Applicazione di titanio e lega di titanio nella testa da golf

Applicazione di titanio e lega di titanio nella testa da golf

 

1. Prefazione

Dal marzo 1990, la JOY Company giapponese ha venduto per la prima volta mazze da golf in titanio nel mondo, il che ha aperto il preludio delle mazze da golf in titanio. La cooperazione tra JOY Company e Sichuan Railway e la cooperazione tra Shuiye e Mitsubishi Materials ha consentito la commercializzazione di mazze da golf in titanio. La testa dell'asta di Sichuan Iron è realizzata in lega di titanio Ti-6Al-4V, la parte superiore e la superficie di battuta della testa dell'asta in materiale Mitsubishi sono realizzate in Ti-6Al-4 Lega di titanio V, e il fondo e il collo sono realizzati in puro titanio.

Questo documento introduce brevemente l'uso del titanio e della lega di titanio per le mazze da golf vendute attualmente sul mercato.

2. Sviluppo e modifica del materiale della testa della mazza da golf

Anche le mazze da golf sono fatte di legno. In questo articolo, si riferiscono alle mazze di legno n. 1 (comunemente denominate mazze), perché in aggiunta ci sono anche mazze e mazze di ferro utilizzate nel percorso piatto, il che non significa che verranno inevitabilmente utilizzate mazze in lega di titanio ad alto prezzo . Per sapere quale delle 14 mazze utilizzate nel campo da golf ha il raggio di volo più ampio, è naturale migliorare la velocità della pallina. Le clavette sono lunghe e leggere allo stesso tempo. È meglio che anche il volume della testa del bastone sia grande. Nello specifico, se il peso della testa a sfera è di circa 190 ge il volume della testa a sfera è superiore a 300 ml, il peso specifico può essere semplicemente calcolato come 190 ÷ 300=0.63. Quando il peso specifico è inferiore a questo, la forza d'impatto quando la palla si scontra con la palla è vicina a 1t. Tali test sono stati effettuati molte volte per chiarire le condizioni estremamente difficili, ma il materiale utilizzato per la testa a sfera ha le sue caratteristiche.

Gli alberi di cachi sono stati usati per mazze di legno fin dall'antichità, perché è il legno più leggero, ma la sua forza è molto alta. La piastra Al viene utilizzata nella parte inferiore della testa a sfera e la resina viene utilizzata sulla superficie di battuta. Per regolare il peso del fondo, viene aggiunto del piombo. Il peso della testa a sfera raggiunge i 200 g, il volume è limitato a 190 ml al massimo e il tipo comune è compreso tra 170 e 180.

Il Giappone ha sviluppato per la prima volta la testa della mazza da golf in metallo (dangan) nel 1981. Il volume è di 150 ml, più piccolo della testa della sfera di cachi, ma il tasso di colpi è molto alto. Questo perché vola più veloce della mazza palla di cachi. Il volume è di 150 ml, che non è piccolo come il pipistrello di cachi, ma è molto popolare sul mercato. Da allora, è entrata l'era della testa a sfera in metallo. Acciaio inossidabile ad alta resistenza: la fusione di precisione SUS431 è stata inizialmente utilizzata per il materiale della testa dell'asta della sfera. A quel tempo, le fusioni di precisione dei giunti sferici in ferro erano principalmente SUS304 e SUS431, ma il SUS431 ad alta resistenza ebbe successo. Tuttavia, non ci è voluto molto per presentare un reclamo a causa della sfera d'impatto concava. In qualità di responsabile dello sviluppo di Dangan, è stato deciso di sostituire il materiale utilizzato con SUS630 (17-4PH). La resistenza alla trazione di SUS431 è di 840 MPa, mentre la resistenza alla trazione di SUS630 è aumentata solo di 1.070 MPa, ma la resistenza alla corrosione è migliore di quella di SUS630, quindi questo è il motivo della sostituzione. Ben presto la testa a sfera SUS431 scomparve dal mercato e anche la testa a sfera SUS304 ebbe la stessa sorte. Solo la testa a sfera SUS630 è stata popolare per un breve periodo. Questo perché la forza, la resistenza alla corrosione, la colabilità e il costo della testa a sfera sono buoni. L'importante è che la profondità della sua lucidatura a specchio, il senso avanzato del suo colore e la sua durezza superficiale siano elevati. Anche se c'è un piccolo graffio, la sua lucentezza può essere mantenuta a lungo, quindi è molto adatta per la testa da golf. Da questo punto di vista, SUS630, come materiale per palline da golf, ha buone proprietà complete ed è degno di essere una lega di acciaio inossidabile avanzata.

