Применение титана и титанового сплава в головке для гольфа

Применение титана и титанового сплава в головке для гольфа

 

1. Предисловие

С марта 1990 года японская компания JOY впервые продала титановые клюшки для гольфа в мире, что открыло прелюдию титановых клюшек для гольфа. Сотрудничество между JOY Company и Sichuan Railway, а также сотрудничество между Shuiye и Mitsubishi Materials позволило коммерциализировать титановые клюшки для гольфа. Головка стержня Sichuan Iron изготовлена ​​из титанового сплава Ti-6Al-4V, верхняя и ударная поверхности головки стержня Mitsubishi изготовлены из Ti-6Al-4 V из титанового сплава, а дно и горловина выполнены из чистого титана.

В этой статье кратко рассказывается об использовании титана и титанового сплава для клюшек для гольфа, продаваемых на рынке в настоящее время.

2. Разработка и изменение материала головки клюшки для гольфа.

Клюшки для гольфа также изготавливаются из дерева. В этой статье они относятся к деревянным клюшкам № 1 (обычно называемым клюшками), потому что, кроме того, на плоской трассе также используются клюшки и железные клюшки, что не означает, что неизбежно будут использоваться дорогие клюшки из титанового сплава. . Чтобы узнать, какая из 14 клюшек, используемых на поле для гольфа, имеет наибольшую дальность полета, естественно улучшить скорость мяча. Булавы длинные и легкие одновременно. Лучше, чтобы объем головки клюшки тоже был большим. В частности, если вес шаровой головки составляет около 190 г, а объем шаровой головки более 300 мл, удельный вес можно просто рассчитать как 190 ÷ 300=0,63. Когда удельный вес ниже этого значения, сила удара при столкновении мяча с мячом близка к 1 т. Такие испытания проводились много раз для выяснения крайне суровых условий, но материал, используемый для шаровой головки, имеет свои особенности.

Деревья хурмы использовались для изготовления деревянной биты с древних времен, потому что это самая легкая из всех пород древесины, но при этом ее прочность очень высока. В нижней части шаровой головки используется алюминиевая пластина, а на ударной поверхности используется смола. Чтобы отрегулировать вес днища, в него добавляют свинец. Вес шаровой головки достигает 200 г, объем ограничен максимум 190 мл, а общий тип составляет от 170 до 180.

Япония впервые разработала металлическую головку клюшки для гольфа (данган) в 1981 году. Объем составляет 150 мл, что меньше, чем у шариковой головки из хурмы, но скорость попадания очень высока. Это потому, что он летает быстрее, чем летучая мышь из хурмы. Объем 150 мл, что не так мало, как у летучей мыши хурмы, но очень популярно на рынке. С тех пор наступила эра металлических шаровых головок. Высокопрочная нержавеющая сталь - прецизионное литье SUS431 изначально использовалась для материала головки шарового стержня. В то время прецизионные отливки шаровых шарниров из чугуна были в основном SUS304 и SUS431, но высокопрочный SUS431 был успешным. Тем не менее, не потребовалось много времени, чтобы подать заявление из-за вогнутой сферы удара. Как ответственное лицо за разработку Dangan, было принято решение заменить используемый материал на SUS630 (17-4PH). Прочность на растяжение SUS431 составляет 840 МПа, в то время как прочность на растяжение SUS630 увеличивается только на 1,070 МПа, но коррозионная стойкость лучше, чем у SUS630, поэтому это и является причиной замены. Вскоре шаровая головка SUS431 исчезла с рынка, та же участь постигла и шаровую головку SUS304. Только шаровая головка SUS630 была популярна в течение короткого времени. Это связано с тем, что прочность, коррозионная стойкость, способность к литью и стоимость шаровой головки хорошие. Важно то, что глубина его зеркальной полировки, развитое чувство цвета и твердость поверхности высоки. Даже если есть небольшая царапина, ее блеск может сохраняться в течение длительного времени, поэтому она очень подходит для головы для гольфа. С этой точки зрения SUS630, как материал для мячей для гольфа, обладает хорошими комплексными свойствами и достоин того, чтобы быть усовершенствованным сплавом из нержавеющей стали.

Однако материал SUS630 в качестве головки клюшки для гольфа долгое время не использовался. Самая большая причина - его небольшой размер. Вместо этого угольная шаровая головка, которая основана на графитовом волокне, а затем горячем формовании с эпоксидной смолой, называется углепластиком, а ее внутренняя структура является полой. Как мы все знаем, графитовое волокно чрезвычайно прочное и легкое, поэтому оно очень подходит для изготовления шаровых стержней. Объем может быть больше 200мл, да и способы приготовления тоже разные. На поверхности также плавают горизонтальные линии графитовых волокон, как длинных, так и коротких. В жесткой конкуренции за цену, из-за его превосходных характеристик в сочетании с коротким волокном из АБС-смолы и возможности производства методом литья под давлением, его цена, естественно, удивительно дешева. Тем не менее, головка углеродного стержня не стала основной, главным образом потому, что стандарты отображения характеристик углепластика не являются единообразными, и по внешнему виду трудно увидеть характеристики продукта. Самое главное для потребителей – это надежность продукта. В других аспектах долговечность поверхности и стоимость формы при производстве привели к тому, что материал не стал популярным.

