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JP2012107262A - Method of producing member composed of shape memory alloy and actuator utilizing member composed of shape memory alloy - Google Patents

Method of producing member composed of shape memory alloy and actuator utilizing member composed of shape memory alloy Download PDF

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JP2012107262A
JP2012107262A JP2009060169A JP2009060169A JP2012107262A JP 2012107262 A JP2012107262 A JP 2012107262A JP 2009060169 A JP2009060169 A JP 2009060169A JP 2009060169 A JP2009060169 A JP 2009060169A JP 2012107262 A JP2012107262 A JP 2012107262A
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JP
Japan
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shape memory
memory alloy
temperature
shape
shot peening
Prior art date
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Application number
JP2009060169A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukiharu Yoshimi
幸春 吉見
Yoshihiro Watanabe
吉弘 渡邊
Tadashige Ikeda
忠繁 池田
Eiji Fujii
栄治 藤井
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.)
YOSHIMI SEISAKUSHO KK
Nagoya University NUC
Toyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
YOSHIMI SEISAKUSHO KK
Nagoya University NUC
Toyo Seiko Co Ltd
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Publication date
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Priority to PCT/JP2009/068771 priority patent/WO2010103691A1/en
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Abstract

【課題】良好な二方向性を得ることができる形状記憶合金製部材の製造方法を提供する。
【解決手段】この製造方法は、形状記憶合金に形状記憶処理を実施する記憶処理工程S14と、記憶処理工程で形状記憶処理された形状記憶合金を変態点Mfの温度以下の温度に冷却する冷却工程S16と、冷却工程で変態点Mfの温度以下の温度に冷却した形状記憶合金にショットピーニングを行うショットピーニング工程S18を有している。そして、ショットピーニング工程では、形状記憶合金が変態点Asの温度以下の温度に維持されている。
【選択図】図1
A method of manufacturing a member made of a shape memory alloy capable of obtaining good bidirectionality is provided.
The manufacturing method includes a memory processing step S14 for performing shape memory processing on the shape memory alloy, and cooling for cooling the shape memory alloy subjected to the shape memory processing in the memory processing step to a temperature equal to or lower than the temperature of the transformation point Mf. Step S16 and a shot peening step S18 for performing shot peening on the shape memory alloy cooled to a temperature equal to or lower than the temperature of the transformation point Mf in the cooling step. In the shot peening process, the shape memory alloy is maintained at a temperature equal to or lower than the temperature of the transformation point As.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、二方向性を有する形状記憶合金製部材を製造する方法と、そのような形状記憶合金製部材を利用したアクチュエータに関する。ここで、「形状記憶合金製部材」とは、形状記憶合金によって製作された機械部品を意味している。   The present invention relates to a method of manufacturing a shape memory alloy member having bidirectionality, and an actuator using such a shape memory alloy member. Here, “a member made of shape memory alloy” means a machine part made of a shape memory alloy.

形状記憶合金は温度変化により形状が変化する特性を有している。このような特性を有する形状記憶合金には、温度変化により形状が一方向にのみ変化する一方向性形状記憶合金と、温度変化により形状が二方向に変化する二方向性形状記憶合金がある。一方向性形状記憶合金を二方向に動かすためには、一方向性形状記憶合金をその形状変化方向とは反対の方向に付勢する弾性部品(スプリング等)が必要となる。一方、二方向性形状記憶合金は、このような弾性部品が不要となるため、構造を簡易にでき、かつ、製造コストを低減できる等の利点を有している。   Shape memory alloys have the property that their shape changes with temperature. Shape memory alloys having such characteristics include a unidirectional shape memory alloy whose shape changes only in one direction due to a temperature change, and a bi-directional shape memory alloy whose shape changes in two directions due to a temperature change. In order to move the unidirectional shape memory alloy in two directions, an elastic component (such as a spring) that urges the unidirectional shape memory alloy in a direction opposite to its shape change direction is required. On the other hand, since the bi-directional shape memory alloy does not require such elastic parts, it has an advantage that the structure can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.

特許文献1には、二方向性を有する形状記憶合金製部材を製造する方法が開示されている。この製造方法では、まず、形状記憶合金に通常の形状記憶処理を実施する。次いで、形状記憶処理した形状記憶合金を変態点Ms+20℃以下の温度で所定の形状に固定し、ショットピーニングする。これによって、二方向性を有する形状記憶合金製部材を得ることができるとしている。   Patent Document 1 discloses a method of manufacturing a shape memory alloy member having bidirectionality. In this manufacturing method, first, a normal shape memory treatment is performed on the shape memory alloy. Next, the shape memory alloy subjected to the shape memory treatment is fixed to a predetermined shape at a temperature of the transformation point Ms + 20 ° C. or less, and shot peened. Thus, a shape memory alloy member having bidirectionality can be obtained.

特開平8−109455号公報JP-A-8-109455

しかしながら、特許文献1の製造方法で製造された形状記憶合金は、ある程度の二方向性が得られるものの、良好な二方向性を得られない場合があった。特に、低温(例えば、−35〜0℃)から室温(例えば、20℃)となったときに第2形体に変形し、室温から再び冷却して低温(例えば、−35〜0℃)に戻ったときに第1形体に変形するような形状記憶合金を製造しようとした場合に、良好な二方向性が得られなかった。   However, although the shape memory alloy manufactured by the manufacturing method of Patent Document 1 can obtain a certain degree of bi-directionality, there are cases where good bi-directionality cannot be obtained. In particular, when the temperature changes from low temperature (for example, −35 to 0 ° C.) to room temperature (for example, 20 ° C.), it is deformed to the second shape, and is cooled again from room temperature to return to low temperature (for example, −35 to 0 ° C.). When trying to produce a shape memory alloy that deforms to the first shape when it is, good bi-directionality was not obtained.

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、良好な二方向性を得ることができる形状記憶合金製部材の製造方法を提供する。   This invention is made | formed in view of an above-described situation, and provides the manufacturing method of the member made from a shape memory alloy which can obtain favorable bidirectionality.

本発明者らは、良好な二方向性が得られない原因について種々の検討を行った。その結果、ショットピーニング処理をする際の形状記憶合金の温度が大きく影響することが判明した。すなわち、本発明者らの行った実験によると、形状記憶合金がマルテンサイト化した状態でショットピーニングを行うと、良好な二方向性を形状記憶合金に付与できるという知見を得た。本発明は、その知見に基づいて創作された。   The inventors of the present invention have made various studies on the reason why good bidirectionality cannot be obtained. As a result, it has been found that the temperature of the shape memory alloy during the shot peening treatment has a great influence. That is, according to experiments conducted by the present inventors, it has been found that when shot peening is performed in a state where the shape memory alloy is martensitic, good bidirectionality can be imparted to the shape memory alloy. The present invention was created based on the findings.

