Aplicación de titanio y aleación de titanio en cabeza de golf

Aplicación de titanio y aleación de titanio en cabeza de golf

 

1. Prefacio

Desde marzo de 1990, la empresa japonesa JOY ha vendido palos de golf de titanio en el mundo por primera vez, lo que ha abierto el preludio de los palos de golf de titanio. La cooperación entre JOY Company y Sichuan Railway, y la cooperación entre Shuiye y Mitsubishi Materials permitieron la comercialización de palos de golf de titanio. La cabeza de la varilla de Sichuan Iron está hecha de aleación de titanio Ti-6Al-4V, la parte superior y la superficie de impacto de la cabeza de la varilla de material Mitsubishi están hechas de Ti-6Al-4 Aleación de titanio V, y la parte inferior y el cuello están hechos de titanio puro.

Este documento presenta brevemente el uso de titanio y aleación de titanio para palos de golf vendidos en el mercado actualmente.

2. Desarrollo y cambio de material de la cabeza del palo de golf

Los palos de golf también están hechos de madera. En este artículo, se refieren a los palos de madera # 1 (comúnmente denominados palos), porque además, también hay palos y palos de hierro que se usan en el campo plano, lo que no significa que inevitablemente se usarán palos de aleación de titanio de alto precio. . Para saber cuál de los 14 palos utilizados en el campo de golf tiene el mayor rango de vuelo, es natural mejorar la velocidad de la bola. Los palos son largos y ligeros al mismo tiempo. Es mejor que el volumen de la cabeza del palo también sea grande. Específicamente, si el peso de la rótula es de aproximadamente 190 gy el volumen de la rótula es superior a 300 ml, la gravedad específica puede calcularse simplemente como 190 ÷ 300=0.63. Cuando la gravedad específica está por debajo de esto, la fuerza de impacto cuando la pelota choca con la pelota es cercana a 1t. Estas pruebas se han llevado a cabo muchas veces para aclarar las condiciones extremadamente duras, pero el material utilizado para la rótula tiene sus propias características.

Los árboles de caqui se han utilizado para hacer palos de madera desde la antigüedad, porque es la más ligera de todas las maderas, pero su resistencia es muy alta. La placa de aluminio se usa en la parte inferior de la cabeza de la bola y la resina se usa en la superficie de golpe. Para ajustar el peso del fondo, se le agrega plomo. El peso de la cabeza esférica alcanza los 200 g, el volumen está limitado a 190 ml como máximo y el tipo común está entre 170 y 180.

Japón desarrolló por primera vez la cabeza de palo de golf de metal (dangan) en 1981. El volumen es de 150 ml, más pequeño que la cabeza de bola de caqui, pero la tasa de aciertos es muy alta. Esto se debe a que vuela más rápido que el bate de pelota de caqui. El volumen es de 150 ml, que no es tan pequeño como el murciélago de caqui, pero es muy popular en el mercado. Desde entonces, ha entrado la era de la cabeza de bola de metal. Acero inoxidable de alta resistencia: inicialmente se utilizó fundición de precisión SUS431 para el material de la cabeza de la varilla de rótula. En ese momento, las piezas fundidas de precisión de rótulas de hierro eran principalmente SUS304 y SUS431, pero la SUS431 de alta resistencia tuvo éxito. Sin embargo, no pasó mucho tiempo antes de que se hiciera un reclamo debido a la esfera de impacto cóncava. Como responsable del desarrollo de Dangan, se decidió reemplazar el material utilizado con SUS630 (17-4PH). La resistencia a la tracción del SUS431 es de 840 MPa, mientras que la resistencia a la tracción del SUS630 solo aumenta en 1.070 MPa, pero la resistencia a la corrosión es mejor que la del SUS630, por lo que este es el motivo del reemplazo. Pronto, la rótula SUS431 desapareció del mercado, y la rótula SUS304 también corrió la misma suerte. Solo la rótula de bola SUS630 ha sido popular por un corto tiempo. Esto se debe a que la fuerza, la resistencia a la corrosión, la moldeabilidad y el costo de la cabeza esférica son buenos. Lo importante es que la profundidad de su pulido espejo, el sentido avanzado de su color y la dureza de su superficie sean altos. Incluso si hay un pequeño rasguño, su brillo se puede mantener durante mucho tiempo, por lo que es muy adecuado para la cabeza de golf. Desde este punto de vista, SUS630, como material para pelotas de golf, tiene buenas propiedades integrales y es digno de ser una aleación de acero inoxidable avanzada.

