，然而該摩擦焊接方式仍存在下列問題由于該打擊面板20必需相對該桿頭本體10轉(zhuǎn)動，因此該打擊面板20僅能形成正圓形的外形，其無法適用于結(jié)合非正圓的打擊面板20；此外，該打擊面板20僅能形成較小的擊球區(qū)域，即其甜蜜區(qū)(sweet spot)范圍相對縮??；再者，若該打擊面板20及桿頭本體10的摩擦抵接面的接觸面積過大或其表面帶有氧化層時，其常造成無法有效提高摩擦溫度，以致在摩擦焊接結(jié)合時由兩者之間產(chǎn)生一介金屬層(intermetallic layer，或稱硬化層)。特別是，當該打擊面板20及桿頭本體10的金屬材質(zhì)的焊接兼容性不足時，該介金屬層的特性將不利于提高結(jié)合強度，且容易造成結(jié)構碎裂或降低彈性變形能力?；谏鲜鋈秉c，該打擊面板20的尺寸常無法擴大而受到限制。因此，仍有必要進一步改良上述高爾夫桿頭的打擊面板摩擦焊接方法。
有鑒于此，本發(fā)明改良上述的缺點，其在一打擊面板設置一摩擦焊接斜面，且在一桿頭本體對應設置另一摩擦焊接斜面，將該二摩擦焊接斜面結(jié)合，并利用一轉(zhuǎn)動梢沿接合位置進行摩擦焊接。由此，該摩擦焊接斜面預先形成緊密的嵌合配合，以減少界面間隙、增加抵接壓力、提升摩擦焊接溫度，并有利于去除界面的氧化層及避免產(chǎn)生介金屬層，同時由于該打擊面板及桿頭本體不需相對轉(zhuǎn)動，因而也可簡化制程，且適于結(jié)合各種非正圓形狀的打擊面板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的在于提供一種高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造及其方法，其是在一打擊面板設置一摩擦焊接斜面，且在一桿頭本體對應設置另一摩擦焊接斜面，將該二摩擦焊接斜面結(jié)合，并利用一轉(zhuǎn)動梢沿接合位置進行摩擦焊接，而使本發(fā)明具有提高摩擦焊接的結(jié)合強度、結(jié)合可靠度、簡化制程及增加適用范圍的功效。
本發(fā)明次要目的在于提供一種高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造及其方法，其是在一打擊面板設置一摩擦焊接斜面，且在一桿頭本體對應設置另一摩擦焊接斜面，將該二摩擦焊接斜面結(jié)合，該二摩擦焊接斜面之間另夾設一介質(zhì)層，并利用一轉(zhuǎn)動梢沿接合位置進行摩擦焊接，而使本發(fā)明具有提高結(jié)合強度及結(jié)合可靠度的功效。
本發(fā)明另一目的在于提供一種高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造及其方法，其是在一打擊面板設置一摩擦焊接斜面，且在一桿頭本體對應設置另一摩擦焊接斜面，該摩擦焊接斜面另選擇對應形成環(huán)凸緣及環(huán)凹槽，并利用一轉(zhuǎn)動梢沿接合位置進行摩擦焊接，而使本發(fā)明具有提高結(jié)合準確度的功效。
根據(jù)本發(fā)明的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造及其方法，其包含下列步驟在一打擊面板設置一摩擦焊接斜面，且在一桿頭本體的一開口內(nèi)對應設置另一摩擦焊接斜面；將該二摩擦焊接斜面對應結(jié)合；拖一壓力在該打擊面板上，使該打擊面板緊密嵌設在該桿頭本體的開口內(nèi)；利用一轉(zhuǎn)動梢沿該打擊面板及桿頭本體的接合位置進行摩擦焊接；在該打擊面板及桿頭本體的接合位置進行表面加工處理，以形成高爾夫桿頭成品。


圖1A至圖1C習用高爾夫桿頭的打擊面板摩擦焊接方法的流程圖。
圖2本發(fā)明高爾夫桿頭的打擊面板焊接方法的流程圖。
圖3本發(fā)明第一實施例的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造的分解立體圖。
圖4本發(fā)明第一實施例的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造進行摩擦焊接的組合立體圖。
圖5本發(fā)明沿圖4的5-5線的剖視圖。
圖6本發(fā)明圖5的局部放大剖視圖。
圖7本發(fā)明第二實施例的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造的局部放大剖視圖。
圖8本發(fā)明第二實施例的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造進行摩擦焊接的局部放大剖視圖。
