专利名称：高尔夫杆头的打击面板焊接构造及其方法
技术领域：
本发明是关于一种高尔夫杆头的打击面板焊接构造及其方法，特别是关于一打击面板设置一摩擦焊接斜面，且一杆头本体对应设置另一摩擦焊接斜面，以增加摩擦焊接可靠度的构造及其方法。
背景技术：
现今高尔夫杆头的设计趋向形成复合材质，特别是杆头本体及打击面板通常是由不同金属材料制成，例如由17-4PH不锈钢制造杆头本体及由6铝-4钒的钛合金制造打击面板，由此能使高尔夫杆头同时具备高结构强度的杆头本体及高弹性变形能力的打击面板。
虽然上述复合材质的设计能提高高尔夫杆头的击球性能，但是要在异种材质之间形成良好接合程度却显得相对困难。一般业界常用的打击面板结合方式包括机械嵌入、胶合、硬焊(brazing)及传统焊接(welding，如氩焊)。就采用机械嵌入方式而言，打击面板及杆头本体之间在结合后仍存在一交界间隙，该交界间隙常形成打击时的击球应力的传递阻碍，因而导致打击面板的弹性变形能力受到限制，且打击面板及杆头本体之间也容易因相互敲击而产生异音；就采用胶合方式而言，由于该胶合方式仅能形成低落的接合强度，因而无法扩大其适用的杆头种类范围；就采用硬焊方式而言，由于该硬焊方式必需对整个高尔夫杆头加热，因而容易影响金属材质的金相结构，进而降低材质原有的结构强度，而减损成品使用寿命；就采用氩焊方式而言，由于异种材质的焊接兼容性通常低落，因而在焊接后容易产生凝固裂纹、焊道热裂及焊后机械性质下降等问题，以致无法有效提高焊接优良率。为了改善上述缺点，业界利用固态焊接(solid-state-welding)方式提升结合品质，其中最常用的是旋转摩擦焊接(frictionstir welding)。
习用高尔夫杆头的打击面板的摩擦焊接方法，如中国台湾第452520号「高尔夫球头击球面摩擦熔接制法」发明专利及美国公开第2002/0187851号「高尔夫球头击球面摩擦熔接制法(Manufacturing Method for a GolfClub Head)」发明专利，请参照图1A至图1C所示，一高尔夫球杆包含一杆头本体10及一打击面板20。该杆头本体10是由第一金属材质制成(例如不锈钢)。该打击面板20由第二金属材质制成(例如钛合金)，该打击面板20的外周缘形成正圆形。在组装时，其利用摩擦焊接(friction welding)方式结合该杆头本体10及打击面板20。首先施加一压力P在该打击面板20上，使该打击面板20抵接在该杆头本体10正面的甜蜜区(sweet spot)，并使该打击面板20相对该杆头本体10进行3,000rpm至20,000rpm的高速转动。接着，该打击面板20及杆头本体10即因摩擦产生高温而发生固态结合。由此，该打击面板20即可快速的结合于该杆头本体10上。最后，将该打击面板20的凸出余料及毛边刨除，并经适当表面加工，即可制成高尔夫杆头成品。
虽然，高尔夫杆头使用摩擦焊接方式相较上述其它结合方式可简化制程及提高结合品质，然而该摩擦焊接方式仍存在下列问题由于该打击面板20必需相对该杆头本体10转动，因此该打击面板20仅能形成正圆形的外形，其无法适用于结合非正圆的打击面板20；此外，该打击面板20仅能形成较小的击球区域，即其甜蜜区(sweet spot)范围相对缩小；再者，若该打击面板20及杆头本体10的摩擦抵接面的接触面积过大或其表面带有氧化层时，其常造成无法有效提高摩擦温度，以致在摩擦焊接结合时由两者之间产生一介金属层(intermetallic layer，或称硬化层)。特别是，当该打击面板20及杆头本体10的金属材质的焊接兼容性不足时，该介金属层的特性将不利于提高结合强度，且容易造成结构碎裂或降低弹性变形能力。基于上述缺点，该打击面板20的尺寸常无法扩大而受到限制。因此，仍有必要进一步改良上述高尔夫杆头的打击面板摩擦焊接方法。
