Образуване на бариерен слой
Образуването на бариерен слой е появата на крехки интерметални фази (напр. Fe2Al5) директно в зоната на съединението, когато алуминий и стомана се разтопят за кратко при заваряване. Този твърд, склонен към напукване слой разделя двата материала и се счупва веднага при натоварване.
Физико-химичен механизъм на действие
На границата между течния алуминий и твърдата стомана железните и алуминиевите атоми дифундират един в друг. При охлаждане се образуват крехки интерметални фази като FeAl3 или Fe2Al5. Тези фази имат много подредена кристална структура без плъзгателни равнини и достигат твърдост до 1000 HV. Дебелината на слоя расте експоненциално с увеличаване на температурата и времето на контакт. Бързото охлаждане замразява тънък, но твърд слой.
Металургично значение и рискове при заваряване
Крехкият слой почти не притежава деформируемост. Под напрежения от свиване при охлаждане по протежение на слоя веднага се появяват пукнатини. Съединението се разрушава още при малко натоварване. При дебелина на слоя около 10 µm целият шев става негоден. Различното топлинно разширение на алуминия и стоманата създава допълнителни напрежения. Могат да се образуват пори, ако оксиди или влага бъдат затворени в зоната на съединението.
Практика в работилницата и указания за действие
Образуването на бариерния слой може да се минимизира, но не и напълно да се предотврати. Поддържай времето на контакт на стопилката под 0,5 секунди. Ограничи внасянето на топлина чрез къса дъга, висока скорост на заваряване и нисък ток. Целта е дебелина на интерметалния слой под 5 µm. Използвай преходни детайли от взривно плакиран алуминий-стомана или приложи триене на заваряване или лазерно заваряване с точно управление на енергията. Почисти старателно съединяваните повърхности и отстрани оксидните слоеве. Избягвай предварително загряване на стоманата, тъй като топлината ускорява дифузията.