圖9本發(fā)明第三實施例的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造的局部放大剖視圖。
圖10本發(fā)明第四實施例的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造的局部放大剖視圖。
10桿頭本體 11開口12第一摩擦焊接斜面 13肩部14環(huán)凹槽 15環(huán)凸緣20打擊面板 21第二摩擦焊接斜面22環(huán)凸緣 23環(huán)凹槽30轉(zhuǎn)動梢 31抵接點40介質(zhì)層具體實施方式
請參照圖2及圖3所示，本發(fā)明第一實施例的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造及其方法的第一步驟是在一打擊面板20設置一摩擦焊接斜面21，且在一桿頭本體10的一開口11內(nèi)對應設置另一摩擦焊接斜面12。本發(fā)明的高爾夫桿頭是一鐵桿型桿頭，其在構造上至少包含該桿頭本體10、第一摩擦焊接斜面12、打擊面板20及第二摩擦焊接斜面21。該桿頭本體10是由一第一金屬材質(zhì)制成，該第一金屬材質(zhì)可選自不銹鋼、鈦合金、碳鋼、低合金鋼、鑄鐵、鎳基合金、結(jié)構用鋼、鐵錳鋁合金或超合金鋼。該桿頭本體10的正面形成該開口11，以嵌設該打擊面板20。該第一摩擦焊接斜面12形成在該開口11的內(nèi)周緣，且較佳是由該開口向內(nèi)形成縮徑，并可依需求選擇為平斜面或弧面。該打擊面板20是由一第二金屬材質(zhì)制成，在該第一及第二金屬材質(zhì)互為不同材質(zhì)的前題下，該第二金屬材質(zhì)也可選自不銹鋼、鈦合金、碳鋼、低合金鋼、鑄鐵、鎳基合金、結(jié)構用鋼、鐵錳鋁合金或超合金鋼。該打擊面板20可依產(chǎn)品需求選擇形成各種外形及適當厚度。該第二摩擦焊接斜面21形成在該打擊面板20的外周緣上，且較佳是由該打擊面板20的正面向背面形成縮徑，并可依需求選擇為平斜面或弧面。
請參照圖2至圖4所示，本發(fā)明第一實施例的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造及其方法的第二步驟是將該二摩擦焊接斜面12、21對應結(jié)合。利用適當夾具將該打擊面板20的第二摩擦焊接斜面21對應結(jié)合在該桿頭本體10的第一摩擦焊接斜面12上。
請參照圖2、4及5所示，本發(fā)明第一實施例的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造及其方法的第三步驟是施一壓力在該打擊面板20上，使該打擊面板20緊密嵌設在該桿頭本體10的開口11內(nèi)。在該打擊面板20嵌入該開口11后，立即由該打擊面板20的正面向下持續(xù)施加一適當壓力P，以使該打擊面板20緊密嵌設在該開口11內(nèi)。該開口11的第一摩擦焊接斜面12的高度較佳是大于該打擊面板20的厚度，因而在組裝后，該開口11另形成一組裝裕度d，以便在該打擊面板20預先嵌入初期進行調(diào)整水平，或適用于組裝不同厚度規(guī)格的打擊面板20。
請參照圖2、5及6所示，本發(fā)明第一實施例的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造及其方法的第四步驟是利用一轉(zhuǎn)動梢30沿該打擊面板20及桿頭本體10的接合位置進行摩擦焊接。該轉(zhuǎn)動稍30是一轉(zhuǎn)軸，其一端設有一抵接點31，且該轉(zhuǎn)動梢30及抵接點31可選擇由不銹鋼、碳鋼、鎢、鉬及其合金制成。在該打擊面板20受壓力P作用而緊密嵌設于該開口后，首先將該轉(zhuǎn)動梢30選擇緊密抵接于該打擊面板20及桿頭本體10的接合位置(接縫處)或稍偏打擊面板20側(cè)或稍偏桿頭本體10側(cè)。接著，使該轉(zhuǎn)動梢30高速旋轉(zhuǎn)。由此，該打擊面板20及桿頭本體10即可因摩擦產(chǎn)生高溫，而以固態(tài)結(jié)合方式結(jié)合成一體。通常，該轉(zhuǎn)動梢30產(chǎn)生的摩擦高溫適當控制至不高于該第一及第二金屬材質(zhì)的熔點，如此該轉(zhuǎn)動梢30的旋轉(zhuǎn)不致造成該打擊面板20及桿頭本體10產(chǎn)生熔化，因而使該轉(zhuǎn)動梢30能順利沿著接合位置完成摩擦焊接動作。
