JPH03177550A - 二方向形状記憶異形コイルばねの製造方法 - Google Patents

二方向形状記憶異形コイルばねの製造方法

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JPH03177550A
JPH03177550A JP31711589A JP31711589A JPH03177550A JP H03177550 A JPH03177550 A JP H03177550A JP 31711589 A JP31711589 A JP 31711589A JP 31711589 A JP31711589 A JP 31711589A JP H03177550 A JPH03177550 A JP H03177550A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は形状記憶合金からなり自発形状変化量の大きい
二方向形状記憶異形コイルばねの製造方法に関するもの
である。
〔従来の技術とその課題〕
高温相に加えて低温相であるマルテンサイト相の形状も
記憶する二方向形状記憶効果を利用したコイルばねが開
発されている。二方向形状記憶コイルばねは、温度の上
下に対して可逆的に繰り返し変形動作するものである。
具体的には第1図に示すように(a)の低温において伸
びているものが(blの高温において縮み、また(C1
の低温において伸び、(d)の高温において縮む形状変
化を可逆的に繰り返すものである。また上記とは逆に低
温で縮んでいるものが、高温で伸び低温で縮み、さらに
高温で伸びる形状を可逆的に繰り返すものである。
二方向形状記憶効果は、一方向形状記憶材料を強度に変
形したり、拘束状態で熱処理を行なったり、熱サイクル
を施したりすると現れることが知られている。
しかしながらこのような方法では二方向形状記憶コイル
ばねの高温側と低温側の両方の形状の正確な記憶処理を
行なうこと及び発生力や温度ヒステリシスの制御が困難
であった。コイルばねの場合強加工を施すことが難しく
高温側と低温側の形状の差である自発形状変化量が小さ
いために適用範囲が狭〈産業上用いられることが少なか
った。
特に高温で伸び低温で縮む二方向形状記憶コイルばねを
作製するのは困難であった。
、また二方向形状記憶処理は手間がかかり、二方向形状
記憶コイルばねを量産できなかった。
なお上記と同様な理由によりコイルを径の変化する、い
わゆる異形コイルばねについても自発形状変化量が大き
く、かつ高温と低温の繰り返しサイクルにおける形状を
正確に記憶した異形コイルばねの作製は困難であった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は上記の問題について検討の結果、比較的箭単な
方法により自発形状変化量の大きく、かつ記憶特性の優
れた二方向形状記憶異形コイルばねが得られる製造方法
を開発したものである。
〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明における
請求項1の発明は、形状記憶合金線を異形コイルばねに
成形し形状記憶熱処理を行なった後、該コイルばねの一
端をばねの内側または外側から引抜き、コイルばねの巻
き方向を逆転する加工を施すことを特徴とする二方向形
状記憶異形コイルばねの製造方法であり、請求項2の発
明は、上記コイルばねの巻き方向を逆転する加工を繰返
し行なうことを特徴とする請求項11¥[!載の二方向
形状記憶異形コイルばねの製造方法であり、また請求項
3の発明は、形状記憶合金線を異形コイルばねに成形し
形状記憶熱処理を行なった後、該コイルばねの一端をば
ねの内側または外側から引抜き、コイルばねの巻き方向
を逆転する加工を施した後、さらに引張り強加工、拘束
時効、トレーニング処理を単独または複合して行なうこ
とを特徴とする二方向形状記憶異形コイルばねの製造方
法であり、請求項4の発明は上記の引張り強加工、拘束
時効、トレーニング処理を繰り返し行なうことを特徴と
する請求項3記載の二方向形状記憶異形コイルばねの製
造方法であり、さらに請求項5の発明は形状記憶合金線
を異形コイルばねに成形し形状記憶熱処理を行なった後
、該コイルばねの一端をばねの内側または外側から引抜
き、コイルばねの巻き方向を逆転する加工を施した後、
母相に戻す熱処理を行ない、さらに逆転加工または引張
り強加工、拘束時効、トレーニング処理を行なうことを
特徴とする二方向形状記憶異形コイルばねの製造方法で
ある。
すなわち本発明は、第2図(a)、(b)、(C)に示
すようなコイル径の異なる異形コイルばね(1)を製造
する方法であって、例えば請求項1の発明は、第3図(
a)、(b)に示すように形状記憶熱処理をした異形コ
イルばね(1)を引張り治具(2)によりコイルばねの
一端を元の形状(+)の反対方向(−)側に引抜いてコ
イルばねの巻き方向を逆転する加工を施すことにより自
発形状変化量が大きく、かつ記憶特性の優れた二方向形
状記憶異形コイルばねが得られるものである。
そして請求項2の発明は、上記のコイルばねの巻き方向
を逆転する加工を繰り返して行なう方法であり、この方
法によればさらに自発形状変化量の大きい異形コイルば
