تطبيق سبائك التيتانيوم والتيتانيوم في رأس الجولف

تطبيق سبائك التيتانيوم والتيتانيوم في رأس الجولف

 

1. مقدمة

منذ مارس 1990 ، باعت شركة JOY اليابانية أندية الجولف المصنوعة من التيتانيوم في العالم لأول مرة ، مما أدى إلى افتتاح مقدمة لنوادي الجولف المصنوعة من التيتانيوم. أتاح التعاون بين شركة JOY و Sichuan Railway ، والتعاون بين Shuiye و Mitsubishi Materials ، تسويق نوادي الجولف المصنوعة من التيتانيوم. رأس قضيب حديد Sichuan مصنوع من سبائك التيتانيوم -6 Al -4 V ، والسطح العلوي والاصطدام لرأس قضيب مادة Mitsubishi مصنوع من Ti -6 Al -4 سبائك التيتانيوم V ، والجزء السفلي والرقبة مصنوعان من التيتانيوم الخالص.

تقدم هذه الورقة بإيجاز استخدام سبائك التيتانيوم والتيتانيوم لمضارب الجولف المباعة في السوق في الوقت الحاضر.

2. تطوير وتغيير مادة رأس نادي الجولف

نوادي الجولف مصنوعة أيضًا من الخشب. في هذه المقالة ، يشيرون إلى النوادي الخشبية رقم 1 (يشار إليها عادةً باسم النوادي) ، لأنه بالإضافة إلى ذلك ، هناك أيضًا نوادي ونوادي حديدية مستخدمة في الدورة المسطحة ، وهذا لا يعني أنه سيتم استخدام نوادي سبائك التيتانيوم عالية السعر حتمًا . من أجل معرفة أي من النوادي الـ 14 المستخدمة في ملعب الجولف لديها أكبر نطاق طيران ، فمن الطبيعي تحسين سرعة الكرة. النوادي طويلة وخفيفة في نفس الوقت. من الأفضل أن يكون حجم رأس المضرب كبيرًا أيضًا. على وجه التحديد ، إذا كان وزن رأس الكرة حوالي 190 جرامًا وكان حجم رأس الكرة أكثر من 300 مللي ، فيمكن حساب الثقل النوعي ببساطة على أنه 190 ÷ 300=0 .63. عندما تكون الجاذبية النوعية أقل من هذا ، تكون قوة التأثير عندما تصطدم الكرة بالكرة قريبة من 1 طن. تم إجراء مثل هذه الاختبارات عدة مرات لتوضيح الظروف القاسية للغاية ، لكن المواد المستخدمة في رأس الكرة لها خصائصها الخاصة.

استُخدمت أشجار البرسيمون في صناعة الخفافيش الخشبية منذ العصور القديمة ، لأنها الأخف وزنا من بين جميع الأخشاب ، ولكن قوتها عالية جدا. يتم استخدام لوحة Al في الجزء السفلي من رأس الكرة ، ويتم استخدام الراتنج في سطح الضرب. من أجل ضبط وزن القاع ، يضاف إليه الرصاص. يصل وزن رأس الكرة إلى 200 جرام ، ويقتصر الحجم على 190 مللي كحد أقصى ، والنوع الشائع بين 170 و 180.

طورت اليابان رأس مضرب الجولف المعدني (دانجان) لأول مرة في عام 1981. الحجم هو 150 مل ، وهو أصغر من رأس كرة البرسيمون ، ولكن معدل الضرب مرتفع جدًا. هذا لأنه يطير أسرع من مضرب كرة البرسيمون. الحجم 150 مل ، وهو ليس صغيرًا مثل خفاش البرسيمون ، لكنه يحظى بشعبية كبيرة في السوق. منذ ذلك الحين ، دخل عصر رأس الكرة المعدنية. الفولاذ المقاوم للصدأ عالي القوة - تم استخدام الصب الدقيق SUS431 في البداية للمواد الرئيسية لقضيب الكرة. في ذلك الوقت ، كانت المصبوبات الدقيقة للوصلات الكروية الحديدية بشكل أساسي SUS304 و SUS431 ، لكن القوة العالية SUS431 كانت ناجحة. ومع ذلك ، لم يستغرق الأمر وقتًا طويلاً حتى يتم تقديم مطالبة بسبب مجال التأثير المقعر. بصفتك الشخص المسؤول عن تطوير Dangan ، فقد تقرر استبدال المواد المستخدمة بـ SUS630 (17-4 PH). قوة الشد لـ SUS431 هي 840MPa ، بينما قوة الشد لـ SUS630 تزداد فقط بمقدار 1.070 ميجا باسكال ، لكن مقاومة التآكل أفضل من مقاومة SUS630 ، لذلك هذا هو سبب الاستبدال. سرعان ما اختفى رأس الكرة SUS431 من السوق ، وكان لرأس الكرة SUS304 نفس المصير. فقط رأس الكرة SUS630 كان شائعًا لفترة قصيرة. هذا لأن القوة ومقاومة التآكل وقابلية الصب وتكلفة رأس الكرة جيدة. المهم أن عمق صقل المرآة والإحساس المتقدم بلونه وصلابة سطحه عالية. حتى إذا كان هناك خدش صغير ، فيمكن الحفاظ على بريقها لفترة طويلة ، لذا فهي مناسبة جدًا لرأس الجولف. من وجهة النظر هذه ، فإن SUS630 ، كمادة كرة الجولف ، لها خصائص شاملة جيدة وتستحق أن تكون سبيكة متطورة من الفولاذ المقاوم للصدأ.