有鉴于此，本发明改良上述的缺点，其在一打击面板设置一摩擦焊接斜面，且在一杆头本体对应设置另一摩擦焊接斜面，将该二摩擦焊接斜面结合，并利用一转动梢沿接合位置进行摩擦焊接。由此，该摩擦焊接斜面预先形成紧密的嵌合配合，以减少界面间隙、增加抵接压力、提升摩擦焊接温度，并有利于去除界面的氧化层及避免产生介金属层，同时由于该打击面板及杆头本体不需相对转动，因而也可简化制程，且适于结合各种非正圆形状的打击面板。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种高尔夫杆头的打击面板焊接构造及其方法，其是在一打击面板设置一摩擦焊接斜面，且在一杆头本体对应设置另一摩擦焊接斜面，将该二摩擦焊接斜面结合，并利用一转动梢沿接合位置进行摩擦焊接，而使本发明具有提高摩擦焊接的结合强度、结合可靠度、简化制程及增加适用范围的功效。
本发明次要目的在于提供一种高尔夫杆头的打击面板焊接构造及其方法，其是在一打击面板设置一摩擦焊接斜面，且在一杆头本体对应设置另一摩擦焊接斜面，将该二摩擦焊接斜面结合，该二摩擦焊接斜面之间另夹设一介质层，并利用一转动梢沿接合位置进行摩擦焊接，而使本发明具有提高结合强度及结合可靠度的功效。
本发明另一目的在于提供一种高尔夫杆头的打击面板焊接构造及其方法，其是在一打击面板设置一摩擦焊接斜面，且在一杆头本体对应设置另一摩擦焊接斜面，该摩擦焊接斜面另选择对应形成环凸缘及环凹槽，并利用一转动梢沿接合位置进行摩擦焊接，而使本发明具有提高结合准确度的功效。
根据本发明的高尔夫杆头的打击面板焊接构造及其方法，其包含下列步骤在一打击面板设置一摩擦焊接斜面，且在一杆头本体的一开口内对应设置另一摩擦焊接斜面；将该二摩擦焊接斜面对应结合；拖一压力在该打击面板上，使该打击面板紧密嵌设在该杆头本体的开口内；利用一转动梢沿该打击面板及杆头本体的接合位置进行摩擦焊接；在该打击面板及杆头本体的接合位置进行表面加工处理，以形成高尔夫杆头成品。
图1A至图1C习用高尔夫杆头的打击面板摩擦焊接方法的流程图。
图2本发明高尔夫杆头的打击面板焊接方法的流程图。
图3本发明第一实施例的高尔夫杆头的打击面板焊接构造的分解立体图。
图4本发明第一实施例的高尔夫杆头的打击面板焊接构造进行摩擦焊接的组合立体图。
图5本发明沿图4的5-5线的剖视图。
图6本发明图5的局部放大剖视图。
图7本发明第二实施例的高尔夫杆头的打击面板焊接构造的局部放大剖视图。
图8本发明第二实施例的高尔夫杆头的打击面板焊接构造进行摩擦焊接的局部放大剖视图。
图9本发明第三实施例的高尔夫杆头的打击面板焊接构造的局部放大剖视图。
图10本发明第四实施例的高尔夫杆头的打击面板焊接构造的局部放大剖视图。
10杆头本体 11开口12第一摩擦焊接斜面 13肩部14环凹槽 15环凸缘20打击面板 21第二摩擦焊接斜面22环凸缘 23环凹槽30转动梢 31抵接点40介质层具体实施方式
