Vznik bariérové vrstvy
Vznik bariérové vrstvy je vytvoření křehkých intermetalických fází (např. Fe2Al5) přímo v oblasti svaru, když se hliník a ocel při svařování krátce nataví. Tato tvrdá, na praskliny náchylná vrstva odděluje oba materiály a při zatížení okamžitě praská.
Fyzikálně-chemický mechanismus účinku
Na rozhraní mezi tekutým hliníkem a pevnou ocelí difundují atomy železa a hliníku do sebe. Při ochlazování vznikají křehké intermetalické fáze jako FeAl3 nebo Fe2Al5. Tyto fáze mají velmi uspořádanou krystalickou strukturu bez skluzových rovin a dosahují tvrdosti až 1000 HV. Tloušťka vrstvy roste exponenciálně s rostoucí teplotou a dobou kontaktu. Rychlé ochlazení zamrazí tenkou, ale tvrdou vrstvu.
Metalurgický význam a rizika při svařování
Křehká vrstva nemá téměř žádnou tvárnost. Při smršťovacím pnutí během ochlazování vznikají podél vrstvy okamžitě trhliny. Spoj selhává už při malém zatížení. Od tloušťky vrstvy asi 10 µm je celý svar nepoužitelný. Rozdílná tepelná roztažnost hliníku a oceli vytváří další pnutí. Póry mohou vznikat, pokud jsou v oblasti svaru zachyceny oxidy nebo vlhkost.
Praxe v dílně a pokyny
Vznik bariérové vrstvy lze jen minimalizovat, ne úplně zabránit. Udržuj dobu kontaktu s roztavenou lázní pod 0,5 sekund. Omezte tepelný příkon krátkým obloukem, vysokou rychlostí svařování a nízkým proudem. Cílem je tloušťka intermetalické vrstvy pod 5 µm. Použij přechodové kusy z plátovaného hliníku-oceli (explozivně plátované) nebo použij třecí svařování či laserové svařování s přesnou regulací energie. Důkladně očisti plochy svaru a odstraň oxidové vrstvy. Vyhni se předehřevu oceli, protože teplo urychluje difuzi.