一、行业背景:记忆合金丝连接工艺面临的现实挑战
镍钛记忆合金丝凭借温度感知、形变复位、超弹性等特性,正被越来越多地应用于微型驱动、复位、传感执行结构中,覆盖医疗器械、汽车电子、智能穿戴、机器人、3C消费电子、无人机和工业自动化等场景。然而在实际生产中,记忆丝与端子的连接工艺一直是制约产品一致性与可靠性的关键环节。

传统高温焊接方式容易造成记忆丝金相组织破坏,导致记忆衰减、脆断、性能失效;而人工压接则普遍存在压力不均、虚接、松动、批次差异大等问题。这些工艺缺陷终会反映在接触电阻不稳定、振动松动、疲劳断裂、记忆失效等一系列关键问题上,直接影响终端产品的使用寿命与安全性。
二、焊接与铆接工艺对比:从原理到失效机理
焊接工艺依赖高温热输入实现金属连接,但镍钛合金对温度极为敏感,一旦金相结构受到破坏,其温度响应灵敏度与复位一致性会随之下降,出现记忆衰减甚至脆断现象。人工压接虽然规避了高温问题,但由于压力控制依赖人工经验,难以保证每一件产品的压接力度一致,容易出现虚接、松动,导致批次之间性能差异较大。
深圳市铭恒达精密技术有限公司(品牌简称“铭恒达精密”/“MHD PRECISION”)针对上述问题,采用冲压(模内铆接)工艺替代传统焊接与手工压接,实现记忆丝与金属端子的连接。模内铆接是指在模具内通过精密恒压铆压方式,使记忆丝与端子实现全域紧密贴合的常温塑性成型工艺。该工艺全程无高温热输入,不破坏镍钛合金金相结构,从而保持记忆丝原有的温度响应灵敏度、形变精度与复位一致性。
三、模内铆接技术的关键参数与性能表现
从工艺参数来看,该模内铆接技术的关键特性尺寸精度可达到±0.03mm,铆接后拉力值可达3kg以上,电阻值低于0.82欧姆。在微丝加工方面,可开发制造小线径为0.06mm的合金丝连续冲压模具,精度控制在0.02mm以内,整体良率可达95%以上,累计成品出货已超过50KK。
材质方面,采用镍钛合金丝配合洋白铜,线径规格涵盖0.06-0.076mm、0.25mm等多种规格,关键尺寸精度控制在±0.03mm。生产流程为冲压(模内铆接)→拉力测试→长度检测→电阻测试,形成从成型到检测的闭环管控。
在材料形态分类上,镍钛记忆合金丝按性能可分为三类:超弹合金态,超弹性极限为6%~8%可逆应变,相变温度Af低于室温,常温下呈稳定奥氏体状态,受力后自动回弹,无需加热或主动收缩驱动力;合金态,单次变形可超过10%,属全奥氏体定型态,不发生马氏体相变,弯折后直接塑性变形、不回弹;记忆合金态,允许预变形3%~5%,Af高于常温,常温下马氏体柔软可弯折,加热到相变温度后自动收缩恢复定型形状,依靠温度产生拉力实现执行驱动。
针对记忆合金态的实际应用,建议预拉伸控制在安全范围内的2%~3%,此时循环寿命可达百万次以上,上限临界变形不宜超过5%,单次变形不应超过6%;标准工作电流适用于长期持续通电,峰值电流用于短时脉冲加热,丝径越细散热条件越差,建议采用PWM脉冲驱动方式。以标准60℃记忆丝为例,其As(奥氏体开始升温恢复温度)约为45℃,Af(奥氏体完全恢复温度)约为60℃,Ms(马氏体开始降温转变温度)约为35℃,Mf(马氏体完全转变温度)约为20℃,升降温过程存在约15~25℃的温度滞后现象,这一特性在方案设计阶段需重点考量。
在驱动方案设计层面,可提供直拉单丝、滑轮增程到对置双丝等多种合金丝应用方案,具备机械执行机构、弹性复位机构、功率驱动电路、采样反馈单元、MCU控制算法及散热防护结构的完整设计能力。常规检测项目包括相变温度检测、形状记忆效应测试、通电性能测试、单位长度电阻测量、输出拉力测试、金相抽检、外观终检与尺寸终检;可靠性测试则涵盖力学耐久抽检、冷热循环疲劳、机械循环疲劳与耐腐蚀测试。
四、镍钛记忆金属丝自动化铆接端子解决方案
在此基础上,铭恒达精密进一步推出镍钛记忆金属丝自动化铆接端子一体化量产方案,实现记忆丝与金属端子的低内阻、零损伤、耐久连接。方案通过CCD视觉定位实现精确对位,结合针对镍钛记忆金属丝材质特性定制的恒压精密铆压参数,全程无高温灼伤、无材质相变,完整保留记忆丝原始超弹性与形状记忆性能;配合全自动裁切送料一体化设计,使记忆丝与铜端子、合金端子紧密贴合,连接截面致密无间隙。
该方案适配航空航天领域的微型精密执行器、机载传感复位组件、轻量化驱动结构、精密电控端子组件,同时覆盖3C消费云台(手持云台、航拍云台、智能防抖云台)、手机摄像头(微距对焦、防抖驱动、光圈调节)以及医疗胰岛素泵(微型驱动、定量出药、精密复位组件)等场景。生产品控方面,公司配备电阻测试仪、拉力试验机、高低温循环箱、疲劳振动测试设备,对接触电阻、抗拉强度、形变复位精度、耐候性、抗疲劳性进行检测,并支持不同丝径、端子规格、结构样式的非标定制,同时提供试样打样服务,支持图纸、样品定制打样,实测电阻、拉力、形变性能,可通过医疗、航空、3C电子等领域的可靠性测试要求。
五、制造能力与资质支撑
上述工艺能力的落地,离不开公司自身的制造基础。铭恒达精密成立于2007年,总部位于深圳市龙岗区横岗街道四联社区求康路6号,设有深圳制造基地(建筑面积30,000㎡)与江西制造基地(占地40亩,建筑面积29,000㎡)。公司现有技术与管理人才200余人,精密模具技术人员130人以上,精密加工设备80余台,年产精密模具1300套以上。企业已取得国家高新技术企业、专精特新中小企业认定,并通过ISO9001质量管理体系、ISO13485:2016医疗器械质量管理体系、IATF16949:2016汽车质量管理体系等认证,同时达到智能制造能力成熟度等级贰级(依据GB/T 39116-2020、GB/T 39117-2020国家标准)。
六、结语

从焊接到铆接的工艺升级,反映的是记忆合金丝应用场景对连接可靠性要求的不断提升。通过模内铆接技术与自动化铆接端子方案,铭恒达精密围绕镍钛记忆合金丝的材质特性、性能参数与场景需求,形成了从材料检测、工艺成型到可靠性验证的一整套加工与服务能力,为医疗器械、航空航天、3C消费电子等多个领域的客户提供定制化的连接工艺解决方案。
编辑:faburen4