一种非晶合金高尔夫球杆头及其制造方法与流程

本发明公开了一种非晶合金高尔夫球杆头，具体是一种非晶态合金材料制成的非晶合金高尔夫球杆头。

背景技术：

高尔夫球运动是一项经过数世纪演变、历史悠久的休闲运动方式。高尔夫球杆头作为高尔夫球杆重要的一部分，击打高尔夫球时，将会产生一定的变形。为了击球时球速大、飞行距离远，而且防止球杆头发生断裂，球杆头材料应具有一定的强韧性和硬度、高的弹性模量和低的内耗。

随着功能要求的不断提高，高尔夫球杆头材料由最早的山胡桃木，柿子木，逐渐演变为现在常用的钛合金、不锈钢和铝合金等材料。钛合金、不锈钢和铝合金材料制作的打击面各有优点，但是无法兼具高尔夫球杆头材料所需要的较高的强韧性和硬度、较高的弹性极限和低的能耗等性能。

非晶合金是将合金熔体急速冷却，使其来不及形核与长大，形成长程无序短程有序结构。由于其独特的无序结构，非晶合金不存在晶态合金中的位错、空位、晶界及层错等缺陷，使其具有很高的抗拉强度、弹性极限、冲击断裂性能以及良好耐腐蚀性，且具有非常好的能量传递性能。

不锈钢和钛合金制造的高尔夫球杆头的能量传递效率分别为60%和70%，而块体非晶合金由于没有晶界、位错等晶体缺陷，其制作的球杆头能传递99%的能量，但是制备非晶合金材料需要极快的冷却速度，这使得非晶合金制品的尺寸受到限制。

铁杆高尔夫球杆头部分尺寸较厚，在铸造时冷速较慢，极易形成非晶和晶体混合物，大大的降低了打击面的综合性能。

目前关于非晶合金在高尔夫球头的应用多集中在打击面上，即采用非晶合金片，通过胶粘、焊接或者过盈配合的手段嵌在球头上作为打击面，但是这些配合方式均以牺牲材料的弹性和强度为代价。

技术实现要素：

为了解决所述现有技术的不足，本发明提出一种非晶合金高尔夫球杆头，采用在模具内嵌入金属块，然后采用非晶合金材料包裹金属块的方式实现整体铸造非晶合金高尔夫球头。解决了现有非晶合金制得的非晶合金高尔夫球杆头极易形成非晶和晶体混合物的技术问题。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种非晶合金高尔夫球杆头，包括：一颈部，用于与球杆结合；

一击球面板，连接在所述颈部的底部；

位于该击球面板后面的周边壁体，该击球面板和周边壁体形成后部凹形腔；所述击球面板和所述周边壁体由非晶态金属材料整体铸造而成，

垫块，内嵌设置于所述周边壁体中，用以减薄所述周边壁体的铸造厚度，并且，垫块上设有若干支柱，所述支柱一端与垫块本体固定连接，支柱另一端具有一个裸露面或裸露段未受上述周边壁体包覆；

调节件，与所述支柱配合连接，用于调节垫块与周边壁体之间的紧配度。

所述击球面板为厚度为1.5mm~5m的等厚面板；所述周边壁体包括围合在击球面板后面的上部边缘及后面侧部边缘处的薄壁部分、以及围合在击球面板后面底部的一段厚壁部分，其中，所述薄壁部分的壁厚为1.5mm~6mm，所述厚壁部分的壁厚为10mm~30mm。

所述支柱伸出所述周边壁体具有一个裸露段，所述裸露段的外壁上设有外螺纹，所述调节件为螺母，所述螺母与所述裸露段的外螺纹配合连接。

所述支柱设置于周边壁体内具有一个裸露面，支柱内具有内螺纹，所述调节件为螺栓，螺栓与所述支柱上的内螺纹配合连接。

所述垫块是铝合金、钛合金、不锈钢、铜合金中任意一种。

一种非晶合金高尔夫球杆头，包括：

一颈部，用于与球杆结合；

一击球部，连接在所述颈部的底部；

其特征在于，所述所述击球部由非晶态金属材料整体铸造而成，通过在模具内嵌入金属块，然后采用向模具内注入合金液包裹金属块，合金液快速冷却获得整体铸造非晶高尔夫球头；所述金属块用以减薄所铸造的非晶合金材料厚度；