Sin embargo, el material SUS630 como cabeza de palo de golf no se ha mantenido durante mucho tiempo. La principal razón es su pequeño tamaño. En cambio, la rótula de bola de carbono, que se basa en fibra de grafito y luego se forma en caliente con resina epoxi, se llama CFRP y su estructura interna es hueca. Como todos sabemos, la fibra de grafito es extremadamente fuerte y liviana, por lo que es muy adecuada para material de ball rod. El volumen puede ser superior a 200 ml y los métodos de preparación también son diferentes. También hay líneas horizontales de fibras de grafito flotando en la superficie, tanto fibras largas como fibras cortas. En la feroz competencia por el precio, debido a su excelente rendimiento, combinado con la fibra corta de resina ABS, y puede ser producido por moldeo por inyección, su precio es, naturalmente, sorprendentemente barato. Sin embargo, la cabeza de varilla de carbono no se ha convertido en la corriente principal, principalmente porque los estándares para mostrar el rendimiento de CFRP no son uniformes y es difícil ver el rendimiento del producto desde la apariencia. Lo más importante para los consumidores es la fiabilidad del producto. En otros aspectos, la durabilidad de la superficie y el coste del molde en la fabricación han hecho que el material no se popularice.

De metal a carbono, y de metal a calor de titanio, este es un proceso de desarrollo de los palos de golf. El bate hecho de nuevos materiales se utiliza debido a su alta tasa de aciertos. Al mismo tiempo, si se va a mejorar la función del bate fabricado con nuevos materiales, su coste aumentará naturalmente. Pero también da a la gente la ilusión de que el rendimiento de los palos de golf con precios elevados es naturalmente bueno. El aluminio, a mediados-1990, fue el apogeo del aluminio que ganó la competencia por volumen. El aluminio Dula (7075) se utiliza como material de rótula en la etapa inicial de la aleación de aluminio. La resistencia a la tracción del 7075 T6 es de aproximadamente 600 MPa, por lo que se puede considerar como una barra de bola con una mayor resistencia específica. Sin embargo, debido a la existencia del titanio, no se sabe cuándo desaparecerá. De hecho, las rótulas de aleación de aluminio han experimentado varios altibajos en el mercado. La razón principal por la que el aluminio no se puede clasificar como material de rótula es por su resistencia a la corrosión. Se debe realizar un tratamiento superficial. El tratamiento superficial más adecuado es el anodizado. Sin embargo, debido a su baja dureza superficial, el problema de la durabilidad es difícil de resolver.

Finalmente, se presenta un buen ejemplo de uso de titanio en cabeza de bola de hierro. Es decir, el rendimiento de la cabeza de bola de hierro incrustada con una placa de titanio de solo 3 mm de espesor en la superficie de golpe ha mejorado mucho debido al uso de una pequeña cantidad de titanio, y su relación precio-rendimiento también es buena.

3. La relación entre la función y el material de la cabeza del palo de golf

Cuanto mayor sea la rigidez de la cabeza esférica, mejor será el rango de vuelo del bate. Este es el sentido común de la era del murciélago caqui. La superficie de impacto del caqui está incrustada con una resina en forma de mesa llamada inserto esférico. Para mejorar el refuerzo y la durabilidad de la parte de impacto de la pelota, el material ha evolucionado gradualmente hacia fibra de papel, resina ABS y CFRP. En la era de alta dureza y rigidez de la incrustación de CFRP, el rango de vuelo se ha mejorado mucho. En la era de las rótulas de madera, había ejemplos de 3 o 4 refuerzos en el sentido longitudinal en la superficie de golpeo. Esto también es para mejorar la rigidez de la superficie de golpeo.

Pero en la primavera de 1997, Maluman Company usó la aleación de titanio SP-700 en "Titan Titanium" para hacer que el grosor de la pared de la esfera de golpe sea más delgada, doblar la esfera de golpe, controlar la deformación de la pelota, evitar la pérdida de energía y aumentar el rango de vuelo. Al año siguiente, otra empresa también publicó la teoría de adaptación de la impedancia, que aporta la misma fuerza de rebote a la superficie de golpe, y el número de vibración natural de la superficie de golpe está más cerca de la superficie esférica. La energía de la cabeza de la bola se puede transferir de manera efectiva a la bola y se puede mejorar el rango de vuelo. Este producto se vendió bien en el mercado en ese momento.

Una de las reglas de golf estipuladas por R&A y USGA es: "El diseño debe evitar el efecto elástico que tiene un impacto negativo en el movimiento de la pelota en el punto de impacto de la superficie de golpeo".

