Приложение на титан и титанови сплави в главата за голф

Приложение на титан и титанови сплави в главата за голф

 

1. Предговор

От март 1990 г. японската компания JOY продаде титаниеви стикове за голф в света за първи път, което отвори началото на титаниевите стикове за голф. Сътрудничеството между JOY Company и Sichuan Railway и сътрудничеството между Shuiye и Mitsubishi Materials даде възможност за комерсиализация на титаниеви стикове за голф. Главата на пръта на Sichuan Iron е изработена от титаниева сплав Ti-6Al-4V, горната част и ударната повърхност на главата на пръта от материал Mitsubishi са направени от Ti-6Al-4 V титанова сплав, а дъното и гърлото са изработени от чист титан.

Тази статия представя накратко използването на титан и титаниева сплав за голф стикове, продавани на пазара в момента.

2. Разработка и смяна на материала на главата на голф стика

Голф стикове също са направени от дърво. В тази статия те се позовават на #1 дървени тояги (обикновено наричани тояги), тъй като освен това има и тояги и железни тояги, използвани в плоския курс, което не означава, че неизбежно ще се използват стикове от титаниева сплав на висока цена . За да разберете кой от 14-те стикове, използвани в голф игрището, има най-голям обхват на полета, естествено е да подобрите скоростта на топката. Клубовете са дълги и същевременно леки. По-добре е обемът на главата на клуба също да е голям. По-конкретно, ако теглото на сферичната глава е около 190 g и обемът на сферичната глава е повече от 300 ml, специфичното тегло може просто да се изчисли като 190 ÷ 300=0.63. Когато специфичното тегло е под това, силата на удара, когато топката се сблъска с топката, е близо до 1t. Такива тестове са провеждани многократно, за да се изяснят изключително тежките условия, но материалът, използван за сферичната глава, има свои собствени характеристики.

Райската ябълка се използва за дървена бухалка от древни времена, защото е най-леката от всички дървесини, но здравината му е много висока. Al плоча се използва в долната част на главата на топката, а смола се използва в повърхността на удара. За да се регулира теглото на дъното, в него се добавя олово. Теглото на топката достига 200 g, обемът е ограничен до 190 ml, а често срещаният тип е между 170 и 180.

Япония за първи път разработи металната глава на стика за голф (dangan) през 1981 г. Обемът е 150 ml, по-малък от главата на топката persimmon, но скоростта на удряне е много висока. Това е така, защото лети по-бързо от бухалката. Обемът е 150 мл, което не е толкова малко, колкото райската ябълка, но е много популярно на пазара. Оттогава е настъпила ерата на металната топка. Високоякостна неръждаема стомана - прецизно леене SUS431 първоначално е използвана за материала на главата на сферичния прът. По това време прецизните отливки на сферични шарнири от желязо бяха предимно SUS304 и SUS431, но високоякостният SUS431 беше успешен. Въпреки това, не отне много време, за да бъде предявен иск поради вдлъбнатата ударна сфера. Като отговорно лице за разработването на Dangan, беше решено да се замени използваният материал със SUS630 (17-4PH). Якостта на опън на SUS431 е 840MPa, докато якостта на опън на SUS630 е увеличена само с 1,070 MPa, но устойчивостта на корозия е по-добра от тази на SUS630, така че това е причината за замяната. Скоро сферичната глава SUS431 изчезна от пазара, а сферичната глава SUS304 също имаше същата съдба. Само топката SUS630 е популярна за кратко време. Това е така, защото здравината, устойчивостта на корозия, леярството и цената на сферичната глава са добри. Важното е, че дълбочината на огледалното му полиране, напредналият усет за цвета му и твърдостта на повърхността му са високи. Дори и да има малка драскотина, блясъкът му може да се запази дълго време, така че е много подходящ за глава за голф. От тази гледна точка SUS630, като материал за топка за голф, има добри цялостни свойства и заслужава да бъде усъвършенствана сплав от неръждаема стомана.

