高爾夫鐵桿頭CLUBHEAD選鍛造與鑄造有什麼差別?該怎麼選擇比較好呢?高爾夫知識系列6~鐵桿桿頭的工法(下)篇:鐵桿鍛造與鑄造大PK。

鐵桿桿頭CLUBHEAD有鍛造與鑄造兩種主要製法,哪一種比較適合呢?

本篇將分析兩種製法的差異,幫助你更容易做選擇喔。

鐵桿桿頭CLUBHEAD鑄造與鍛造的差異

如果還沒看過鍛造與鑄造的工作原理與實際工廠畫面,可先看(上)篇與(中)篇。

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看完兩種加工過程的概念,接下來的內容能比較快進入狀況。

首先說明鍛造的優點。

鍛造的關鍵詞”鍛流線”

要了解鍛造的優點,必須先了解一個關鍵名詞”鍛流線”。

英文:Metal Flow Direction 或是Forging Flow Line

鍛流線是什麼意思呢?


“在鍛造時,金屬的脆性雜質被打碎 ,順著金屬主要伸長方向呈碎粒狀或鏈狀分布。

塑性雜質隨著金屬變形沿主要伸長方向呈帶狀分布 , 這樣熱鍛後的金屬組織就具有一定的方向性。”


這一段文字唸起來真饒舌~

簡單的說,就是金屬經過鍛造後,會出現如同植物纖維或是木頭的年輪一樣的內部構造。

下圖是馬自達生產的引擎鍛造零件,曲軸連桿的斷面。

可以看到其中的一絲一絲的紋路,這就是鍛流線。

鍛流線

把經過鍛造的零件從中切開,可以看到如同植物纖維或是木紋般的鍛流線。

鍛流線

為甚麼為這樣呢?請參考下圖。

鍛流線的形成原理

左邊是尚未鍛造前的金屬組織,比較鬆散,排列沒有規律性。

右邊經過鍛造的加壓之後,金屬粒子被壓迫,緊密排列,再持續加壓後往施壓力量的垂直方向流動。

於是出現金屬粒子流動的痕跡,所以鍛流線也叫流紋。

MFD就是指金屬流動的方向。

所以金屬粒子經過鍛造後排列緊密的具體現象就是出現一層一層的鍛流線。

雖然看起來像木頭的年輪或木紋,但形成原因不同。

比較接近的是常可在海邊或高山上看見如下圖頁岩形成的原理。

頁岩是由過去沉積海底的砂質,經過數千數百萬年的堆積,經地殼變動的高壓之下形成的岩石。

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野外裸露的頁岩

由此可知適當的施加高壓可以讓金屬更緻密,抗拉強度提高。

但是鍛流線也並非沒有弱點,像頁岩一樣,雖能承受極大由上往下壓的力量,但被側面施力掀開的話就很脆弱。

因此要利用鍛造的優點,就必須考慮鍛流線在物體中的分布情況。

先設想出這個物體在使用時何處最容易受力量衝擊,撞擊,或扭轉的位置,讓鍛流線垂直於這股力量的方向。

而平行於鍛流線區域的受力面積越小越好。

鍛造如何讓鍛流線發揮效用

鍛造原料通常會採用已經過基本處理的半成品,例如金屬的板材或棒材等等,而不會是從粉狀或是粒狀開始加工。

接下來以鋼板原材舉例說明,如何透過鍛造讓鍛流線發揮效用。

1.增加產品強面面積,減少弱面面積:

如下示意圖中,長方形是鋼板原材的剖面,鋼板生產過程製程中經過壓延,就已經出現一層一層的鍛流線。

但是只有對上下施力的對抗強度較佳,對從側面來的施力就比較弱。

鍛流線的強弱面

現在想要把這塊鋼板原料做成凸字型的零件。

用三種方法處理,鍛造、CNC銑削加工、鑄造。

加工完三者從外觀看起來都一樣,但是鍛流線的分布完全不同。

鍛造成品的鍛流線:

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經過金屬模具衝壓之後,鍛流線彎曲了但沒有斷裂或消失,比原來狀態的強面變得更多,而弱面變更少。

施工後可以承受較多方面來的力量,而不會輕易損壞。

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CNC銑削加工成品的鍛流線:

