专利名称：利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法
技术领域：
本发明涉及一种高尔夫球头的制造方法，特别是涉及一种利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法。
背景技术：
一般而言，高尔夫球头的制造方法大都是分成两个可相互嵌合的组件，如球头壳体及击球面板，再利用胶合或是焊接等方式，将击球面板固接于球头壳体上，以获得一完整的高尔夫球头。
现行的高尔夫球杆头壳体与击球面板的接合方法是以硬焊(Brazing)方式进行接合。该接合方法是将一以胶状铜粉的焊接材料放置于一以不锈钢制成的杆头壳体的凹槽上，再将一以钛合金制成的击球面板片与该杆头壳体相互嵌合。接着，将嵌合好的杆头壳体与击球面板片摆置于真空炉或是有惰性气体保护的高温炉中加热至摄氏750～1100度(℃)，特别是1050℃左右，并且持温4～5个小时，使该焊接材料熔化而将该杆头壳体与击球面板片焊接在一起。所选用的焊接材料，其熔点必须小于该杆头壳体与击球面板片材质的熔点。
从上述说明可知，可以发现以现有方法于实际实施时会有以下几点问题产生一、材料性质产生变异由于是将该杆头壳体与击球面板片一同放入高温炉中并加热至750℃～1100℃且具有较长的持温时间，类似于对材料进行热处理，在热处理之后的材料其本身组织与机械性质会产生变异，如会产生不同的析出物、晶粒大小与晶相排列发生改变，以及影响材料的硬度、强度、伸长率与韧性等现象。例如，对不锈钢材质可能会在晶界处析出碳；对钛合金可能会发生相变化(a相与b相)；高温下会使其晶粒粗大化等问题，而导致降低材料的硬度、强度、伸长率，或是韧性等不良的影响。
二、焊接材料受到限制由于该杆头壳体及击球面板片是与焊接材料是一同受热，该焊接材料的融点当然不可以大于该杆头壳体与击球面板的融点，以避免该焊接材料尚未熔化，该杆头壳体与击球面板就已软化变形，因此，此条件将大大地限制该焊接材料可选用的材质。
三、制程时间较长由于现有的接合方法是进行全面的加热，使该焊接材料受热熔融，再透过毛细作用使熔融的焊接材料产生流动，为能确保焊接材已确实均布于结合面上，故其持温时间需长达4～5个小时之久。同样地，也因为所含有热量较多，需要较长的冷却时间。当产品为少量时，所需的时间将无法减短，反而使得整体的制程时间相对的拉长。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法，利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法，可以缩减材料因高温而产生的变异范围，以避免影响其机械性质。
为达到上述目的，本发明的利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法包括一备制可相互结合且为相异金属材质的一第一、二壳件的备制步骤，及一雷射焊接步骤。
本发明的特征在于该雷射焊接步骤是在一雷射焊接设备中进行，该雷射焊接设备具有一充满惰性气体的腔体，及一可将雷射光射入该腔体中的雷射光产生器，该雷射光产生器的输出功率在2000瓦～5000瓦间，雷射光波长在808纳米～940纳米间，先将一焊料置于该第一、二壳件的结合处，再将该第一、二壳件置于该腔体内，利用雷射光照射该焊料，使该焊料受热熔解而逐步地将该第一、二壳件固接在一起，以形成该高尔夫球头。
本发明的功效在于利用该雷射光产生器的雷射光沿着该第一、二壳件的结合线照射该焊料，因此，只会对被照射的区域产生高热，而且可以精确地控制激光束移动路径，除了能获得较佳的焊接品质，而且其所造成的热影响区将会有效地缩小，降低该第一、二壳件材质因高热而产生变异的情况，维持材料应有的性质。
图1是一流程图，说明本发明利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法的较佳实施例；图2是一立体分解图，说明该较佳实施例是应用于制造一球头本体及一盖合于其前端开口且呈平板状的打击面板的高尔夫球头；图3是一焊接示意图，说明该较佳实施例中的一雷射焊接步骤的执行态样；图4是一立体分解图，说明该较佳实施例是应用于制造一球头本体及一盖合于其前端开口面且呈杯状的打击杯体的高尔夫球头；图5是一剖面侧视图，说明图4中已完成焊接的高尔夫球头；图6是一立体分解图，说明该较佳实施例是应用于制造一球头本体及一盖合于其顶端开口的顶盖的高尔夫球头；图7是一剖面侧视图，说明图6中已完成焊接的高尔夫球头；图8是一立体分解图，说明该较佳实施例是应用于制造一球头本体及一盖合于其底端开口的底盖的高尔夫球头；以及图9是一剖面侧视图，说明图8中已完成焊接的高尔夫球头。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法进行详细说明。
如图1、2所示，本发明利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法的较佳实施例，包括一备制步骤11，及一雷射焊接步骤12。在该较佳实施例中，是以木杆头(WoodHead)为例，但也可以应用到铁杆头(Iron Head)与推杆头(Putter)的高尔夫球头类型。