Tuttavia, il materiale SUS630 come testa di una mazza da golf non è stato mantenuto per molto tempo. Il motivo principale è la sua piccola dimensione. Invece la testa a sfera in carbonio, che è a base di fibra di grafite e poi formata a caldo con resina epossidica, si chiama CFRP, e la sua struttura interna è cava. Come tutti sappiamo, la fibra di grafite è estremamente resistente e leggera, quindi è molto adatta per il materiale delle aste a sfera. Il volume può essere superiore a 200 ml e anche i metodi di preparazione sono diversi. Ci sono anche linee orizzontali di fibre di grafite che galleggiano sulla superficie, sia fibre lunghe che fibre corte. Nella feroce concorrenza per il prezzo, grazie alle sue eccellenti prestazioni, combinate con la fibra corta in resina ABS, e può essere prodotto mediante stampaggio ad iniezione, il suo prezzo è naturalmente sorprendentemente economico. Tuttavia, la testa dell'asta in carbonio non è diventata il mainstream, principalmente perché gli standard per la visualizzazione delle prestazioni del CFRP non sono uniformi ed è difficile vedere le prestazioni del prodotto dall'aspetto. La cosa più importante per i consumatori è l'affidabilità del prodotto. Per altri aspetti, la durabilità della superficie e il costo dello stampo nella produzione hanno fatto sì che il materiale non diventasse popolare.

Dal metallo al carbonio e dal metallo al calore del titanio, questo è un processo di sviluppo delle mazze da golf. La mazza realizzata con nuovi materiali viene utilizzata per la sua elevata frequenza di colpi. Allo stesso tempo, se si vuole migliorare la funzione del pipistrello realizzato con nuovi materiali, il suo costo aumenterà naturalmente. Ma dà anche alle persone l'illusione che le prestazioni delle mazze da golf con prezzi elevati siano naturalmente buone. L'alluminio, a metà-1990, è stato il periodo di massimo splendore dell'alluminio che ha vinto la competizione per il volume. L'alluminio Dula (7075) viene utilizzato come materiale per giunti sferici nella fase iniziale della lega di alluminio. La resistenza alla trazione del 7075 T6 è di circa 600 MPa, quindi può essere considerata come un'asta a sfera con una resistenza specifica più elevata. Tuttavia, a causa dell'esistenza del titanio, non si sa quando scomparirà. In effetti, i giunti sferici in lega di alluminio hanno subito diversi alti e bassi nel mercato. Il motivo principale per cui l'alluminio non può essere classificato come materiale per giunti sferici è a causa della resistenza alla corrosione. È necessario eseguire il trattamento superficiale. Il trattamento superficiale più adatto è l'anodizzazione. Tuttavia, a causa della sua bassa durezza superficiale, il problema della durabilità è difficile da risolvere.

Infine, viene introdotto un buon esempio di uso del titanio su testa a sfera in ferro. Cioè, le prestazioni della testa a sfera in ferro incorporata con una piastra di titanio spessa solo 3 mm sulla superficie di impatto sono state notevolmente migliorate grazie all'uso di una piccola quantità di titanio e anche il suo rapporto qualità-prezzo è buono.