От металла к углероду и от металла к теплу титана — таков процесс разработки клюшек для гольфа. Бита из новых материалов используется из-за высокой скорости удара. В то же время, если нужно улучшить функцию биты из новых материалов, ее стоимость, естественно, возрастет. Но это также дает людям иллюзию того, что производительность клюшек для гольфа с высокими ценами, естественно, хороша. Алюминий в середине-1990 годов стал периодом расцвета алюминия, выигравшего конкуренцию по объемам продаж. Алюминий Dula (7075) используется в качестве материала шаровых шарниров на начальной стадии алюминиевого сплава. Прочность на растяжение 7075 T6 составляет около 600 МПа, поэтому его можно рассматривать как шаровой стержень с более высокой удельной прочностью. Однако из-за существования титана неизвестно, когда он исчезнет. Фактически, шаровые шарниры из алюминиевого сплава испытали на рынке несколько взлетов и падений. Основная причина, по которой алюминий нельзя классифицировать как материал для шаровых шарниров, заключается в его коррозионной стойкости. Необходимо провести обработку поверхности. Наиболее подходящей обработкой поверхности является анодирование. Однако из-за низкой поверхностной твердости проблема долговечности решить сложно.

Наконец, представлен хороший пример использования титана на железной шаровой головке. То есть производительность железной шаровой головки с титановой пластиной толщиной всего 3 мм на ударной поверхности была значительно улучшена благодаря использованию небольшого количества титана, и ее соотношение производительности и цены также хорошее.

3. Взаимосвязь между функцией и материалом головки клюшки для гольфа.

Чем выше жесткость шаровой головки, тем выше дальность полета биты. Это здравый смысл эпохи летучих мышей хурмы. Ударная поверхность хурмы покрыта смолой в форме стола, называемой сферической вставкой. Чтобы улучшить армирование и долговечность ударной части, материал постепенно превратился в бумажное волокно, смолу АБС и углепластик. В эпоху высокой твердости и жесткости заделки углепластика дальность полета значительно увеличилась. В эпоху деревянных шаровых головок были примеры 3-х или 4-х усилений в продольном направлении на ударной поверхности. Это также должно улучшить жесткость ударной поверхности.

Но весной 1997 года компания Maluman Company использовала титановый сплав SP-700 в "Titan Titanium", чтобы сделать толщину стенки бьющей сферы тоньше, согнуть бьющую сферу, контролировать деформацию шара, предотвратить потерю энергии и увеличить дальность полета. В следующем году другая компания также опубликовала теорию согласования импеданса, согласно которой та же сила отскока прикладывается к ударной поверхности, а число собственных колебаний ударной поверхности ближе к сферической поверхности. Энергия шаровой головки может быть эффективно передана мячу, а дальность полета может быть увеличена. Этот продукт хорошо продавался на рынке в то время.

Одно из правил гольфа, установленных R&A и USGA, гласит: «Конструкция должна избегать эффекта упругости, который отрицательно влияет на движение мяча в точке удара по поверхности».

Однако дело в том, что сфера удара утончена, что увеличивает дальность полета упругости. Истончение сферы ударов большинства клубов вызывает серьезные проблемы в мировой гольф-индустрии.

До 20 апреля 2000 года USGA публиковала информацию о нарушении правил игры в гольф, а в июне сообщала о нарушении клюшками с коэффициентом подбора более 0,830.

С другой стороны, R&A, представитель японской гольф-индустрии, больше не выражал надежды на правило эффекта эластичности в сентябре и опубликовал: «Результаты исследования показывают, что нынешние клюшки для гольфа имеют более высокий коэффициент отскока, чем первоначальные металлические клюшки для гольфа. , но увеличение дальности полета не влияет на игру в гольф».

В настоящее время ситуация в индустрии гольфа в мире такова, что сосуществуют два стандарта.

В США клюшки для гольфа, нарушающие правила, не используются, но в Европе и Японии такие клюшки тоже могут использоваться. Таким образом, сегодняшние клюшки для гольфа в Японии по-прежнему имеют тонкую поверхность удара, что привело к высокой температуре удара отскока. В хорошо известную эпоху расцвета титана появилось много новых титановых сплавов в таком соревновании сфер с высоким отскоком.

