号数 ばね論文集 67 号( 2022 年)
ページ数 pp.15-21
種類 論文
論文名 Ti-Ni 合金線材を使用した1 巻き形状記憶合金ねじりばねのばね特性および機能劣化特性に及ぼす熱処理の影響
Title Effects of Heat-Treatment Condition on Generating Force and



Functional Degradation Characteristics of Single Coiled Torsion Springs Made of Shape Memory Alloy Wire
著者 谷片 暁1),長 弘基2),山路敦士1),中島聡吾1),松田鶴夫2) 
Author Akira TANIKATA1), Hiroki CHO2), Atsushi YAMAJI1),Sogo NAKASHIMA1),Tsuruo MATSUDA2) 
抄録 Ti-Ni形状記憶合金(SMA)を使用した1巻きねじりばねは、一般的な金属ばね材料を使用したねじりばねに対し小型かつ第変形が可能なねじりばねとしての使用が可能である。Ti-Ni SMAをばねとして使用する際、ばねの形状を記憶させるためには熱処理が必要であるが、Ti-Ni SMAは熱処理によりその形状記憶・機械的特性が変化することがよく知られている。そのため、Ti-Ni SMAねじりばねのばね特性は熱処理条件に大きく影響を受けると考えられる。本研究では、Ti-Ni ワイヤー材を用い、様々な熱処理条件にて1巻きSMAねじりばねを作製し、作製したTi-Ni SMAねじりばねの出力特性および性能劣化特性を調べることで、Ti-Ni SMAねじりばねのばねの諸特性に及ぼす熱処理条件の影響について調べた。その結果、ばね発生力および機能劣化特性に関しては、熱処理温度および熱処理時間の増加にともない低下する傾向にあることがわかった。これは、熱処理温度の上昇もしくは熱処理時間の増加により加工組織および析出物が減少することが原因であると考えられる。一方、疲労特性に関しては、ばね発生力が高いほど低下する傾向にあることがわかった。これはばねの発生力が高いほど、ばねの変形に必要な応力が増加することが原因であると考えられる。 
Abstract The single coiled torsion spring made of Ti-Ni shape memory alloy (SMA) is expected to be used as a



torsion spring that is smaller in size and has a larger displacement than torsion springs made of conventional



spring materials. However, heat-treatment is necessary for Ti-Ni SMA to memorize the spring



shape. Furthermore, it is well known that the shape memory and mechanical properties of Ti-Ni SMA



are varied with the variation of heat-treatment condition. Therefore, spring characteristics of Ti-Ni SMA torsion spring is expected to be affected by heat-treatment condition. In this study, effects of heat-treatment condition on generating force and functional degradation characteristics of single coiled torsion springs made of Ti-Ni SMA wire are investigated. In result, the output power and functional degradation characteristics of Ti-Ni SMA torsion springs tend to decrease with the increment of heat-treatment temperature and heat-treatment time. This tendency is thought to be caused by the decrease of internal stress due to the decrease of deformation texture or precipitates with the increment of heat-treatment temperature or time. Meanwhile, fatigue life tends to decrease with increment of generating force. This tendency is thought to be caused by the increase of deformation stress due to the increase of generating force. 
著者の所属 1)北九州市立大学大学院



2)北九州市立大学 
Belonging 1)The University of Kitakyushu , Graduate School



2)The University of Kitakyushu  
Key Words Shape memory alloy, Ti-Ni alloy, Torsion spring, Spring characteristic, Degradation characteristics, Heat treatment conditions