Uma parceria liderada pelo WMG da Universidade de Warwick, com o Institut Laue-Langevin (ILL), Tata Steel, e o Conselho de Pesquisa de Ciências Físicas e de Engenharia (EPSRC) está usando um fluxo de nêutrons do reator nuclear do ILL em um novo projeto para examinar as soldas críticas de segurança em carros feitos com aço ao boro.

O aço ao boro endurecido por prensagem é um aço de ultra alta resistência usado em uma variedade de indústrias, com uma aplicação particularmente importante na indústria automotiva. Uma grande proporção de fabricantes de automóveis usa aço ao boro para componentes estruturais e sistemas anti-intrusão em automóveis, uma vez que fornece alta resistência e potencial de redução de peso, permitindo carros mais fortes, porém mais leves, com maior segurança para os passageiros.

Na indústria automotiva, um dos principais métodos de união para componentes de aço ao boro é a "soldagem por pontos de resistência", com vários milhares de soldas sendo feitas em um único carro. A soldagem a ponto expõe a chapa de aço ao boro diretamente sob os eletrodos "a temperaturas muito altas, fazendo com que o metal exceda a temperatura de fusão e então solidifique rapidamente após o resfriamento. Isso resulta em uma zona afetada pelo calor, onde os contratos materiais circundantes e suas microestruturas são alteradas.

O Dr. Darren Hughes, um dos pesquisadores do WMG no projeto, disse:

"Os fabricantes e projetistas automotivos querem entender os efeitos exatos da soldagem a ponto no aço ao boro, como as zonas afetadas pelo calor podem apresentar dureza reduzida, o que pode, por sua vez, reduzir a resistência dos componentes. No entanto, a maioria dos métodos de varredura convencionais terão dificuldade em penetrar em um material tão forte e desafiador, então decidimos buscar uma parceria com uma instalação de pesquisa que poderia nos dar acesso a meios mais poderosos de realização de testes não destrutivos - um feixe direcionado de feixes de nêutrons gerados por um reator nuclear "

A equipe de pesquisa do WMG da Universidade de Warwick formou uma colaboração entre o Institut Laue-Langevin (ILL), Tata Steel, e o Conselho de Pesquisa em Ciências Físicas e de Engenharia do Reino Unido (EPSRC). A parceria agora começou a usar nêutrons gerados a partir do reator do ILL em sua linha de luz SALSA (Strain Analyzer for Large Scale Applications) para examinar as soldas em aço ao boro e já está obtendo dados úteis devido à capacidade do feixe de nêutrons de penetrar materiais pesados ​​como o boro aço, e a resolução fina que oferece.

WMG Research Fellow Dr. Neill Raath, o pesquisador líder do projeto, disse:

"Nosso estudo determinou pela primeira vez uma forte correlação entre a dureza reduzida em zonas afetadas pelo calor de soldas por pontos de aço ao boro e o aumento da tensão residual. Os resultados indicaram a necessidade de desenvolver novos métodos de soldagem que não tenham o mesmo impacto prejudicial na mecânica propriedades como soldagem por pontos, especialmente porque não há nada que possa ser feito para evitar o revenimento quando a soldagem por pontos é usada em aço ao boro.

Nosso estudo mostrou a necessidade de aplicar métodos alternativos de soldagem que podem prolongar a vida útil do aço ao boro amplamente utilizado em todo o seu potencial. Com vários milhares de soldas sendo feitas em um único carro, trabalhos futuros em técnicas de soldagem com entrada de calor mínimo e tratamentos de soldagem pós-ponto permitirão que os componentes de aço ao boro dos carros mantenham sua dureza e evitem tensões residuais. Mais importante, em última análise, isso fornecerá segurança de primeira linha para os passageiros em veículos mais resistentes, porém mais leves.

A próxima etapa é usar a mesma tecnologia para desenvolver métodos que possam contornar esse problema. Isso incluirá soldagem por pulso magnético, que não usa calor e, como tal, não causa uma zona afetada pelo calor, e tratamento térmico pós-soldagem, que reverte a redução da dureza causada pela soldagem a ponto. Isso será de particular importância para as indústrias que usam aço ao boro, como a automotiva. "

Dr. Thilo Pirling, o cientista ILL que lidera a equipe SALSA do ILL, disse:

"A linha de luz SALSA é um instrumento adequado para este estudo, uma vez que é especializada na determinação de tensões residuais em uma ampla gama de materiais de engenharia, incluindo aços. Também permite que estruturas maiores sejam colocadas dentro da linha de luz. Nesse caso, a natureza não destrutiva da técnica permitiu que a correlação de interesses fosse analisada de forma eficaz, já que os perfis de dureza podem ser determinados na mesma solda após os testes de difração de nêutrons para tensão residual. "