Application de titane et d'alliage de titane dans la tête de golf

Application de titane et d'alliage de titane dans la tête de golf

 

1. Préface

Depuis mars 1990, la société japonaise JOY a vendu pour la première fois des clubs de golf en titane dans le monde, ce qui a ouvert le prélude des clubs de golf en titane. La coopération entre JOY Company et Sichuan Railway, et la coopération entre Shuiye et Mitsubishi Materials ont permis la commercialisation de clubs de golf en titane. La tête de tige de Sichuan Iron est en alliage de titane Ti-6Al-4V, le dessus et la surface de frappe de la tête de tige en matériau Mitsubishi sont en Ti-6Al-4 Alliage de titane V, et le fond et le col sont en titane pur.

Cet article présente brièvement l'utilisation du titane et de l'alliage de titane pour les clubs de golf actuellement vendus sur le marché.

2. Développement et changement de matériel de tête de club de golf

Les clubs de golf sont également en bois. Dans cet article, ils font référence aux clubs en bois n ° 1 (communément appelés clubs), car en plus, il existe également des clubs et des clubs de fer utilisés dans le parcours plat, ce qui ne signifie pas que des clubs en alliage de titane à prix élevé seront inévitablement utilisés. . Afin de savoir lequel des 14 clubs utilisés dans le parcours de golf a la plus grande plage de vol, il est naturel d'améliorer la vitesse de balle. Les clubs sont longs et légers à la fois. Il vaut mieux que le volume de la tête de club soit également important. Plus précisément, si le poids de la rotule est d'environ 190 g et que le volume de la rotule est supérieur à 300 ml, la gravité spécifique peut être simplement calculée comme suit : 190 ÷ 300=0.63. Lorsque la gravité spécifique est inférieure à celle-ci, la force d'impact lorsque la balle entre en collision avec la balle est proche de 1 t. De tels tests ont été effectués à plusieurs reprises pour clarifier les conditions extrêmement difficiles, mais le matériau utilisé pour la rotule a ses propres caractéristiques.

Les kakis sont utilisés pour les chauves-souris en bois depuis l'Antiquité, car c'est le bois le plus léger, mais sa résistance est très élevée. Une plaque en aluminium est utilisée au bas de la rotule et de la résine est utilisée sur la surface de frappe. Afin d'ajuster le poids du fond, du plomb y est ajouté. Le poids de la rotule atteint 200g, le volume est limité à 190ml au maximum, et le type courant se situe entre 170 et 180.

Le Japon a développé pour la première fois la tête de club de golf en métal (dangan) en 1981. Le volume est de 150 ml, plus petit que la tête de boule de kaki, mais le taux de frappe est très élevé. C'est parce qu'il vole plus vite que la batte de boule de kaki. Le volume est de 150 ml, ce qui n'est pas aussi petit que la chauve-souris kaki, mais il est très populaire sur le marché. Depuis, l'ère de la rotule métal est entrée. Acier inoxydable à haute résistance - Le moulage de précision SUS431 a été initialement utilisé pour le matériau de la tête de la tige à billes. À cette époque, les moulages de précision des joints à rotule en fer étaient principalement SUS304 et SUS431, mais le SUS431 à haute résistance a réussi. Cependant, il n'a pas fallu longtemps pour qu'une réclamation soit faite en raison de la sphère d'impact concave. En tant que responsable du développement de Dangan, il a été décidé de remplacer le matériau utilisé par du SUS630 (17-4PH). La résistance à la traction du SUS431 est de 840 MPa, tandis que la résistance à la traction du SUS630 n'est augmentée que de 1,070 MPa, mais la résistance à la corrosion est meilleure que celle du SUS630, c'est donc la raison du remplacement. Bientôt, la rotule SUS431 a disparu du marché et la rotule SUS304 a également connu le même sort. Seule la rotule SUS630 est populaire depuis peu de temps. En effet, la résistance, la résistance à la corrosion, la coulabilité et le coût de la rotule sont bons. L'important est que la profondeur de son polissage miroir, le sens avancé de sa couleur et sa dureté de surface soient élevés. Même s'il y a une petite égratignure, son éclat peut être maintenu pendant longtemps, il convient donc très bien à la tête de golf. De ce point de vue, le SUS630, en tant que matériau de balle de golf, possède de bonnes propriétés globales et est digne d'être un alliage d'acier inoxydable avancé.