Но 2002 мая USGA и R&A неожиданно опубликовали единую декларацию по коэффициенту отскока. Основные моменты содержания: «За пять лет после 2003 коэффициент отскока стал более изменчивым, в диапазоне от 0,830 до 0,860, и с 2008 года он снизился до уровня ниже 0,830». . Внезапное объявление заставило производителей гольфа впасть в ступор.

Название ракетки оператора Сферический материал Сферический материал Объем (мл) Цена (йены)

Акилапригутак Акилавинтедж модель SP-700 6-4 415 OP

Accinet Japan Tight List 975J-VS 15-3-3-3 6-4 312 58000

Accinet Japan King Copra SS370 SAT-2041 6-4 370 OP

Гольф-студия E-era Лёма 320 15-5-3 6-4 320 68000O

Wilson Diered PF400 Bakula Titanium 6-4 400 0P

Catana Golf TM320Ti 15-5-3 KS-100 320 88000

Каска DD4 SP-700 6-4 400 85000

Продажи Canon BUMP415 SP-700 6-4 415 98000

Sightseeing Group Wave C bat 390 SP-700 6-4 390 70000

Salomon & Tela сделали 320Ti Tour SP-700 6-4 340 OP

Salomon & Tela сделали XR-03 SP-700 6-4 410 OP

Dio Tech Golf HSW Heavy 360 15-3-3-3 6-4 360 OP

Компрессионная бита Sybo Japan Sybo SP-700 6-4 410 OP

Seiko es yard T{{0}}FA 0.5 15-5-3 15-3-3-3 320 95000

Seiko es ярд T-9BL 15-3-3-3 KS 100 360 88000

Дайва Онофу Траве 15-5-4-4 6-4 320 72000

Тур по Дахе Онофу 15-5-4-4 6-4 320350 77000

Данлоф Нью-Зегушио SP-700 6-4 350 80000

Danlof ElidusonW201 SP-700 6-4 303 OP

Свободное время 360RS SP-700 6-4 360 70000

Досуг проект 380ЭД 10-2-3 6-4 380 8000

つるゃ PG Ver.02 SP-700 6-4 350 70000

つるゃ RX-400ММ СБ-2041 6-4 400 80000

Naiki Ti350X SAT-2041 6-4 350 ОП

Найки Ти275 450Ти 15-3-3-3 275 ОП

Фортин Динпван 15-3-3-3 6-4 348 48000

Britiston Sports RV-10 330 SP-700 15-3-3-3 330 85000

Britiston Sports RX-1 275 15-5-3 15-3-3-3 275 95000

Бенджиан Гольф 15-5-3 SP-700 6-4 450 120000

Магулега Mucktech navvy2 380 Ti-9 6-4 380 55000

Мастар Астло Тур 380 10-2-3 6-4 385 78000

Малуман Бизоник 350 СП-700 6-4 350 70000

Шуйе 300SII 315 15-5-3 15-3-3-3 315 90000

Шуйе 300SII 330 15-5-3 15-3-3-3 330 90000

Ymaha Mystery 01 DAT51 KS-100 340 75000

Резина Hengbin TR-X 15-5-3 15-3-3-3 350 83000

Yonics 3000 Spec 400 SP-700 6-4 400  70000

Из таблицы видно, что:

(1) В эпоху высокой устойчивости основной сплав, используемый для материала мяча, полностью отличается от того, который используется для материала поверхности удара. В частности, в материале ударной поверхности используется высокопрочный высококачественный титановый сплав для транспортных средств.

(2) Материалы ударной поверхности в основном представляют собой кованые или прокатные материалы, в то время как материалы шара в основном представляют собой 6-4, которые в основном представляют собой прецизионные отливки, а другие - кованые материалы.

(3) SP-700 в основном используется для ударов по поверхностным материалам, что составляет 41%; Затем 15-5-3, что составляет 22 процента.

(4) Относительно новый сплав SAT-2041 был использован в трех образцах, и будущие рыночные перспективы оптимистичны.

5. Новый сплав для шарового шарнира.

В Японии различные производители титана предлагают следующие новые титановые сплавы для материалов шаровых шарниров:

Кобе Стил

(1) KS100/KS120(O:0.3--0.35, Fe:0.35--0.5, Si:0--0.6 )

Легирующий элемент этого сплава составляет всего 1 процент, как и чистый титан, с низкой стоимостью и прочностью, эквивалентной сплаву 6-4, поэтому его высокое соотношение цены и качества является его самой большой особенностью. Он подходит для теплой и горячей обработки, что сравнимо с чистым титаном. Он может выковать шею и нижнюю часть шаровой головки.

