驅(qū)動鈦絲（SMA）的可靠性設(shè)計（2） 不同廠家生產(chǎn)的鈦絲有什么區(qū)別

前言

形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態(tài)記憶合金、鎳鈦記憶合金，它是由TI（鈦）-IN（鎳）材料組成，這里我們方便描述，簡稱鈦絲或者驅(qū)動鈦絲。

第2節(jié) 不同廠家生產(chǎn)的鈦絲有什么區(qū)別

目前全球的鈦絲生產(chǎn)廠家，同樣規(guī)格的鈦絲特性都不同，選擇合適自己產(chǎn)品的鈦絲至關(guān)重要，我們需要檢測和驗證不同廠家的鈦絲，能否滿足自己產(chǎn)品的需求。

下面我們從3個維度簡單地講一講。

1、先說下驅(qū)動鈦絲的溫度指標，分別是相變溫度、相變溫度偏差值、環(huán)境適應(yīng)溫度。

首先是鈦絲的相變溫度，鈦絲通電發(fā)生明顯的位移，對應(yīng)的相變溫度存在溫度上下限，這個溫度上下限值是鈦絲的相變溫度范圍，但為了表述方便，一般取發(fā)生形變時的典型溫度值。以某M國B廠出品的較為優(yōu)質(zhì)的驅(qū)動鈦絲為例（見下圖第2根紅線），這根鈦絲發(fā)生明顯位移溫度值是80°，即為這根鈦絲相變溫度。

不同廠家的標稱的相變溫度從20°、40°、60°、80°到100°不等，一般情況下，在應(yīng)用驅(qū)動鈦絲的產(chǎn)品中，相變溫度越高，產(chǎn)品越不容易受到環(huán)境溫度的影響，穩(wěn)定性越好；相變溫度過低，則較容易發(fā)生故障。

案例：某品牌的戶外的快遞柜，采用了鈦絲鎖，在夏天暴曬后，柜體溫度升高，可以正常掃碼開門，但是經(jīng)常出現(xiàn)門關(guān)不上的情況，后來經(jīng)檢驗發(fā)現(xiàn)，這批鎖采用的鈦絲相變溫度只有40°，導(dǎo)致在夏天戶外高溫環(huán)境下鈦絲一直處于收縮狀態(tài)，無法冷卻還原。

其次是鈦絲相變溫度偏差：某廠的同一批次鈦絲的相變溫度偏差，簡單點說就是這批次的鈦絲表現(xiàn)較低的相變溫度和表現(xiàn)較高的相變溫度，同樣的以M國B廠的這批次鈦絲為例（見下圖2根紅線），較低的相變溫度是80度，較高的是100度，那么它的偏差值就是20度。

各廠家采用的原材料和熔煉工藝的不同，導(dǎo)致鈦絲表現(xiàn)出不同的相變溫度和相變溫度偏差，市面上常見的鈦絲相變溫度偏差有20度~50度不等，一般來說，原材料配比和熔煉工藝的精度越高，相變溫度范圍越窄，相變溫度偏差值越?。痪仍降?，相變溫度范圍越寬，相變溫度偏差值越大。

例如下表中，B廠和C廠都標稱相變溫度為80度，但是通過檢測發(fā)現(xiàn)，C廠的鈦絲相變溫度偏差達到了40度。如果選擇C廠的鈦絲，在實際應(yīng)用中就容易導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

最后說下環(huán)境適應(yīng)溫度，即鈦絲能正常工作的環(huán)境溫度區(qū)間，目前常見的驅(qū)動鈦絲環(huán)境適應(yīng)溫度-40°~60°、-40°~80°。對于戶外產(chǎn)品，特別是夏天高溫環(huán)境，如果采用了環(huán)境溫度上限是60度的鈦絲，就容易發(fā)生驅(qū)動機構(gòu)失靈的現(xiàn)象。財哥建議，對于戶外電子類產(chǎn)品，應(yīng)盡量優(yōu)先采用環(huán)境適應(yīng)溫度為-40°~80°的鈦絲。