该备制步骤11是备制可相互结合且为相异的金属材质所制成的一第一壳件21与一第二壳件22。该第一壳件21是一球头壳体并为不锈钢材质所制成且具有一前端开口211，该第二壳件22是一呈平板状且为钛合金材质所制成的击球面板。在该较佳实施例中，该第一壳件21也可以是碳钢、合金钢、钛合金、铝合金、铝硒合金、铝钪合金、铝镁合金、铜合金、锆合金、钨合金，或是金属基复合材，而该第二壳件22也可选用上述金属材质，唯与该第一壳件21所使用的材质相异。
配合图3，该雷射焊接步骤12是在一雷射焊接设备6中进行，该雷射焊接设备6具有一腔体61、一可将雷射光621射入该腔体61中的雷射光产生器62、一与该腔体61连通并可将惰性气体输入该腔体61内的输气件63，及一设置该腔体61内以固定该第一、二壳件21、22的治具64。
该腔体61上形成有一以玻璃材质制成的窗口611，该雷射光产生器62的雷射光621是透过该窗口611而照射于固定在该治具64上的第一、二壳件21、22。该雷射光产生器62所使用的输出功率在2000瓦～5000瓦间，其雷射光621波长在808纳米～940纳米之间。在该较佳实施例中，该雷射光产生器62可相对该腔体61运动，如直线移动或是旋转运动，以控制照射的范围。而该治具64也可相对该腔体61作直线或是旋转运动。当然，该雷射光产生器62与治具64只需其中一个构件作动，就可达到控制照射范围的效果。
该输气件63所输入的惰性气体为氦气，但也可以是氩气、氮气、氖气等气体，主要是用于排除空气，避免空气中的氧气在高温下对该第一、二壳件21、22产生氧化作用，以保护焊接的部位。
进行雷射焊接时，是先将一呈带状且为镍基合金的焊料23环置于该第一壳件21的前端开口211的周缘上，再将该第二壳件22与该第一壳件21相互嵌合。当然，也可以将先该第二壳件22结合在该第一壳件21的前端开口211上，再将该焊料23置于该第一、二壳件21、22的结合线上。
接着，是将该第一、二壳件21、22固定在该治具64上，利用该雷射光产生器62产生的雷射光621，穿透该窗口611并照射该焊料23，利用移动该雷射光产生器62，使雷射光621能沿着该第一、二壳件21、22的结合线以照射该焊料23，让该焊料23受热而熔解，同时，透过该输气件63输入惰性气体，使该腔体61充满惰性气体以保护呈熔融状的焊料23，避免产生氧化。借此逐步地将该第一、二壳件21、22固定焊接在一起，就完成高尔夫球头的制造。
在该较佳实施例中，该焊料23是呈带状，但也可以是呈粉末状、膏状、片状，或棒状等型态。该焊料23除了镍基合金之外，也可以是铝基合金，或铜基合金。该焊料23所选用的材质是依据该第一、二壳件21、22的材质特性而加以采用，例如是采用熔接效果较佳的材质，进行熔接。
值得一提的是，由于该雷射光产生器62的运动路径可很精确地控制，且该治具64可使该第一、二壳件21、22达到精准的定位，能有效地提升雷射焊接品质。
由于高尔夫球头在打击功能上的需求，如减轻重量、重心下移、提高强度、吸收震动，或是产生声响……等等，因此衍生出许多种不同的分割方式，除了上述的分割方式之外，尚有以下数种分割形态。
如图4、5所示，并配合图1，该高尔夫球头具有可相互嵌合的一第一壳件31与一第二壳件32，及一设置于该第一、二壳件31、32之间的焊料33。该第一壳件31是一球头壳体并具有一前端开口311，该第二壳件32是一呈杯状的打击杯体，于该雷射焊接步骤12中，是加热该焊料33而使该第二壳件32焊接于该第一壳件31的前端开口311上。
如图6、7所示，并配合图1，该高尔夫球头具有可相互嵌合的一第一壳件41与一第二壳件42，及一设置于该第一、二壳件41、42之间的焊料43。该第一壳件41是一球头壳体，并具有一顶端开口411，该第二壳件42是一顶盖，于该雷射焊接步骤12中，是加热该焊料43而使该第二壳件42焊接于该第一壳件41的顶端开口411上。
如图8、9所示，并配合图1，该高尔夫球头具有可相互嵌合的一第一壳件51与一第二壳件52，及一设置于该第一、二壳件51、52之间的焊料53。该第一壳件51是一球头壳体并具有一底端开口511，该第二壳件52是一底盖，于该雷射焊接步骤12中，是加热该焊料53而使该第二壳件52焊接于该第一壳件51的底端开口511上。
上述是针对两片式的分割方式说明，但也可以是三片式，或是更多片式的分割形态，均可以应用本发明来进行结合，不应以其分割形态来局限本发明的权利要求范围。对于三片式或是多片式的结合方式，除了可以在同一站完成雷射焊接之外，当然，也可以是依照结合部分的不同，分成多站方式进行焊接，增加制造的自动化弹性。
回到图3，由上述说明可知，本发明在实际实施时，确具有以下几项优点一、降低材料性质产生变异的问题进行雷射焊接时，由于只是精确地对局部进行加热，如该焊料23及该第一、二壳件21、22与其邻接的部分会温升之外，其它部分的材料则是维持在常温的状态，故可以避免因为是将整个球头加热而有不同的析出物产生、晶粒大小与晶相排列发生改变，以及影响材料的硬度、强度、伸长率与韧性等问题的产生，借此，有效地缩小热影响区，以大幅降低材料性质产生变异，以避免影响材料本身的机械性质，并可获得较佳的焊接品质。
二、有更多的焊料可供选用由于只是针对局部照射该雷射光621以加热融解材料，不会去影响其它未受该雷射光621照射的区域，因此，该焊料23的融点并不一定要比该第一、二壳件21、22的熔点低才可使用。换句话说，该焊料23材质的选用可不受熔点的限制，而有更多的选择，因此，可以依照熔接效果，来选用接合强度高的材质作为该焊料23，使该第一、二壳件21、22的结合度更好。