如圖5及圖6所示，由于本發(fā)明的第一及第二摩擦焊接斜面12、21有利于形成緊密的嵌合配合，因此可減少界面間隙，而相對增加抵接壓力、提升摩擦焊接溫度、由高溫去除界面的氧化層、避免產(chǎn)生不利結(jié)構強度的介金屬層并擴大焊接結(jié)合面積，進而強化摩擦焊接的結(jié)合可靠度及強度。同時，該轉(zhuǎn)動梢30僅以極小的接觸面積抵接于接合位置，因此也有利于集中轉(zhuǎn)動作用力、提高摩擦焊接溫度并相對降低轉(zhuǎn)速及壓力的需求。再者，因為本發(fā)明的打擊面板20及桿頭本體10不需相對轉(zhuǎn)動，故也可降低對大型治具及旋轉(zhuǎn)機臺的需求，因而簡化制程。由此，本發(fā)明更可使該桿頭本體10適于組裝結(jié)合各種非正圓形狀的打擊面板20，而擴大制程的適用范圍。
請參照圖2及圖6所示，本發(fā)明第一實施例的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造及其方法的第五步驟是在該打擊面板20及桿頭本體10的接合位置進行表面加工處理，以形成高爾夫桿頭成品。在該打擊面板20及桿頭本體10固態(tài)結(jié)合成一體后，則利用精密機械加工制程對該接合位置表面進行研磨及拋光，以去除表面突出的余料及毛邊，并接著加以涂裝、上保護漆及包裝，如此使高爾夫桿頭成品具有較佳外觀及一致規(guī)格。
請參照圖7及圖8所示，其揭示本發(fā)明第二實施例的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造。相較于第一實施例，第二實施例的桿頭本體10的開口另形成一肩部13。由此該第一摩擦焊接斜面12可另設一介質(zhì)層40，其可選擇利用電鍍、涂布方法形成在該第一摩擦焊接斜面12或第二摩擦焊接斜面21上。該介質(zhì)層40是由一第三金屬材質(zhì)制成，該第三金屬材質(zhì)可選自鈮、鉻、鋁、銅、鐵、鋯、鈦、釩、鉭、銀、鎳、鎢的金屬或其合金，且該第三金屬材質(zhì)與桿頭本體10的第一金屬材質(zhì)或打擊面板20的第二金屬材質(zhì)的冶金相容性必需選擇高于該第一及第二金屬材質(zhì)的冶金相容性，以使該第一、第二金屬材質(zhì)與該第三金屬材質(zhì)之間分別不會產(chǎn)生一介金屬層。
如圖7所示，在進行摩擦焊接前，該介質(zhì)層40夾設在該第一及第二摩擦焊接斜面12、21之間，并由該肩部穩(wěn)固支撐該介質(zhì)層40及打擊面板20。如圖8所示，在進行摩擦焊接時，該轉(zhuǎn)動梢30摩擦產(chǎn)生高熱，并在該第一及第二摩擦焊接斜面12、21的配合下，使該桿頭本體10、介質(zhì)層40及打擊面板20以較佳的冶金相容性及固態(tài)結(jié)合方式緊密結(jié)合成一體，因而可進一步提高摩擦焊接的結(jié)合強度及可靠度。
請參照圖9所示，其揭示本發(fā)明第三實施例的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造。相較于第一實施例，第三實施例是在該桿頭本體10的第一摩擦焊接斜面12上形成一環(huán)凹槽14，同時該打擊面板20的第二摩擦焊接斜面21也對應形成一環(huán)凸緣22。在預先進行嵌設時，該環(huán)凹槽14及環(huán)凸緣22可使該打擊面板20準確的定位嵌設于該開口11，并確保該打擊面板20的水平。
請參照圖10所示，其揭示本發(fā)明第四實施例的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造。相較于第一實施例，第四實施例是在該桿頭本體10的第一摩擦焊接斜面12上形成一環(huán)凸緣15，同時該打擊面板20的第二摩擦焊接斜面21也對應形成一環(huán)凹槽23。在預先進行嵌設時，該環(huán)凸緣15及環(huán)凹槽23可使該打擊面板20準確的定位嵌設于該開口11，并確保該打擊面板20的水平。
如上所述，相較于圖1的習用高爾夫桿頭的摩擦焊接方法不適用于結(jié)合非正圓的打擊面板20，且容易在摩擦焊接位置形成介金屬層而影響結(jié)合強度等缺點，圖5的本發(fā)明由在該打擊面板20的外周緣及桿頭本體10的開口11的內(nèi)周緣形成該第一及第二摩擦焊接斜面12、21，其確實可提高該桿頭本體10及打擊面板20的結(jié)合強度、結(jié)合可靠度、簡化制程及增加適用范圍。
雖然本發(fā)明已利用前述較佳實施例詳細揭示，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍當視申請專利范圍所界定者為準。
權利要求
