【前言】

形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態記憶合金、鈦鎳記憶合金，它是由Ti（鈦）-Ni（鎳）材料組成，經過多道工序制成的絲，我們簡稱鈦絲，可以通過電路驅動鈦絲發生運動。

相比于傳統的電機、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。

鈦絲驅動技術目前已經在航空航天、洲際導彈、無人機、手機、汽車、機器人等科技領域投入使用。

本文通過分享、普及鈦絲驅動技術的可靠性設計，方便大家在機械電子工業設計等領域快速有效的轉化為科技成果。

 

由于當前鈦絲應用還較少，大家對鈦絲了解不夠，導致部分鈦絲驅動的產品表現出不穩定、壽命不行、反應慢，開鎖、鎖不住、時好時壞、容易燒、力量不夠等現象，然后工程師陷入反復的修改設計、修改模具、修改生產工藝的境地，很多人對鈦絲應用的可靠性提出了質疑，我們今天就來針對這些常見問題，從工業應用的角度，展開講一講。

 

關于鈦絲應用的可靠性，涵蓋了鈦絲驅動應用的穩定性和壽命，這個問題涉及多個方面，

我們整理了幾個關鍵的要點：

1、鈦絲的選型和參數適配

2、鈦絲的生產廠家選擇

3、鈦絲驅動的機械結構設計

4、鈦絲驅動的電路和軟件設計

5、相關物料的影響和選擇

6、工業化加工生產工藝的影響

由于上述各個方面均涉及較多專業知識點，我們將分成多個章節一一闡述，為大家在鈦絲應用方面答疑解惑，消除大家的顧慮。

第1節 鈦絲的選型和適配

先說一下鈦絲的選型和參數適配，目前市面上常用的鈦絲線徑有0.2mm、0.18mm、0.15mm、0.1mm、0.05mm、0.025mm。我們在設計工業產品前，需要根據我們產品的功能需求，做不同規格的鈦絲選型，做好線徑、力量、功耗、電流、位移、響應時間適配。

如果選型不當，需求的力量超過鈦絲的驅動力，或者驅動電流偏差過大，就會容易產生執行機構不到位、功耗偏大、力量不夠、位移不夠、響應時間不夠、穩定性差、壽命短、過燒、溫度不夠等現象。

所以，第一步的選型至關重要。

如何做到選擇合適規格的鈦絲呢？我們整理了一套《驅動鈦絲（SMA）基礎參數計算模型》（簡稱SMA基礎模型），這個計算模型基于市面上常用的鈦絲型號，通過熱功方程、電阻定律、焦耳定律、金屬材料力學公式，模擬了鈦絲在常溫下直線驅動所需的熱量、電流、響應時間、位移、收縮應力等基礎參數的關系。

《表1鈦絲位移形變熱功方程模擬計算表》

《表2鈦絲電阻計算表》

《表3鈦絲直線位移響應時間/電流關系計算表》

《表4鈦絲直線位移響應時間/電流基礎參數表》

《表5鈦絲通電加熱收縮力計算表》

大家只要掌握了上述計算模型表，基本就能做好鈦絲的選型和適配了。

另外大家也不要擔心，上述表看著比較多，其實全部都是用的初中物理知識，非常容易掌握。

結束語

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

 

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作者 財哥說鈦絲