Een partnerschap onder leiding van WMG aan de Universiteit van Warwick, met het Institut Laue-Langevin (ILL), Tata Staal, en de Engineering and Physical Science Research Council (EPSRC) gebruikt een stroom neutronen uit de kernreactor van ILL in een nieuw project om de veiligheidskritische lassen te onderzoeken in auto's die zijn gemaakt met boorstaal.

Persgehard boorstaal is een ultrasterk staal dat in verschillende industrieën wordt gebruikt, met een bijzonder belangrijke toepassing in de auto-industrie. Een groot deel van de autofabrikanten gebruikt boorstaal voor structurele componenten en anti-inbraaksystemen in auto's, omdat het een hoge sterkte en gewichtsbesparing biedt, waardoor sterkere maar lichtere auto's mogelijk zijn, met verhoogde passagiersveiligheid.

In de auto-industrie, een belangrijke verbindingsmethode voor boorstalen componenten is "weerstandspuntlassen", met enkele duizenden lassen die worden gemaakt op een enkele auto. Puntlassen stelt de boorstaalplaat direct onder de elektroden bloot aan zeer hoge temperaturen, waardoor het metaal de smelttemperatuur overschrijdt en vervolgens snel stolt bij afkoeling. Dit resulteert in een door warmte beïnvloede zone, waar omringend materiaal samentrekt en zijn microstructuren worden gewijzigd.

Dr. Darren Hughes, een van de WMG-onderzoekers van het project, zei:

"Autofabrikanten en ontwerpers willen de exacte effecten begrijpen van puntlassen op boorstaal, omdat de door warmte beïnvloede zones een verminderde hardheid kunnen vertonen, wat op zijn beurt de sterkte van de componenten kan verminderen. De meeste conventionele scanmethoden zullen echter moeite hebben om door zo'n sterk en uitdagend materiaal te penetreren, dus besloten we een samenwerking aan te gaan met een onderzoeksfaciliteit die ons toegang zou kunnen geven tot krachtigere middelen voor het uitvoeren van niet-destructieve tests - een gerichte straal van neutronenstralen gegenereerd door een kernreactor"

Het WMG-onderzoeksteam van de Universiteit van Warwick vormde een samenwerking tussen het Institut Laue-Langevin (ILL), Tata Staal, en de Britse Engineering and Physical Science Research Council (EPSRC). Het partnerschap is nu begonnen met het gebruik van neutronen die zijn gegenereerd uit de ILL-reactor in zijn SALSA-straal (Strain Analyzer for Large-Scale Applications) om de lassen in boorstaal te onderzoeken en krijgt nu al nuttige gegevens vanwege het vermogen van de neutronenbundel om door zware materialen zoals boor te dringen staal, en de fijne resolutie die het biedt.

WMG-onderzoeker dr. Neill Raath, de hoofdonderzoeker van het project, zei:

"Onze studie heeft voor het eerst een sterke correlatie vastgesteld tussen verminderde hardheid in door warmte beïnvloede zones van puntlassen van boorstaal en verhoogde restspanning. De bevindingen hebben de noodzaak aangetoond om nieuwe lasmethoden te ontwikkelen die niet dezelfde schadelijke impact hebben op mechanische eigenschappen als puntlassen, vooral omdat er niets kan worden gedaan om ontlaten te voorkomen wanneer puntlassen op boorstaal wordt gebruikt.

Ons onderzoek heeft de noodzaak aangetoond om alternatieve lasmethoden toe te passen die de levensduur van het veelgebruikte boorstaal tot zijn volle potentieel kunnen verlengen. Met enkele duizenden lassen aan een enkele auto, toekomstige werkzaamheden aan lastechnieken met een minimale warmte-inbreng en nabehandelingen van puntlassen zullen de boriumstalen onderdelen van auto's in staat stellen hun hardheid te behouden en restspanning te vermijden. belangrijk, dit zal uiteindelijk de passagiersveiligheid van het hoogste niveau bieden in sterkere maar lichtere voertuigen.

De volgende stap is om dezelfde technologie te gebruiken om methoden te ontwikkelen die dit probleem kunnen omzeilen. Dit omvat magnetisch pulslassen, die geen warmte gebruikt en als zodanig geen door warmte aangetaste zone veroorzaakt, en warmtebehandeling na het lassen, die de vermindering van hardheid die door puntlassen wordt veroorzaakt, omkeert. Dit zal met name van belang zijn voor industrieën die boorstaal gebruiken, zoals de auto-industrie."

Dr. Thilo Pirling, de ILL-wetenschapper die het SALSA-team van ILL leidt, zei:

"De SALSA-bundellijn is een goed geschikt instrument voor deze studie, omdat het gespecialiseerd is in het bepalen van restspanningen in een breed scala aan technische materialen, inclusief staal. Het maakt het ook mogelijk om grotere structuren binnen de bundellijn te plaatsen. In dit geval, de niet-destructieve aard van de techniek maakte het mogelijk de correlatie van belang effectief te analyseren, omdat hardheidsprofielen op dezelfde las konden worden bepaald na de neutronendiffractietests voor restspanning."