JPS6239283B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は形状記憶合金を用いて構成した締付け
部材に関する。

形状記憶合金は相変態により次のような特異な
性質を示す。

１ 第１図に示すように変態温度（マルテンサイ
ト相から母相への逆変態終了温度）以上で見か
けの降状点ａを越えて変形（塑性変形）させて
も応力を除荷すれば歪が解消し元の形状に戻
る。……超弾性効果 ２ 第２図に示すように変態温度以下で塑性変形
させると永久歪Ｒが残るが変態温度以上に加熱
すれば歪が解消し元の形状に戻る。……形状記
憶効果 そして従来、形状記憶合金の形状回復とそれに
伴う逆変態応力を利用した締付け部材が提案され
ている。第３図は形状記憶合金（以下SME合金
という）を利用したステンレスパイプの継手の従
来例の説明図である。SME合金材からなる継手
１の内径を、パイプ２の外径より４％程度小さく
成形しておく。これをＭ点以下に冷却するとマ
ルテンサイト相は非常に軟らかいので容易に拡げ
ることができる。同図ａは継手１を拡げた状態で
あり、この状態でパイプ２を挿入する。その後使
用温度に加熱すると、SME合金は逆変態を行な
う為に継手１の内径は元に戻る。同図ｂは継手１
が元の形状に戻ることによつてパイプ２を締付け
ている状態を示す。継手１には強い逆変態応力が
働きパイプ２内を通過するガス，油等の漏れを防
ぐ。

第４図はSME合金を利用して２枚の板体の締
付けピンとした従来例の説明図である。SME合
金よりなる締付けピン３を同図ａの形状に形状記
憶処理し、これをＭ点以下に冷却するとマルテ
ンサイト相は非常に軟らかいので容易に曲げるこ
とができる。同図ｂのように曲げを伸ばし直線状
にした締付けピン３を同図ｃのように２枚の板体
４の挿入口５へ挿入する。この後締付けピン３の
温度を使用温度まで加熱すれば逆変態によつて締
付けピン３は元の形状に戻る。よつて同図ｄのよ
うになり板体４は接合される。

以上のSME合金を利用した締付け部材は銀ろ
う付けなどのように高温加熱が不要であり、熱変
化による劣化や損傷がなく、低温にすれば再び取
りはずしが可能である。又直接アクセスできない
場所（原子力関連機器等）での利用が可能等の特
徴を有し、特殊技術部門での応用が開発されてい
る。

本発明は以上説明したSME合金利用の締付け
部材の改良に関するものであり、特に取りはずし
の点での技術的改善を施し、取扱いを簡易化した
締付け部材を提供することを目的とするものであ
る。

以下、本発明に係わる締付け部材の実施例を図
面を用い詳細に説明する。

第１の実施例 第３図に示す従来例を参照すれば一度継手１に
てパイプ２の締付けを行なつた場合、再び継手１
を取りはずすにはＭ点以下に冷却し継手１をマ
ルテンサイト状態にして継手１を拡げてからはず
さねばならない。本発明の第１の実施例は継手１
を取り付けた状態より更に加熱することによつて
取りはずしを可能とするものである。

第５図は本発明に係わる第１の実施例を説明す
る為の説明図である。継手１は２枚のSME合金
筒１ａ，１ｂよりなる。該２枚のSME合金筒１
ａ，１ｂはそれぞれ異なる変態温度と厚みを有す
るSME合金よりなり互いに接合される。SME合
金筒１ａの変態温度をT₁，厚みをm₁、SME合金
筒１ｂの変態温度をT₂，厚みをm₂とすれば、T₁
＜T₂，m₁＜m₂である。

又、内側のSME合金筒１ａはその内径がパイ
プ２の外径より小さく形状記憶処理され、外側の
SME合金筒１ｂはその内径がパイプ２の外径よ
り充分大きい径となるように形状記憶処理され
る。

