Sperrelagsdannelse
Sperrelagsdannelse er dannelsen af sprøde intermetalliske faser (f.eks. Fe2Al5) direkte i fugezonen, når aluminium og stål kortvarigt smelter under svejsning. Dette hårde, revnetilbøjelige lag adskiller de to materialer og brækker straks under belastning.
Fysisk-kemisk virkningsmekanisme
Ved grænsefladen mellem flydende aluminium og fast stål diffunderer jern- og aluminiumatomer ind i hinanden. Ved afkøling dannes sprøde intermetalliske faser som FeAl3 eller Fe2Al5. Disse faser har en meget ordnet krystalstruktur uden glideplaner og opnår hårdheder op til 1000 HV. Lagtykkelsen vokser eksponentielt med stigende temperatur og kontakttid. Hurtig afkøling fastholder et tyndt, men hårdt lag.
Metallurgisk relevans & risici ved svejsning
Det sprøde lag har næsten ingen formbarhed. Under krympespændinger ved afkøling opstår der straks revner langs laget. Forbindelsen svigter allerede ved lav belastning. Fra en lagtykkelse på ca. 10 µm bliver hele svejsesømmen ubrugelig. Den forskellige varmeudvidelse af aluminium og stål skaber yderligere spændinger. Porer kan opstå, hvis oxider eller fugt indesluttes i fugezonen.
Værkstedspraksis & handlingsanvisninger
Dannelsen af spærrelaget kan kun minimeres, ikke helt forhindres. Hold smeltebadets kontakttid under 0,5 sekunder. Begræns varmetilførslen med kort lysbue, høj svejsehastighed og lav strøm. Målet er en intermetallisk lagtykkelse under 5 µm. Brug overgangsstykker af sprængplateret aluminium-stål, eller brug friktionssvejsning eller lasersvejsning med præcis energistyring. Rengør fugefladerne grundigt, og fjern oxidlag. Undgå forvarmning af stålet, da varme fremskynder diffusionen.