本発明の形状記憶合金製部材の製造方法は、形状記憶合金に形状記憶処理を実施する記憶処理工程と、記憶処理工程で形状記憶処理された形状記憶合金を変態点Mfの温度以下の温度に冷却する冷却工程と、冷却工程で変態点Mfの温度以下の温度に冷却した形状記憶合金にショットピーニングを行うショットピーニング工程を有している。そして、ショットピーニング工程では、形状記憶合金が変態点Asの温度以下の温度に維持されていることを特徴とする。
この製造方法では、ショットピーニングを実施する前に形状記憶合金を変態点Mfの温度以下の温度に冷却し、形状記憶合金の結晶粒の略全体をマルテンサイト化する。そして、結晶粒全体がマルテンサイト化した状態で形状記憶合金にショットピーニングを行う。ショットピーニングを行っている間は、形状記憶合金の温度が変態点Asの温度以下の温度に維持される。すなわち、ショットピーニングが行われている間は、形状記憶合金の結晶粒がオーステナイト化することが防止される。この製造方法では、形状記憶合金の結晶粒全体がマルテンサイトとなった状態でショットピーニングが行われるため、良好な二方向性を付与することができる。すなわち、特許文献1の技術では、変態点Ms+20℃以下の温度でショットピーニングを行うこととしているため、オーステナイト状態の形状記憶合金にショットピーニングする場合が含まれている。このため、特許文献1の技術では、良好な二方向性を付与することができない場合がある。一方、本発明に係る製造方法では、略全体がマルテンサイト状態となった形状記憶合金にショットピーニングするため、良好な二方向性を付与することができる。
The method of manufacturing a shape memory alloy member of the present invention includes a memory processing step for performing shape memory processing on a shape memory alloy, and a shape memory alloy subjected to shape memory processing in the memory processing step at a temperature equal to or lower than the temperature of the transformation point Mf A cooling step of cooling, and a shot peening step of performing shot peening on the shape memory alloy cooled to a temperature equal to or lower than the temperature of the transformation point Mf in the cooling step. In the shot peening process, the shape memory alloy is maintained at a temperature equal to or lower than the temperature of the transformation point As.
In this manufacturing method, before the shot peening is performed, the shape memory alloy is cooled to a temperature equal to or lower than the temperature of the transformation point Mf, and substantially the entire crystal grains of the shape memory alloy are martensiticized. Then, shot peening is performed on the shape memory alloy in a state where the entire crystal grains are martensitic. During shot peening, the temperature of the shape memory alloy is maintained at a temperature equal to or lower than the temperature of the transformation point As. That is, during shot peening, the shape memory alloy crystal grains are prevented from becoming austenitic. In this manufacturing method, since shot peening is performed in a state where the entire crystal grains of the shape memory alloy are martensite, good bi-directionality can be imparted. That is, in the technique of Patent Document 1, since shot peening is performed at a temperature equal to or lower than the transformation point Ms + 20 ° C., the case of shot peening is included in the shape memory alloy in the austenitic state. For this reason, the technique of Patent Document 1 may not be able to impart good bidirectionality. On the other hand, in the manufacturing method according to the present invention, since shot peening is performed on a shape memory alloy that is substantially entirely in a martensite state, good bi-directionality can be imparted.

上記の形状記憶合金製部材の製造方法においては、記憶処理工程前に形状記憶合金を所定形状に鋳造する鋳造工程をさらに有することができる。そして、記憶処理工程では、鋳造工程によって所定形状に鋳造された形状記憶合金に形状記憶処理を実施することが好ましい。
この製造方法では、鋳造により形状記憶合金を所定形状に成形するため、板状や複雑な形状の形状記憶合金製部材を好適に製造することができる。また、鋳造によって所定形状に成形しても、ショットピーニングにより耐疲労性が向上するため、充分な機械的強度を備えることができる。
The method for manufacturing a shape memory alloy member may further include a casting step of casting the shape memory alloy into a predetermined shape before the memory processing step. In the memory processing step, it is preferable to perform shape memory processing on the shape memory alloy cast into a predetermined shape by the casting step.
In this manufacturing method, since the shape memory alloy is formed into a predetermined shape by casting, it is possible to suitably manufacture a shape memory alloy member having a plate shape or a complicated shape. Moreover, even if it shape | molds to predetermined shape by casting, since fatigue resistance improves by shot peening, it can be equipped with sufficient mechanical strength.

ここで、前記冷却工程は、形状記憶合金が完全マルテンサイト化する温度よりも低い温度まで冷却することが好ましい。「完全マルテンサイト化」とは、結晶粒だけでなく、結晶粒と結晶粒の境界に存在する粒界までがマルテンサイト化することを意味している。このような構成によると、粒界までマルテンサイト化した状態でショットピーニングが行われるため、より良好な二方向性を付与することができる。   Here, it is preferable that the cooling step cools to a temperature lower than the temperature at which the shape memory alloy is completely martensitic. “Complete martensite” means that not only the crystal grains but also the grain boundary existing at the boundary between the crystal grains becomes martensite. According to such a configuration, since shot peening is performed in a state where the martensite is formed up to the grain boundary, better bi-directionality can be imparted.

なお、上述した形状記憶合金製部材の製造方法は、変態点Asの温度が0℃以下である形状記憶合金に好適に用いることができる。本発明によると、変態点Asの温度が0℃以下のものであっても、良好な二方向性を付与することができる。   In addition, the manufacturing method of the shape memory alloy member mentioned above can be used suitably for the shape memory alloy whose temperature of the transformation point As is 0 degreeC or less. According to the present invention, even when the temperature of the transformation point As is 0 ° C. or less, good bidirectionality can be imparted.

また、本発明は、形状記憶合金を用いた新規なアクチュエータを提供する。すなわち、本発明のアクチュエータは、被駆動部を駆動するアクチュエータであり、被駆動部に接続される形状記憶合金製部材を備えている。この形状記憶合金製部材は、その温度が第1温度より低下すると第1形体となり、その温度が第1温度より高い第2温度を超えると第2形体となる。そして、形状記憶合金製部材の表面の少なくとも一部に表面圧縮残留応力が付与されている。
このアクチュエータは、被駆動部が二方向性を有する形状記憶合金製部材に接続されている。このため、形状記憶合金製部材が2方向に動くと、その動きに応じて被駆動部が2方向に駆動される。二方向性を有する形状記憶合金製部材を用いることで、アクチュエータを簡易な構成とすることができる。また、形状記憶合金製部材の表面の少なくとも一部に表面圧縮残留応力が付与されているため、充分な機械的強度を有している。
The present invention also provides a novel actuator using a shape memory alloy. That is, the actuator of the present invention is an actuator that drives the driven part, and includes a shape memory alloy member connected to the driven part. The shape memory alloy member becomes a first shape when its temperature falls below the first temperature, and becomes a second shape when its temperature exceeds a second temperature higher than the first temperature. The surface compressive residual stress is applied to at least a part of the surface of the shape memory alloy member.
In this actuator, the driven part is connected to a member made of a shape memory alloy having bidirectionality. For this reason, when the shape memory alloy member moves in two directions, the driven part is driven in two directions according to the movement. By using a shape memory alloy member having bi-directionality, the actuator can have a simple configuration. Further, since the surface compressive residual stress is applied to at least a part of the surface of the shape memory alloy member, it has sufficient mechanical strength.