Sin embargo, el hecho es que la esfera de impacto se adelgaza, lo que aumenta el rango de vuelo de la elasticidad. El adelgazamiento de la esfera de golpeo de la mayoría de los palos provoca grandes problemas en la industria mundial del golf.

Antes del 2000 de abril, la USGA publicó una infracción de las reglas de golf y en junio informó una infracción de palos con un coeficiente de rebote superior a 0,830.

Por otro lado, R&A, el representante de la industria japonesa del golf, ya no expresó esperanzas en la regla del efecto elástico en septiembre y publicó "Los resultados de la investigación muestran que los palos de golf actuales tienen un coeficiente de rebote más alto que los palos de golf de metal iniciales". , pero la mejora de la distancia de vuelo no tiene impacto en el juego de golf".

En la actualidad, la situación de la industria del golf en el mundo es que coexisten dos estándares.

En Estados Unidos no se utilizan palos de golf que infrinjan las reglas, pero en Europa y Japón también se pueden utilizar. De esta manera, los palos de golf de hoy en día en Japón todavía son delgados en la superficie de golpeo, lo que ha llevado a una gran cantidad de golpe de rebote. En la conocida era del apogeo del titanio, han surgido muchas nuevas aleaciones de titanio en una competencia esférica de alto rebote.

Pero el 2002 de mayo, la USGA y la R&A emitieron repentinamente una declaración unificada sobre el coeficiente de rebote. Los puntos principales del contenido son: "En los cinco años posteriores a 2003, el coeficiente de rebote es más variable, oscilando entre 0,830 y 0.860, y se ha recuperado por debajo de 0,830 desde 2008". . El repentino anuncio hizo caer en una nube a los fabricantes de golf.

Nombre del murciélago del operador Material esférico Material esférico Volumen (ml) Precio (yen)

Akilaprigutac Akilavintedge modelo SP-700 6-4 415 OP

Lista apretada de Acinet Japón 975J-VS 15-3-3-3 6-4 312 58000

Acinet 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 Titanio 6-4 400 0P

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

Casca DD4 SP-700 6-4 400 85000

Ventas de Canon BUMP415 SP-700 6-4 415 98000

Grupo turístico Wave C bat 390 SP-700 6-4 390 70000

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

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

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

Sybo Japan Sybo compresión bat SP-700 6-4 410 OP

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

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

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

Visita a Dahe Onofu 15-5-4-4 6-4 320350 77000

Danlof Nuevo Zegushio SP-700 6-4 350 80000

Danlof ElidusonW201 SP-700 6-4 303 OP

Tiempo libre 360RS SP-700 6-4 360 70000

Proyecto de ocio 380ED 10-2-3 6-4 380 8000

Versión PG Ver.02 SP-700 6-4 350 70000

つるゃ RX-400MM SAT-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 peón2 380 Ti-9 6-4 380 55000

Tour Mastar Astlo 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 Misterio 01 DAT51 KS-100 340 75000

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

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

En la tabla se puede ver que:

(1) En la era de la alta resiliencia, la aleación principal utilizada para el material de la pelota es completamente diferente de la utilizada para el material de la superficie de golpeo. Especialmente, el material de la superficie de impacto utiliza una aleación de titanio de alta calidad y alta resistencia para vehículos.

(2) Los materiales de la superficie de golpe son en su mayoría materiales forjados o laminados, mientras que los materiales de la bola son principalmente 6-4, que son básicamente piezas fundidas de precisión, y el resto son materiales forjados.

(3) SP-700 se usa principalmente para golpear materiales de superficie, lo que representa el 41 por ciento; Luego 15-5-3, que representa el 22 por ciento.

(4) La aleación relativamente nueva SAT-2041 se ha utilizado en tres muestras y la perspectiva futura del mercado es optimista.

5. Nueva aleación para material de rótula

En Japón, varios fabricantes de titanio están proponiendo las siguientes nuevas aleaciones de titanio para materiales de rótula:

Acero de Kobe

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

El elemento de aleación de esta aleación es solo del 1 por ciento, similar al titanio puro, con un bajo costo y una resistencia equivalente a la aleación 6-4, por lo que su alta relación rendimiento-precio es su principal característica. Es adecuado para el procesamiento en caliente y en caliente, que es comparable al titanio puro. Puede forjar el cuello y la parte inferior de la rótula.

(2) KSELF(Ti-4.5Al-4Cr-0.5Fe-0.2C más aleación)

Tiene las mismas características de resistencia que 6-4 y sus características de forjado son comparables a las del titanio puro. Su rendimiento de corte es el doble que el de la aleación 6-4 y su costo es más económico que el 6-4. Se puede utilizar para golpear la cara, las nalgas y el cuello.

