Neutronstråle fra atomreaktor bruges til at producere sikrere biler

Et partnerskab ledet af WMG ved University of Warwick, med Institut Laue-Langevin (ILL), Tata Steel, og Engineering and Physical Science Research Council (EPSRC) bruger en strøm af neutroner fra ILLs atomreaktor i et nyt projekt til at undersøge de sikkerhedskritiske svejsninger i biler fremstillet med borstål.

Pressehærdet borestål er et ultrahøjstyrkestål, der bruges på tværs af en række industrier, med en særlig vigtig anvendelse i bilindustrien. En stor del af bilproducenterne bruger borstål til konstruktionskomponenter og indtrængningssystemer i biler, da det giver høj styrke og vægtbesparende potentiale, giver mulighed for stærkere, men lettere biler, med øget passagersikkerhed.

I bilindustrien, en vigtig sammenføjningsmetode til borstålskomponenter er "modstandsspot svejsning", med flere tusinde svejsninger på en enkelt bil. Punktsvejsning udsætter borstålpladen direkte under elektroderne "for meget høje temperaturer, får metallet til at overstige smeltetemperaturen og derefter størkner hurtigt ved afkøling. Dette resulterer i en varmepåvirket zone, hvor omgivende materialekontrakter og dets mikrostrukturer ændres.

Dr. Darren Hughes, en af ​​WMG -forskerne om projektet, sagde:

"Bilproducenter og designere ønsker at forstå de nøjagtige virkninger, punktsvejsning har på borstål, da de varmepåvirkede zoner kan udvise reduceret hårdhed, hvilket igen kan reducere komponenternes styrke. Men de fleste konventionelle scanningsmetoder vil kæmpe for at trænge igennem et så stærkt og udfordrende materiale, så vi besluttede at søge et partnerskab med en forskningsfacilitet, der kunne give os adgang til mere kraftfulde midler til at udføre ikke -destruktiv test - en rettet stråle fra neutronstråler genereret af en atomreaktor "

WMG-forskerteamet ved University of Warwick dannede et samarbejde mellem Institut Laue-Langevin (ILL), Tata Steel, og UK's Engineering and Physical Science Research Council (EPSRC). Partnerskabet er nu begyndt at bruge neutroner genereret fra ILL's reaktor i sin SALSA (Strain Analyzer for Large-Scale Applications) strålelinje til at undersøge svejsninger i borstål og får allerede nyttige data på grund af neutronstrålens evne til at trænge igennem tunge materialer såsom bor stål, og den fine opløsning, den giver.

WMG Research Fellow Dr Neill Raath, den ledende forsker på projektet, sagde:

"Vores undersøgelse fastslog for første gang en stærk sammenhæng mellem reduceret hårdhed i varmepåvirkede zoner af borstålssvejser og øget restspænding. Resultaterne har indikeret behovet for at udvikle nye svejsemetoder, der ikke har samme skadelige indvirkning på mekaniske mekaniske egenskaber som punktsvejsning, især fordi der ikke er noget, der kan gøres for at undgå hærdning, når der anvendes punktsvejsning på borstål.

Vores undersøgelse har vist behovet for at anvende alternative svejsemetoder, der kan forlænge levetiden for det meget anvendte borstål til dets fulde potentiale. Med flere tusinde svejsninger på en enkelt bil, fremtidigt arbejde med svejseteknikker med minimal varme og svejsning efter stedet vil gøre det muligt for bilers borstålskomponenter at bevare deres hårdhed og undgå restbelastning. Vigtigere, dette vil i sidste ende give passagersikkerhed i top i stærkere, men lettere biler.

Det næste trin er at bruge den samme teknologi til at udvikle metoder, der kan undgå dette problem. Dette vil omfatte magnetisk pulssvejsning, som ikke bruger varme og som sådan ikke forårsager en varmepåvirket zone, og varmebehandling efter svejsning, som vender reduktionen i hårdhed forårsaget af punktsvejsning. Dette vil være af særlig betydning for industrier, der bruger borstål, såsom bilindustrien. "

Dr Thilo Pirling, ILL -forskeren, der leder ILL's SALSA -team, sagde:

"SALSA beamline er et velegnet instrument til denne undersøgelse, da det har specialiseret sig i at bestemme restspændinger i en bred vifte af tekniske materialer, inklusive stål. Det gør det også muligt at placere større strukturer inden for bjælkelinjen. I dette tilfælde, teknikkens ikke-destruktive karakter gjorde det muligt at analysere interessekorrelationen effektivt, da hårdhedsprofiler kunne bestemmes på den samme svejsning efter neutrondiffraktionstestene for restspænding. "