Въпреки това, материалът SUS630 като глава на голф стик не се поддържа дълго време. Най-голямата причина е малкият му размер. Вместо това, въглеродната сферична глава, която е базирана на графитно влакно и след това е горещо формована с епоксидна смола, се нарича CFRP и нейната вътрешна структура е куха. Както всички знаем, графитните влакна са изключително здрави и леки, така че са много подходящи за материал за сачмени пръти. Обемът може да бъде повече от 200 ml, а методите на приготвяне също са различни. Има и хоризонтални линии от графитни влакна, плаващи по повърхността, както дълги, така и къси влакна. В ожесточената конкуренция за цена, поради отличната му производителност, комбинирана с къси влакна от ABS смола и може да се произвежда чрез леене под налягане, цената му естествено е изненадващо ниска. Главата на въглеродния прът обаче не се е превърнала в мейнстрийм, главно защото стандартите за показване на производителността на CFRP не са еднакви и е трудно да се види производителността на продукта от външния вид. Най-важното за потребителите е надеждността на продукта. В други аспекти издръжливостта на повърхността и цената на матрицата при производството са довели до това, че материалът не става популярен.

От метал до въглерод и от метал до титанова топлина, това е процес на развитие на голф стикове. Използва се бухалка от нови материали, поради високата си улучваемост. В същото време, ако трябва да се подобри функцията на бухалката, изработена от нови материали, нейната цена естествено ще се повиши. Но също така дава на хората илюзията, че представянето на стикове за голф с високи цени е естествено добро. Алуминият в средата на-1990 години беше разцветът на алуминия, който спечели надпреварата за обем. Dula алуминий (7075) се използва като материал за сферични съединения в началния етап на алуминиевата сплав. Якостта на опън на 7075 T6 е около 600MPa, така че може да се счита за сачмен прът с по-висока специфична якост. Въпреки това, поради съществуването на титан, не се знае кога ще изчезне. В интерес на истината сферичните шарнири от алуминиева сплав са преживели няколко възхода и падения на пазара. Основната причина, поради която алуминият не може да бъде класифициран като материал за сферични съединения, е поради устойчивостта на корозия. Трябва да се извърши повърхностна обработка. Най-подходящата повърхностна обработка е анодизирането. Въпреки това, поради ниската повърхностна твърдост, проблемът с издръжливостта е трудно разрешим.

И накрая, представя се добър пример за използване на титан върху желязна сферична глава. Това означава, че производителността на главата на желязната топка, вградена с титаниева плоча с дебелина само 3 мм върху удрящата повърхност, е значително подобрена поради използването на малко количество титан, а съотношението производителност-цена също е добро.

3. Връзката между функцията и материала на главата на голф стика

Колкото по-висока е твърдостта на главата на топката, толкова по-добър е обхватът на летене на бухалката. Това е здравият разум от ерата на райската ябълка. Ударната повърхност на райската ябълка е вградена със смола с форма на маса, наречена сферична вложка. За да се подобри подсилването и издръжливостта на ударната част с топката, материалът постепенно еволюира в хартиени влакна, ABS смола и CFRP. В ерата на висока твърдост и твърдост на вграждането на CFRP обхватът на полета е значително подобрен. В ерата на дървените сферични глави имаше примери за 3 или 4 подсилвания в надлъжна посока в ударната повърхност. Това е и за подобряване на твърдостта на ударната повърхност.

Но през пролетта на 1997 г. Maluman Company използва титаниева сплав SP-700 в „Titan Titanium“, за да направи дебелината на стената на удрящата сфера по-тънка, да огъне удрящата сфера, да контролира деформацията на топката, да предотврати загубата на енергия и увеличаване на обхвата на полета. На следващата година друга компания също публикува теорията за съвпадение на импеданса, която носи същата сила на отскок към удрящата повърхност, а числото на естествените вибрации на удрящата повърхност е по-близо до сферичната повърхност. Енергията на главата на топката може да бъде ефективно прехвърлена към топката и обхватът на полета може да бъде подобрен. Този продукт се продаваше добре на пазара по това време.