用銑刀把不需要的部分挖除,原有鋼材的鍛流線分布並沒有改變。

強面與弱面跟原來一樣。

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鑄造成品:

鑄造不會使用加工過的鋼板,而是鋼錠。

成型後不會有明顯的鍛流線,可能會有一些小空隙。

對抗外力的強度,各個面向都一樣。

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鍛造品實際案例比較

鍛造的目的是讓鍛流線延展的越長越好,鍛流線被截斷的地方越窄越好,越不容易斷裂破損。

如下圖三種不同方式製造的引擎曲軸。

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鑄造製成的曲軸,鍛流線可以跟著成品的形狀彎曲,對於應力抵抗能力很強。

切削工法製成的曲軸,可能會將原本鋼材具有的鍛流線切掉,對於來自於平行鍛流線應力的抵抗能力就比較差。

鑄造品則是完全沒有鍛流線。


2.消除原材內部空洞:

接下來假設要製作如下圖中凹字型的零件,原材鋼板裡面有一個內部缺陷小空洞,但外觀看不出來。

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經過鍛造之後,鍛流線重新塑造之際,這個缺陷空洞便會被壓平消失,整塊原材密度均一化。

而切削加工並無法將內部缺陷移除。

鑄造成型有可能發生內部缺陷的情形,同樣是無法移除。


換句話說,經過鍛造製作既可讓原材更加堅韌強化,又能將缺陷空洞的疑慮及影響降到最低。

而切削加工及鑄造則並沒有辦法讓原材改變特性,也無法避免或排除缺陷空洞發生的可能。

註:鐵桿完成鍛造或鑄造後也有可能在比較不常受力的位置做切削加工。

鍛造鐵桿的特色

1.打感好:

由於鍛造鐵桿材質緻密,又在桿面加強鍛流線,甜蜜點擊中球時的震動很小,聲音也會很扎實。

這樣的感覺綜合來說被稱為打感好。

註:打感好僅為體驗的感受,依個人的實際經驗不同,並沒有一定的計量標準。

2.可調LIE角:

鍛造鐵桿韌性強,可以微調LIE角,配合使用者的擊球習慣做調整。

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鍛造在鐵桿桿頭製造上的限制

鍛造的優點在鐵桿桿頭製造上也等於是種限制。

1.沒辦法做複合材料的結合,也不能鍛造太堅硬的材質:

鍛造工法適合單一種類金屬成型與強化,但想要結合兩種金屬就沒辦法了。

過於堅硬的金屬,例如比沖壓模具還硬的金屬就也無法用鑄造法成型。

基本上鍛造用低碳鋼,也就是軟鐵為主。

低碳鋼廣泛用於鋼絲、鋼片、螺絲、建築鋼筋、水溝蓋等等。

2.沒辦法做出複雜的形狀:

有了前述鍛流線的概念,可以了解到鍛造的目的是強化產品最常受力的位置。

鐵桿桿頭最常受力的位置就是甜蜜點了,所以任何鍛造鐵桿頭的沖壓模具施力方向,一定是垂直於桿面。

也就是桿頭放置於沖床的定位模具時,桿面是平行於地面朝上的。

精密鍛造

前文提到鍛造能把空隙消除,因此單靠鍛造無法做出口袋凹背型或中空型的鐵桿。

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3.沒辦法大量生產:

跟鑄造比起來,鍛造的生產時間比較長,一台沖壓機一次只能打一顆桿頭。

所以無論人工費用或是設備投資,都相對高昂。

因此純鍛造的零件多用在製造重要的品項上,例如汽車引擎,飛機骨架,刀具,槍管,高級首飾等等。

鍛造法可以做哪些種類的球桿

基於鍛造優點加上限制,發展至今採取鍛造法的球桿所走的市場路線有3種:

1.傳統工藝,精雕細琢:

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把鐵桿桿頭當作藝術品一般看待,實在是很美啊~

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因為鍛造的結構緻密,不用擔心會有中空缺陷的問題,所以可以放心的在上面做細微的加工。

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這款鐵桿完全沒有LOGO裝飾,單單欣賞這細緻的髮絲紋,就夠把玩個半天了。

收藏家或者是愛好者適用。

2.簡單俐落,性能導向:

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桿頭小,可揮出的速度快,甜蜜點小,職業選手或低差點高手適用。