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

Similar a KSELF, tiene características de resistencia similares con 6-4, alta ductilidad en frío y en caliente y buena soldabilidad. Se puede utilizar para golpear la cara, las nalgas y el cuello.

(4) TVC(KS13-11-3Ti-13V-11Cr-3Aleación de aluminio)

Debido a esto, la aleación de titanio tipo B tiene una excelente maquinabilidad, su momento es mayor que el de la aleación de ultra alta resistencia 15-5-3-3 y su resistencia a la tracción es de hasta 1550 MPa, que se puede usar como material de superficie para golpes extremadamente delgados. pelota.

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

Es una aleación de titanio de alta calidad para automóviles, igual que 15-5-3, pero su resistencia es mejor y coincide con su elasticidad. Es más probable que se use como material de superficie de golpe.

acero especial datong

(1)DAT51(Aleación de Ti-22V-4Al)

Tiene una excelente trabajabilidad, alta resistencia y alta elasticidad después del tratamiento de envejecimiento, y es más adecuado para fabricar materiales de superficie para golpear pelotas.

(2) titanio Bakula (DAT55GTi-15V-6Cr-4Al aleación)

Es la última aleación desarrollada especialmente como material de pared delgada de la superficie de golpe. Su fuerza y ​​tenacidad no son inferiores a la aleación 15-5-3. Se espera mejorar el coeficiente de rebote.

NKK

(1)SP-700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe más aleación)

Como se mencionó anteriormente, esta aleación es el material de superficie más utilizado en los nuevos productos de este año. Se puede comparar con la aleación 15-3-3-3 ampliamente utilizada para forjar varillas de bolas de titanio. Es la aleación más tranquilizadora para el uso de rótulas. La procesabilidad, la fuerza, la tenacidad, la sensación de bola y el costo son excelentes aleaciones de titanio para cabezas de bola.

Metal Sumitomo

(1)SAT2041(Aleación de Ti-20V-3.5Al-1Sn)

Recientemente, se han utilizado muchas aleaciones nuevas en los materiales de la superficie de la pelota. Tienen una excelente trabajabilidad en frío. Después de un tratamiento de envejecimiento adecuado, pueden obtener alta resistencia y dureza, y tienen un buen sentido del golpe.

acero nipón

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

No hace falta decir que buena trabajabilidad, excelente equilibrio entre resistencia y tenacidad, resistencia al tratamiento de envejecimiento de hasta 1500 MPa, esperan ser utilizados como una nueva aleación con paredes delgadas en la superficie de impacto.

Acero de Aichi

(1) titanio puro poroso

Ha sido elogiado por el uso de la cabeza de bate de luz existente y la cabeza de bate de cuña de hierro. El primero tiene un sentido suave de jugar a la pelota, y el segundo está dirigido a su capacidad de rotación. La aplicación del bate es un tema futuro.

6. Necesidades futuras y nuevos materiales

Los futuros materiales de reemplazo son los siguientes:

(1) metal amorfo

Ha estado en una caída, que puede ser causada por una tecnología inmadura. El metal amorfo básico se caracteriza por su alta resistencia, buena viscosidad, baja oxidación y peso ligero. Y el peso ligero es exactamente lo que quieren los palos de golf. En la actualidad, la investigación de metales amorfos de Al, Mg y Ti con peso específico ligero está en marcha, y la perspectiva es optimista.

(2) compuesto intermetálico

Entre los compuestos intermetálicos estudiados como materiales térmicos duraderos, el Ni3Al ha procesado con éxito láminas de 90u, y también se espera que el TiAl se convierta en el material de la válvula del motor o del cuerpo de la nave espacial. Hay muchos estudios, y la posibilidad es alta.

(3) Aleación con memoria de forma, aleación súper elástica

Tiene un coeficiente elástico pequeño, alta resistencia, excelente resistencia a la corrosión, superficie de impacto de alto rebote y posibilidades completas.

(4) Nanotecnología

La investigación sobre la mejora de la resistencia y tenacidad de los metales ha tenido un éxito parcial, por no hablar de áreas destacables.

Finalmente, debe mencionarse que el tamaño del mercado de palos de golf en Japón es de 123 mil millones de yenes, incluidos 65,5 mil millones de yenes de palos de madera, alrededor de 2,4 millones de piezas (estimado en 2001), lo que representa alrededor del 70 por ciento.