JPS59179767A - 可逆形状記憶素子の製造方法 - Google Patents

可逆形状記憶素子の製造方法

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JPS59179767A
JPS59179767A JP5482283A JP5482283A JPS59179767A JP S59179767 A JPS59179767 A JP S59179767A JP 5482283 A JP5482283 A JP 5482283A JP 5482283 A JP5482283 A JP 5482283A JP S59179767 A JPS59179767 A JP S59179767A
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JP
Japan
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shape memory
shape
point
spring
reversible
Prior art date
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Pending
Application number
JP5482283A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuo Matsumoto
泰夫 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Special Metals Co Ltd filed Critical Sumitomo Special Metals Co Ltd
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Publication of JPS59179767A publication Critical patent/JPS59179767A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2224/00Materials; Material properties
    • F16F2224/02Materials; Material properties solids
    • F16F2224/0258Shape-memory metals, e.g. Ni-Ti alloys

Landscapes

  • Springs (AREA)
  • Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)

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】 本発明ばCu基合金、Ti、Ni合金等の形状記憶合金
からなる可逆形状記憶素子の製造方法に関する。
形状記憶合金は、従来から知られるバイメタルと同様な
機能を有し、熱応動素子として広範囲の用途が考えられ
ている。特にCu−zn−AA系、Cu−Be−At系
等のCu基形状記憶合金においてに、β相における第1
の形状とマルテンサイト相における第2の形状とが記憶
され、β相にある合金をマルテンサイト相まで冷却する
ことにより第1の形状から第2の形状へ、またマルテン
サイト相にろる合金をβ相に加熱することにより第2の
形状から第1の形状へ、各々形状父化が可逆的にかつ外
部からの応力なしに起こるいわゆる可逆形状記憶効果を
有し、通常可逆形状記憶素子(熱応動素子)としては円
筒形コイルバネ等の弾性体形状を形成している。
従来の可逆形状記憶効果を有する円筒形コイルバネ状形
状記憶集子(以下、可逆形状記憶バネ)にβ単相化して
焼入れすることにより不可逆形状効果を与え、δらにM
f点(マルテンサイト変態が外部からの応力なしで完結
するいわゆる冷却時笈態終了温度)以下の温度で変形し
、そのままの形状でAf点(β相への変態が外部からの
応力なしで完結するいわゆる加熱時変態終了温度)以上
に保つ拘束加熱法によシ製造きれていたが、得られる可
逆的形状記憶量か0.8〜0.6%程度と小ざく、かつ
所望の可逆的形状記憶量(以下、形状記憶量)を安定し
て得ることが難しい等の欠点があった。