同図ａは外部温度ＴがＴ＜T₁＜T₂の時の形態
を示す。２枚のSME合金筒は共にマルテンサイ
ト状態であるから非常に軟らかく継手１は拡げる
ことができる。同図ｂでは外部温度ＴがT₁＜Ｔ
＜T₂の時の形態を示す。SME合金筒１ａは母相
となり元の形に戻る。この時SME合金筒１ｂは
まだマルテンサイト相の柔かい状態であるので
SME合金筒１ａの収縮力によつて継手１はパイ
プ２を締付ける。同図ｃは外部温度ＴがT₁＜T₂
＜Ｔの時の形態を示す。SME合金筒１ａ，１ｂ
は共に母相となり元の形状に戻ろうとする。しか
し、前述の如く内側のSME合金筒１ａはその内
径がパイプ２の外径より小さく形状記憶処理され
外側のSME合金筒１ｂはその内径がパイプ２の
外径より充分大きな径となるように形状記憶処理
されているので、SME合金筒１ａ，１ｂの復帰
力は互いに逆向きに働く。前述の様にSME合金
筒１ａの厚みm₁はSME合金筒１ｂの厚みm₂より
小さいので復帰力はSME合金筒１ｂの方が大き
い。従つてSME合金筒１ｂの復帰の方向つまり
拡がる方向に継手１は変形する。よつてパイプ２
は抜き取り可能となる。

以上の継手は次の点で有効である。即ち第３図
に示した従来の継手では取りはずす時冷却し継手
１をマルテンサイト相になして拡げねばならな
い。しかし一端締め付けた状態の継手を拡げる作
業は比較的手間のかかるものである。本発明の第
１の実施例の方式のものでは継手１自体が拡がる
ので特別な作業を必要としない。

第２の実施例 第４図に示す従来例を参照すれば締付けピン３
によつて板体を接合後再び締付けピン３を取りは
ずすにはＭ点以下に冷却し締付けピン３をマル
テンサイト状態にして締付けピン３の足を直線状
に曲げを伸ばしてからはずさねばならない。本発
明の第２の実施例は締付けピン３を更に加熱する
ことによつて簡単に取りはずし可能としたもので
ある。

第６図は本発明に係わる第２の実施例を説明す
る為の説明図である。締付けピン３の２本の足部
はそれぞれ２枚のSME合金板３ａ，３ｂよりな
る。該２枚のSME合金板３ａ，３ｂはそれぞれ
異なる変態温度と厚みを有するSME合金よりな
り互いに接合される。SME合金板３ａの変態温
度をT₁，厚みをn₁、SME合金板３ｂの変態温度
をT₂、厚みをn₂とすれば、T₁＜T₂、n₁＜n₂であ
る。SME合金板３ａは曲げ状態に形状記憶処理
されるSME合金板３ｂは直線状態に形状記憶処
理される。

外部温度ＴがＴ＜T₁＜T₂の時は２枚のSME合
金板３ａ，３ｂは共にマルテンサイト相であるか
ら非常に軟らかいので、第６図ａの如く直線状に
することができる。この様にした締付けピン３を
同図ｂのように２枚の板体４の挿入口５へ挿入す
る。同図ｃは外部温度がT₁＜Ｔ＜T₂の時の形態
を示す。SME合金板３ａは母相となり元の形に
戻り、SME合金板３ｂはまだマルテンサイト相
の柔かい状態であるのでSME合金板３ａの復帰
力によつて締付けピン３は２枚の板体４を締付け
る。同図ｄは外部温度ＴがT₁＜T₂＜Ｔの時の形
態を示す。SME合金板３ａ，３ｂは共に母相と
なり元の形状に戻ろうとする。しかし前述の如く
SME合金板３ａは曲線状に形状記憶処理され、
SME合金板３ｂは直線状に形状記憶処理されて
いるのでSME合金板３ａ，３ｂの復帰力は互い
に逆向きに働く。前述の様にSME合金板３ａの
厚みn₁はSME合金板３ｂの厚みn₂より小さいの
で復帰力はSME合金板３ｂの方が大きい。従つ
てSME合金板３ｂの復帰の方向つまり直線状に
なるように締付けピン３は変形する。よつて締付
けピン３は簡単に抜き取り可能となる。以上の締
付けピンは次の点で有効である。即ち、ピンの足
部が装置内部に隠れ曲げによる取りはずし操作が
困難な場合であつてもピンの頭部を加熱し熱の伝
導で足部を直線状とすれば装置を分解せずとも容
易にピンをはずすことができる。