(2) KSELF (Ti-4.5Al-4Cr-0.5Fe-0.2C плюс сплав)

Он имеет те же прочностные характеристики, что и 6-4, а его характеристики ковки сравнимы с характеристиками чистого титана. Его режущая способность в два раза выше, чем у сплава 6-4, а стоимость ниже, чем у 6-4. Его можно использовать для ударов по лицу, попу и шее.

(3) KSTi-9(Ti-2Mo-1.6V-0.5Fe-4.5Al-0.3Si плюс сплав)

Подобно KSELF, он имеет аналогичные прочностные характеристики с 6-4, высокую горячую и холодную пластичность и хорошую свариваемость. Его можно использовать для ударов по лицу, попу и шее.

(4) TVC (сплав KS13-11-3Ti-13V-11Cr-3Al)

из-за этого титановый сплав типа B обладает отличной обрабатываемостью, его импульс выше, чем у сверхвысокопрочного сплава 15-5-3-3, а его предел прочности на растяжение составляет до 1550 МПа, что может использоваться в качестве поверхностного материала для чрезвычайно тонкого удара. мяч.

(5) KS15-5-4-4(Ti-15Mo-5Zr-4Al-4V)

Это высококачественный титановый сплав для автомобилей, такой же, как 15-5-3, но его прочность лучше и соответствует эластичности. Скорее всего, он будет использоваться в качестве ударного поверхностного материала.

специальная сталь Датун

(1) DAT51 (Ti-22V-4алюминиевый сплав)

Он обладает отличной обрабатываемостью, высокой прочностью и высокой эластичностью после обработки старением и наиболее подходит для изготовления поверхностных материалов для ударов по мячу.

(2) Титан Бакула (сплав DAT55GTi-15V-6Cr-4Al)

Это новейший сплав, разработанный специально для тонкостенного материала ударной поверхности. Его прочность и ударная вязкость не уступают сплаву 15-5-3. Ожидается улучшение коэффициента отскока.

НКК

(1)SP-700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe плюс сплав)

Как упоминалось ранее, этот сплав является наиболее широко используемым материалом поверхности в новинках этого года. Его можно сравнить со сплавом 15-3-3-3, широко используемым при ковке титановых шаровых стержней. Это наиболее надежный сплав для использования с шаровой головкой. Технологичность, прочность, ударная вязкость, чувство мяча и стоимость - превосходные титановые сплавы для шаровой головки.

Сумитомо Металл

(1) SAT2041 (Ti-20V-3.5Al-1Sn сплав)

В последнее время в поверхностных материалах мяча используется много новых сплавов. У них отличная холодная обрабатываемость. После надлежащей обработки старением они могут получить высокую прочность и высокую ударную вязкость, а также иметь хорошее чувство удара.

Ниппон Стил

(1) 21S (сплав Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.25Si)

Само собой разумеется, хорошая обрабатываемость, отличный баланс между прочностью и ударной вязкостью, прочность при обработке старением до 1500 МПа, надеемся, что его можно будет использовать в качестве нового сплава с тонкой стенкой на ударной поверхности.

Айчи Стил

(1) пористый чистый титан

Он получил высокую оценку за использование существующих легких головок летучих мышей и клиновых железных головок летучих мышей. Первый имеет мягкое ощущение игры в мяч, а второй направлен на его вращаемость. Применение летучей мыши — тема будущего.

6. Будущие потребности и новые материалы

Будущие материалы для замены следующие:

(1) Аморфный металл

Это было в падении, которое может быть вызвано незрелой технологией. Основной аморфный металл характеризуется высокой прочностью, хорошей вязкостью, низкой коррозионной стойкостью и легким весом. А легкий вес — это именно то, что нужно гольф-клубам. В настоящее время ведутся исследования аморфных металлов Al, Mg и Ti с легким удельным весом, и перспективы оптимистичны.

(2) Интерметаллическое соединение

Среди интерметаллических соединений, изученных в качестве прочных тепловых материалов, Ni3Al успешно перерабатывает фольгу толщиной 90 микрон, а также ожидается, что TiAl станет материалом корпуса или клапана двигателя космического корабля. Есть много исследований, и вероятность высока.

(3) Сплав с памятью формы, сверхэластичный сплав

Он имеет небольшой коэффициент упругости, высокую прочность, отличную коррозионную стойкость, высокую поверхность удара отскока и полную возможность.

(4) Нанотехнологии

Исследования по повышению прочности и ударной вязкости металлов были частично успешными, не говоря уже о важных областях.

Наконец, следует упомянуть, что объем рынка клюшек для гольфа в Японии составляет 123 миллиарда иен, в том числе 65,5 миллиарда иен деревянных клюшек, около 2,4 миллиона штук (оценка 2001 г.), что составляет около 70 процентов.