驱动钛丝（SMA）的可靠性设计（1） 钛丝的选型和适配

前言

形状记忆合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形态记忆合金、钛镍记忆合金，它是由Ti（钛）-Ni（镍）材料组成，经过多道工序制成的丝，我们简称钛丝。本文研究的是钛丝驱动技术，通过电来驱动钛丝的可靠性设计，方便大家在机械电子工业应用等领域快速有效的转化为科技成果。

钛丝驱动本身的寿命是相当不错的，一般最少也能用个几十万到几百万次，钛丝天然的物理特性也决定了它的稳定性和寿命必然优于传统的电机电磁动力源。

由于当前钛丝应用还较少，大家对钛丝了解不够，导致部分钛丝驱动的产品表现出不稳定、寿命不行、反应慢，开锁、锁不住、时好时坏、容易烧、力量不够等现象，然后工程师陷入反复的修改设计、修改模具、修改生产工艺的境地，很多人对钛丝应用的可靠性提出了质疑，我们今天就来针对这些常见问题，从工业应用的角度，展开讲一讲。

关于钛丝应用的可靠性，涵盖了钛丝驱动应用的稳定性和寿命，这个问题涉及多个方面，

我们整理了几个关键的要点：

1、钛丝的选型和参数适配

2、钛丝的生产厂家选择

3、钛丝驱动的机械结构设计

4、钛丝驱动的电路和软件设计

5、相关物料的影响和选择

6、工业化加工生产工艺的影响

由于上述各个方面均涉及较多专业知识点，我们将分成多个章节一一阐述，为大家在钛丝应用方面答疑解惑，消除大家的顾虑。

第1节 钛丝的选型和适配

先说一下钛丝的选型和参数适配，目前市面上常用的钛丝线径有0.2mm、0.18mm、0.15mm、0.1mm、0.05mm、0.025mm。我们在设计工业产品前，需要根据我们产品的功能需求，做不同规格的钛丝选型，做好线径、力量、功耗、电流、位移、响应时间适配。

如果选型不当，需求的力量超过钛丝的驱动力，或者驱动电流偏差过大，就会容易产生执行机构不到位、功耗偏大、力量不够、位移不够、响应时间不够、稳定性差、寿命短、过烧、温度不够等现象。

所以，第一步的选型至关重要。

如何做到选择合适规格的钛丝呢？我们整理了一套《驱动钛丝（SMA）基础参数计算模型》（简称SMA基础模型），这个计算模型基于市面上常用的钛丝型号，通过热功方程、电阻定律、焦耳定律、金属材料力学公式，模拟了钛丝在常温下直线驱动所需的热量、电流、响应时间、位移、收缩应力等基础参数的关系。

《表1钛丝位移形变热功方程模拟计算表》

《表2钛丝电阻计算表》

《表3钛丝直线位移响应时间/电流关系计算表》

《表4钛丝直线位移响应时间/电流基础参数表》

《表5钛丝通电加热收缩力计算表》

大家只要掌握了上述计算模型表，基本就能做好钛丝的选型和适配了。

另外大家也不要担心，上述表看着比较多，其实全部都是用的初中物理知识，非常容易掌握。

结束语

为了让驱动钛丝在工业应用中切实落地，我们制作了包括《财哥说钛丝》、《驱动钛丝（SMA）的可靠性设计》等系列视频和文章供大家参考，欢迎大家的关注和交流，请点赞收藏！

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作者  财哥说钛丝