上記のアクチュエータの一例としては、形状記憶合金製部材は、その一端が固定端とされる一方で他端が自由端として用いられる板部材とすることができる。そして、板部材の二つの表面のうち一方の表面に、他方の表面よりも多くの表面圧縮残留応力が付与されている。
板部材の一方の表面により多くの表面残留応力を付与することで、板部材が直線状となる形体と、屈曲する形体とに変化させることができる。
なお、板部材の一方の表面には、その全体に表面圧縮残留応力が付与されていてもよいし、その一部に表面圧縮残留応力が付与されていてもよい。また、表面全体に均一な表面圧縮残留応力が付与され、その表面の一部にさらに多くの表面圧縮残留応力が付与されていてもよい。屈曲部となる部位に多くの表面圧縮残留応力を付与することで、より良好に二方向性を付与することができる。
また、板部材の他方の表面には、表面圧縮残留応力が付与されていなくてもよいし、表面圧縮残留応力が付与されていてもよい。他方の表面にも表面圧縮残留応力を付与することで、板部材の疲労強度を高めることができる。
As an example of the actuator, the shape memory alloy member may be a plate member having one end as a fixed end and the other end used as a free end. Then, more surface compressive residual stress is applied to one of the two surfaces of the plate member than to the other surface.
By applying more surface residual stress to one surface of the plate member, the plate member can be changed into a linear shape and a bent shape.
In addition, the surface compressive residual stress may be provided to the whole one surface of the plate member, or the surface compressive residual stress may be provided to a part thereof. Further, uniform surface compressive residual stress may be applied to the entire surface, and more surface compressive residual stress may be applied to a part of the surface. Bidirectionality can be imparted more satisfactorily by applying a large amount of surface compressive residual stress to the portion to be the bent portion.
Further, the surface compression residual stress may not be applied to the other surface of the plate member, or the surface compression residual stress may be applied. By applying surface compressive residual stress to the other surface, the fatigue strength of the plate member can be increased.

上記のアクチュエータでは、形状記憶合金製部材を、上記した製造方法のいずれかにより製作することができる。これによって、良好な二方向性を有するアクチュエータが提供される。   In the actuator described above, the shape memory alloy member can be manufactured by any of the manufacturing methods described above. This provides an actuator with good bi-directionality.

本発明の一実施例に係るアクチュエータの製造方法の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the manufacturing method of the actuator which concerns on one Example of this invention. 各変態点を説明するための図。The figure for demonstrating each transformation point. ショットピーニング処理を行う装置を説明するための図。The figure for demonstrating the apparatus which performs a shot peening process. 本発明の一実施例に係るアクチュエータの斜視図(室温時)。The perspective view of the actuator which concerns on one Example of this invention (at the time of room temperature). 本発明の一実施例に係るアクチュエータの斜視図(冷却時)。The perspective view of the actuator which concerns on one Example of this invention (at the time of cooling). 本実施例のアクチュエータの作用を説明するための図。The figure for demonstrating the effect | action of the actuator of a present Example. 本実施例とは異なる他のアクチュエータの作用を説明するための図。The figure for demonstrating the effect | action of the other actuator different from a present Example. 本実施例とは異なる他のアクチュエータの作用を説明するための図。The figure for demonstrating the effect | action of the other actuator different from a present Example. 本実施例とは異なる他のアクチュエータの作用を説明するための図。The figure for demonstrating the effect | action of the other actuator different from a present Example. 実験例の形状記憶合金製部材の写真(冷却時)。A photograph of the shape memory alloy member of the experimental example (during cooling). 実験例の形状記憶合金製部材の写真(加熱時)。A photograph of a shape memory alloy member in an experimental example (during heating).

下記に詳細に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
(特徴1) 金属材料粉末から燃焼合成法によって製造した形状記憶合金を鋳造により板材に成形する。
(特徴2) 鋳造は精密鋳造法(ロストワックス法)によって行われる。
(特徴3) Ni55at%,残りTiのNiTi系の形状記憶合金を用いる。
(特徴4) 板材(形状記憶合金)の両面にショットピーニングが行われる。板材(形状記憶合金)の一方の表面に他方の表面よりも多くのショットピーニングが行われる。
The main features of the embodiments described in detail below are listed first.
(Feature 1) A shape memory alloy manufactured from a metal material powder by a combustion synthesis method is formed into a plate material by casting.
(Characteristic 2) Casting is performed by a precision casting method (lost wax method).
(Characteristic 3) A NiTi shape memory alloy of Ni 55 at% and the remaining Ti is used.
(Feature 4) Shot peening is performed on both sides of a plate material (shape memory alloy). More shot peening is performed on one surface of the plate (shape memory alloy) than on the other surface.

(第1実施例) 本発明の一実施例に係る製造方法について説明する。まず、本実施例の製造方法によって製造される形状記憶合金製のアクチュエータについて、図面を参照して説明する。図4,5は本実施例に係るアクチュエータを示している。図4,5に示すように、アクチュエータは板材30である。板材30は、Ni54〜56at%,残りTiのNiTi系の形状記憶合金から形成されている。Niを54〜56at%含んでいるため、この形状記憶合金の変態点Mfの温度は約−60℃となっている。(なお、各変態点については後で詳述する。)このNiTi系形状記憶合金には、仕様に応じて他の元素(例えば、Cr,Fe,Co,V,Mn,Mo,B,Cu,Nb等)を加えることができる。
板材30の一端42(以下、平面取付部42という。)がボルト40,44によってハウジング等に固定される。板材30の他端34(以下、自由端という)には、図示しない被駆動部材が接続される。このため、温度変化に応じて板材30の形状が変化すると、板材30の他端34が図4に示す形体と図5に示す形体との間で変化するため、それによって、被駆動部材が上下に揺動する(上下に駆動される)。
First Example A manufacturing method according to an example of the present invention will be described. First, an actuator made of a shape memory alloy manufactured by the manufacturing method of the present embodiment will be described with reference to the drawings. 4 and 5 show an actuator according to the present embodiment. As shown in FIGS. 4 and 5, the actuator is a plate 30. The plate 30 is formed of a NiTi shape memory alloy of Ni 54 to 56 at% and the remaining Ti. Since Ni is contained at 54 to 56 at%, the temperature of the transformation point Mf of this shape memory alloy is about −60 ° C. (Each transformation point will be described in detail later.) This NiTi-based shape memory alloy has other elements (for example, Cr, Fe, Co, V, Mn, Mo, B, Cu, Nb etc.) can be added.
One end 42 (hereinafter, referred to as a plane mounting portion 42) of the plate member 30 is fixed to a housing or the like by bolts 40 and 44. A driven member (not shown) is connected to the other end 34 (hereinafter referred to as a free end) of the plate member 30. For this reason, when the shape of the plate 30 changes according to the temperature change, the other end 34 of the plate 30 changes between the form shown in FIG. 4 and the form shown in FIG. Rocks (driven up and down).