3.複合效用,強化特色:

過去鐵桿只能單一材質單一製程。

新式複合型鐵桿的桿面部位採用鍛造,其他部位可以使用其他的材質與製程。

發揮鍛造的強項,而不受鍛造先天的限制,能做出不同形式的桿頭。

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新手或老手皆宜。

鑄造的優點

1.鑄造鋼材選擇種類多,應用範圍廣:

SUS630:軸心、閥類、刀具,齒輪高精密機械零件。

鉻鉬鋼:自行車架、氣瓶、槍械零件、離合器、飛輪等等高強度零件。

麻鋼:火箭、導彈外殼、曲軸、汽車結構體等。

2.能做出複雜的形狀:

從刀背到複合型,全部都可以用鑄造來製作。

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3.大量批次製作:

鑄造法一次成型,甚至可用機器手臂取代其中部分的人工流程,不像鍛造需要的人力工時那麼長。

STEP4 蠟模浸附 3
STEP9 澆注砂模

上百顆桿頭一個工序就可以同時進行。

鑄造桿頭類型

上述鑄造的優點,現在採取鑄造法的球桿所走的路線有3種:

1.入門進階,好打平價:

入門款式,價格平易近人,好打易學,適合鑄造方式大量生產。

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2.跨界設計,輕鬆上手:

鑄造能做出中空的木桿與鐵桿的桿頭,鍛造就無法做出中空桿頭。

因此利用鑄造便於實現多樣化的設計。

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HYBRID鐵桿就是中空型鐵桿,能讓長距離更好打的新設計。

3.複合效用,遠距發揮:

新型的複合式鐵桿,中空框架採用鑄造法製作,實現各種不同的設計理念。

常用在遠距型鐵桿上。

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鑄造與鍛造PK

整理上、中、下篇的內容,做出下圖PK表。

鍛造與鑄造是主角,機械加工是配角。

鍛造如果是實木家具,鑄造就好比系統家具。

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如果單就製品本身的耐用度與強韌度來說,在使用同樣金屬的條件下,鍛造品應勝於鑄造品。

而鑄造品的形狀設計比較彈性,成本低,用途更廣泛。

製造球具公司的設計者在決定新產品路線的時候,便會考量這些因素來做取捨。

結語

在高爾夫球桿的領域裡,鍛造與鑄造所用的金屬並不相同,特性各有千秋。

幾乎沒有廠商會將球桿特地做出兩種版本供消費者選,所以單就這兩項比較起來並無意義。

如果從使用者的需求來挑選球桿,會是比較適合的方法。

常見的五種挑選方式:

1.以現在的桿數實力做選擇:

初學者:

如果還沒有辦法常打中球心的話,無法感受到鍛造桿的優點。

中階者:

已經可以常打出好球了,先買一隻中古鍛造桿試試看打起來感覺如何。

練習場試完OK的話,要下場試過也OK再購入整套也不遲。

高階者:

鍛造的鐵桿不一定會讓成績變好,想打好鍛造桿一定要投入很高的專注力。

2.以外觀順眼來選擇:

球桿跟釣具很像,都是具個人色彩的武器,自己覺得看起來厲害的,用起來也能增加信心。

從外觀與外型上突顯自己的風格。

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3.試打過後再選擇:

參加各大品牌試打會,試了再說。

廣告可以參考,能不能化為心目中想要的彈道,打過才知分曉。

用身體來幫助自己選擇,最能忠實反映現況。

註:本文為鍛造與鑄造的比較,關於球桿設計與分類再另文說明。

4.以收藏為目的做選擇:

既是以收藏為目的,就不太可能拿來打,把玩的時候看到刮痕可是會心疼的。

大部分收藏家會以純鍛造桿作為對象。

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獨特雕花的鍛造桿。

5.選手、名人、教練或是店家介紹推薦:

拿著與選手同款的桿子,能不能打出更多好球呢?

或者是以收藏的角度,名人限量版也很受歡迎。

教練應該是最清楚自己實力的人,聽教練的建議是具參考價值的。

店家多會針對店鋪內的主打商品以及客戶預算做推薦,有的店家也提供試打服務,可以多多嘗試。

祝大家都能選到適合自己的球桿,打球愉快喔。

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