ومع ذلك ، لم يتم الاحتفاظ بمادة SUS630 كرأس لعصا الجولف لفترة طويلة. السبب الأكبر هو صغر حجمها. بدلاً من ذلك ، يُطلق على رأس كرة الكربون ، الذي يعتمد على ألياف الجرافيت ثم يتشكل على الساخن مع راتنجات الإيبوكسي ، CFRP ، وبنيته الداخلية مجوفة. كما نعلم جميعًا ، فإن ألياف الجرافيت قوية للغاية وخفيفة الوزن ، لذا فهي مناسبة جدًا لمواد قضيب الكرة. قد يكون الحجم أكثر من 200 مل ، كما أن طرق التحضير مختلفة. هناك أيضًا خطوط أفقية من ألياف الجرافيت تطفو على السطح ، سواء ألياف طويلة أو ألياف قصيرة. في المنافسة الشرسة على السعر ، نظرًا لأدائها الممتاز ، جنبًا إلى جنب مع الألياف القصيرة من راتينج ABS ، ويمكن إنتاجها عن طريق القولبة بالحقن ، فإن سعرها رخيص بشكل طبيعي بشكل مدهش. ومع ذلك ، لم يصبح رأس قضيب الكربون هو السائد ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن معايير عرض أداء CFRP ليست موحدة ، ومن الصعب رؤية أداء المنتج من المظهر. أهم شيء بالنسبة للمستهلكين هو موثوقية المنتج. في جوانب أخرى ، أدت متانة السطح وتكلفة القالب في التصنيع إلى عدم شعبية المواد.

من المعدن إلى الكربون ، ومن المعدن إلى حرارة التيتانيوم ، هذه عملية تطوير لمضارب الجولف. يتم استخدام الخفاش المصنوع من مواد جديدة بسبب معدل الضرب العالي. في الوقت نفسه ، إذا كانت وظيفة الخفاش المصنوع من مواد جديدة أن تتحسن ، فإن تكلفتها سترتفع بشكل طبيعي. لكنه يعطي الناس أيضًا وهمًا بأن أداء نوادي الجولف ذات الأسعار المرتفعة جيد بشكل طبيعي. كان الألمنيوم ، في منتصف -1990 ، ذروة صناعة الألمنيوم التي فازت في المنافسة على الحجم. يستخدم Dula Aluminium (7075) كمادة كرة مشتركة في المرحلة الأولية من سبائك الألومنيوم. تبلغ قوة الشد 7075 T6 حوالي 600 ميجا باسكال ، لذلك يمكن اعتبارها قضيب كروي ذو قوة محددة أعلى. ومع ذلك ، بسبب وجود التيتانيوم ، فإنه لا يعرف متى سيختفي. في واقع الأمر ، شهدت الوصلات الكروية المصنوعة من سبائك الألومنيوم العديد من الصعود والهبوط في السوق. السبب الرئيسي لعدم تصنيف الألومنيوم على أنه مادة وصلات كروية هو مقاومة التآكل. يجب إجراء المعالجة السطحية. أنسب معالجة سطحية هو أنودة. ومع ذلك ، نظرًا لانخفاض صلابة السطح ، يصعب حل مشكلة المتانة.

أخيرًا ، تم تقديم مثال جيد للاستخدام من التيتانيوم على رأس كرة حديدية. أي أن أداء رأس الكرة الحديدية المضمن مع لوحة تيتانيوم بسمك 3 مم فقط على سطح الضرب قد تحسن بشكل كبير بسبب استخدام كمية صغيرة من التيتانيوم ، كما أن نسبة الأداء إلى السعر جيدة أيضًا.