板材30は、後述する形状記憶熱処理によって曲面状の形体(図4に示す形体)に記憶されている。また、板材30の表面(図4,5の表面)には、後述するショットピーニング処理によって表面圧縮残留応力が付与されている。表面圧縮残留応力が付与される領域は、固定端42(図の一点鎖線で示される境界から固定端側の領域)を除いた領域(自由端34側の領域)とされている。   The plate 30 is stored in a curved shape (the shape shown in FIG. 4) by shape memory heat treatment to be described later. Further, a surface compressive residual stress is applied to the surface of the plate member 30 (the surface of FIGS. 4 and 5) by a shot peening process described later. The region to which the surface compressive residual stress is applied is a region (region on the free end 34 side) excluding the fixed end 42 (region on the fixed end side from the boundary indicated by a one-dot chain line in the drawing).

上述したように、板材30は曲面状の形体(図4に示す形体)に形状記憶処理され、かつ、板材30の表面にはショットピーニングによって表面圧縮残留応力が付与されている。このため、板材30を冷却して温度が所定温度(例えば、−30℃)以下となると、板材30は図5に示す形体となる。また、板材30を加熱して温度が所定温度(例えば、0℃)以上となると、板材30は図4に示す形体となる。
すなわち、図6に示すように、板材30裏面(図4,5では表面)にショットピーニング処理が行われると、板材30の裏面に加工硬化された領域(以下、ショットピーニング部という)が形成される。ショットピーニング部が形成されると、ショットピーニング部では温度変化による形状変化が生じ難くなる。このため、板材30を冷却し、板材30のショットピーニング部以外の領域がマルテンサイト化すると、そのマルテンサイト化した領域は収縮する一方、ショットピーニング部の形状変化は抑えられる。このため、板材30は、図5に示す形体に変化する。一方、板材30を加熱し、板材30のショットピーニング部以外の領域がオーステナイト化すると、そのオーステナイト化した領域は伸長する。このため、板材30は図4に示す形体に変化する。
As described above, the plate member 30 is subjected to shape memory processing in a curved shape (the shape shown in FIG. 4), and surface compression residual stress is applied to the surface of the plate member 30 by shot peening. For this reason, if the board | plate material 30 is cooled and temperature becomes below predetermined temperature (for example, -30 degreeC), the board | plate material 30 will become a shape shown in FIG. Further, when the plate member 30 is heated and the temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature (for example, 0 ° C.), the plate member 30 has a shape shown in FIG.
That is, as shown in FIG. 6, when the shot peening process is performed on the back surface of the plate material 30 (the front surface in FIGS. 4 and 5), a work-cured region (hereinafter referred to as a shot peening portion) is formed on the back surface of the plate material 30. The When the shot peening part is formed, the shot peening part hardly changes in shape due to a temperature change. For this reason, if the board | plate material 30 is cooled and the area | regions other than the shot peening part of the board | plate material 30 turn into a martensite, the area | region which turned into the martensite will shrink, but the shape change of a shot peening part will be suppressed. For this reason, the board | plate material 30 changes to the form shown in FIG. On the other hand, when the board | plate material 30 is heated and the area | regions other than the shot peening part of the board | plate material 30 are austenitized, the area | region austenitized will expand | extend. For this reason, the board | plate material 30 changes to the form shown in FIG.

次に、上述したアクチュエータを製造する製造方法について説明する。図1には本実施例の製造方法のフローチャートが示されている。図1に示すように、本実施例のアクチュエータは、燃焼合成工程(S10)、精密鋳造工程(S12)、形状記憶工程(S14)、冷却工程(S16)、ショットピーニング工程(S18)が行われることによって製造される。以下、各工程を説明する。   Next, a manufacturing method for manufacturing the above-described actuator will be described. FIG. 1 shows a flowchart of the manufacturing method of this embodiment. As shown in FIG. 1, the actuator of this embodiment is subjected to a combustion synthesis step (S10), a precision casting step (S12), a shape memory step (S14), a cooling step (S16), and a shot peening step (S18). Manufactured by. Hereinafter, each process will be described.

[燃焼合成工程] 燃焼合成工程では、先ず、目的の組成比になるように金属粉末原料を精密に混合する。配合比は、Ni54〜56at%、残りNi程度とし、所定の変態温度になるように設定する。次いで、燃焼合成反応装置を用いて、燃焼合成法によって原料混合粉末から化合物へ合成する。すなわち、燃焼合成反応装置内で原料混合粉末の一端を、放電あるいは電熱線の通電等の点火手段にて強熱する。強熱された点火点は着火温度に到達し、これによって化学反応が始まる。化学反応によって生成熱が生じるため、化学反応が行われる合成層に隣接して生成熱によって加熱されて加熱層が形成される。この生成熱が周りに伝播し連鎖反応を起こすとともに加熱層と合成層が連続的に形成され、最終的に全体が化合物(合金)となるのである。このとき、原料は巨視的には溶解されることなく、不純物の極めて少ない金属間化合物が焼結された状態でできあがる。なお、燃焼合成法の詳細な手順は、例えば、特許1816876号に開示されている。 [Combustion Synthesis Process] In the combustion synthesis process, first, the metal powder raw materials are precisely mixed so as to achieve the target composition ratio. The blending ratio is set to Ni 54 to 56 at% and the remaining Ni, and is set to a predetermined transformation temperature. Next, the raw material mixed powder is synthesized into a compound by a combustion synthesis method using a combustion synthesis reactor. That is, one end of the raw material mixed powder is ignited by ignition means such as electric discharge or heating wire heating in the combustion synthesis reaction apparatus. The ignited ignition point reaches the ignition temperature, and a chemical reaction starts. Since generation heat is generated by the chemical reaction, the heating layer is formed by being heated by the generation heat adjacent to the synthesis layer in which the chemical reaction is performed. This generated heat propagates to the surroundings to cause a chain reaction, and a heating layer and a synthetic layer are continuously formed, and finally the whole becomes a compound (alloy). At this time, the raw material is not melted macroscopically, and is produced in a state where an intermetallic compound with very few impurities is sintered. The detailed procedure of the combustion synthesis method is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 1816876.

[精密鋳造工程] ロストワックス法によって板材30を鋳造する。具体的には、まず、屈曲状の形体(図4に示す形体)となる内部空間を備えた型を用意する。次に、上記の燃焼合成法によって得られた合金を溶解し、溶解した合金を型内に流し込む。その後、型内の合金を冷却し凝固させた後、型より取出す。この間、特別な熱処理を必要としない。
なお、鋳造方式としては、上記のロストワックス法以外にも、砂型鋳造、シェルモールド、遠心鋳造など他の方法を用いることができる。これらの中から製品の形状寸法や量産性を加味して、適宜選択することができる。
[Precision casting process] The plate 30 is cast by the lost wax method. Specifically, first, a mold having an internal space to be a bent shape (the shape shown in FIG. 4) is prepared. Next, the alloy obtained by the combustion synthesis method is melted, and the melted alloy is poured into a mold. Thereafter, the alloy in the mold is cooled and solidified, and then removed from the mold. During this time, no special heat treatment is required.
In addition to the lost wax method, other methods such as sand mold casting, shell molding, and centrifugal casting can be used as the casting method. Of these, the product can be selected as appropriate in consideration of the product shape and mass productivity.