所述击球部包括：

一击球面板，连接在所述颈部的底部；

位于该击球面板后面的周边壁体，该击球面板和周边壁体形成后部凹形腔；

一金属块，内嵌设置于所述周边壁体中，用以减薄所述周边壁体的铸造厚度，并且，金属块上设有若干支柱，所述支柱一端与金属块本体固定连接，支柱另一端具有一个裸露面或裸露段未受上述周边壁体包覆；

调节件，与所述支柱配合连接，用于调节金属块与周边壁体之间的紧配度。

所述击球面板为厚度为1.5mm~5m的等厚面板；

所述周边壁体包括围合在击球面板后面的上部边缘及后面侧部边缘处的薄壁部分、以及围合在击球面板后面底部的一段厚壁部分，其中，

所述薄壁部分的壁厚为1.5mm~6mm；

所述厚壁部分的壁厚为10mm~30mm。

所述支柱伸出所述周边壁体具有一个裸露段，所述裸露段的外壁上设有外螺纹，所述调节件为螺母，所述螺母与所述裸露段的外螺纹配合连接。

所述支柱设置于周边壁体内具有一个裸露面，支柱内具有内螺纹，所述调节件为螺栓，螺栓与所述支柱上的内螺纹配合连接。

一种制造所述非晶合金高尔夫球杆头的方法，包括以下几个步骤：

步骤1.内嵌金属块通过金属块上的支柱与模芯相连，通过调节支柱末端嵌入模芯的距离，保证合模时金属块能够准确定位，以获得压铸后，包裹与金属块外部的非晶合金材料厚度均匀；

步骤2.经过感应熔炼得到的合金液在压力的作用下从定模板上的浇口套进入，经过分流锥的作用进入型腔，最终经快速冷却后得到整体铸造的非晶合金球头制品。

本发明的有益效果是：

第一、本发明采用整体铸造非晶合金高尔夫球杆头，与现在常用的钛合金、铝合金、不锈钢等晶态金属制成的高尔夫球杆头相比具有很高的抗拉强度、弹性能、冲击断裂性能以及抗腐蚀性，且具有非常好的能量传递性能。

第二、为了避免在制备非晶合金高尔夫球杆头时由于厚尺寸造成冷却速度慢，生成非晶和晶体的混合物，本发明在球杆头模腔中内嵌带有支柱的垫块，减薄杆头上厚度较厚部分的铸造厚度，大大提高了其非晶形成能力，保证了铸造后产品的质量。

第三，为了避免非晶合金高尔夫球杆头在使用过程中内嵌垫块发生松动的情况发生，本发明对内嵌垫块支柱做了内螺纹或者外螺纹处理，通过添加螺栓或者螺母来调节内嵌垫块与外层非晶合金的紧配度。

第四、本发明内嵌金属块解决了非晶形成能力有限，尺寸做不大对整体铸造工艺生产非晶高尔夫球头的限制。

第五、本发明内嵌金属块解决了通过胶粘、焊接或者过盈配合的手段将非晶合金片嵌在球头上作为球头打击面，降低非晶合金材料高弹性、高强度等性能。

第六、本发明内嵌金属的种类、形状、尺寸可随着球头重量、形状及尺寸的设计而变化，不受限制。

第七、本发明内嵌金属块上通过支柱作为与模具型腔内壁的接触点，固定金属块在模具型腔中的位置，通过调节支柱嵌入模芯的尺寸进而来保证包覆非晶材料厚度的均匀性。

附图说明

图1为本发明非晶合金高尔夫球杆头的结构示意图；

其中，1、颈部；2、击球面板；3、厚壁部分；4、薄壁部分；5、支柱；

图2为垫块上设有外螺纹时的剖视图；

图3为垫块上设有内螺纹时的剖视图；

图4为实施例2中垫块的结构示意图；

图5为本发明非晶合金高尔夫球杆头压铸模具的结构示意图；

其中，6、定模板；7、动模板；8、定模芯；9、动模芯；10、浇口套；11、型腔；12、分流锥；

图6为普通合金与非晶合金断裂强度及杨氏模量的比较图。

具体实施方式

下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明一种非晶合金高尔夫球杆头的技术方案作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，本发明一种非晶合金高尔夫球杆头，由非晶态金属材料整体铸造而成，包括：