Едно от правилата за голф, определени от R&A и USGA, е: „Дизайнът трябва да избягва еластичния ефект, който има отрицателно въздействие върху движението на топката в точката на удара на удрящата повърхност.“

Факт е обаче, че ударната сфера е изтънена, което увеличава обхвата на летене на еластичността. Изтъняването на ударната сфера на повечето стикове причинява големи проблеми в световната голф индустрия.

Преди 2000 април USGA публикува нарушение на правилата за голф, а през юни докладва за нарушение на стикове с коефициент на отскок над 0,830.

От друга страна, R&A, представителят на японската голф индустрия, вече не изрази надежда за правилото за еластичния ефект през септември и публикува „Резултатите от изследването показват, че настоящите стикове за голф имат по-висок коефициент на отскок от първоначалните метални стикове за голф , но подобряването на разстоянието на полета няма влияние върху играта на голф."

Понастоящем положението на голф индустрията в света е, че два стандарта съществуват едновременно.

В САЩ не се използват стикове за голф, които нарушават правилата, но в Европа и Япония такива стикове също могат да се използват. По този начин днешните стикове за голф в Япония са все още тънки на повърхността на удара, което е довело до висока температура на отскок при удара. В добре известната ера на разцвета на титана, много нови титанови сплави се появиха в такава сферична конкуренция с висок отскок.

Но през май 2002, USGA и R&A внезапно издадоха единна декларация относно коефициента на отскок. Основните точки на съдържанието са: „През петте години след 2003 коефициентът на отскок е по-променлив, вариращ от 0,830 до 0.860, и се е възстановил до под 0,830 от 2008 г.“ . Внезапното съобщение накара производителите на голфове да потънат в облак.

Име на бухалката на оператора Сферичен материал Сферичен материал Обем (ml) Цена (йени)

Akilaprigutac Akilavintedge модел 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

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

Canon Sales BUMP415 SP-700 6-4 415 98000

Група за разглеждане на забележителности Wave C bat 390 SP-700 6-4 390 70000

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

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

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

Sybo Япония Sybo компресия bat 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 yard T-9BL 15-3-3-3 KS 100 360 88000

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

Обиколка на Dahe Onofu 15-5-4-4 6-4 320350 77000

Danlof New Zegushio SP-700 6-4 350 80000

Danlof ElidusonW201 SP-700 6-4 303 OP

Свободно време 360RS SP-700 6-4 360 70000

Проект за свободното време 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 СЪБ-2041 6-4 400 80000

Naiki Ti350X SAT-2041 6-4 350 OP

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

Фортин Дийнпван 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

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

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

Обиколка на 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 Mystery 01 DAT51 KS-100 340 75000

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

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

От таблицата се вижда, че:

(1) В ерата на висока устойчивост основната сплав, използвана за материала на топката, е напълно различна от тази, използвана за материала на ударната повърхност. По-специално, материалът на ударната повърхност използва високоякостна висококачествена титанова сплав за превозни средства.

(2) Материалите за ударна повърхност са предимно ковани или валцувани материали, докато материалите за топката са главно 6-4, които са основно прецизни отливки, а другите са ковани материали.

(3) SP -700 се използва най-вече за удряне на повърхностни материали, което представлява 41 процента; След това 15-5-3, което представлява 22 процента.

(4) Сравнително новата сплав SAT-2041 е използвана в три проби и бъдещата пазарна перспектива е оптимистична.

5. Нова сплав за материал за сферични стави

В Япония различни производители на титан предлагат следните нови титанови сплави за материали за сферични стави:

Коби стомана

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

Легиращият елемент на тази сплав е само 1 процент, подобно на чистия титан, с ниска цена и здравина, еквивалентна на 6-4 сплав, така че нейното високо съотношение цена-цена е нейната най-голяма характеристика. Подходящ е за топла и гореща обработка, което е сравнимо с чистия титан. Може да изкова гърлото и дъното на главата на топката.