请参照图2及图3所示，本发明第一实施例的高尔夫杆头的打击面板焊接构造及其方法的第一步骤是在一打击面板20设置一摩擦焊接斜面21，且在一杆头本体10的一开口11内对应设置另一摩擦焊接斜面12。本发明的高尔夫杆头是一铁杆型杆头，其在构造上至少包含该杆头本体10、第一摩擦焊接斜面12、打击面板20及第二摩擦焊接斜面21。该杆头本体10是由一第一金属材质制成，该第一金属材质可选自不锈钢、钛合金、碳钢、低合金钢、铸铁、镍基合金、结构用钢、铁锰铝合金或超合金钢。该杆头本体10的正面形成该开口11，以嵌设该打击面板20。该第一摩擦焊接斜面12形成在该开口11的内周缘，且较佳是由该开口向内形成缩径，并可依需求选择为平斜面或弧面。该打击面板20是由一第二金属材质制成，在该第一及第二金属材质互为不同材质的前题下，该第二金属材质也可选自不锈钢、钛合金、碳钢、低合金钢、铸铁、镍基合金、结构用钢、铁锰铝合金或超合金钢。该打击面板20可依产品需求选择形成各种外形及适当厚度。该第二摩擦焊接斜面21形成在该打击面板20的外周缘上，且较佳是由该打击面板20的正面向背面形成缩径，并可依需求选择为平斜面或弧面。
请参照图2至图4所示，本发明第一实施例的高尔夫杆头的打击面板焊接构造及其方法的第二步骤是将该二摩擦焊接斜面12、21对应结合。利用适当夹具将该打击面板20的第二摩擦焊接斜面21对应结合在该杆头本体10的第一摩擦焊接斜面12上。
请参照图2、4及5所示，本发明第一实施例的高尔夫杆头的打击面板焊接构造及其方法的第三步骤是施一压力在该打击面板20上，使该打击面板20紧密嵌设在该杆头本体10的开口11内。在该打击面板20嵌入该开口11后，立即由该打击面板20的正面向下持续施加一适当压力P，以使该打击面板20紧密嵌设在该开口11内。该开口11的第一摩擦焊接斜面12的高度较佳是大于该打击面板20的厚度，因而在组装后，该开口11另形成一组装裕度d，以便在该打击面板20预先嵌入初期进行调整水平，或适用于组装不同厚度规格的打击面板20。
请参照图2、5及6所示，本发明第一实施例的高尔夫杆头的打击面板焊接构造及其方法的第四步骤是利用一转动梢30沿该打击面板20及杆头本体10的接合位置进行摩擦焊接。该转动稍30是一转轴，其一端设有一抵接点31，且该转动梢30及抵接点31可选择由不锈钢、碳钢、钨、钼及其合金制成。在该打击面板20受压力P作用而紧密嵌设于该开口后，首先将该转动梢30选择紧密抵接于该打击面板20及杆头本体10的接合位置(接缝处)或稍偏打击面板20侧或稍偏杆头本体10侧。接着，使该转动梢30高速旋转。由此，该打击面板20及杆头本体10即可因摩擦产生高温，而以固态结合方式结合成一体。通常，该转动梢30产生的摩擦高温适当控制至不高于该第一及第二金属材质的熔点，如此该转动梢30的旋转不致造成该打击面板20及杆头本体10产生熔化，因而使该转动梢30能顺利沿着接合位置完成摩擦焊接动作。
如图5及图6所示，由于本发明的第一及第二摩擦焊接斜面12、21有利于形成紧密的嵌合配合，因此可减少界面间隙，而相对增加抵接压力、提升摩擦焊接温度、由高温去除界面的氧化层、避免产生不利结构强度的介金属层并扩大焊接结合面积，进而强化摩擦焊接的结合可靠度及强度。同时，该转动梢30仅以极小的接触面积抵接于接合位置，因此也有利于集中转动作用力、提高摩擦焊接温度并相对降低转速及压力的需求。再者，因为本发明的打击面板20及杆头本体10不需相对转动，故也可降低对大型治具及旋转机台的需求，因而简化制程。由此，本发明更可使该杆头本体10适于组装结合各种非正圆形状的打击面板20，而扩大制程的适用范围。