3. Il rapporto tra la funzione e il materiale della testa della mazza da golf

Maggiore è la rigidità della testa a sfera, migliore è il raggio di volo della mazza. Questo è il senso comune dell'era del pipistrello cachi. La superficie di battuta del cachi è incastonata con una resina a forma di tavolo chiamata inserto sferico. Al fine di migliorare il rinforzo e la durata della parte di impatto della palla, il materiale si è gradualmente evoluto in fibra di carta, resina ABS e CFRP. Nell'era dell'elevata durezza e rigidità dell'incorporamento di CFRP, la gamma di volo è stata notevolmente migliorata. Nell'era delle teste a sfera in legno, c'erano esempi di 3 o 4 rinforzi in direzione longitudinale nella superficie di battuta. Questo serve anche a migliorare la rigidità della superficie di impatto.

Ma nella primavera del 1997, Maluman Company ha utilizzato la lega di titanio SP-700 in "Titan Titanium" per rendere più sottile lo spessore della parete della sfera che colpisce, piegare la sfera che colpisce, controllare la deformazione della palla, prevenire la perdita di energia e aumentare il raggio di volo. L'anno successivo, un'altra società pubblicò anche la teoria dell'adattamento dell'impedenza, che porta la stessa forza di rimbalzo sulla superficie del colpo e il numero di vibrazione naturale della superficie del colpo è più vicino alla superficie sferica. L'energia della testa a sfera può essere trasferita efficacemente alla palla e il raggio di volo può essere migliorato. Questo prodotto ha venduto bene sul mercato in quel momento.

Una delle regole del golf stabilite da R&A e USGA è: "Il design dovrebbe evitare l'effetto elastico che ha un impatto negativo sul movimento della palla nel punto di impatto della superficie di battuta".

Tuttavia, il fatto è che la sfera che colpisce è assottigliata, il che aumenta il raggio di volo dell'elasticità. L'assottigliamento della sfera di battuta della maggior parte dei bastoni causa grossi problemi nell'industria mondiale del golf.

Prima del 2000 aprile, l'USGA ha pubblicato una violazione delle regole del golf e, a giugno, ha segnalato una violazione di mazze con un coefficiente di rimbalzo superiore a 0,830.

D'altra parte, R&A, il rappresentante dell'industria del golf giapponese, non ha più espresso speranza per la regola dell'effetto elastico a settembre e ha pubblicato "I risultati della ricerca mostrano che le attuali mazze da golf hanno un coefficiente di rimbalzo più alto rispetto alle mazze da golf in metallo iniziali , ma il miglioramento della distanza di volo non ha alcun impatto sul gioco del golf."

Attualmente, la situazione dell'industria del golf nel mondo è che coesistono due standard.

Negli Stati Uniti, le mazze da golf che violano le regole non vengono utilizzate, ma in Europa e in Giappone possono essere utilizzate anche tali mazze. In questo modo, le mazze da golf di oggi in Giappone sono ancora sottili sulla superficie di battuta, il che ha portato a un elevato calore di rimbalzo. Nella ben nota era del periodo di massimo splendore del titanio, molte nuove leghe di titanio sono emerse in una competizione sferica ad alto rimbalzo.

Ma a maggio 2002, USGA e R&A hanno improvvisamente emesso una dichiarazione unificata sul coefficiente di rimbalzo. I punti principali del contenuto sono: "Nei cinque anni successivi al 2003, il coefficiente di rimbalzo è più variabile, da 0,830 a 0.860, ed è tornato al di sotto di 0,830 dal 2008" . L'annuncio improvviso ha fatto cadere in una nuvola i produttori di golf.

