Neutroner analyserer avancerede højstyrkestål for at forbedre køretøjets sikkerhed og effektivitet

Kravet om lettere, stærkere, og mere holdbare materialer til brug i køretøjer har aldrig været højere. Virksomheder ser på nye og avancerede materialer såsom lette avancerede højstyrkestål (AHSS) for at udvikle bilkomponenter, der hjælper med at øge gaseffektiviteten, reducere vedligeholdelsesomkostninger, og redde liv.

Forskere fra United States Steel Corporation (USS) brugte for nylig neutroner ved Oak Ridge National Laboratory's Spallation Neutron Source for bedre at forstå egenskaberne ved hydroformet AHSS og hvordan den reagerer på restspænding, der blev indført under fremstillingen.

"Fordi dette er et nyt materiale, der indeholder fastholdt austenit, vi skal have en bedre forståelse af dens ydeevne, "sagde Lu Huang, USS industriel forskningsingeniør. "En bedre forståelse af, hvordan dette materiale reagerer på forskellige fremstillingsprocesser som stempling eller hydroforming, hjælper os med at validere ingeniørmodeller, der igen vil gøre det lettere at designe og producere lettere komponenter, stærkere, og mere holdbar. "

Huang sagde, at VULCAN -instrumentet på SNS var det bedste værktøj til denne forskning på grund af dets evne til rumligt at løse restspændingen i komponenter. VULCANs prøvemiljø kan også rumme store bilkomponenter under observation under realistiske driftsforhold.

"Baseret på litteraturen, vi vidste, at andre havde brugt neutrondiffraktionslinjescanningsteknikken til at studere restspændingen i svejsninger til svejsning, "Sagde Huang." Vi fandt ud af, at det også er meget anvendeligt, når vi ser på formede dele, især dem, der er dannet med AHSS. "

Neutrondiffraktion giver ikke -destruktive målinger af restspænding i den del, der dannes med AHSS, gør det muligt at observere de hydroformede deles iboende egenskaber og undersøge deres fremkomst på tværs af forskellige tværsnit og gitter i detaljer. Denne grundlæggende viden om stålets egenskaber, Huang sagde, lagde også grunden til at undersøge virkningen af ​​restspænding i hydroformede ståldele på køretøjets holdbarhed.

Forskerne kæmmede neutrondata om restspændingsfordeling med computersimuleringer for at se, om de kunne forbedre de modeller, som ingeniører bruger til at designe og fremstille bildele.

"Et køretøj er konstant under træthed, eller cyklisk kraft så bilfirmaer vil sikre sig, at køretøjet er sikkert inden for en bestemt levetid, "Sagde Huang." Restbelastning i den dannede del kan påvirke dens træthedsevne. Imidlertid, effekten af ​​restspændingen på træthedsevnen er normalt ikke inkluderet i simuleringen på grund af manglen på restspændingsdata eller validerede materialemodeller. "

Forskerteamet offentliggjorde for nylig deres resultater i et SAE International teknisk papir, som de håber vil gøre det hurtigere og lettere for virksomheder at designe bilkomponenter, der er lettere, mere holdbar, og sikrere.

"Vi tror, ​​at vores simuleringer og tests vil hjælpe forskere og ingeniører med at forstå bildelers træthedsevne og hvordan forskellige fremstillingsprocesser kan påvirke det, "Sagde Huang." Restspændingsdataene fra vores eksperiment kan også skabe en ny præcedens for nøjagtighed og specialisering til valideringer og valg af materialemodeller inden for restspændingsforudsigelse eller modellering.

Lu Huangs medforfattere inkluderer Xiaoming Chen fra USS og Dunji Yu, Yan Chen, og Ke An fra ORNL. USS -forskerne modtog stråletid ved hjælp af Industrial Applications -programmet ved Shull Wollan Center - et Joint Institute for Neutron Sciences.