驅(qū)動鈦絲的相變溫度、相變溫度范圍/偏差和環(huán)境適應(yīng)溫度均是非常重要的溫度指標，很多廠家在標示這些數(shù)據(jù)的時候，往往以范圍值的形式標示，極其容易混淆（有時候連廠家自己的業(yè)務(wù)員都分不清楚），請各位務(wù)必區(qū)分清楚。

我們檢測和統(tǒng)計了市面上常見廠家的鈦絲的溫度指標及推薦指數(shù)，見以下表

綜上，財哥建議在選擇驅(qū)動鈦絲的時候，優(yōu)先選擇環(huán)境適應(yīng)溫度大，相變溫度高，相變溫度偏差值接近或小于20°的鈦絲，偏差越小，對鈦絲的驅(qū)動控制精度和穩(wěn)定性越高。

2、再次是鈦絲的單程記憶效應(yīng)和雙程記憶效應(yīng)，由于各廠家加工的工藝不同，生產(chǎn)出來的鈦絲具有單程記憶效應(yīng)和雙程記憶效應(yīng)這兩種不同的特征。

單程記憶鈦絲具有以下特點：

1）通電收縮后不可逆。它只記得收縮后的狀態(tài)，在產(chǎn)品當中，需要增加較大的初始載荷，使其驅(qū)動收縮后，通過這個較大的初始載荷強硬的拉長到初始長度。

2）單程記憶的鈦絲恢復(fù)響應(yīng)慢。自身應(yīng)變力量偏大，在增加較大的初始載荷情況下，冷卻恢復(fù)依舊比較慢。

3）單程記憶鈦絲的應(yīng)用力量的范圍較小。

4）相比雙層記憶鈦絲，其穩(wěn)定性較差。

所以單程記憶鈦絲，一般應(yīng)用在較為簡單粗暴的應(yīng)用場景。

雙程記憶鈦絲具有以下特點：

1）通電收縮后可自行恢復(fù)。它記得冷的狀態(tài)和熱的狀態(tài)，在產(chǎn)品當中，我們只需要較小的初始載荷，就可以迅速恢復(fù)到原來的長度。

2）雙程記憶鈦絲的響應(yīng)速度快。

3）雙程記憶鈦絲的應(yīng)用力量的范圍較大。

4）相比單程記憶鈦絲，其壽命和穩(wěn)定性較高。

目前大部分廠家生產(chǎn)的鈦絲是單程記憶鈦絲，也有少部分廠家的鈦絲是雙程記憶鈦絲，財哥給大家的建議是優(yōu)先選擇雙程記憶的鈦絲，這樣可以帶來更多的容錯空間。

3、最后說下鈦絲的位移收縮率，財哥測試了市場上常見的鈦絲，發(fā)現(xiàn)不同廠家的鈦絲通電收縮位移是不一樣的，從3.7%、4%、4.3%、4.7%、5%、＞5%不等。

下面是給出的不同廠家的位移參數(shù)對比圖，供各位參考：

一般來說，位移收縮率越大，產(chǎn)品的位移容量空間和壽命越好，所以財哥給大家的建議也是優(yōu)先選擇較大位移收縮率的鈦絲。

好了，截至目前，我們主要說了鈦絲的規(guī)格選型和不同廠家生產(chǎn)鈦絲的區(qū)分，做好這兩點的選擇和適配，對鈦絲應(yīng)用的可靠性、穩(wěn)定性和壽命是第一步，也是至關(guān)重要的一步。

如果各位通過這兩個方面，仍無法滿足自己產(chǎn)品的設(shè)計條件，我們還需要通過鈦絲機械結(jié)構(gòu)設(shè)計去優(yōu)化和匹配產(chǎn)品的需求，這也是下一章我們將要講的內(nèi)容，后續(xù)我們將會闡述結(jié)構(gòu)設(shè)計對產(chǎn)品可靠性的影響，并設(shè)計了《驅(qū)動鈦絲（SMA）常見10大結(jié)構(gòu)模型》。

結(jié)束語

為了讓驅(qū)動鈦絲在工業(yè)應(yīng)用中切實落地，我們制作了包括《財哥說鈦絲》、《驅(qū)動鈦絲（SMA）的可靠性設(shè)計》等系列視頻和文章供大家參考，歡迎大家的關(guān)注和交流，請點贊收藏！

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作者 財哥說鈦絲