Nome pipistrello dell'operatore Materiale sferico Materiale sferico Volume (ml) Prezzo (yen)

Akilaprigutac Akilavintedge modello SP-700 6-4 415 OP

Elenco ristretto di Accinet Japan 975J-VS 15-3-3-3 6-4 312 58000

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

E-era Golf Studio Lyoma 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

Casca DD4 SP-700 6-4 400 85000

Vendite Canon BUMP415 SP-700 6-4 415 98000

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

Salomon e Tela hanno realizzato 320Ti Tour SP-700 6-4 340 OP

Salomon e Tela hanno realizzato XR-03 SP-700 6-4 410 OP

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

Sybo Giappone Pipistrello a compressione Sybo SP-700 6-4 410 OP

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

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

Daiwa Onofu Viaggio 15-5-4-4 6-4 320 72000

Tour di Dahe Onofu 15-5-4-4 6-4 320350 77000

Danlof Nuovo Zegushio SP-700 6-4 350 80000

Danlof ElidusonW201 SP-700 6-4 303 OP

Tempo libero 360RS SP-700 6-4 360 70000

Progetto per il tempo libero 380ED 10-2-3 6-4 380 8000

つるゃ PG Ver.02 SP-700 6-4 350 70000

つるゃ RX-400MM SAB-2041 6-4 400 80000

Naiki Ti350X SAT-2041 6-4 350 OP

Naiki Ti275 450Ti 15-3-3-3 275 OP

Fortyn Deenpwan 15-3-3-3 6-4 348 48000

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

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

Benjian Golf 15-5-3 SP-700 6-4 450 120000

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

Mastar Astlo Tour 380 10-2-3 6-4 385 78000

Maluman Bisonik 350 SP-700 6-4 350 70000

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

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

Ymaha Mystery 01 DAT51 KS-100 340 75000

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

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

Dalla tabella si può notare che:

(1) Nell'era dell'elevata resilienza, la lega principale utilizzata per il materiale della palla è completamente diversa da quella utilizzata per il materiale della superficie di battuta. In particolare, il materiale della superficie di impatto utilizza una lega di titanio di alta qualità ad alta resistenza per veicoli.

(2) I materiali della superficie di urto sono principalmente materiali forgiati o laminati, mentre i materiali della sfera sono principalmente 6-4, che sono fondamentalmente fusioni di precisione, e gli altri sono materiali forgiati.

(3) SP-700 viene utilizzato principalmente per colpire materiali di superficie, rappresentando il 41 percento; Quindi 15-5-3, pari al 22 percento .

(4) La relativamente nuova lega SAT-2041 è stata utilizzata in tre campioni e le prospettive future del mercato sono ottimistiche.

5. Nuova lega per il materiale del giunto sferico

In Giappone, vari produttori di titanio stanno proponendo le seguenti nuove leghe di titanio per i materiali dei giunti sferici:

Kobe Acciaio

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

L'elemento di lega di questa lega è solo l'1 percento, simile al titanio puro, con un basso costo e una resistenza equivalente alla lega 6-4, quindi il suo elevato rapporto prestazioni-prezzo è la sua più grande caratteristica. È adatto per la lavorazione a caldo e a caldo, paragonabile al titanio puro. Può forgiare il collo e la parte inferiore della testa a sfera.

(2) KSELF(Ti-4.5Al-4Cr-0.5Fe-0.2C più lega)

Ha le stesse caratteristiche di resistenza del 6-4 e le sue caratteristiche di forgiatura sono paragonabili a quelle del titanio puro. Le sue prestazioni di taglio sono il doppio di quelle della lega 6-4 e il suo costo è inferiore a quello della 6-4. Può essere utilizzato per colpire il viso, il sedere e il collo.

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

Simile a KSELF, ha caratteristiche di resistenza simili con 6-4, elevata duttilità a caldo e a freddo e buona saldabilità. Può essere utilizzato per colpire il viso, il sedere e il collo.

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

poiché questa lega di titanio di tipo B ha un'eccellente lavorabilità, il suo momento è superiore a quello della lega ad altissima resistenza 15-5-3-3 e la sua resistenza alla trazione è fino a 1550 MPa, che può essere utilizzata come materiale di superficie per colpi estremamente sottili palla.