一颈部，用于与球杆结合；

一击球面板，连接在所述颈部的底部；

位于该击球面板后面的周边壁体，该击球面板和周边壁体形成后部凹形腔；

所述周边壁体包括围合在击球面板后面的上部边缘及后面侧部边缘处的薄壁部分、以及围合在击球面板后面底部的一段厚壁部分；

一垫块，内嵌设置于所述厚壁部分中，用以减薄所述厚壁部分的铸造厚度；内嵌垫块上设有若干支柱，

所述支柱一端与垫块本体固定连接，支柱另一端具有一个裸露面或裸露段未受上述周边壁体包覆；

一调节件，与所述支柱配合，用于调节内嵌垫块与周边壁体之间的紧配度。

为了降低厚壁部分的铸造厚度，减少生产大尺寸非晶合金高尔夫球杆头由于冷速变慢发生晶化的风险，本发明在模腔内嵌入带有支柱的垫块。

作为本发明技术方案的一个优选实施例，所述厚壁部分的壁厚为10mm~30mm。

作为本发明技术方案的一个优选实施例，所述击球面板为厚度为1.5mm~5mm的等厚面板。

作为本发明技术方案的一个优选实施例，所述薄壁部分的壁厚为1.5mm~6mm。

实施例1

如图4所示，本发明一种非晶合金高尔夫球杆头，由非晶态金属材料整体铸造而成，包括：

一颈部，用于与球杆结合；

一击球面板，连接在所述颈部的底部；

位于该击球面板后面的周边壁体，该击球面板和周边壁体形成后部凹形腔；

所述周边壁体包括围合在击球面板后面的上部边缘及后面侧部边缘处的薄壁部分、以及围合在击球面板后面底部的一段厚壁部分；

垫块，内嵌设置于所述厚壁部分中，用以减薄所述厚壁部分的铸造厚度；内嵌垫块上设有3根支柱，

每根支柱一端与垫块本体固定连接，支柱另一端具有一个裸露面未受上述周边壁体包覆；所述支柱设置于厚壁部分内部且具有一个裸露面，支柱上具有内螺纹，所述调节件为螺栓，螺栓通过裸露面与支柱上的所述内螺纹配合连接。对于内螺纹处理的支柱加上螺栓，亦可以调节内嵌垫块与外层非晶合金的紧配度。

实施例2

如图3所示，本发明一种非晶合金高尔夫球杆头，由非晶态金属材料整体铸造而成，包括：

一颈部，用于与球杆结合；

一击球面板，连接在所述颈部的底部；

位于该击球面板后面的周边壁体，该击球面板和周边壁体形成后部凹形腔；

所述周边壁体包括围合在击球面板后面的上部边缘及后面侧部边缘处的薄壁部分、以及围合在击球面板后面底部的一段厚壁部分；

垫块，内嵌设置于所述厚壁部分中，用以减薄所述厚壁部分的铸造厚度；内嵌垫块上设有3根金属支柱，

所述金属支柱一端与垫块本体固定连接，金属支柱另一端具有一个裸露段，所述裸露段的外壁上设有外螺纹，所述调节件为螺母，所述螺母与所述外螺纹配合连接。对于外螺纹处理的金属支柱加上螺母，可以调节内嵌垫块与外层非晶合金的紧配度。

进一步的，本发明非晶合金高尔夫球杆头，关于配重既可以通过改变与支柱连接的螺栓或者螺母来实现，也可以通过采用内嵌不同种类材料的垫块实现，通过对不同材料垫块进行选择和更换，可以得到不同重量的垫块，从而根据配重要求进行配重。所述垫块可以是铝合金、钛合金、不锈钢、铜合金等金属材料。

本发明所述的非晶合金高尔夫球杆头的压铸模具，由动模板、动模芯、定模芯、定模板组成，动模板和定模板合模时，动模芯和定模芯形成型腔；

金属块通过支柱内嵌设置在模芯中，保证在合模时，内嵌金属块能够准确定位；

所述定模板上设有浇口套与分流锥，分别与压铸机和型腔相连；

经过感应熔炼得到的合金液在压力的作用下进入浇口套，经过分流锥的作用进入型腔，得到球头制品。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。