形状记忆合金电-热驱动组件的连接方法技术

本发明专利技术涉及一种形状记忆合金电‑热驱动组件的连接方法。所述连接方法包括如下步骤:套接：将形状记忆合金管的第一端与第一连接件套接，并形成第一重合点，将形状记忆合金管的第二端与第二连接件套接，并形成第二重合点；焊接：采用脉冲激光热源在第一重合点将形状记忆合金管的第一端与第一连接件焊接，并在第二重合点焊接将形状记忆合金管的第二端与第二连接件。其中，第一连接件为形状记忆合金丝，第二连接件为导电金属丝或形状记忆合金丝。根据本发明专利技术的形状记忆合金电‑热驱动组件的连接方法成本较低，而且控制精度较高。

Connection method and driving component of shape memory alloy electric driven heat

The invention relates to a shape memory alloy electric thermal drive connection method and drive assembly. The method comprises the following steps: connecting sleeve: shape memory alloy tube and the first end of the first connecting piece is connected, and the formation of the first coincidence, the second end shape memory alloy pipe and second connecting piece sleeved, and formed second coincidence; welded by pulsed laser heat source at the end of the first contact will the shape memory alloy pipe with the first connecting piece is welded, and in second coincidence welding the second end shape memory alloy pipe and second connecting pieces. Wherein, the first connecting piece is a shape memory alloy wire, and the second connecting piece is a conductive metal wire or a shape memory alloy wire. According to the cost of the connection method of the shape memory alloy electric heat driven low and high control precision.

【技术实现步骤摘要】
形状记忆合金电-热驱动的连接方法和驱动组件
本专利技术涉及一种形状记忆合金电-热驱动的连接方法和驱动组件。
技术介绍
形状记忆合金是一种兼具感知和驱动功能的智能材料，该合金经过较大变形以后，可以通过自发(超弹性)或加热(形状记忆效应)恢复其原始形状，所以在某种程度上来说其具有自适应、自感知和自诊断的能力。形状记忆效应(ShapeMemoryEffect，简称SME)是它最为显著的特性，即在高温定形后SMA材料，经过冷却到达低温状态，施加形变并留下残余形变，如果通过再次加热，升温到某个明确的温度时，就能使它恢复到形变前的状态。以上过程可以反复出现，就像合金记住了它在高温时的状态一样。此外，除了其拥有的如高阻尼特性、超弹性、形状记忆效应等基本特性，并且具有特别的弹性模量随温度变化的特性及电阻温度特性，所以研究镍钛形状记忆合金的热驱动控制技术具有较好的前景。此外以前研究的都是镍钛形状记忆合金的驱动控制，一部分采用夹子加紧单根镍钛形状记忆合金，然后对其加热，由于用夹子夹紧的稳定性不够好，容易脱落。此外电路稳定性差。还有一部分采用的对镍钛形状形状记忆合金整根丝进行驱动，这样成本较高，而且控制精度较低。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种具有成本低，控制精度高的形状记忆合金电-热驱动的连接方法。根据本专利技术实施例的一种形状记忆合金电-热驱动的连接方法,包括如下步骤:套接：将形状记忆合金管的第一端与第一连接件套接，并形成第一重合点，将形状记忆合金管的第二端与第二连接件套接，并形成第二重合点；焊接：采用脉冲激光热源在所述第一重合点将形状记忆合金管的第一端与第一连接件焊接，并在第二重合点焊接将形状记忆合金管的第二端与第二连接件。其中，第一连接件为形状记忆合金丝，第二连接件为导电金属丝或形状记忆合金丝。根据本专利技术的一种形状记忆合金电-热驱动的连接方法具有如下优势：(1)焊接口连接稳定、不脱落、抗拉强度高；(2)形状记忆效应回复率超过85％；(3)焊接口的延展性超过基材的75％；(4)实现镍钛合金的超弹性和形状记忆功能的叠加；(5)实现镍钛形状记忆合金的多重自由度的电-热驱动控制；(6)通过控制焊接点的电阻实现一根驱动器上可以实现多根镍钛形状记忆合金的多种驱动控制功能。在本专利技术中,焊接参数设置为：峰值功率为2kw～4.5kw，脉宽为15ms～25ms，脉冲能量为20J～40J。进一步地,在焊接步骤前，还包括以下步骤：通保护气，保护气的流量为10L/min～20L/min，通保护气的时间大于或等于20秒。进一步地,在套接步骤前，还包括前处理步骤：分别用丙酮、乙醇和去离子水清洗形状记忆合金管；分别用丙酮、乙醇和去离子水清洗形状记忆合金丝；分别用丙酮、乙醇和去离子水清洗导电金属丝。进一步地,前处理步骤还包括：打磨导电金属丝。进一步地,在焊接步骤后，还包括热退火处理步骤，处理温度为405℃～490℃，保温时间6min～18min。本专利技术的一个目的在于提出一种具有形状记忆合金电-热驱动组件，包括第一导电金属丝，第一导电金属丝连接电驱动装置；第一形状记忆合金管，第一形状记忆合金管的第一端与第一导电金属丝的第二端套接，并在套接处形成第一焊接点；形状记忆合金丝，形状记忆合金丝的第一端与第一形状记忆合金管的第二端套接，并在套接处形成第二焊接点；第二形状记忆合金管，第二形状记忆合金管的第一端与形状记忆合金丝套接，并在套接处形成第三焊接点；第二导电金属丝，第二导电金属丝的第一端与第二形状记忆合金管的第二端套接，并在套接处形成第四焊接点。在本专利技术中，形状记忆合金丝为镍钛形状记忆合金丝。在本专利技术中,导电金属丝为铜合金丝。在本专利技术中,形状记忆合金管的外半径为0.4mm～0.8mm,形状记忆合金管的内半径为0.3mm～0.7mm,形状记忆合金丝的半径为0.2mm～0.6mm，导电金属丝的半径为0.2mm～0.6mm。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1是本专利技术实施例的形状记忆合金电-热驱动的连接方法的流程图；图2是本专利技术实施例的具有形状记忆合金电-热驱动组件的示意图；图3是本专利技术实施例的形状记忆合金电-热驱动组件的嵌入方式示意图；图4是本专利技术实施例的焊接夹具的示意图；图5是利用本专利技术实施例的焊接夹具进行形状记忆合金电-热驱动组件组装的示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。如图1和图2所示，根据本专利技术实施例的一种形状记忆合金电-热驱动的连接方法100,包括如下步骤:步骤101：套接：将形状记忆合金管的第一端与第一连接件套接，并形成第一重合点，将形状记忆合金管的第二端与第二连接件套接，并形成第二重合点。具体地说，第一连接件可以为镍钛形状记忆合金丝，第二连接件可以为镍钛形状记忆合金丝或铜合金丝，形状记忆合金管可以为镍钛形状记忆合金管，导电金属丝可以为具有高电导率的铜合金丝作为外接线。嵌入方式如图2所示，将镍钛形状记忆合金丝或通合金丝插入超弹性镍钛形状记忆合金管，插入深度为5mm左右，可以使得焊接时稳定，不脱落。优选的,在套接步骤前，还包括前处理步骤：分别用丙酮、乙醇和去离子水清洗形状记忆合金管；分别用丙酮、乙醇和去离子水清洗形状记忆合金丝；分别用丙酮、乙醇和去离子水清洗导电金属丝，以去除表面的杂质，避免在焊接过程中形成其他的化学反应产生杂质，降低对焊接处电阻以及后续的驱动过程的影响。优选的，前处理步骤还包括：打磨导电金属丝，使导电金属丝嵌入形状记忆合金管的时候更加方便。步骤102：焊接：采用脉冲激光热源在所述第一重合点将形状记忆合金管的第一端与第一连接件焊接，并在第二重合点焊接将形状记忆合金管的第二端与第二连接件。首先设定焊接的工艺参数，峰值功率大致为2kw～4.5kw，脉宽可以为15ms～25ms，脉冲能量约为20J～40J，根据要求可相应调整。然后使激光热源位置对准镍钛合金管与合金丝重合部位的中间位置(如图2所示的301位置)进行点加热即可。其中，激光热源可以选择采用Nd：YAG激光器对镍钛合金管与丝重合部位的中间位置加热，通过调整激光工艺参数可获得高强度和电阻可控的焊接接头。优选地,在焊接步骤前，还可以通保护气，保护气的流量大概为10L/min～20L/min，通保护气的时间大于或等于20秒。使用气体保护的作用是用惰性气体把氧气、氮气隔离在外，以防对熔化的金属产生不利影响。保护气可以为氩气、氖气等。优选地，在焊接步骤后，还可以进行热退火处理。处理温度约为405℃～490℃，保温时间大概为6min～18min，有利于调节焊缝组织形貌和晶粒尺寸，减小奥氏体与马氏体相变温度的滞后性。如图3所示，根据本专利技术实施例的一种形状记忆合金电-热驱动组件，包括第一铜合金丝200，第一镍钛形状记忆合金管300，镍钛形状记忆合金丝400，第二镍钛形状记忆合金管500和第二铜合金丝600。第一铜合金丝200与第一镍钛形状记忆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形状记忆合金电‑热驱动的连接方法,其特征在于,包括如下步骤:套接：将形状记忆合金管的第一端与第一连接件套接，并形成第一重合点，将所述形状记忆合金管的第二端与第二连接件套接，并形成第二重合点；焊接：采用脉冲激光热源在所述第一重合点将所述形状记忆合金管的第一端与所述第一连接件焊接，并在所述第二重合点焊接将所述形状记忆合金管的第二端与所述第二连接件；其中，所述第一连接件为形状记忆合金丝，所述第二连接件为导电金属丝或形状记忆合金丝。