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

È una lega di titanio di alta qualità per automobili, la stessa di 15-5-3, ma la sua forza è migliore e corrisponde alla sua elasticità. È più probabile che venga utilizzato come materiale di superficie che colpisce.

Acciaio speciale di Datong

(1)DAT51(Ti-22V{-4Lega di Al)

Ha un'eccellente lavorabilità, un'elevata resistenza e un'elevata elasticità dopo il trattamento di invecchiamento ed è più adatto per realizzare materiali di superficie per colpire le palle.

(2) Titanio Bakula (DAT55GTi-15V-6Cr-4lega di Al)

È l'ultima lega sviluppata soprattutto come materiale a parete sottile della superficie di battuta. La sua forza e tenacità non sono inferiori alla 15-5-3 lega. Si prevede di migliorare il coefficiente di rimbalzo.

NKK

(1)SP-700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe più lega)

Come accennato in precedenza, questa lega è il materiale di superficie più utilizzato nei nuovi prodotti di quest'anno. Può essere confrontato con la lega 15-3-3-3 ampiamente utilizzata nella forgiatura delle barre sferiche in titanio. E' la lega più rassicurante per l'utilizzo delle testine a sfera. Lavorabilità, resistenza, tenacità, sensibilità della sfera e costo sono eccellenti leghe di titanio per la testa a sfera.

Sumitomo Metallo

(1)SAT2041(Ti-20V-3.5Al-1Lega Sn)

Recentemente sono state utilizzate molte nuove leghe sui materiali di superficie della sfera. Hanno un'ottima lavorabilità a freddo. Dopo un adeguato trattamento di invecchiamento, possono ottenere un'elevata resistenza e un'elevata tenacità e avere un buon senso del colpo.

Nippon Acciaio

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

Inutile dire che buona lavorabilità, eccellente equilibrio tra forza e tenacità, resistenza al trattamento di invecchiamento fino a 1500 MPa, spero di essere utilizzata come una nuova lega con parete sottile sulla superficie di battuta.

Aichi Acciaio

(1) Titanio puro poroso

È stato elogiato nell'uso della testa di pipistrello leggera esistente e della testa di pipistrello in ferro a cuneo. Il primo ha un senso morbido di giocare a palla, e il secondo è mirato alla sua rotabilità. L'applicazione del pipistrello è un argomento futuro.

6. Esigenze future e nuovi materiali

I futuri materiali sostitutivi sono i seguenti:

(1) Metallo amorfo

È stato in rovina, che potrebbe essere causato da una tecnologia immatura. Il metallo amorfo di base è caratterizzato da elevata resistenza, buona viscosità, bassa ruggine e peso leggero. E la leggerezza è esattamente ciò che vogliono le mazze da golf. Attualmente è in corso la ricerca di metalli amorfi Al, Mg e Ti con peso specifico leggero e le prospettive sono ottimistiche.

(2) Composto intermetallico

Tra i composti intermetallici studiati come materiali termici durevoli, Ni3Al ha elaborato con successo un foglio di 90u e si prevede che TiAl diventerà anche il materiale del corpo o della valvola del motore del veicolo spaziale. Ci sono molti studi e la possibilità è alta.

(3) Lega a memoria di forma, lega super elastica

Ha un piccolo coefficiente elastico, un'elevata resistenza, un'eccellente resistenza alla corrosione, un'elevata superficie di impatto di rimbalzo e piena possibilità.

(4) Nanotecnologia

La ricerca sul miglioramento della resistenza e della tenacità dei metalli ha avuto parzialmente successo, per non parlare di aree degne di nota.

Infine, va detto che la dimensione del mercato delle mazze da golf in Giappone è di 123 miliardi di yen, inclusi 65,5 miliardi di yen di mazze di legno, circa 2,4 milioni di pezzi (stimati nel 2001), pari a circa il 70%.