La demanda de encendedor más fuerte, y materiales más duraderos para su uso en vehículos nunca ha sido tan alto. Las empresas están buscando materiales nuevos y avanzados, como aceros ligeros avanzados de alta resistencia (AHSS) para desarrollar componentes automotrices que ayuden a aumentar la eficiencia del gas. reducir los costos de mantenimiento, y salvar vidas.

Investigadores de la United States Steel Corporation (USS) utilizaron recientemente neutrones en la fuente de neutrones por espalación del Oak Ridge National Laboratory para comprender mejor las propiedades del AHSS hidroformado y cómo responde al estrés residual introducido durante la fabricación.

"Debido a que este es un material nuevo que contiene austenita retenida, necesitamos tener una mejor comprensión de su desempeño, "dijo Lu Huang, Ingeniero de investigación industrial USS. "Una mejor comprensión de cómo este material responde a los diferentes procesos de fabricación, como el estampado o el hidroconformado, nos ayudará a validar modelos de ingeniería que, a su vez, facilitarán el diseño y la producción de componentes de automóviles más ligeros". más fuerte, y más duradero ".

Huang dijo que el instrumento VULCAN en SNS era la mejor herramienta para esta investigación debido a su capacidad para resolver espacialmente la tensión residual en los componentes. El entorno de muestra de VULCAN también puede acomodar grandes componentes automotrices bajo observación en condiciones de funcionamiento realistas.

"Basado en la literatura, sabíamos que otros habían utilizado la técnica de escaneo de líneas de difracción de neutrones para estudiar la tensión residual en las soldaduras para soldar, ", Dijo Huang." Descubrimos que también es muy aplicable cuando miramos las piezas tal como están formadas, especialmente los formados con AHSS ".

La difracción de neutrones proporciona mediciones no destructivas de la tensión residual dentro de la pieza formada con AHSS, lo que permite observar las propiedades intrínsecas de las piezas hidroformadas y examinar su emergencia a través de varias secciones transversales y celosías con gran detalle. Este conocimiento fundamental de las características del acero, Huang dijo:también sentó las bases para investigar el impacto de la tensión residual en las piezas de acero hidroformado en la durabilidad del vehículo.

Los investigadores combinaron los datos de neutrones sobre la distribución del estrés residual con simulaciones por computadora para ver si podían mejorar los modelos que usan los ingenieros para diseñar y fabricar autopartes.

"Un vehículo se fatiga constantemente, o fuerza cíclica, por lo que las compañías automotrices quieren asegurarse de que el vehículo esté seguro dentro de un período de vida determinado, "Huang dijo." El estrés residual en la pieza tal como está formada puede afectar su rendimiento de fatiga. Sin embargo, el efecto de la tensión residual sobre el rendimiento a la fatiga no suele incorporarse en la simulación debido a la falta de datos de tensión residual o modelos de material validados ".

El equipo de investigación publicó recientemente sus resultados en un documento técnico de SAE International que esperan que haga que sea más rápido y fácil para las empresas diseñar componentes de automóviles que sean más livianos. más durable, y más seguro.

"Creemos que nuestras simulaciones y pruebas ayudarán a los científicos e ingenieros a comprender el rendimiento de fatiga de las piezas de automóvil y cómo los diferentes procesos de fabricación pueden afectarlo". "Dijo Huang." Los datos de tensión residual de nuestro experimento también pueden sentar un nuevo precedente de precisión y especialización para validaciones y selecciones de modelos de materiales en la predicción o modelado de tensión residual.

Los coautores de Lu Huang incluyen a Xiaoming Chen de USS y Dunji Yu, Yan Chen, y Ke An de ORNL. Los investigadores de USS recibieron tiempo de haz a través del Programa de Aplicaciones Industriales en el Centro Shull Wollan, un Instituto Conjunto de Ciencias Neutrónicas.