Cependant, le matériau SUS630 en tant que tête de club de golf n'a pas été maintenu pendant longtemps. La principale raison est sa petite taille. Au lieu de cela, la rotule en carbone, qui est à base de fibre de graphite puis formée à chaud avec de la résine époxy, est appelée CFRP et sa structure interne est creuse. Comme nous le savons tous, la fibre de graphite est extrêmement solide et légère, elle convient donc parfaitement au matériau des tiges à billes. Le volume peut être supérieur à 200 ml et les méthodes de préparation sont également différentes. Il existe également des lignes horizontales de fibres de graphite flottant à la surface, à la fois des fibres longues et des fibres courtes. Dans la concurrence féroce pour le prix, en raison de ses excellentes performances, combinées à la fibre courte en résine ABS, et pouvant être produite par moulage par injection, son prix est naturellement étonnamment bon marché. Cependant, la tête de tige en carbone n'est pas devenue le courant dominant, principalement parce que les normes d'affichage des performances du CFRP ne sont pas uniformes et qu'il est difficile de voir les performances du produit à partir de l'apparence. La chose la plus importante pour les consommateurs est la fiabilité du produit. Dans d'autres aspects, la durabilité de la surface et le coût du moule dans la fabrication ont fait que le matériau n'est pas devenu populaire.

Du métal au carbone, et du métal à la chaleur du titane, c'est un processus de développement des clubs de golf. La batte faite de nouveaux matériaux est utilisée en raison de son taux de frappe élevé. Dans le même temps, si la fonction de la batte faite de nouveaux matériaux doit être améliorée, son coût augmentera naturellement. Mais cela donne aussi aux gens l'illusion que les performances des clubs de golf avec des prix élevés sont naturellement bonnes. L'aluminium, au milieu-1990 des années, était l'âge d'or de l'aluminium qui a remporté la compétition pour le volume. L'aluminium Dula (7075) est utilisé comme matériau de joint à rotule dans la phase initiale de l'alliage d'aluminium. La résistance à la traction du 7075 T6 est d'environ 600 MPa, il peut donc être considéré comme une tige à billes avec une résistance spécifique plus élevée. Cependant, en raison de l'existence du titane, on ne sait pas quand il va disparaître. En fait, les joints à rotule en alliage d'aluminium ont connu plusieurs hauts et bas sur le marché. La principale raison pour laquelle l'aluminium ne peut pas être classé comme matériau de joint à rotule est sa résistance à la corrosion. Un traitement de surface doit être effectué. Le traitement de surface le plus adapté est l'anodisation. Cependant, en raison de sa faible dureté de surface, le problème de durabilité est difficile à résoudre.

Enfin, un bon exemple d'utilisation du titane sur une rotule en fer est présenté. C'est-à-dire que les performances de la rotule en fer incrustée d'une plaque de titane de seulement 3 mm d'épaisseur sur la surface de frappe ont été grandement améliorées grâce à l'utilisation d'une petite quantité de titane, et son rapport performance-prix est également bon.

3. La relation entre la fonction et le matériau de la tête du club de golf

Plus la rigidité de la rotule est élevée, meilleure est la portée de vol de la batte. C'est le sens commun de l'ère des chauves-souris kaki. La surface de frappe du kaki est incrustée d'une résine en forme de table appelée insert sphérique. Afin d'améliorer le renforcement et la durabilité de la partie d'impact de balle, le matériau a progressivement évolué vers la fibre de papier, la résine ABS et le CFRP. À l'ère de la dureté et de la rigidité élevées de l'enrobage CFRP, la plage de vol a été considérablement améliorée. A l'époque des rotules en bois, il existait des exemples de 3 ou 4 renforts dans le sens longitudinal de la surface de frappe. Il s'agit également d'améliorer la rigidité de la surface de frappe.

Mais au printemps 1997, Maluman Company a utilisé l'alliage de titane SP-700 dans "Titan Titanium" pour amincir l'épaisseur de la paroi de la sphère de frappe, plier la sphère de frappe, contrôler la déformation de la balle, prévenir la perte d'énergie et augmenter la portée de vol. L'année suivante, une autre société a également publié la théorie de l'adaptation d'impédance, qui apporte la même force de rebond à la surface de frappe, et le nombre de vibrations naturelles de la surface de frappe est plus proche de la surface sphérique. L'énergie de la rotule peut être efficacement transférée à la balle et la portée de vol peut être améliorée. Ce produit se vendait bien sur le marché à cette époque.

L'une des règles de golf stipulées par R&A et USGA est la suivante : "La conception doit éviter l'effet élastique qui a un impact négatif sur le mouvement de la balle au point d'impact de la surface de frappe."