以上の実施例は変態温度と断面積の異なる２種
のSME合金材を貼り合わせて構成したが、断面
積が同一であつても変態温度とｄσ／dT（σ：
応力Ｔ：温度）の異なる２種のSME合金材を貼
り合わせて構成すれば前述したものと同じ作動を
行なう継手あるいは締付けピンを得ることができ
る。ここでｄσ／dTは変態応力の外部温度に対
する傾きを示す。第７図は互いに異なるｄσ／
dTを有する２種のSME合金材ａ，ｂの変態応力
と外部温度との関係を示すグラフ図である。外部
温度ＴがＴ＜T₁＜T₂の時SME合金材ａ，ｂは共
にマルテンサイト状態である。外部温度ＴがT₁
＜Ｔ＜T₂の時SME合金材ａは母相、SME合金材
ｂはマルテンサイト相の状態でありSME合金材
ａの逆変態による動きの通りに全体は変形する。
外部温度ＴがT₁＜T₂＜Ｔの時SME合金材ａ，ｂ
は共に母相の状態となる。外部温度ＴがT₃＜Ｔ
となつた時SME合金材ａの変態応力よりSME合
金材ｂの変態応力の方が遥かに大きいのでSME
合金材ｂの逆変態による動きの通りに全体は変形
する。以上の様な変形動作は第１の実施例、第２
の実施例と同様であり、従つて構造的には合金材
を取り換えるだけで第１，第２実施例と同一作用
を行なう。ここでｄσ／dTの調節を行なうには
合金の成分化，熱処理条件を変えればよい。

以上の実施例においてSME合金としてはTi
（50％）−Ni（50％）、Cu−Zn−Ａ合金等を用い
ればよい。

以上本発明によれば、締付け部材を第１の形状
記憶合金の変態温度T₁以上、第２の形状記憶合
金の変態温度T₂以下の温度に加熱すると第１の
形状記憶合金の形状回復により２部材を締結で
き、更に上記温度T₂以上に加熱すると第２の形
状記憶合金の回復力により締結を解除できる。

従つて、特に締結を解除する場合、従来のもの
では一且冷却してから締結を解除するように機械
的な加工（変形）しなければならないが、本発明
によればT₂以上の温度に加熱するだけで強制的
に締結が解除され、手間が全くかからない。

【図面の簡単な説明】

第１図は超弾性効果を示す特性グラフ図、第２
図は形状記憶効果を示す特性グラフ図、第３図は
従来のステンレスパイプの継手の説明図、第４図
は従来の締付けピンの説明図、第５図は本発明に
係わる一実施例のステンレスパイプの継手の説明
図、第６図は本発明に係わる一実施例の締付けピ
ンの説明図、第７図はｄσ／dTの異なる２種の
SME合金材の変態応力と温度の関係を示す説明
図である。 図中、１：継手、２：ステンレスパイプ、３：
締付けピン、４：板体、５：挿入口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２部材の接合部分を締結するものにおいて、 変態温度T₁の第１の形状記憶合金と、この変
   態温度T₁より高い変態温度T₂の第２の形状記憶
   合金とを接合して形成し、 上記第１の形状記憶合金を上記２部材の締結す
   る方向に形状記憶処理すると共に、上記第２の形
   状記憶合金を上記２部材の締結を解除する方向に
   形状記憶処理し、 上記T₂以上の温度状態において、第２の形状
   記憶合金の発生する形状回復力が第１の形状記憶
   合金の発生する形状回復力より大となるように設
   定して成る締付け部材。 ２ 上記回復力に差をつける手段は、第２の形状
   記憶合金を第１の形状記憶合金より厚肉に形成す
   ることである特許請求の範囲第１項記載の締付け
   部材。 ３ 上記回復力に差をつける手段は、第２の形状
   記憶合金の変態応力の温度に対する傾きを、第１
   の形状記憶合金の当該傾きより大とすることであ
   る特許請求の範囲第１項記載の締付け部材。