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

Има същите якостни характеристики като 6-4, а характеристиките му на коване са сравними с тези на чистия титан. Неговата производителност на рязане е два пъти по-висока от 6-4 сплавта и цената му е по-евтина от 6-4. Може да се използва за удари по лицето, дъното и шията.

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

Подобно на KSELF, той има подобни якостни характеристики с 6-4, висока пластичност при горещо и студено и добра заваряемост. Може да се използва за удари по лицето, дъното и шията.

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

тъй като тази титаниева сплав тип B има отлична обработваемост, инерцията й е по-висока от тази на сплавта с ултрависока якост 15-5-3-3, а якостта й на опън е до 1550MPa, което може да се използва като повърхностен материал за изключително тънко удряне топка.

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

Това е висококачествена титанова сплав за автомобили, същата като 15-5-3, но нейната здравина е по-добра и съответства на нейната еластичност. По-вероятно е да се използва като материал за ударна повърхност.

Datong специална стомана

(1)DAT51(Ti-22V-4Al сплав)

Има отлична обработваемост, висока якост и висока еластичност след обработка на стареене и е най-подходящ за изработка на повърхностни материали за удряне на топки.

(2) Bakula Titanium (DAT55GTi-15V-6Cr-4Al сплав)

Това е най-новата сплав, разработена специално като тънкостенен материал на удрящата повърхност. Неговата здравина и издръжливост не са по-ниски от 15-5-3 сплавта. Очаква се да подобри коефициента на отскок.

NKK

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

Както споменахме по-рано, тази сплав е най-широко използваният повърхностен материал в тазгодишните нови продукти. Може да се сравни с 15-3-3-3 сплавта, широко използвана при коването на титанови сачмени пръти. Това е най-успокояващата сплав за използване с сферична глава. Обработваемостта, здравината, издръжливостта, усещането за топката и цената са отлични титанови сплави за сферична глава.

Sumitomo Metal

(1)SAT2041(Ti-20V-3.5Al-1Sn сплав)

Напоследък се използват много нови сплави за повърхностните материали на топката. Имат отлична студена обработка. След подходящо третиране със стареене те могат да получат висока якост и висока издръжливост и имат добро усещане за удар.

Nippon Steel

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

Излишно е да казвам, добра обработваемост, отличен баланс между якост и издръжливост, устойчивост на стареене до 1500 MPa, надявам се да се използва като нова сплав с тънка стена на ударната повърхност.

Aichi Steel

(1) Порест чист титан

Той беше похвален при използването на съществуващата лека глава на прилеп и клинова желязна глава на прилеп. Първият има меко усещане за игра с топка, а вторият е насочен към нейната ротативност. Приложението на бухалката е бъдеща тема.

6. Бъдещи нужди и нови материали

Бъдещите заместващи материали са както следва:

(1) Аморфен метал

Той е бил в упадък, който може да е причинен от незряла технология. Основният аморфен метал се характеризира с висока якост, добър вискозитет, ниска ръжда и леко тегло. И лекото тегло е точно това, което искат голф стикове. В момента се провеждат изследвания на аморфни метали Al, Mg и Ti с леко специфично тегло и перспективата е оптимистична.

(2) Интерметално съединение

Сред интерметалните съединения, изследвани като издръжливи термични материали, Ni3Al успешно е обработил 90u фолио, а TiAl също се очаква да се превърне в материал за тялото или клапана на двигателя на космическия кораб. Има много изследвания и вероятността е голяма.

(3) Сплав с памет за формата, супер еластична сплав

Има малък коефициент на еластичност, висока якост, отлична устойчивост на корозия, повърхност с висок отскок и пълна възможност.

(4) Нанотехнологии

Изследванията за подобряване на якостта и издръжливостта на металите са частично успешни, да не говорим за забележителни области.

И накрая, трябва да се спомене, че размерът на пазара на голф стикове в Япония е 123 милиарда йени, включително 65,5 милиарда йени дървени стикове, около 2,4 милиона броя (оценено през 2001 г.), което представлява около 70 процента.