3. العلاقة بين وظيفة ومادة رأس مضرب الجولف

كلما زادت صلابة رأس الكرة ، كان نطاق الطيران أفضل للمضرب. هذا هو الحس السليم لعصر خفاش البرسيمون. يتم تضمين سطح ضرب الكاكي براتنج على شكل طاولة يسمى إدراج كروي. من أجل تحسين التعزيز والمتانة لجزء تأثير الكرة ، تطورت المادة تدريجيًا إلى ألياف ورقية وراتنج ABS و CFRP. في عصر الصلابة والصلابة العالية لتضمين CFRP ، تم تحسين نطاق الطيران بشكل كبير. في عصر الرؤوس الكروية الخشبية ، كانت هناك أمثلة على 3 أو 4 تعزيزات في الاتجاه الطولي في سطح الضرب. هذا أيضًا لتحسين صلابة سطح الضرب.

ولكن في ربيع عام 1997 ، استخدمت شركة Maluman Company سبيكة تيتانيوم SP -700 في "التيتانيوم" لجعل سماكة جدار كرة الضرب أرق ، وثني كرة الضرب ، والتحكم في تشوه الكرة ، ومنع فقدان الطاقة و زيادة نطاق الرحلة. في العام التالي ، نشرت شركة أخرى أيضًا نظرية مطابقة المعاوقة ، والتي تجلب نفس قوة الارتداد إلى سطح الضرب ، ويكون رقم الاهتزاز الطبيعي لسطح الضرب أقرب إلى السطح الكروي. يمكن نقل طاقة رأس الكرة بشكل فعال إلى الكرة ، ويمكن تحسين نطاق الطيران. تم بيع هذا المنتج جيدًا في السوق في ذلك الوقت.

إحدى قواعد لعبة الجولف المنصوص عليها في R&A و USGA هي: "يجب أن يتجنب التصميم التأثير المرن الذي له تأثير سلبي على حركة الكرة عند نقطة تأثير سطح الضرب."

ومع ذلك ، فإن الحقيقة هي أن كرة الضرب ضعيفة ، مما يزيد من نطاق الطيران للمرونة. يتسبب ضعف نطاق الضربات في معظم النوادي في مشاكل كبيرة في صناعة الجولف العالمية.

قبل 2 أبريل 0 00 ، نشرت USGA انتهاكًا لقواعد الجولف ، وفي يونيو ، أبلغت عن انتهاك للأندية ذات معامل ارتداد يزيد عن 0.830.

من ناحية أخرى ، لم تعد R & A ، ممثلة صناعة الجولف اليابانية ، تعرب عن أملها في قاعدة التأثير المرن في سبتمبر ، ونشرت "تظهر نتائج البحث أن مضارب الجولف الحالية لديها معامل ارتداد أعلى من مضارب الجولف المعدنية الأولية ، لكن تحسين مسافة الرحلة ليس له أي تأثير على لعبة الجولف ".

في الوقت الحاضر ، فإن وضع صناعة الجولف في العالم هو أن هناك معيارين يتعايشان.

في الولايات المتحدة ، لا يتم استخدام نوادي الجولف التي تنتهك القواعد ، ولكن في أوروبا واليابان ، يمكن أيضًا استخدام هذه النوادي. وبهذه الطريقة ، لا تزال مضارب الجولف في اليابان اليوم ضعيفة على سطح الضربات ، مما أدى إلى ارتفاع حرارة الارتداد. في العصر المعروف جيدًا في ذروة التيتانيوم ، ظهرت العديد من سبائك التيتانيوم الجديدة في مثل هذه المنافسة الكروية عالية الارتداد.

ولكن في 2 مايو 0 0 2 ، أصدرت USGA و R&A فجأة إعلانًا موحدًا حول معامل الارتداد. النقاط الرئيسية للمحتوى هي: "في السنوات الخمس بعد 2 0 03 ، يكون معامل الارتداد أكثر تنوعًا ، حيث يتراوح من 0.830 إلى 0. 860 ، وتعافى إلى أقل من 0.830 منذ عام 2008" . الإعلان المفاجئ جعل مصنعي لعبة الجولف يسقطون في سحابة.