ねが得られる。
なお上記の引抜き方向は第5図(e)、(f)に示すよ
うに押し込むようにしても同様の効果を示す。
請求項3の発明は、第3図(al、(blに示す引抜き
逆転する加工を施した後、これを同図(C)に示すよう
にさらに引張り強加工を付与する方法、または引張り強
加工を付与した状態で、第6図に示す拘束治具(3)を
用いて拘束し、Af点+20°〜250°Cの温度で5
分〜2時間加熱する拘束時効を施す方法、或いは上記の
拘束した状態でMf点以下、A1点以上の温度への加熱
、冷却を5〜100サイクル繰り返す温度トレーニング
、または第3図(a)、(b)、(C)に示すように引
張り強加工を付与した後、これを第4図(d)および第
5図(e)、(f)、(8)に示すように反対方向に引
張逆転する強加工を繰り返す応力トレーニングなどのト
レーニング処理を単独または複合して行なう方法である
。この方法によれば、高温と低温の二方向における初期
の記憶特性の安定したコイルばねが得られる。
次に請求項4の発明は、上記の引張り強加工、拘束時効
、トレーニング処理などを繰り返して行なう方法である
。この方法によれば高温と低温の二方向における初期の
記憶特性のさらに安定したコイルばねが得られる。
さらに請求項5の発明は、請求項4において、引張り強
加工、拘束時効、トレーニング処理などの処理を行なう
場合、その前に母相に戻す熱処理を施す方法である。す
なわち第3図(a)、(b)に示すように引抜き逆転加
工したコイルばねをさらに(C)のように引張り強加工
または拘束時効を施して伸びた状態のコイルばねは、母
相に戻す熱処理を施すことにより、第4図(d)のよう
に元の形状に戻る。
これは加熱により記憶した形状に戻るためであるが、機
械的に引張り強加工を与えて戻したと同様のもしくはそ
れ以上の効果があり、加熱処理を入れることにより引張
り強加工などの手段に代えることができる。
本発明は、異形コイルばねを、形状記憶処理を行なった
後、コイルばねの巻き方向を逆転するように引き抜き加
工を施すので、通常の直線状に引張り加工を施した場合
よりも加工量が大きく、このため自発形状変化量の大き
い二方向形状記憶コイルばねが得られるものである。ま
た必要によりさらに引張り逆転を繰り返す方法、引張り
強加工を付与する方法、拘束時効を施す方法、トレーニ
ング処理を行なう方法などの二次的に付与する手段によ
り、さらに自発形状変化量を大きくすると共に記憶特性
を安定化することができる。そして上記の二次的に付与
する手段を施す前に母相に戻す熱処理を行なうことによ
り上記の二次的に付与する手段を代替させることができ
るものである。
本発明において用いられる形状記憶合金線はNi−Ti
およびN i −T i系合金あるいはCuZn−Al
、Cu−AH−NiなどのCu系合金その他公知の形状
記憶合金が適用できる。このうち自発形状変化量、耐食
性などの点からNi−TiおよびN i −T i系合
金の線が特に望ましい。
またコイルばねと同様な形状、機能を有する各種ばねに
も適用が可能であり、線の形も丸線、角線、異径線など
各種のものが適用できる。
〔実施例〕
以下に本発明の一実施例について説明する。
実施例1 ここでは引抜き逆転後、引張り強加工を施した例を示す
Niが49.5at%、Tiが50.5at%のm威の
N1−Tt合金線を、第7図に示すような円錐コイルば
ね(R1−5閣、R2=12.5肋、ピッチ間隔5閣、
n=10)に成形した後、形状を保持して450℃で1
時間の熱処理を行なった。そして第3図(a)、い)に
示す様に、他端を引き抜き方向に対して固定しておき一
端を内側より引き抜くコイルばね成形を行なった。その
まま第3図(C)に示すようにコイルばねを引張り強加
工することにより二方向形状記憶処理を行なった。
二方向形状記憶特性は、120°Cの油と20℃の水の
なかに交互に浸し、コイルばねの長さの測定により求め
た。第8図に引張長さと二方向形状記憶特性の関係を示
す。図に示すように引き抜き方向を(−)にとる。図中
のO・は巻き方向を逆転させない方法による二方向形状
記憶コイルばねで、△ムが本発明による二方向形状記憶
コイルばねである。白抜きの点が高温での長さであり、
塗り潰しの点が低温での長さである。
本発明による二方向形状記憶コイルばねの自発形状変化
量が大きいことが確認された。
このように低温側と高温側の両方の形状を記憶する二方
向形状記憶合金を作製することが出来た。
実施例2 ここでは引き抜き逆転→強加工→母相に戻す→応カトレ
ーニングの例を示す。
実施例1と同条件で200++++++までの強加工後
、コイルばねを加熱により母相に戻しく第4図(d))
、ングとして、トレーニング回数と二方向形状記憶特性
の関係を第9図に示した。図中のO・は巻き方向を逆転
させない方法による二方向形状記憶コイルばねで、Δム
が本発明による二方向形状記憶コイルばねである。白抜
きの点が高温での長さであり、塗り潰しの点が低温での
長さである。
本発明による二方向形状記憶コイルばねの自発形状変化
量が大きいことが確認された。
このように低温側と高温側の両方の形状を記憶する二方
向形状記憶合金を作製することが出来た。
宙施例3 ここでは引抜き逆転→強加工→応カトレーニングの例を
示す。