[記憶処理工程] 型から取り出した部材を300〜600℃の範囲内で数分間〜数時間程度記憶処理をすることによって、その部材に形状記憶特性を付与する。上述したように、板材30は屈曲状の形体(図4に示す形体)で鋳造されている。このため、記憶処理工程では、拘束型を必要とせず、フリーな状態で形状記憶熱処理を実施することができる。なお、型から取り出した形状を変形・変更して形状記憶処理を施す場合には、当然のことながら拘束型を用いて熱処理を施すことができる。 [Memory Processing Step] The member taken out from the mold is subjected to a storage process within a range of 300 to 600 ° C. for several minutes to several hours, thereby imparting shape memory characteristics to the member. As described above, the plate member 30 is cast in a bent shape (the shape shown in FIG. 4). For this reason, in the memory processing step, the shape memory heat treatment can be performed in a free state without requiring a constraining mold. In addition, when performing shape memory processing by deforming / changing the shape taken out from the mold, it is natural that heat treatment can be performed using a constraining mold.

[冷却工程] 記憶処理した板材30を変態点Mfの温度以下の温度に冷却する。ここで、形状記憶合金の各変態点Ms,Mf,As,Afについて説明しておく。
図2に、形状記憶合金の各変態点の関係が示されている。図2に示すように、オーステナイト化している形状記憶合金を冷却し、その温度が変態点Msとなると、形状記憶合金のマルテンサイト化が始まる。(図2に示すように、変態点Msより高い温度でマルテンサイト化が始まる。すなわち、変態点Msはマルテンサイト化が始まる目安となる温度である。)さらに形状記憶合金を冷却し、その温度が変態点Mfとなると、形状記憶合金の結晶粒が略完全にマルテンサイト化する。(図2に示すように、マルテンサイト化が完全に終了する温度は変態点Mfより低い温度となる。変態点Mfはマルテンサイト化が終了する目安となる温度である。)したがって、変態点Msはマルテンサイト化を開始する温度であり、変態点Mfはマルテンサイト化が終了する温度である。なお、形状記憶合金の温度が変態点Mfまで低下しても、結晶粒と結晶粒の間に存在する粒界まではマルテンサイト化していない。このため、完全マルテンサイト化する温度は、変態点Mfよりも低い温度となる。
一方、マルテンサイト化している形状記憶合金を加熱し、その温度が変態点Asとなると、形状記憶合金のオーステナイト化が始まる。(図2に示すように、変態点Asより低い温度でオーステナイト化が始まる。すなわち、変態点Asはオーステナイト化が始まる目安となる温度である。)さらに形状記憶合金を加熱し、その温度が変態点Afとなると、形状記憶合金の結晶粒が略完全にオーステナイト化する。(図2に示すように、オーステナイト化が完全に終了する温度は変態点Afより高い温度となる。変態点Afはオーステナイト化が終了する目安となる温度である。)したがって、変態点Asはオーステナイト化を開始する温度であり、変態点Afはオーステナイト化が終了する温度である。
上述した説明から明らかなように、冷却工程では板材30を変態点Mf以下の温度まで冷却する。このため、板材30の結晶粒は略完全にマルテンサイト化していることとなる。なお、板材30を冷却する温度としては、板材30が完全マルテンサイト化する温度(例えば、Mf−(50〜100)℃)とすることが好ましい。板材30を完全マルテンサイト化することで、板材30の粒界までマルテンサイト化することができる。
[Cooling Step] The memorized plate material 30 is cooled to a temperature equal to or lower than the temperature of the transformation point Mf. Here, the transformation points Ms, Mf, As, and Af of the shape memory alloy will be described.
FIG. 2 shows the relationship between the transformation points of the shape memory alloy. As shown in FIG. 2, when the austenitized shape memory alloy is cooled and its temperature reaches the transformation point Ms, the shape memory alloy begins to martensite. (As shown in FIG. 2, martensite formation starts at a temperature higher than the transformation point Ms. That is, the transformation point Ms is a temperature at which martensite formation starts.) Further, the shape memory alloy is cooled and its temperature is increased. Becomes the transformation point Mf, the crystal grains of the shape memory alloy are almost completely martensite. (As shown in FIG. 2, the temperature at which martensite formation is completely completed is lower than the transformation point Mf. The transformation point Mf is a temperature at which martensite formation is completed.) Therefore, the transformation point Ms. Is the temperature at which martensite formation begins, and the transformation point Mf is the temperature at which martensite formation ends. Even when the temperature of the shape memory alloy is lowered to the transformation point Mf, the grain boundary existing between the crystal grains is not martensitic. For this reason, the temperature for complete martensite is lower than the transformation point Mf.
On the other hand, when the shape memory alloy that has been martensitic is heated and the temperature reaches the transformation point As, the austenite of the shape memory alloy starts. (As shown in FIG. 2, austenitization starts at a temperature lower than the transformation point As. In other words, the transformation point As is a temperature at which austenitization starts.) Further, the shape memory alloy is heated and the temperature is transformed. At point Af, the shape memory alloy crystal grains are almost completely austenitic. (As shown in FIG. 2, the temperature at which austenitization is completely completed is higher than the transformation point Af. The transformation point Af is a temperature at which austenitization is terminated.) Therefore, the transformation point As is austenite. The transformation point Af is the temperature at which austenitization ends.
As is clear from the above description, in the cooling step, the plate material 30 is cooled to a temperature not higher than the transformation point Mf. For this reason, the crystal grains of the plate material 30 are almost completely martensite. In addition, as temperature which cools the board | plate material 30, it is preferable to set it as the temperature (for example, Mf- (50-100) degreeC) by which the board | plate material 30 becomes complete martensite. By making the plate material 30 completely martensite, the grain boundary of the plate material 30 can be made martensite.

[ショットピーニング工程] 冷却した板材30の一方の面(すなわち、図4,5の裏面)にショットピーニングを行う。ショットピーニングを行う領域は、板材30の固定端42を除く領域とされる。ショットピーニング中は、板材30の温度を変態点As以下の温度に維持する。このため、ショットピーニング中に板材30の結晶粒がオーステナイト化することが防止される。なお、ショットピーニングの方法、条件は、板材30に要求される仕様に応じて、適宜変えることができる。 [Shot Peening Step] Shot peening is performed on one surface of the cooled plate member 30 (that is, the back surface of FIGS. 4 and 5). An area where shot peening is performed is an area excluding the fixed end 42 of the plate member 30. During shot peening, the temperature of the plate 30 is maintained at a temperature equal to or lower than the transformation point As. For this reason, it is prevented that the crystal grain of the board | plate material 30 turns into austenite during shot peening. The method and conditions for shot peening can be changed as appropriate according to the specifications required for the plate 30.