三、有效缩短制程时间并节省能源由于雷射焊接是直接针对该焊料23的部分进行加热，同时，雷射加热的效率相当快，而不必加热其它与焊接无关的部分，因此，不需花很多时间就可以让该焊料23熔融。易于可想的是，其冷却也会很快速，借此，有效地缩短制程时间，特别是对于少量多样的产品时，并有效地能节省能源的耗费。
权利要求
1.一种利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法，包括一备制可相互结合且为相异金属材质的一第一壳件与一第二壳件的备制步骤，及一雷射焊接步骤；其特征在于该雷射焊接步骤是在一雷射焊接设备中进行，该雷射焊接设备具有一充满惰性气体的腔体，及一可将雷射光射入该腔体中的雷射光产生器，该雷射光产生器的输出功率在2000瓦～5000瓦间，雷射光波长在808纳米～940纳米间，先将一焊料置于该第一、二壳件的结合处，再将该第一、二壳件置于该腔体内，利用该雷射光照射该焊料，使该焊料受热熔解而逐步地将该第一、二壳件固接在一起，以形成该高尔夫球头。
2.如权利要求1所述利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法，其特征在于于该备制步骤中，该第一壳件是一球头壳体，并具有一前端开口，该第二壳件是一呈平板状的击球面板，于该雷射焊接步骤中，借以使该第二壳件焊接于该第一壳件的前端开口上。
3.如权利要求1所述利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法，其特征在于于该备制步骤中，该第一壳件是一球头壳体，并具有一顶端开口，该第二壳件是一顶盖，于该雷射焊接步骤中，借以使该第二壳件焊接于该第一壳件的顶端开口上。
4.如权利要求1所述利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法，其特征在于于该备制步骤中，该第一壳件是一球头壳体并具有一底端开口，该第二壳件是一底盖，于该雷射焊接步骤中，借以使该第二壳件焊接于该第一壳件的底端开口上。
5.如权利要求1所述利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法，其特征在于于该备制步骤中，该第一壳件是一球头壳体并具有一前端开口，该第二壳件是一呈杯状的打击杯体，于该雷射焊接步骤中，借以使该第二壳件焊接于该第一壳件的前端开口上。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法，其特征在于该雷射焊接设备更具有一与该腔体连通并可将惰性气体输入该腔体内的输气件。
7.如权利要求6所述利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法，其特征在于该雷射焊接设备的雷射光产生器可相对该腔体运动。
8.如权利要求7所述利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法，其特征在于该雷射焊接设备更具有一设置该腔体内以固定该第一、二壳件并可相对该腔体运动的治具。
9.如权利要求8所述利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法，其特征在于该雷射焊接设备的腔体形成有一以玻璃材质制成的窗口，该雷射光是透过该窗口而照射于该治具上。
10.如权利要求9所述利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法，其特征在于该第一壳件与第二壳件是选自下列其中二种材质所制成不锈钢、碳钢、合金钢、钛合金、铝合金、铝硒合金、铝钪合金、铝镁合金、铜合金、锆合金、钨合金，及金属基复合材。
11.如权利要求10所述利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法，其特征在于该焊料是选自下列其中之一材质铝基合金、铜基合金，及镍基合金。
12.如权利要求11所述利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法，其特征在于该焊料是呈现下列其中之一型态粉末状、膏状、带状、片状，及棒状。
全文摘要
本发明公开了一种利用雷射焊接异材的高尔夫球头制造方法，包括一备制可相互结合且为异种金属的第一、二壳件的备制步骤，及一雷射焊接步骤，该雷射焊接步骤是在一雷射焊接设备中进行，该雷射焊接设备具有一充满惰性气体的腔体，及一雷射光产生器，该雷射光产生器的输出功率在2000瓦～5000瓦间，雷射光波长在808纳米～940纳米间，先将一焊料置于该第一、二壳件的结合处并放置于该腔体内，以雷射光照射该焊料，将该第一、二壳件固接在一起，借此缩小因高热所造成的影响范围，降低材料性质产生变异的情况，以确保材料应有的性质。
文档编号A63B53/04GK101081453SQ20061008365
公开日2007年12月5日 申请日期2006年6月2日 优先权日2006年6月2日
发明者林忠谦, 胡顺富, 许燕吉 申请人:大田精密工业股份有限公司