La demande de briquet, plus forte, et des matériaux plus durables pour une utilisation dans les véhicules n'a jamais été aussi élevé. Les entreprises recherchent des matériaux nouveaux et avancés tels que les aciers légers avancés à haute résistance (AHSS) pour développer des composants automobiles qui contribuent à augmenter l'efficacité du gaz, réduire les coûts d'entretien, et sauver des vies.

Des chercheurs de la United States Steel Corporation (USS) ont récemment utilisé des neutrons à la source de neutrons de spallation du laboratoire national d'Oak Ridge pour mieux comprendre les propriétés de l'AHSS hydroformé et comment il réagit aux contraintes résiduelles introduites lors de la fabrication.

"Parce qu'il s'agit d'un nouveau matériau contenant de l'austénite retenue, nous devons mieux comprendre ses performances, " dit Lu Huang, Ingénieur de recherche industrielle USS. « Une meilleure compréhension de la façon dont ce matériau répond aux différents processus de fabrication comme l'emboutissage ou l'hydroformage nous aidera à valider des modèles d'ingénierie qui faciliteront à leur tour la conception et la production de composants automobiles plus légers, plus forte, et plus durable."

Huang a déclaré que l'instrument VULCAN du SNS était le meilleur outil pour cette recherche en raison de sa capacité à résoudre spatialement la contrainte résiduelle dans les composants. L'environnement d'échantillonnage de VULCAN peut également accueillir de gros composants automobiles sous observation dans des conditions de fonctionnement réalistes.

« Sur la base de la littérature, nous savions que d'autres avaient utilisé la technique de diffraction des neutrons par balayage linéaire pour étudier la contrainte résiduelle dans les constructions soudées pour le soudage, " Huang a déclaré. "Nous avons constaté que cela est également très applicable lorsque nous examinons les pièces telles que formées, en particulier ceux formés avec AHSS."

La diffraction des neutrons fournit des mesures non destructives des contraintes résiduelles au sein de la pièce formée en AHSS, permettant d'observer les propriétés intrinsèques des pièces hydroformées et d'examiner de manière très détaillée leur émergence à travers différentes sections et réseaux. Cette connaissance fondamentale des caractéristiques de l'acier, Huang a dit, a également jeté les bases pour sonder l'impact des contraintes résiduelles dans les pièces en acier hydroformé sur la durabilité des véhicules.

Les chercheurs ont combiné les données neutroniques sur la distribution des contraintes résiduelles avec des simulations informatiques pour voir s'ils pouvaient améliorer les modèles que les ingénieurs utilisent pour la conception et la fabrication de pièces automobiles.

« Un véhicule est constamment en fatigue, ou force cyclique, les constructeurs automobiles veulent donc s'assurer que le véhicule sera sûr au cours d'une certaine durée de vie, " Huang a déclaré. "Le stress résiduel dans la pièce telle que formée peut affecter sa performance en fatigue. Cependant, l'effet de la contrainte résiduelle sur les performances de fatigue n'est généralement pas intégré dans la simulation en raison du manque de données de contrainte résiduelle ou de modèles de matériaux validés. »

L'équipe de recherche a récemment publié ses résultats dans un document technique de SAE International qui, espère-t-il, permettra aux entreprises de concevoir plus rapidement et plus facilement des composants automobiles plus légers, plus durable, et plus sûr.

"Nous pensons que nos simulations et tests aideront les scientifiques et les ingénieurs à comprendre les performances de fatigue des pièces automobiles et comment les différents processus de fabrication peuvent l'affecter, " Huang a déclaré. "Les données sur les contraintes résiduelles de notre expérience peuvent également créer un nouveau précédent de précision et de spécialisation pour les validations et les sélections de modèles de matériaux dans la prédiction ou la modélisation des contraintes résiduelles.

Les coauteurs de Lu Huang incluent Xiaoming Chen de l'USS et Dunji Yu, Yan Chen, et Ke An de l'ORNL. Les chercheurs de l'USS ont reçu du temps de faisceau dans le cadre du programme d'applications industrielles du Shull Wollan Center, un institut conjoint des sciences neutroniques.