Ett partnerskap som leds av WMG vid University of Warwick, med Institut Laue-Langevin (ILL), Tata Steel, och Engineering and Physical Science Research Council (EPSRC) använder en ström av neutroner från ILL:s kärnreaktor i ett nytt projekt för att undersöka de säkerhetskritiska svetsarna i bilar tillverkade med borstål.

Presshärdat borstål är ett ultrahöghållfast stål som används inom en mängd olika industrier, med en särskilt viktig tillämpning inom bilindustrin. En stor andel biltillverkare använder borstål för konstruktionskomponenter och intrångssystem i bilar, eftersom det ger hög hållfasthet och viktbesparande potential, möjliggör starkare men lättare bilar, med ökad passagerarsäkerhet.

Inom bilindustrin, en viktig sammanfogningsmetod för borstålskomponenter är "motståndssvetsning", med flera tusen svetsar på en enda bil. Punktsvetsning utsätter borstålplåten direkt under elektroderna "för mycket höga temperaturer, får metallen att överskrida smälttemperaturen och stelnar sedan snabbt vid kylning. Detta resulterar i en värmepåverkad zon, där omgivande materialkontrakt och dess mikrostrukturer förändras.

Dr Darren Hughes, en av WMG -forskarna på projektet, sa:

"Biltillverkare och designers vill förstå de exakta effekterna punktsvetsning har på borstål, eftersom de värmepåverkade zonerna kan uppvisa minskad hårdhet, vilket i sin tur kan minska komponenternas styrka. Men de flesta konventionella skanningsmetoder kommer att kämpa för att tränga in i ett så starkt och utmanande material, så vi bestämde oss för att söka ett partnerskap med en forskningsanläggning som kan ge oss tillgång till mer kraftfulla metoder för att utföra icke -destruktiva tester - en riktad stråle från neutronstrålar som genereras av en kärnreaktor "

WMG-forskargruppen vid University of Warwick bildade ett samarbete mellan Institut Laue-Langevin (ILL), Tata Steel, och Storbritanniens Engineering and Physical Science Research Council (EPSRC). Partnerskapet har nu börjat använda neutroner som genererats från ILL:s reaktor i sin SALSA (Strain Analyzer for Large-Scale Applications) strålning för att undersöka svetsarna i borstål och får redan användbara data på grund av neutronstrålens förmåga att tränga igenom tunga material som bor stål, och den fina upplösning den ger.

WMG -forskare Dr Neill Raath, den ledande forskaren på projektet, sa:

"Vår studie fastställde för första gången en stark korrelation mellan minskad hårdhet i värmepåverkade zoner av borstålssvetsar och ökad restspänning. Fynden har visat behovet av att utveckla nya svetsmetoder som inte har samma skadliga inverkan på mekaniska mekaniska egenskaper som punktsvetsning, särskilt för att det inte finns något som kan göras för att undvika härdning när punktsvetsning används på borstål.

Vår studie har visat behovet av att tillämpa alternativa svetsmetoder som kan förlänga livslängden för det mycket använda borstålet till sin fulla potential. Med flera tusen svetsar på en enda bil, framtida arbete med svetstekniker med minimal värme och svetsbehandlingar efter punkt kommer att göra det möjligt för bordsstålskomponenterna i bilar att behålla sin hårdhet och undvika kvarvarande spänningar. Viktigt, detta kommer i slutändan att ge passagerarsäkerhet i toppklass i starkare men lättare fordon.

Nästa steg är att använda samma teknik för att utveckla metoder som kan undvika denna fråga. Detta kommer att omfatta magnetisk pulssvetsning, som inte använder värme och som sådan inte orsakar en värmepåverkad zon, och värmebehandling efter svetsning, vilket vänder ned på hårdheten som orsakas av punktsvetsning. Detta kommer att vara särskilt viktigt för industrier som använder borstål, till exempel bilindustrin. "

Dr Thilo Pirling, ILL -forskaren som leder ILL:s SALSA -team, sa:

"SALSA beamline är ett väl lämpligt instrument för denna studie, eftersom det är specialiserat på att bestämma restspänningar i ett brett spektrum av konstruktionsmaterial, inklusive stål. Det gör det också möjligt att placera större strukturer inom strållinjen. I detta fall, teknikens icke-destruktiva natur gjorde det möjligt att analysera intressekorrelationen effektivt, eftersom hårdhetsprofiler kunde bestämmas på samma svets efter neutrondiffraktionstesterna för kvarvarande spänning. "