请参照图2及图6所示，本发明第一实施例的高尔夫杆头的打击面板焊接构造及其方法的第五步骤是在该打击面板20及杆头本体10的接合位置进行表面加工处理，以形成高尔夫杆头成品。在该打击面板20及杆头本体10固态结合成一体后，则利用精密机械加工制程对该接合位置表面进行研磨及抛光，以去除表面突出的余料及毛边，并接着加以涂装、上保护漆及包装，如此使高尔夫杆头成品具有较佳外观及一致规格。
请参照图7及图8所示，其揭示本发明第二实施例的高尔夫杆头的打击面板焊接构造。相较于第一实施例，第二实施例的杆头本体10的开口另形成一肩部13。由此该第一摩擦焊接斜面12可另设一介质层40，其可选择利用电镀、涂布方法形成在该第一摩擦焊接斜面12或第二摩擦焊接斜面21上。该介质层40是由一第三金属材质制成，该第三金属材质可选自铌、铬、铝、铜、铁、锆、钛、钒、钽、银、镍、钨的金属或其合金，且该第三金属材质与杆头本体10的第一金属材质或打击面板20的第二金属材质的冶金相容性必需选择高于该第一及第二金属材质的冶金相容性，以使该第一、第二金属材质与该第三金属材质之间分别不会产生一介金属层。
如图7所示，在进行摩擦焊接前，该介质层40夹设在该第一及第二摩擦焊接斜面12、21之间，并由该肩部稳固支撑该介质层40及打击面板20。如图8所示，在进行摩擦焊接时，该转动梢30摩擦产生高热，并在该第一及第二摩擦焊接斜面12、21的配合下，使该杆头本体10、介质层40及打击面板20以较佳的冶金相容性及固态结合方式紧密结合成一体，因而可进一步提高摩擦焊接的结合强度及可靠度。
请参照图9所示，其揭示本发明第三实施例的高尔夫杆头的打击面板焊接构造。相较于第一实施例，第三实施例是在该杆头本体10的第一摩擦焊接斜面12上形成一环凹槽14，同时该打击面板20的第二摩擦焊接斜面21也对应形成一环凸缘22。在预先进行嵌设时，该环凹槽14及环凸缘22可使该打击面板20准确的定位嵌设于该开口11，并确保该打击面板20的水平。
请参照图10所示，其揭示本发明第四实施例的高尔夫杆头的打击面板焊接构造。相较于第一实施例，第四实施例是在该杆头本体10的第一摩擦焊接斜面12上形成一环凸缘15，同时该打击面板20的第二摩擦焊接斜面21也对应形成一环凹槽23。在预先进行嵌设时，该环凸缘15及环凹槽23可使该打击面板20准确的定位嵌设于该开口11，并确保该打击面板20的水平。
如上所述，相较于图1的习用高尔夫杆头的摩擦焊接方法不适用于结合非正圆的打击面板20，且容易在摩擦焊接位置形成介金属层而影响结合强度等缺点，图5的本发明由在该打击面板20的外周缘及杆头本体10的开口11的内周缘形成该第一及第二摩擦焊接斜面12、21，其确实可提高该杆头本体10及打击面板20的结合强度、结合可靠度、简化制程及增加适用范围。
虽然本发明已利用前述较佳实施例详细揭示，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改，因此本发明的保护范围当视申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种高尔夫杆头的打击面板焊接方法，其特征在于包含步骤在一打击面板设置一摩擦焊接斜面，且在一杆头本体的一开口内对应设置另一摩擦焊接斜面；将该二摩擦焊接斜面对应结合；施一压力在该打击面板上，使该打击面板紧密嵌设在该杆头本体的开口内；利用一转动梢沿该打击面板及杆头本体的接合位置进行摩擦焊接；在该打击面板及杆头本体的接合位置进行表面加工处理，以形成高尔夫杆头成品。