【技术特征摘要】
1.一种形状记忆合金电-热驱动的连接方法,其特征在于,包括如下步骤:套接：将形状记忆合金管的第一端与第一连接件套接，并形成第一重合点，将所述形状记忆合金管的第二端与第二连接件套接，并形成第二重合点；焊接：采用脉冲激光热源在所述第一重合点将所述形状记忆合金管的第一端与所述第一连接件焊接，并在所述第二重合点焊接将所述形状记忆合金管的第二端与所述第二连接件；其中，所述第一连接件为形状记忆合金丝，所述第二连接件为导电金属丝或形状记忆合金丝。2.根据权利要求1所述的形状记忆合金电-热驱动的连接方法,其特征在于,在所述焊接步骤中，其焊接参数设置为：峰值功率为2kw～4.5kw，脉宽为15ms～25ms，脉冲能量为20～40J。3.根据权利要求1所述的形状记忆合金电-热驱动的连接方法,其特征在于,在焊接步骤前，还包括以下步骤：通保护气，保护气的流量为10L/min～20L/min，通保护气的时间大于或等于20秒。4.根据权利要求1所述的形状记忆合金电-热驱动的连接方法,其特征在于,在套接步骤前，还包括前处理步骤：分别用丙酮、乙醇和去离子水清洗所述形状记忆合金管；分别用丙酮、乙醇和去离子水清洗所述形状记忆合金丝；分别用丙酮、乙醇和去离子水清洗所述导电金属丝。5.根据权利要求4所述的形状记忆合金电-热驱动的连接方法,其特征在于,所述前处理步骤还包括：打磨导电金属丝。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾志，彭倍，杨茂，于慧君，郝晓红，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51