1.一種高爾夫桿頭的打擊面板焊接方法，其特征在于包含步驟在一打擊面板設置一摩擦焊接斜面，且在一桿頭本體的一開口內(nèi)對應設置另一摩擦焊接斜面；將該二摩擦焊接斜面對應結(jié)合；施一壓力在該打擊面板上，使該打擊面板緊密嵌設在該桿頭本體的開口內(nèi)；利用一轉(zhuǎn)動梢沿該打擊面板及桿頭本體的接合位置進行摩擦焊接；在該打擊面板及桿頭本體的接合位置進行表面加工處理，以形成高爾夫桿頭成品。
2.如權利要求1所述的高爾夫桿頭的打擊面板焊接方法，其特征在于該桿頭本體的摩擦焊接斜面是由該開口向內(nèi)縮徑，該打擊面板的摩擦焊接斜面由該打擊面板的正面向背面形成縮徑。
3.如權利要求1所述的高爾夫桿頭的打擊面板焊接方法，其特征在于該二摩擦焊接斜面可選擇為平斜面、弧面。
4.如權利要求1所述的高爾夫桿頭的打擊面板焊接方法，其特征在于該桿頭本體的摩擦焊接斜面的高度大于該打擊面板的厚度，因而在組裝后，該開口另形成一組裝裕度。
5.如權利要求1所述的高爾夫桿頭的打擊面板焊接方法，其特征在于該二摩擦焊接斜面分別選擇形成一環(huán)凹槽及一環(huán)凸緣，以利精準對位。
6.如權利要求1所述的高爾夫桿頭的打擊面板焊接方法，其特征在于該桿頭本體的開口形成一肩部。
7.如權利要求1所述的高爾夫桿頭的打擊面板焊接方法，其特征在于另形成一介質(zhì)層，該介質(zhì)層夾設在該二摩擦焊接斜面之間。
8.如權利要求7所述的高爾夫桿頭的打擊面板焊接方法，其特征在于該介質(zhì)層的材質(zhì)選自鈮、鉻、鋁、銅、鐵、鋯、鈦、釩、鉭、銀、鎳、鎢的金屬及其合金。
9.如權利要求7所述的高爾夫桿頭的打擊面板焊接方法，其特征在于該介質(zhì)層是利用電鍍、涂布方法形成在該第一摩擦焊接斜面上。
10.如權利要求7所述的高爾夫桿頭的打擊面板焊接方法，其特征在于該介質(zhì)層是利用電鍍、涂布方法形成在該第二摩擦焊接斜面上。
11.一種高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造，其特征在于包含一桿頭本體，其由正面形成一開口；一第一摩擦焊接斜面，其形成在該開口的內(nèi)周緣上；一打擊面板，其正面可用以打擊高爾夫球；一第二摩擦焊接斜面，其形成在該打擊面板的外周緣上；一摩擦焊道，其用以摩擦焊接結(jié)合該第一及第二摩擦焊接斜面。
12.如權利要求11所述的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造，其特征在于該第一及第二摩擦焊接斜面分別選擇形成一環(huán)凹槽及一環(huán)凸緣，以利精準對位。
13.如權利要求11所述的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造，其特征在于該第一摩擦焊接斜面由該開口向內(nèi)縮徑及該第二摩擦焊接斜面由該打擊面板的正面向背面縮徑。
14.如權利要求11所述的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造，其特征在于該第一及第二摩擦焊接斜面可選擇為平斜面、弧面。
15.如權利要求11所述的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造，其特征在于該開口的第一摩擦焊接斜面的高度大于該打擊面板的厚度，因而在組裝后，該開口另形成一組裝裕度。
16.如權利要求11所述的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造，其特征在于該桿頭本體的開口形成一肩部。
17.如權利要求11所述的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造，其特征在于另形成一介質(zhì)層，該介質(zhì)層夾設在該第一及第二摩擦焊接斜面之間。
18.如權利要求17所述的高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造，其特征在于該介質(zhì)層的材質(zhì)選自鈮、鉻、鋁、銅、鐵、鋯、鈦、釩、鉭、銀、鎳、鎢的金屬及其合金。
全文摘要
一種高爾夫桿頭的打擊面板焊接構造及其方法，其包含下列步驟在一打擊面板設置一摩擦焊接斜面，且在一桿頭本體的一開口內(nèi)對應設置另一摩擦焊接斜面；將該二摩擦焊接斜面對應結(jié)合；施一壓力在該打擊面板上，使該打擊面板緊密嵌設在該桿頭本體的開口內(nèi)；利用一轉(zhuǎn)動梢沿該打擊面板及桿頭本體的接合位置進行摩擦焊接；在該打擊面板及桿頭本體的接合位置進行表面加工處理，以形成高爾夫桿頭成品。
文檔編號A63B53/02GK1654153SQ20041000433
公開日2005年8月17日 申請日期2004年2月13日 優(yōu)先權日2004年2月13日
發(fā)明者陳建同 申請人:復盛股份有限公司