اسم مضرب المشغل مادة كروية مادة كروية الحجم (مل) السعر (ين)

Akilaprigutac Akilavintedge نموذج SP -700 6-4 415 OP

قائمة Accinet Japan الضيقة 975J-VS 15-3-3-3 6-4 312 58000

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

E-Age Golf Studio Lyoma 320 15-5-3 6-4 320 68000 O

ويلسون ديريد PF400 باكولا تيتانيوم 6-4 400 0 ص

كاتانا جولف TM320Ti 15-5-3 كانساس -100 320 88000

Casca DD4 SP -700 6-4 400 85000

مبيعات Canon BUMP415 SP -700 6-4 415 98000

مجموعة مشاهدة معالم المدينة Wave C bat 390 SP -700 6-4 390 70000

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

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

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

Sybo Japan Sybo compression 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 -9 BL 15-3-3-3 KS 100 360 88000

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

جولة 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

وقت الفراغ 360RS SP -700 6-4 360 70000

مشروع ترفيهي 380 درهمًا إماراتيًا 10-2-3 6-4 380 8000

つ る ゃ PG الإصدار 02 SP -700 6-4 350 70000

つ る ゃ RX -400 MM SAT -2041 6-4 400 80000

Naiki Ti350X SAT -2041 6-4 350 OP

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

فورتين دينبوان 15-3-3-3 6-4 348 48000

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

بريتستون سبورتس آر إكس -1 275 15-5-3 15-3-3-3 275 95000

بنجيان جولف 15-5-3 SP -700 6-4 450 120000

Magulega Mucktech navvy 2 380 Ti -9 6-4 380 55000

جولة ماستار أستلو 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

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

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

يتضح من الجدول أن:

(1) في عصر المرونة العالية ، تكون السبيكة الرئيسية المستخدمة في مادة الكرة مختلفة تمامًا عن تلك المستخدمة في مادة سطح الضرب. على وجه الخصوص ، تستخدم مادة سطح الضرب سبيكة تيتانيوم عالية القوة وعالية الجودة للمركبات.

(2) مواد سطح الضرب هي في الغالب مواد مطروقة أو ملفوفة ، في حين أن المواد الكروية هي أساسًا 6-4 ، وهي عبارة عن مصبوبات دقيقة بشكل أساسي ، والأخرى عبارة عن مواد مزورة.

(3) يستخدم SP -700 في الغالب لضرب المواد السطحية ، وهو ما يمثل 41 بالمائة ؛ ثم 15-5-3 ، يمثل 22 بالمائة.

(4) تم استخدام سبيكة SAT الجديدة نسبيًا -2041 في ثلاث عينات ، كما أن توقعات السوق المستقبلية متفائلة.

5. سبيكة جديدة لمواد الكرة المشتركة

في اليابان ، يقترح العديد من مصنعي التيتانيوم سبائك التيتانيوم الجديدة التالية لمواد الوصلات الكروية:

كوبي ستيل

(1) KS1 0 0 / KS120 (O: 0. 3--0. 35 ، Fe: 0. 35--0. 5 ، Si: 0--0. 6 )

عنصر السبائك في هذه السبيكة هو 1 في المائة فقط ، على غرار التيتانيوم الخالص ، بتكلفة منخفضة وقوة مكافئة لسبائك 6-4 ، لذا فإن نسبة الأداء والسعر المرتفعة هي أكبر ميزة لها. إنها مناسبة للمعالجة الساخنة والساخنة ، والتي يمكن مقارنتها بالتيتانيوم النقي. يمكنها تشكيل العنق وأسفل رأس الكرة.

(2) KSELF (Ti -4. 5Al -4 Cr -0. 5Fe -0. 2C بالإضافة إلى سبيكة)

لها نفس خصائص القوة مثل 6-4 ، وخصائص تشكيلها يمكن مقارنتها بخصائص التيتانيوم الخالص. أداء القطع لها ضعف أداء سبيكة 6-4 ، وتكلفتها أرخص من 6-4. يمكن استخدامه لضرب الوجه والأسفل والرقبة.

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

على غرار KSELF ، لها خصائص قوة مماثلة مع 6-4 ، ليونة عالية في السخونة والباردة وقابلية لحام جيدة. يمكن استخدامه لضرب الوجه والأسفل والرقبة.

(4) TVC (KS 13-11-3 Ti -13 V -11 Cr -3 Al Alloy)

نظرًا لأن سبائك التيتانيوم من النوع B تتمتع بقدرة ميكانيكية ممتازة ، فإن زخمها أعلى من سبيكة فائقة القوة 15-5-3-3 ، وقوة شدها تصل إلى 1550 ميجا باسكال ، والتي يمكن استخدامها كمواد سطحية لضربات رقيقة للغاية كرة.