上記形状記憶量とに形状記憶効果にもとづく変位量に関
するもので、可逆形状記憶バネにおいてに、形状変化に
対して起こる該可逆形状記憶バネの線材表面の剪断歪量
の変化のことであり、次式7式% L/=可逆形状記憶バネの第1の形状における自由長り
、2=          第2の形状における自由長
d :        線径 n :゛       有効巻数 ■):         平均コイル径π :円周率 本発明に前記欠点を解消し、大きな形状記憶量を有する
可逆形状記憶素子を安定して得ることを可能とする製造
方法に関するもので、不可逆形状記憶効果を有する形状
記憶素子に、その形状記憶素子に所望する高温側の第1
の形状から低温側の第2の形状に推移させるごときバイ
アス荷重を加えながらAf点以上及びMf点以下の加熱
冷却を数回繰返すことを要旨とし、特に可逆形状記憶バ
ネにおいてに1.0〜2.0%程度の大きな形状記憶量
を安定して提供するものである。
前記バイアス荷重に形状記憶素子を所望する低温側の第
2の形状にて取介1けたとき加わる取付は荷重(FC)
と加熱冷却による形状記・は素子の変化に対応して増減
する荷重からなり、形状記憶素子を一定の形状にて拘束
するものでになく、該形状記憶素子が加熱中にに高温の
形状、すなわち伸びた第1の形状に向って多少なりとも
変形でき、しかも冷却中には所望する低温の形状すなわ
ち縮んだ第2の形状になる程度の強さで加えることが望
ましい。
一!た加熱冷却温度にMf点を超え、Af点未満の温度
範囲では十分な効果が得られず、Af点以上及びMf点
以下であれば任意の温度で工く、作業性等を考慮して決
定する。ただし、形状記・は効果が失われる温度(通常
200℃程度)以上に加熱してに本発明の効果が得られ
ないことに明らかである。
芒らに加熱冷却の繰返し数に10ザイク/lz〜20サ
イクル程度が好ましく加熱あるいに冷却のいずれから初
めても同等の効果が得られる。以上に示すバイアス荷重
、加熱冷却温度及び繰返し数に形状記憶素子の成分組成
、形状、作業性等を考慮して適宜選定することにより本
発明の効果により−J−向上する。
以下、本発明を可逆形状記憶バネに関する一突施例によ
り詳細に説明する。
第1図に本発明を実施するための治具例を示す・(1)
H,Thらかしめ溶体化熱処理等によって不可逆形状効
果、いわゆる伸びた形状のみを記憶している形状記憶バ
ネで治具装着時には図示のごとく、できる限り密着式せ
ることか望ましい。(2)にバイアススプリングでヌリ
ープ(3)を介して前記形状記憶バネ(llf:圧縮す
るもので、後記のごとき特性を有する。(4)に両端に
着脱可能なヌトツバー(5)、(6)を有するガイドバ
イフ゛であり、n1]記形状記・阻バネ(1)、バイア
ススフ”リング(2)の形状変化をそこなうことなく、
ヌリーブ(3)が滑動する。第1図に示すごとく、形状
記憶バネ(1)を装着した状態にてAf点以上及びMf
点以下の加熱冷却を数回繰返すことにより本発明を実施
する。加熱冷却に一対のシリコンオイルとアルコ−/I
/糟等に交互に浸漬することにより容易に可能である。
バイアススプリング(2)に、形状記憶バネ(1)に軸
方向のバイアス荷重を加えるもので、該形状記憶バネ(
1)が加熱中にげ高温の形状、すなわち伸びた第1の形
状に向って多少なりとも変形でき、しかも冷却中にげ所
望する低温の第2の形状すなわち密着状態になる程度の
強でで圧縮することが望ましい。
このため、バイアススフ”リング(2)の特性は形状記
憶バネの組成、形状等により、バネ定数(k)及び取付
は荷重(Fc)  (形状記憶バネ(1)が前記治具に
装着されたときに密着あるいげ略密着するように加えら
れる荷重)等を適宜選定することを推奨する。
本発明者gcu−Zn−AA系で、Af点−45′C1
Mf点=30℃の不可逆形状記憶効果を有する形状記憶
合金を用い、第1図の治具により線径3.3罪、平均コ
イル径14.8 IRE、有効巻数8、密着時の長さ2
9.7 間の第2図、第3図に示す可逆形状記憶効果を
有する可逆形状記憶バネを得た。第2図、第3図におい
て横軸ぼ加熱冷却温度■)で、縦軸に可逆形状記憶バネ
の自由長の変位量e#l)であり低温(Mf点以下)で
の自由長を基点(OTNM )として示す。第2図にバ
ネ定数(k) = 0.7 kgAmのパイアヌヌブリ