ここで、上述したショットピーニング処理を実施するためのワーク冷却装置の一例について説明する。図3に示すように、ワーク冷却装置10は、両端が開放されたケーシング12を備えている。ケーシング12の一端(図の上端)にはキャップ20が取付けられている。キャップ20によってケーシング12の一端が閉じられている。また、ケーシング12の他端(図の下端)には、ホルダー14を介してワーク取付台16が取付けられている。ワーク取付台16の下面には、ワークW(すなわち、板材30)が取付られる。ワーク取付台16の上面にはヒートシンク18が取付けられている。ヒートシンク18はケーシング12内に位置している。ケーシング12内には冷却材22(例えば、液体窒素)が封入されている。
上記のワーク冷却装置10の下方には公知のショット装置が配置される。ショット装置から投射されるショット材がワークWに衝突し、ワークWにショットピーニング処理が施される。ショットピーニング処理が行われると、ワークWの温度が上昇する。この際、ワークWで発生した熱は、ワーク取付台16及びヒートシンク18を介して冷却材22に流れる。これによって、ワークWが冷却され、ワークWの温度を所望の温度に管理することができる。なお、ヒートシンク18に代えてペルチェ素子を配置し、ペルチェ素子によってワークWを冷却するようにしてもよい。
Here, an example of a workpiece cooling device for performing the above-described shot peening process will be described. As shown in FIG. 3, the workpiece cooling apparatus 10 includes a casing 12 that is open at both ends. A cap 20 is attached to one end (upper end in the figure) of the casing 12. One end of the casing 12 is closed by the cap 20. In addition, a work mounting base 16 is attached to the other end (lower end in the figure) of the casing 12 via a holder 14. A work W (that is, a plate material 30) is attached to the lower surface of the work mounting base 16. A heat sink 18 is attached to the upper surface of the work mount 16. The heat sink 18 is located in the casing 12. A coolant 22 (for example, liquid nitrogen) is enclosed in the casing 12.
A known shot device is disposed below the workpiece cooling device 10. The shot material projected from the shot device collides with the workpiece W, and the workpiece W is subjected to shot peening processing. When the shot peening process is performed, the temperature of the workpiece W increases. At this time, the heat generated in the workpiece W flows to the coolant 22 via the workpiece mounting base 16 and the heat sink 18. As a result, the workpiece W is cooled, and the temperature of the workpiece W can be controlled to a desired temperature. Note that a Peltier element may be disposed in place of the heat sink 18, and the workpiece W may be cooled by the Peltier element.

上記のようにして製造されたアクチュエータ(板材30)は、板材30の結晶粒全体がマルテンサイト化した状態でショットピーニング処理が行われる。このため、板材30に良好な二方向性を安定して付与することができる。また、ショットピーニングされることで耐疲労性が向上するため、板材30は十分な機械的強度を有している。
また、本実施例では、金属材料粉末から燃焼合成方法によって製造した形状記憶合金を溶解し、板材30を鋳造している。このため、重力偏析の影響が少なく、均質な特性を有する板材30を製造することができる。
The actuator (plate material 30) manufactured as described above is shot peened in a state where the entire crystal grains of the plate material 30 are martensitic. For this reason, good bidirectionality can be stably imparted to the plate material 30. Further, since the fatigue resistance is improved by shot peening, the plate member 30 has sufficient mechanical strength.
In the present embodiment, the shape memory alloy manufactured from the metal material powder by the combustion synthesis method is melted and the plate 30 is cast. For this reason, the influence of gravity segregation is little and the board | plate material 30 which has a homogeneous characteristic can be manufactured.

なお、低温(マルテンサイト状態)でショットピーニングすることによって形状記憶合金に2方向性を良好に付与できる理由は、下記の理由によるものと思われる。すなわち、形状記憶合金は、低温時(マルテンサイト状態)には柔軟性があって変形しやすい状態となるのに対し、低温(マルテンサイト状態)から高温(オーステナイト状態)に変化すると、記憶した形状に戻るという性質をもっている。形状記憶合金に2方向性を付与するためには、高温側の形体と低温側の形体を形状記憶合金に記憶させる必要がある。高温側の形体(形状)は形状記憶熱処理により記憶されるため、高温側の形体のために、特に形状記憶合金に加工を加えることは不要となる。これに対して、低温側の形体(形状)とするためには、何らかの加工(上記の実施例ではショットピー二ング)が必要となり、この加工によって低温側の形体(形状)を作り出す必要性がある。このようなことから、高温状態で加工(例えば、ショットピーニング)を行い、形状記憶熱処理した形状から変形させることは好ましいことではないこととなる。一方、低温側では出来るだけ低温にして高温時の組織(オーステナイト)を無くして加工(例えば、ショットピー二ング)を行い、低温側の形体(形状)を強制的に記憶させることが好ましいこととなる。このため、形状記憶合金を低温にして加工(例えば、ショットピーニング)を行うことで、形状記憶合金に良好に二方向性を付与することができるものと考えられる。なお、結晶と結晶の間の粒界はなかなか組織の変化が生じず変態点Mfの温度以下になっても粒界内はオーステナイト組織が残っていることがある。このため、できる限りこの部分をマルテンサイト化した状態で加工(例えば、ショットピー二ング)することで、形状記憶合金に二方向性を良好に付与することができる。   The reason why the shape memory alloy can be favorably imparted with bidirectionality by shot peening at a low temperature (martensite state) is considered to be as follows. That is, the shape memory alloy is flexible and easily deformed at low temperatures (martensite state), whereas when it changes from low temperature (martensite state) to high temperature (austenite state), the memorized shape. It has the property of returning to In order to impart bidirectionality to the shape memory alloy, it is necessary to memorize the shape on the high temperature side and the shape on the low temperature side in the shape memory alloy. Since the shape (shape) on the high temperature side is memorized by the shape memory heat treatment, it is not particularly necessary to process the shape memory alloy for the shape on the high temperature side. On the other hand, in order to obtain a shape (shape) on the low temperature side, some processing (shot peening in the above embodiment) is required, and it is necessary to create a shape (shape) on the low temperature side by this processing. is there. For this reason, it is not preferable to perform processing (for example, shot peening) in a high temperature state and to deform from the shape subjected to the shape memory heat treatment. On the other hand, on the low temperature side, it is preferable to make the temperature as low as possible and eliminate the structure (austenite) at the high temperature to perform processing (for example, shot peening) and forcibly memorize the shape (shape) on the low temperature side. Become. For this reason, it is thought that a bidirectionality can be favorably imparted to the shape memory alloy by processing the shape memory alloy at a low temperature (for example, shot peening). Note that the grain boundary between crystals does not easily change in structure, and an austenite structure may remain in the grain boundary even when the temperature falls below the temperature of the transformation point Mf. For this reason, by processing (for example, shot peening) in a state in which this portion is martensified as much as possible, the shape memory alloy can be imparted with good bidirectionality.