Cependant, le fait est que la sphère de frappe est amincie, ce qui augmente la plage de vol de l'élasticité. L'amincissement de la sphère de frappe de la plupart des clubs cause des problèmes majeurs dans l'industrie mondiale du golf.

Avant le 2 avril000, l'USGA a publié une violation des règles du golf et, en juin, elle a signalé une violation des clubs avec un coefficient de rebond supérieur à 0,830.

En revanche, R&A, le représentant de l'industrie japonaise du golf, n'a plus exprimé d'espoir pour la règle de l'effet élastique en septembre, et a publié "Les résultats de la recherche montrent que les clubs de golf actuels ont un coefficient de rebond plus élevé que les clubs de golf métalliques initiaux". , mais l'amélioration de la distance de vol n'a aucun impact sur le jeu de golf."

A l'heure actuelle, la situation de l'industrie du golf dans le monde est que deux standards coexistent.

Aux États-Unis, les clubs de golf qui enfreignent les règles ne sont pas utilisés, mais en Europe et au Japon, de tels clubs peuvent également être utilisés. De cette façon, les clubs de golf d'aujourd'hui au Japon sont encore minces sur la surface de frappe, ce qui a conduit à une chaleur de rebond élevée. À l'ère bien connue de l'apogée du titane, de nombreux nouveaux alliages de titane sont apparus dans une telle compétition sphérique à rebond élevé.

Mais en mai 2002, l'USGA et le R&A ont soudainement publié une déclaration unifiée sur le coefficient de rebond. Les principaux points du contenu sont : "Au cours des cinq années qui ont suivi 2003, le coefficient de rebond est plus variable, allant de 0,830 à 0,860, et est revenu en dessous de 0,830 depuis 2008" . L'annonce soudaine a fait tomber les fabricants de golf dans un nuage.

Nom de la chauve-souris de l'opérateur Matériau sphérique Matériau sphérique Volume (ml) Prix (yen)

Modèle Akilaprigutac Akilavintedge 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 Dieded PF400 Bakula Titane 6-4 400 0P

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

Casca DD4 SP-700 6-4 400 85000

Ventes Canon BUMP415 SP-700 6-4 415 98000

Groupe touristique Wave C bat 390 SP-700 6-4 390 70000

Salomon et Tela ont fabriqué le 320Ti Tour SP-700 6-4 340 OP

Salomon et Tela ont créé XR-03 SP-700 6-4 410 OP

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

Batte de compression Sybo Japon 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 yard T-9BL 15-3-3-3 KS 100 360 88000

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

Visite de 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

Loisirs 360RS SP-700 6-4 360 70000

Projet de loisirs 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 SAT-2041 6-4 400 80000

Naiki Ti350X SAT-2041 6-4 350 OP

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

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

Camping-car Britiston Sports-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

Marin Magulega Mucktech2 380 Ti-9 6-4 380 55000

Visite 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 Mystère 01 DAT51 KS-100 340 75000

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

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

Il ressort du tableau que :

(1) À l'ère de la haute résilience, l'alliage principal utilisé pour le matériau de la balle est complètement différent de celui utilisé pour le matériau de la surface de frappe. En particulier, le matériau de surface de frappe utilise un alliage de titane de haute qualité à haute résistance pour les véhicules.

(2) Les matériaux de surface de frappe sont principalement des matériaux forgés ou laminés, tandis que les matériaux de balle sont principalement des 6-4, qui sont essentiellement des pièces moulées de précision, et les autres sont des matériaux forgés.

(3) SP-700 est principalement utilisé pour frapper les matériaux de surface, représentant 41 % ; Puis 15-5-3, représentant 22 % .

(4) L'alliage relativement nouveau SAT-2041 a été utilisé dans trois échantillons et les perspectives de marché futures sont optimistes.

5. Nouvel alliage pour le matériau du joint à rotule

Au Japon, divers fabricants de titane proposent les nouveaux alliages de titane suivants pour les matériaux de joint à rotule :

Acier de Kobe

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

L'élément d'alliage de cet alliage n'est que de 1 %, similaire au titane pur, avec un faible coût et une résistance équivalente à l'alliage 6-4, de sorte que son rapport performances/prix élevé est sa principale caractéristique. Il convient au traitement à chaud et à chaud, comparable au titane pur. Il peut forger le cou et le bas de la rotule.