2.如权利要求1所述的高尔夫杆头的打击面板焊接方法，其特征在于该杆头本体的摩擦焊接斜面是由该开口向内缩径，该打击面板的摩擦焊接斜面由该打击面板的正面向背面形成缩径。
3.如权利要求1所述的高尔夫杆头的打击面板焊接方法，其特征在于该二摩擦焊接斜面可选择为平斜面、弧面。
4.如权利要求1所述的高尔夫杆头的打击面板焊接方法，其特征在于该杆头本体的摩擦焊接斜面的高度大于该打击面板的厚度，因而在组装后，该开口另形成一组装裕度。
5.如权利要求1所述的高尔夫杆头的打击面板焊接方法，其特征在于该二摩擦焊接斜面分别选择形成一环凹槽及一环凸缘，以利精准对位。
6.如权利要求1所述的高尔夫杆头的打击面板焊接方法，其特征在于该杆头本体的开口形成一肩部。
7.如权利要求1所述的高尔夫杆头的打击面板焊接方法，其特征在于另形成一介质层，该介质层夹设在该二摩擦焊接斜面之间。
8.如权利要求7所述的高尔夫杆头的打击面板焊接方法，其特征在于该介质层的材质选自铌、铬、铝、铜、铁、锆、钛、钒、钽、银、镍、钨的金属及其合金。
9.如权利要求7所述的高尔夫杆头的打击面板焊接方法，其特征在于该介质层是利用电镀、涂布方法形成在该第一摩擦焊接斜面上。
10.如权利要求7所述的高尔夫杆头的打击面板焊接方法，其特征在于该介质层是利用电镀、涂布方法形成在该第二摩擦焊接斜面上。
11.一种高尔夫杆头的打击面板焊接构造，其特征在于包含一杆头本体，其由正面形成一开口；一第一摩擦焊接斜面，其形成在该开口的内周缘上；一打击面板，其正面可用以打击高尔夫球；一第二摩擦焊接斜面，其形成在该打击面板的外周缘上；一摩擦焊道，其用以摩擦焊接结合该第一及第二摩擦焊接斜面。
12.如权利要求11所述的高尔夫杆头的打击面板焊接构造，其特征在于该第一及第二摩擦焊接斜面分别选择形成一环凹槽及一环凸缘，以利精准对位。
13.如权利要求11所述的高尔夫杆头的打击面板焊接构造，其特征在于该第一摩擦焊接斜面由该开口向内缩径及该第二摩擦焊接斜面由该打击面板的正面向背面缩径。
14.如权利要求11所述的高尔夫杆头的打击面板焊接构造，其特征在于该第一及第二摩擦焊接斜面可选择为平斜面、弧面。
15.如权利要求11所述的高尔夫杆头的打击面板焊接构造，其特征在于该开口的第一摩擦焊接斜面的高度大于该打击面板的厚度，因而在组装后，该开口另形成一组装裕度。
16.如权利要求11所述的高尔夫杆头的打击面板焊接构造，其特征在于该杆头本体的开口形成一肩部。
17.如权利要求11所述的高尔夫杆头的打击面板焊接构造，其特征在于另形成一介质层，该介质层夹设在该第一及第二摩擦焊接斜面之间。
18.如权利要求17所述的高尔夫杆头的打击面板焊接构造，其特征在于该介质层的材质选自铌、铬、铝、铜、铁、锆、钛、钒、钽、银、镍、钨的金属及其合金。
全文摘要
一种高尔夫杆头的打击面板焊接构造及其方法，其包含下列步骤在一打击面板设置一摩擦焊接斜面，且在一杆头本体的一开口内对应设置另一摩擦焊接斜面；将该二摩擦焊接斜面对应结合；施一压力在该打击面板上，使该打击面板紧密嵌设在该杆头本体的开口内；利用一转动梢沿该打击面板及杆头本体的接合位置进行摩擦焊接；在该打击面板及杆头本体的接合位置进行表面加工处理，以形成高尔夫杆头成品。
文档编号A63B53/02GK1654153SQ20041000433
公开日2005年8月17日 申请日期2004年2月13日 优先权日2004年2月13日
发明者陈建同 申请人:复盛股份有限公司