なお、本実施例では、板材30の一方の表面にのみショットピーニングを行ったが、板材30の他方の表面にもショットピーニングを行ってもよい。板材の両面にショットピーニングを行うことによって、板材の疲労強度を向上することができる。板材の両面にショットピーニングを行う場合は、板材の一方の表面に他方の表面よりも多くのショットピーニング(表面圧縮残留応力)を付与することで、板材に二方向性を付与することができる。さらに、板材の屈曲側の表面(曲率半径が小さくなる側の表面)の屈曲部近傍に多くのショットピーニング(表面圧縮残留応力)を付与するようにしてもよい。表面圧縮残留応力を部分的に多くすることで、板材に良好な二方向性を付与することができる。   In this embodiment, shot peening is performed only on one surface of the plate member 30, but shot peening may also be performed on the other surface of the plate member 30. By performing shot peening on both sides of the plate material, the fatigue strength of the plate material can be improved. When shot peening is performed on both surfaces of a plate material, bi-directionality can be imparted to the plate material by applying more shot peening (surface compressive residual stress) to one surface of the plate material than the other surface. Furthermore, a large amount of shot peening (surface compressive residual stress) may be applied in the vicinity of the bent portion of the surface of the plate material on the bent side (the surface on the side where the radius of curvature decreases). By increasing the surface compressive residual stress partially, good bidirectionality can be imparted to the plate material.

上述したアクチュエータの好適な適用例としては、航空機の翼に取付けられるボルテックスジェネレータ(詳しくは、国際公開WO2007/77620A1を参照)や、航空機のジェットエンジンのノイズを抑制するシェブロン(詳しくは、特開2008−519937号公報、特開2008−519939号公報を参照)を駆動するアクチュエータとして用いることができる。
航空機に使用されるこれらの部品に二方向性形状記憶合金をアクチュエータとして使用する場合、上空(例えば、−40℃以下の温度)で第1形体に変化し、地上付近(例えば、温度−20℃以上の温度)で第2形体に変化することが望まれる。また、製品形状を板状にする必要があることから鋳造により成形することが望まれる一方で、その機械的な強度が高いことが求められる。
本実施例の形状記憶合金の製造方法では、上記の用途に用いられる形状記憶合金であっても、ショットピーニング時の板材の温度を管理することで、安定して良好な二方向性を板材に与えることができる。また、鋳造方法により所定形状に成形するため、板状や複雑な形状に成形することができる一方で、ショットピーニングによって十分な機械的強度を得ることができる。これらのため、本実施例のアクチュエータは、上記の航空機用部品を駆動するアクチュエータに好適に用いることができる。また、二方向性を有する形状記憶合金を用いることで、アクチュエータの構造を簡略化でき、低コスト化を図ることもできる。
As a suitable application example of the actuator described above, a vortex generator (refer to International Publication WO2007 / 77620A1) attached to an aircraft wing, or a chevron that suppresses noise of an aircraft jet engine (for details, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-2008). No. -593737 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-519939).
When bi-directional shape memory alloys are used as actuators for these parts used in aircraft, they change to the first form in the sky (eg, temperatures below -40 ° C.) and near the ground (eg, temperature −20 ° C.). It is desired to change to the second shape at the above temperature). In addition, since it is necessary to make the product shape into a plate shape, it is desired that the product is formed by casting, but the mechanical strength is required to be high.
In the shape memory alloy manufacturing method of the present embodiment, even if it is a shape memory alloy used for the above-mentioned purposes, by controlling the temperature of the plate material at the time of shot peening, a stable and good bi-directionality can be obtained on the plate material. Can be given. Moreover, since it shape | molds in a predetermined shape with a casting method, while it can shape | mold in plate shape and complicated shape, sufficient mechanical strength can be obtained by shot peening. For these reasons, the actuator of the present embodiment can be suitably used as an actuator for driving the aircraft parts described above. Further, by using a shape memory alloy having bidirectionality, the structure of the actuator can be simplified, and the cost can be reduced.

なお、上述した実施例では、冷却すると板材30が直線状の状態(図5に示すように平面状態)となり、加熱すると板材30が屈曲した状態(図4に示すように支持部材に対して起立状態)となるように構成したが、本発明のアクチュエータはこのような例に限られない。例えば、図7に示すように、直線状の状態に形状記憶処理を行い、一方の面にショットピーニング処理を行う。これによって、冷却すると屈曲状態となり、加熱すると平面状態となるアクチュエータを製作することができる。また、ショットピーニング処理の強度を調整することで、冷却(又は加熱)時に曲率半径が小さい状態となり、加熱(又は冷却)時に曲率半径が大きい状態とすることができる。このように構成すると、支持部材に対して起立した状態と、起立した状態と平面状態(支持部材と平行となる状態)の間の中間の状態に切り換えることができる。
また、図8に示すように、形状記憶合金の棒材またはチューブ材に対して引張応力が作用しない状態で形状記憶処理を行い、次いで、引張り応力を作用させた状態でその全周にショットピーニング処理を行うようにしてもよい。このようにすることで、冷却すると伸長し、加熱すると収縮するよう変形させることができる。さらに、図9に示すように、形状記憶合金の棒材に対してねじり応力が作用しない状態で形状記憶処理を行い、次いで、ねじり応力を作用させた状態でその全周にショットピーニング処理を行うようにしてもよい。このようにすることで、冷却すると回転し、加熱すると元に戻るように変形させることができる。
In the above-described embodiment, when the plate 30 is cooled, the plate 30 is in a linear state (as shown in FIG. 5), and when heated, the plate 30 is bent (as shown in FIG. 4). The actuator of the present invention is not limited to such an example. For example, as shown in FIG. 7, the shape storing process is performed in a linear state, and the shot peening process is performed on one surface. This makes it possible to produce an actuator that is in a bent state when cooled and in a planar state when heated. Further, by adjusting the strength of the shot peening process, the radius of curvature can be reduced during cooling (or heating), and the radius of curvature can be increased during heating (or cooling). If comprised in this way, it can switch to the intermediate state between the state which stood up with respect to the support member, and the stand-up state and the planar state (state parallel to a support member).
Further, as shown in FIG. 8, the shape memory treatment is performed in a state where no tensile stress is applied to the bar or tube material of the shape memory alloy, and then shot peening is performed on the entire circumference in a state where the tensile stress is applied. Processing may be performed. By doing so, it can be deformed so that it expands when cooled and contracts when heated. Furthermore, as shown in FIG. 9, shape memory processing is performed in a state where no torsional stress is applied to the shape memory alloy bar, and then shot peening processing is performed on the entire circumference in a state where the torsional stress is applied. You may do it. In this way, it can be deformed so that it rotates when cooled and returns to its original state when heated.

