相互発條株式会社は、ピアノ線・ステンレス・チタン・インコネル・ハステロイ・形状記憶合金などの材料を使用した各種バネの製造、販売を行っている専門メーカーです。

相互発條株式会社お問い合わせ電話番号0449811400相互発條住所

ホームへ製品紹介/航空/宇宙用スプリング民需向けスプリング形状記憶合金スプリング特殊工程表

形状記憶合金

形状記憶合金とは

  形状記憶合金とは、適当な形状に加工し、熱処理を施すことにより、 その形状を記憶させる事が出来る合金です。

 記憶処理された合金は、ある温度以下で力を加えて変形させたとしても、加熱をすれば元の記憶させた形状に戻る不思議な特性を持ちます。

 この様な特性を示す合金は数十種類ありますが、Ti-Ni形状記憶合金 が最も実用例が多く一般的です。

形状記憶合金アクチュエータ 形状記憶合金2方向性アクチュエータ

 動画にあるアクチュエータにはステンレス製スプリングと形状記憶合金スプリングが互いに押し合うように組み込まれています。

 ステンレス製スプリングは周囲の温度に影響を受けずに一定の力を発生します。
 それに対し、形状記憶合金は周囲の温度によりその強さが変化します。

 温度が低いときはステンレス製スプリングよりも形状記憶合金のスプリングが弱い為、中心の軸は右方向へ動きます。
 
 逆に温度が高くなると形状記憶合金のスプリングがステンレス製よりも強くなるので、軸を左側に押すことになります。

 形状記憶合金とは、適当な形状に加工し、熱処理を施すことにより、 その形状を記憶させる事が出来る合金です。
 記憶処理された合金は、ある温度以下で力を加えて変形させたとしても、加熱をすれば元の記憶させた形状に戻る不思議な特性を持ちます。
 この様な特性を示す合金は数十種類ありますが、Ti-Ni形状記憶合金 が最も実用例が多く一般的です。

形状記憶合金2方向性アクチュエータ 形状記憶合金アクチュエータ

 動画にあるアクチュエータにはステンレス製スプリングと形状記憶合金スプリングが互いに押し合うように組み込まれています。

 ステンレス製スプリングは周囲の温度に影響を受けずに一定の力を発生します。
 それに対し、形状記憶合金は周囲の温度によりその強さが変化します。

 温度が低いときはステンレス製スプリングよりも形状記憶合金のスプリングが弱い為、中心の軸は右方向へ動きます。
 
 逆に温度が高くなると形状記憶合金のスプリングがステンレス製よりも強くなるので、軸を左側に押すことになります。

形状記憶合金と超弾性合金

 Ti-Ni形状記憶合金は、オーステナイト相とマルテンサイト相の間で大きく材料特性が変化します。この温度領域を利用して形状記憶効果を得ています。
 超弾性合金は、合金の成分が形状記憶合金とほとんど同じですが、通常の金属に比べ弾性領域が広く、ゴムのように変形させても、力を除去すれば元の形に戻る性質を持っています。
 実用例でみると、混合水栓、コーヒーメーカー等には、「形状記憶合金」、眼鏡フレーム、携帯電話用アンテナ等には「超弾性合金」が使われています。

温度と荷重の関係

 形状記憶合金バネは、低温では柔らかく(弱く)、高温では硬い(強い) 特性が得られます。図1は形状記憶合金バネの高さを一定に固定して、 10℃⇒70℃まで加熱した時の温度と荷重(発生力)の関係を表しています。
 この図から、10℃で約160gの発生力しかなかったバネが、70℃まで温度 が上昇する事で約660gまでアップしていることが分かります。
 この温度変化による荷重差は500gです。ちなみに、このバネの重さは 約1gです。
 仮に、このバネに400gの重りを載せた場合、バネは40℃以上で重りを持ち 上げる事が出来ます。
 これが形状記憶合金バネを使用する基本的な考え方になります。
 この様に、形状記憶合金バネはこれ1つで温度センサーとアクチュエータ の両方の役割を持っています。
 また、チタンとニッケルの合金ですので、耐食性に優れ、通常のバネ用材料よりも比重が小さい(軽い)特徴があります。

形状記憶合金の温度と荷重の関係

 形状記憶合金バネは、低温では柔らかく(弱く)、高温では硬い(強い) 特性が得られます。図1は形状記憶合金バネの高さを一定に固定して、 10℃⇒70℃まで加熱した時の温度と荷重(発生力)の関係を表しています。
 この図から、10℃で約160gの発生力しかなかったバネが、70℃まで温度 が上昇する事で約660gまでアップしていることが分かります。
 この温度変化による荷重差は500gです。ちなみに、このバネの重さは 約1gです。
 仮に、このバネに400gの重りを載せた場合、バネは40℃以上で重りを持ち 上げる事が出来ます。
 これが形状記憶合金バネを使用する基本的な考え方になります。
 この様に、形状記憶合金バネはこれ1つで温度センサーとアクチュエータ の両方の役割を持っています。
 また、チタンとニッケルの合金ですので、耐食性に優れ、通常のバネ用材料よりも比重が小さい(軽い)特徴があります。

形状記憶合金の温度と荷重の関係