A demanda por isqueiros, mais forte, e materiais mais duráveis ​​para uso em veículos nunca foi tão grande. As empresas estão procurando materiais novos e avançados, como aços leves avançados de alta resistência (AHSS) para desenvolver componentes automotivos que ajudam a aumentar a eficiência do gás, reduza os custos de manutenção, e salvar vidas.

Pesquisadores da United States Steel Corporation (USS) recentemente usaram nêutrons na Fonte de Nêutrons de Espalação do Laboratório Nacional Oak Ridge para entender melhor as propriedades do AHSS hidroformado e como ele responde à tensão residual introduzida durante a fabricação.

"Por se tratar de um novo material contendo austenita retida, precisamos ter uma melhor compreensão de seu desempenho, "disse Lu Huang, Engenheiro de pesquisa industrial da USS. "Uma melhor compreensão de como este material responde a diferentes processos de fabricação, como estamparia ou hidroformação, nos ajudará a validar modelos de engenharia que, por sua vez, tornarão mais fácil projetar e produzir componentes automotivos mais leves, mais forte, e mais durável. "

Huang disse que o instrumento VULCAN no SNS foi a melhor ferramenta para esta pesquisa por causa de sua capacidade de resolver espacialmente a tensão residual nos componentes. O ambiente de amostra da VULCAN também pode acomodar grandes componentes automotivos sob observação em condições operacionais realistas.

"Com base na literatura, sabíamos que outros usaram a técnica de varredura de linha de difração de nêutrons para estudar a tensão residual em soldagens para soldagem, "Huang disse." Descobrimos que também é muito aplicável quando olhamos para as peças formadas, especialmente os formados com AHSS. "

A difração de nêutrons fornece medições não destrutivas de tensão residual dentro da peça formada com AHSS, tornando possível observar as propriedades intrínsecas das partes hidroformadas e examinar sua emergência em várias seções transversais e reticulados em grande detalhe. Este conhecimento fundamental das características do aço, Huang disse, também lançou as bases para sondar o impacto da tensão residual em peças de aço hidroformado na durabilidade do veículo.

Os pesquisadores analisaram dados de nêutrons sobre distribuição de tensão residual com simulações de computador para ver se eles poderiam melhorar os modelos que os engenheiros usam para projetar e fabricar peças automotivas.

"Um veículo está constantemente passando por fadiga, ou força cíclica, então, as montadoras querem ter certeza de que o veículo estará seguro dentro de um determinado período de vida, "Huang disse." O estresse residual na peça asformada pode afetar seu desempenho de fadiga. Contudo, o efeito da tensão residual no desempenho da fadiga não é normalmente incorporado na simulação devido à falta de dados de tensão residual ou modelos de material validados. "

A equipe de pesquisa publicou recentemente seus resultados em um artigo técnico da SAE International que espera tornar mais rápido e fácil para as empresas projetar componentes automotivos mais leves, mais durável, e mais seguro.

"Acreditamos que nossas simulações e testes ajudarão cientistas e engenheiros a entender o desempenho de fadiga de peças automotivas e como diferentes processos de fabricação podem afetá-lo, "Huang disse." Os dados de tensão residual de nosso experimento também podem abrir um novo precedente de precisão e especialização para validações e seleções de modelos de materiais na previsão ou modelagem de tensão residual.

Os co-autores de Lu Huang incluem Xiaoming Chen da USS e Dunji Yu, Yan Chen, e Ke An de ORNL. Os pesquisadores da USS receberam o tempo de feixe através do Programa de Aplicações Industriais do Shull Wollan Center - um Instituto Conjunto de Ciências Neutrônicas.