(実験例) 最後に、本実施例の製造方法によって実際に板材を製作した例について説明する。まず、Ni粉末とTi粉末の組成比(Ni55at%,Ti45at%)を調整し、燃焼合成法によりNiTi系合金を合成した。このNiTi系合金の変態点Ms,Mf,As,Afは、それぞれ約13℃,−60℃,−52℃,39℃であった。なお、各変態点はDSC試験(JISH7101)によって測定することができる。そして、このNiTi系合金を用いて精密鋳造法により板材(縦42mm,横34mm,厚み0.75〜0.90mm)を製作した。 (Experimental example) Finally, the example which manufactured the board | plate material by the manufacturing method of a present Example is demonstrated. First, the composition ratio of Ni powder and Ti powder (Ni 55 at%, Ti 45 at%) was adjusted, and a NiTi alloy was synthesized by a combustion synthesis method. The transformation points Ms, Mf, As, and Af of this NiTi alloy were about 13 ° C., −60 ° C., −52 ° C., and 39 ° C., respectively. Each transformation point can be measured by a DSC test (JIS 7101). A plate material (length 42 mm, width 34 mm, thickness 0.75 to 0.90 mm) was manufactured by precision casting using this NiTi alloy.

次に、製作した板材に形状記憶熱処理を施した。具体的な熱処理条件は、450℃で30分保持後・水冷の条件で行った。形状記憶処理は、板材を屈曲状態に保持した状態で行った。次に、板材を−170℃以下に冷却し、板材の一方の面にショットピーニング処理を行った。ショットピーニングには、0.8mm鋼球(Hv800)を用いた。投射方法には超音波ショットピーニングを用い、投射条件は超音波振幅が70μmの条件とした。また、カバレージは4000%であり、処理時間は30秒×8回であった。   Next, shape memory heat treatment was applied to the manufactured plate material. Specific heat treatment conditions were as follows: holding at 450 ° C. for 30 minutes and water cooling. The shape memory treatment was performed with the plate material held in a bent state. Next, the plate material was cooled to −170 ° C. or lower, and shot peening treatment was performed on one surface of the plate material. A 0.8 mm steel ball (Hv800) was used for shot peening. Ultrasonic shot peening was used as the projection method, and the projection conditions were such that the ultrasonic amplitude was 70 μm. Moreover, the coverage was 4000% and the processing time was 30 seconds × 8 times.

このようにして製作された板材をコールドスプレー(LPGガスまたはLPG)により−30℃以下に冷却すると、図10に示すように板材の屈曲角度が小さくなり、起立状態に近づいた。また、ヒートガンにより板材を40℃以上に加熱すると、図11に示すように板材の屈曲角度が大きくなった。図10,11の写真に示すように、板材に良好な二方向性を付与できたことが確認できた。   When the plate material produced in this way was cooled to −30 ° C. or less by cold spray (LPG gas or LPG), the bending angle of the plate material was reduced as shown in FIG. Further, when the plate material was heated to 40 ° C. or higher with a heat gun, the bending angle of the plate material increased as shown in FIG. As shown in the photographs of FIGS. 10 and 11, it was confirmed that good bidirectionality could be imparted to the plate material.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

10:ワーク冷却装置
12:ケーシング
14:ホルダー
16:ワーク取付台
18:ヒートシンク
20:キャップ
22:冷却材
30:板材(アクチュエータ)
34:自由端
42:固定端
10: Work cooling device 12: Casing 14: Holder 16: Work mounting base 18: Heat sink 20: Cap 22: Coolant 30: Plate material (actuator)
34: Free end 42: Fixed end

Claims (7)

形状記憶合金に形状記憶処理を実施する記憶処理工程と、
記憶処理工程で形状記憶処理された形状記憶合金を変態点Mfの温度以下の温度に冷却する冷却工程と、
冷却工程で変態点Mfの温度以下の温度に冷却した形状記憶合金にショットピーニングを行うショットピーニング工程と、を有しており、
ショットピーニング工程では、形状記憶合金が変態点Asの温度以下の温度に維持されていることを特徴とする形状記憶合金製部材の製造方法。
A memory processing step of performing shape memory processing on the shape memory alloy;
A cooling step for cooling the shape memory alloy subjected to the shape memory treatment in the memory treatment step to a temperature equal to or lower than the temperature of the transformation point Mf;
A shot peening step of performing shot peening on the shape memory alloy cooled to a temperature equal to or lower than the temperature of the transformation point Mf in the cooling step,
In the shot peening process, the shape memory alloy is maintained at a temperature equal to or lower than the temperature of the transformation point As.
前記記憶処理工程前に形状記憶合金を所定形状に鋳造する鋳造工程をさらに有しており、前記記憶処理工程では、鋳造工程によって所定形状に鋳造された形状記憶合金に形状記憶処理を実施することを特徴とする請求項1に記載の形状記憶合金製部材の製造方法。   The method further includes a casting step of casting the shape memory alloy into a predetermined shape before the memory processing step, and in the memory processing step, shape memory processing is performed on the shape memory alloy cast into a predetermined shape by the casting step. The manufacturing method of the member made from shape memory alloy of Claim 1 characterized by these. 前記冷却工程は、形状記憶合金が完全にマルテンサイト化する温度よりも低い温度まで冷却することを特徴とする請求項1又は2に記載の形状記憶合金製部材の製造方法。   The method of manufacturing a member made of shape memory alloy according to claim 1, wherein the cooling step cools the shape memory alloy to a temperature lower than a temperature at which the shape memory alloy is completely martensitic. 形状記憶合金の変態点Asの温度が0℃以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の形状記憶合金製部材の製造方法。   The method for producing a shape memory alloy member according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature of the transformation point As of the shape memory alloy is 0 ° C or lower. 被駆動部を駆動するアクチュエータであり、
被駆動部に接続されており、その温度が第1温度より低下すると第1形体となり、その温度が第1温度より高い第2温度を超えると第2形体となる形状記憶合金製部材を備えており、
その形状記憶合金製部材の表面の少なくとも一部に表面圧縮残留応力が付与されていることを特徴とするアクチュエータ。
An actuator that drives the driven part,
A shape memory alloy member is connected to the driven part and becomes a first shape when the temperature falls below the first temperature, and becomes a second shape when the temperature exceeds a second temperature higher than the first temperature. And
An actuator characterized in that a surface compressive residual stress is applied to at least a part of the surface of the shape memory alloy member.
前記形状記憶合金製部材は、その一端が固定端とされる一方で他端が自由端として用いられる板部材であり、その板部材の二つの表面のうち一方の表面に、他方の表面よりも多くの表面圧縮残留応力が付与されていることを特徴とする請求項5に記載のアクチュエータ。   The shape memory alloy member is a plate member whose one end is a fixed end and the other end is used as a free end, and is on one surface of the two surfaces of the plate member more than the other surface. The actuator according to claim 5, wherein a large amount of surface compressive residual stress is applied. 前記形状記憶合金製部材が、請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法で製作されていることを特徴とする請求項5又は6に記載のアクチュエータ。   The actuator according to claim 5 or 6, wherein the shape memory alloy member is manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 4.
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