Una partnership guidata da WMG presso l'Università di Warwick, con l'Institut Laue-Langevin (ILL), Tata Acciaio, e l'Engineering and Physical Science Research Council (EPSRC) sta utilizzando un flusso di neutroni dal reattore nucleare dell'ILL in un nuovo progetto per esaminare le saldature critiche per la sicurezza nelle auto realizzate con acciaio al boro.

L'acciaio al boro pressato è un acciaio ad altissima resistenza utilizzato in una varietà di settori, con un'applicazione particolarmente importante nell'industria automobilistica. Un'ampia percentuale di case automobilistiche utilizza l'acciaio al boro per componenti strutturali e sistemi antintrusione nelle automobili, in quanto fornisce un'elevata resistenza e un potenziale di risparmio di peso, consentendo auto più forti ma più leggere, con una maggiore sicurezza dei passeggeri.

Nel settore automobilistico, un importante metodo di giunzione per i componenti in acciaio al boro è la "saldatura a punti per resistenza", con diverse migliaia di saldature eseguite su una singola auto. La saldatura a punti espone la lamiera di acciaio al boro direttamente sotto gli elettrodi" a temperature molto elevate, facendo sì che il metallo superi la temperatura di fusione e poi si solidifichi rapidamente dopo il raffreddamento. Ciò si traduce in una zona termicamente alterata, dove il materiale circostante si contrae e le sue microstrutture sono alterate.

Il dottor Darren Hughes, uno dei ricercatori WMG del progetto, ha dichiarato:

"I produttori e i progettisti di automobili vogliono capire gli effetti esatti che la saldatura a punti ha sull'acciaio al boro, poiché le zone termicamente alterate possono presentare una durezza ridotta, che a sua volta può ridurre la forza dei componenti. Tuttavia, la maggior parte dei metodi di scansione convenzionali farà fatica a penetrare in un materiale così forte e impegnativo, quindi abbiamo deciso di cercare una partnership con una struttura di ricerca che potesse darci accesso a mezzi più potenti per condurre test non distruttivi:un raggio diretto da fasci di neutroni generati da un reattore nucleare"

Il gruppo di ricerca WMG presso l'Università di Warwick ha formato una collaborazione tra l'Institut Laue-Langevin (ILL), Tata Acciaio, e l'Engineering and Physical Science Research Council (EPSRC) del Regno Unito. La partnership ha ora iniziato a utilizzare i neutroni generati dal reattore dell'ILL nella sua linea di luce SALSA (Strain Analyzer for Large-Scale Applications) per esaminare le saldature nell'acciaio al boro e sta già ottenendo dati utili grazie alla capacità del raggio di neutroni di penetrare materiali pesanti come il boro acciaio, e la buona risoluzione che fornisce.

Ricercatore WMG Dr Neill Raath, il ricercatore capo del progetto, disse:

"Il nostro studio ha determinato per la prima volta una forte correlazione tra la ridotta durezza nelle zone colpite dal calore delle saldature a punti in acciaio al boro e l'aumento dello stress residuo. I risultati hanno indicato la necessità di sviluppare nuovi metodi di saldatura che non abbiano lo stesso impatto dannoso sulla meccanica proprietà come saldatura a punti, soprattutto perché non si può fare nulla per evitare il rinvenimento quando si utilizza la saldatura a punti su acciaio al boro.

Il nostro studio ha mostrato la necessità di applicare metodi di saldatura alternativi che possono allungare la vita dell'acciaio al boro ampiamente utilizzato al suo pieno potenziale. Con diverse migliaia di saldature eseguite su una singola macchina, il lavoro futuro sulle tecniche di saldatura a apporto minimo di calore e sui trattamenti post saldatura a punti consentirà ai componenti in acciaio al boro delle auto di mantenere la loro durezza ed evitare stress residuo. È importante sottolineare che questo alla fine fornirà la sicurezza dei passeggeri di alto livello in veicoli più forti ma più leggeri.

Il passo successivo consiste nell'utilizzare la stessa tecnologia per sviluppare metodi che possano eludere questo problema. Ciò includerà la saldatura a impulsi magnetici, che non utilizza calore e come tale non provoca una zona termicamente alterata, e trattamento termico post-saldatura, che inverte la riduzione di durezza causata dalla saldatura a punti. Ciò sarà di particolare importanza per le industrie che utilizzano acciaio al boro come l'industria automobilistica".

Dottor Thilo Pirling, lo scienziato ILL che guida il team SALSA di ILL, disse:

"La linea di luce SALSA è uno strumento adatto per questo studio, in quanto è specializzata nella determinazione delle sollecitazioni residue in un'ampia gamma di materiali tecnici, compresi gli acciai. Consente inoltre di posizionare strutture più grandi all'interno della linea di luce. In questo caso, la natura non distruttiva della tecnica ha permesso di analizzare efficacemente la correlazione di interesse, poiché i profili di durezza potrebbero essere determinati sulla stessa saldatura a seguito dei test di diffrazione dei neutroni per lo stress residuo."