ング(2)(第1図)を用い、0′C及び100℃の加
熱冷却を20サイクル繰返した結果を示すもので、曲線
(ロ)は取付荷重(FC)が1 kqの場合、(ハ)に
2 kqの場合、に)に4 ktjの場合である。曲線
((イ)は比較例として従来から知られる拘束加熱法(
不可逆形状記憶効果を有する形状記憶バネを密着した状
態の!!ま100℃にて10分間保持)によυ得られた
可逆形状記憶バネの特性を示すものである。図より明ら
かなように、本発明によるものに何れも変位量が大きく
、すなわち形状記憶量が従来例(イ)は04%であるの
に対し、本発明による(口)は1゜72X、(ハ)に1
.80高、に)げ171先と従来の4倍以上の形状記憶
量を有する。第3図にノくネ定数(&) = 0.7 
kg/Amのバイアスヌブリング(幻(第1図)を用い
、取付は荷重(FC)を2 kgとし0℃及び100℃
の加熱冷却を5サイク/I/繰返した場合を曲線0→、
10サイクルの場合を(へ)、20サイクルの場合を(
ト)で示すもので曲線(イ)に第2図の場合と同様であ
る。図より明らかなように本発明によるものげ何れも変
位量が大きく、すなわち形状記憶量が従来例(イ)に0
.4%であるのに対し本発明による(ホ)は1,13%
、(へ)に1.69%、(ト)は1.80%と従来の2
〜4倍以上の形状記憶量を有する。
上記突施例において取付は荷重(Fc) * 1 kg
〜4 kgであつ又も形状記憶量の大きな変化になく、
寸た、加熱冷却も10サイクル〜20サイクルでに同様
に大きな変化げみられないが、立上り特性、形状変化の
起こる温度範囲等に差異があるため、それぞれの特性に
合せた用途に用いることを推奨する。
8らに本発明者に上記と同様の条件にて複数回の実験を
繰返した結果、本発明によれば安定した形状記憶量が得
られることを確認した。
i;rvcu−A2−Be系でAf点=43℃、M、f
 点=−14,t:の不可逆形状記憶効果を有する形状
記憶合金を用い、バネ定数(k) −0,7hy、肩の
バイアスヌブリング(2)(第1図)を用い、取付は荷
重(FCりを2 kqとし、−20℃及び100℃の加
熱冷却を20サイクル繰返して前記と同形状の可逆形状
記憶バネを製造した結果、形状記憶量が1.44%の特
性を得た。
本発明の製造方法に上記円筒形コイルバネ状の形状記憶
素子に限らず、ねじ9コイルバネ状、板バネ状の形状記
憶素子の製造においても有効であυ第4図、第5図に治
具例を示す。
図において、(1)に形状記憶素子、(2+[バイアス
ヌブリング、(3)にスリーブ、(4)にガイドバイブ
、(5)、(6)は71−ツバ−で、各々第1図に示す
治具と同様な作動を行なう。この治具を用いて前記と同
様な方法にて製造した結果、従来の形状記憶素子と比較
して形状記憶効果に基づく変位(−1fが2倍以上にな
ることを確認した。
以上に示すごとく、本発明の製造方法によれば、大@な
形状記憶量を安定して得ることが可能であり、可逆形状
記憶素子の用途をより一層拡大する3ことができ工業的
意義の高い発明である。
【図面の簡単な説明】
第1図、第4図、第5図に本発明を実施するための治具
例を示す模式図。第2図、第3図に従来法と比較し本発
明により得られた可逆形状記憶素子の特性図である。 1 : 形状記憶素子(バネ)、2:バイアヌヌブリン
グ、4:ガイドバイブ。 第  1  図 5 第  4  図     第  5 図15   1 
b 第2図 □1崖(0C) 第 3 図 一漬崖(°C)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)形状記憶合金からなる可逆形状記憶素子の製造に
    おいて不可逆形状記憶効果を有する形状記憶素子に、そ
    の形状記憶素子に所望する高温側の第1の形状から低温
    側の第2の形状に推移させるごときバイアス荷重を加え
    ながら、Af点点上上及びMf点以下の加熱冷却を数回
    繰返すことを特徴とする可逆形状記憶効果を有する可逆
    形状記憶素子の製造方法。
JP5482283A 1983-03-30 1983-03-30 可逆形状記憶素子の製造方法 Pending JPS59179767A (ja)

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