実施例1と同条件で20011I+1までの強加工後、
第5図(e)、(f)、(8)に示すように、再び引き
抜き強加工を行なうトレーニングを行なった。第3・、
・5図(a)→(b)→(C)→(e)→(f)→(8
)の工程を1トレーニングとして、トレーニング回数と
二方向形状記憶特性の関係を第1O図に示した。図中の
○・は巻き方向を逆転させない以前からの方法による二
方向形状記憶コイルばねで、Δムが本発明による二方向
形状記憶コイルばねである。白抜きの点が高温での長さ
であり、塗り潰しの点が低温での長さである。
本発明による二方向形状記憶コイルばねの自発形状変化
量が大きいことが確認された。
このように低温側と高温側の両方の形状を記憶する二方
向形状記憶合金を作製することが出来た。
実施例4 ここでは、引抜き逆転→強加工→拘束時効の例を示す。
実施例1と同様に200amまでの引き抜き後、第6図
(ロ)に示すように、そのままの長さで拘束時効を行な
った。時効温度と二方向形状記憶特性の関係を第11図
に示した。電気炉中で時効時間は10分で行なった。図
中の○・は巻き方向を逆転させない方法による二方向形
状記憶コイルばねで、Δムが本発明による二方向形状記
憶コイルばねである。
白抜きの点が高温での長さであり、塗り潰しの点が低温
での長さである。
本発明による二方向形状記憶コイルばねの自発形状変化
量が大きいことがTIIU2された。
このように低温側と高温側の両方の形状を記憶する二方
向形状記憶合金を作製することが出来た。
実施例5 ここでは引き抜き逆転→強加工→拘束時効後→母相に戻
す→引き抜き逆転→拘束時効を繰り返した例を示す。
実施例4での140°Cの時効処理後、コイルばねを加
熱し母相に戻し、再び引き抜き、拘束時効を行なった。
第3図(a) →(b) −(C)−第6図(h)−第
4図(d)の工程を1サイクルとして、サイクル回数と
二方向形状記憶特性の関係を第12図に示した。
図中の○・は巻き方向を逆転させない方法よる二方向形
状記憶コイルばねで、Δムが本発明による二方向形状記
憶コイルばねである。白抜きの点が高温での長さであり
、塗り潰しの点が低温での長さである。
本発明による二方向形状記憶コイルばねの自発形状変化
量が大きいことが確認された。
このように低温側と高温側の両方の形状を記憶する二方
向形状記憶合金を作製することが出来た。
〔効果〕
以上に説明したように本発明によれば比較的簡単な方法
により、自発形状変化量が大きくかつ高温と低温との繰
り返しサイクルにおける形状を正確に記憶した二方向形
状記憶コイルばねが得られるもので工業上顕著な効果を
奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は二方向形状記憶コイルばねの動作を説明する図
、第2図は本発明の異形コイルばねの−例を説明する断
面図、第3図〜第6図は本発明の一実施例に係る異形コ
イルばねの製造工程を説明する図、第7図は本発明の一
実施例に係る異形コイルばねの断面・図、第8図〜第1
2図は本発明の二方向形状記憶異形コイルばねの特性を
示す線図である。 l・・・異形コイルばね、  2・・・引張り治具、 
 3・・・拘束治具。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)形状記憶合金線を異形コイルばねに成形し形状記
    憶熱処理を行なった後、該コイルばねの一端をばねの内
    側または外側から引抜き、コイルばねの巻き方向を逆転
    する加工を施すことを特徴とする二方向形状記憶異形コ
    イルばねの製造方法。
  2. (2)コイルばねの巻き方向を逆転する加工を繰返し行
    なうことを特徴とする請求項1記載の二方向形状記憶異
    形コイルばねの製造方法。
  3. (3)形状記憶合金線を異形コイルばねに成形し形状記
    憶熱処理を行なった後、該コイルばねの一端をばねの内
    側または外側から引抜き、コイルばねの巻き方向を逆転
    する加工を施した後、さらに引張り強加工、拘束時効、
    トレーニング処理を単独または複合して行なうことを特
    徴とする二方向形状記憶異形コイルばねの製造方法。
  4. (4)引張り強加工、拘束時効、トレーニング処理を繰
    り返して行なうことを特徴とする請求項3記載の二方向
    形状記憶異形コイルばねの製造方法。
  5. (5)形状記憶合金線を異形コイルばねに成形し形状記
    憶熱処理を行なった後、該コイルばねの一端をばねの内
    側または外側から引抜き、コイルばねの巻き方向を逆転
    する加工を施した後、母相に戻す熱処理を行ない、さら
    に逆転加工または引張り強加工、拘束時効、トレーニン
    グ処理を行なうことを特徴とする二方向形状記憶異形コ
    イルばねの製造方法。
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CN106636997A (zh) * 2016-11-24 2017-05-10 南京航空航天大学 一种双程变形的形状记忆合金鼓包及其制作方法

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