(2) KSELF(Ti-4.5Al-4Cr-0.5Fe-0.2C plus alliage)

Il a les mêmes caractéristiques de résistance que 6-4 et ses caractéristiques de forgeage sont comparables à celles du titane pur. Ses performances de coupe sont deux fois supérieures à celles de l'alliage 6-4 et son coût est inférieur à celui de 6-4. Il peut être utilisé pour frapper le visage, les fesses et le cou.

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

Semblable à KSELF, il a des caractéristiques de résistance similaires avec 6-4, une ductilité élevée à chaud et à froid et une bonne soudabilité. Il peut être utilisé pour frapper le visage, les fesses et le cou.

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

en raison de cet alliage de titane de type B a une excellente usinabilité, son élan est supérieur à celui de l'alliage ultra-haute résistance 15-5-3-3, et sa résistance à la traction est jusqu'à 1550MPa, qui peut être utilisé comme matériau de surface pour des frappes extrêmement fines balle.

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

C'est un alliage de titane de haute qualité pour l'automobile, le même que 15-5-3, mais sa résistance est meilleure et correspond à son élasticité. Il est plus susceptible d'être utilisé comme matériau de surface de frappe.

Acier spécial Datong

(1) DAT51 (alliage Ti-22V-4Al)

Il a une excellente maniabilité, une haute résistance et une grande élasticité après traitement de vieillissement, et est le plus approprié pour fabriquer des matériaux de surface pour frapper des balles.

(2) Titane Bakula (alliage DAT55GTi-15V-6Cr-4Al)

C'est le dernier alliage développé spécialement comme matériau à paroi mince de la surface de frappe. Sa résistance et sa ténacité ne sont pas inférieures à l'alliage 15-5-3. Il est prévu d'améliorer le coefficient de rebond.

NKK

(1)SP-700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe plus alliage)

Comme mentionné précédemment, cet alliage est le matériau de surface le plus largement utilisé dans les nouveaux produits de cette année. Il peut être comparé à l'alliage 15-3-3-3 largement utilisé dans le forgeage des tiges à billes en titane. C'est l'alliage le plus sécurisant pour une utilisation rotule. L'aptitude au traitement, la résistance, la ténacité, la sensation de balle et le coût sont d'excellents alliages de titane pour rotule.

Métal Sumitomo

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

Récemment, de nombreux nouveaux alliages ont été utilisés sur les matériaux de surface de la balle. Ils ont une excellente ouvrabilité à froid. Après un traitement de vieillissement approprié, ils peuvent obtenir une résistance et une ténacité élevées et avoir un bon sens de la frappe.

Acier japonais

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

Inutile de dire qu'une bonne maniabilité, un excellent équilibre entre résistance et ténacité, une résistance au traitement de vieillissement jusqu'à 1500MPa, espèrent être utilisés comme un nouvel alliage à paroi mince sur la surface de frappe.

Acier Aichi

(1) Titane pur poreux

Il a été loué pour l'utilisation de la tête de chauve-souris légère existante et de la tête de chauve-souris en fer à coin. Le premier a un sens doux du jeu de balle, et le second vise sa rotation. L'application de la chauve-souris est un sujet futur.

6. Besoins futurs et nouveaux matériaux

Les futurs matériaux de remplacement sont les suivants :

(1) Métal amorphe

Il s'est effondré, ce qui peut être causé par une technologie immature. Le métal amorphe de base se caractérise par une résistance élevée, une bonne viscosité, une faible rouille et un poids léger. Et la légèreté est exactement ce que veulent les clubs de golf. À l'heure actuelle, la recherche de métaux amorphes Al, Mg et Ti à faible densité est en cours et les perspectives sont optimistes.

(2) Composé intermétallique

Parmi les composés intermétalliques étudiés en tant que matériaux thermiques durables, le Ni3Al a traité avec succès une feuille de 90u, et le TiAl devrait également devenir le matériau du corps ou des soupapes du moteur du vaisseau spatial. Il existe de nombreuses études et la possibilité est élevée.

(3) Alliage à mémoire de forme, alliage super élastique

Il a un faible coefficient élastique, une résistance élevée, une excellente résistance à la corrosion, une surface de frappe à rebond élevé et une possibilité totale.

(4) Nanotechnologie

La recherche sur l'amélioration de la résistance et de la ténacité des métaux a été partiellement couronnée de succès, sans parler des domaines remarquables.

Enfin, il convient de mentionner que la taille du marché des clubs de golf au Japon est de 123 milliards de yens, dont 65,5 milliards de yens de clubs en bois, soit environ 2,4 millions de pièces (estimées en 2001), représentant environ 70 %.