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

إنها سبيكة تيتانيوم عالية الجودة للسيارات ، مثل 15-5-3 ، لكن قوتها أفضل وتتناسب مع مرونتها. من المرجح أن يتم استخدامه كمادة ضرب السطح.

الفولاذ الخاص داتونغ

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

لديها قابلية تشغيل ممتازة ، وقوة عالية ومرونة عالية بعد معالجة الشيخوخة ، وهي الأنسب لصنع المواد السطحية لضرب الكرات.

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

إنها أحدث سبيكة تم تطويرها خاصةً كمادة الجدار الرقيق لسطح الضرب. قوتها وصلابتها ليسا أدنى من سبيكة 15-5-3. من المتوقع أن يحسن معامل الارتداد.

NKK

(1) SP -700 (Ti -4. 5Al -3 V -2 Mo -2 Fe plus Alloy)

كما ذكرنا سابقًا ، هذه السبيكة هي أكثر المواد السطحية استخدامًا في المنتجات الجديدة لهذا العام. يمكن مقارنتها مع السبائك 15-3-3-3 المستخدمة على نطاق واسع في تشكيل قضبان التيتانيوم الكروية. إنها أكثر السبائك المطمئنة لاستخدام رأس الكرة. تعد قابلية المعالجة والقوة والمتانة والشعور بالكرة والتكلفة من سبائك التيتانيوم الممتازة لرأس الكرة.

سوميتومو ميتال

(1) SAT2041 (Ti -20 V -3. 5Al -1 سبائك Sn)

في الآونة الأخيرة ، تم استخدام الكثير من السبائك الجديدة على المواد السطحية للكرة. لديهم قابلية تشغيل ممتازة على البارد. بعد العلاج المناسب للشيخوخة ، يمكنهم الحصول على قوة عالية وصلابة عالية ، ولديهم شعور جيد بالضرب.

نيبون ستيل

(1) 21S (Ti -15 Mo -3 Al -2. 7Nb -0. 25Si Alloy)

وغني عن القول ، قابلية التشغيل الجيدة ، والتوازن الممتاز بين القوة والمتانة ، وقوة معالجة الشيخوخة تصل إلى 1500 ميجا باسكال ، ونأمل أن يتم استخدامها كسبيكة جديدة بجدار رقيق على سطح الضرب.

ايتشي ستيل

(1) التيتانيوم النقي المسامي

تم الإشادة به في استخدام رأس الخفاش الخفيف الموجود ورأس الخفاش الحديدي الإسفيني. الأول لديه إحساس ناعم بلعب الكرة ، والأخير يهدف إلى دورانه. تطبيق الخفاش موضوع مستقبلي.

6. الاحتياجات المستقبلية والمواد الجديدة

مواد الاستبدال المستقبلية هي كما يلي:

(1) معدن غير متبلور

لقد كان في حالة انهيار ، والتي قد تكون ناجمة عن التكنولوجيا غير الناضجة. يتميز المعدن الأساسي غير المتبلور بالقوة العالية واللزوجة الجيدة والصدأ المنخفض والوزن الخفيف. والوزن الخفيف هو بالضبط ما تريده نوادي الجولف. في الوقت الحاضر ، يجري البحث عن معادن Al و Mg و Ti غير المتبلورة ذات الثقل النوعي الخفيف ، والتوقعات متفائلة.

(2) المركب المعدني

من بين المركبات المعدنية التي تمت دراستها كمواد حرارية متينة ، نجح Ni3Al في معالجة رقائق 90u بنجاح ، ومن المتوقع أيضًا أن يصبح TiAl الجسم أو مادة صمام المحرك للمركبة الفضائية. هناك العديد من الدراسات ، والإمكانية عالية.

(3) سبيكة ذاكرة الشكل ، سبيكة فائقة المرونة

لديها معامل مرن صغير ، قوة عالية ، مقاومة ممتازة للتآكل ، سطح ارتداد عالي ، وإمكانية كاملة.

(4) تقنية النانو

لقد نجح البحث حول تحسين قوة ومتانة المعادن جزئيًا ، ناهيك عن المجالات الجديرة بالملاحظة.

أخيرًا ، تجدر الإشارة إلى أن حجم سوق نوادي الجولف في اليابان يبلغ 123 مليار ين ، بما في ذلك 65.5 مليار ين من النوادي الخشبية ، أي حوالي 2.4 مليون قطعة (المقدرة في عام 2001) ، أي ما يعادل حوالي 70 بالمائة.