Formación de capa de reacción
La formación de capa de reacción es la aparición de fases intermetálicas frágiles (p. ej., Fe2Al5) directamente en la zona de unión cuando el aluminio y el acero se funden brevemente durante la soldadura. Esta capa dura y propensa a grietas separa ambos materiales y se rompe inmediatamente bajo tensión.
Mecanismo fisicoquímico de acción
En la interfaz entre el aluminio líquido y el acero sólido, los átomos de hierro y aluminio se difunden entre sí. Al enfriarse, se forman fases intermetálicas frágiles como FeAl3 o Fe2Al5. Estas fases tienen una estructura cristalina muy ordenada sin planos de deslizamiento y alcanzan durezas de hasta 1000 HV. El espesor de la capa crece exponencialmente con el aumento de temperatura y tiempo de contacto. Un enfriamiento rápido congela una capa delgada pero dura.
Relevancia metalúrgica y riesgos en la soldadura
La capa frágil tiene casi ninguna deformabilidad. Bajo tensiones de contracción durante el enfriamiento, se abren grietas inmediatamente a lo largo de la capa. La unión falla incluso con cargas bajas. A partir de un espesor de capa de aproximadamente 10 µm, toda la soldadura se vuelve inutilizable. La diferente expansión térmica del aluminio y el acero genera tensiones adicionales. Pueden aparecer poros si se incluyen óxidos o humedad en la zona de unión.
Práctica de taller e instrucciones de trabajo
La formación de capa de reacción solo se puede minimizar, no prevenir por completo. Mantenga el tiempo de contacto del baño fundido por debajo de 0,5 segundos. Limite la entrada de calor mediante arco corto, alta velocidad de soldadura y baja corriente. El objetivo es un espesor de capa intermetálica inferior a 5 µm. Utilice piezas de transición de aluminio-acero recubiertas por explosión o emplee soldadura por fricción o soldadura por láser con control exacto de energía. Limpie a fondo las superficies de unión y elimine las capas de óxido. Evite precalentar el acero, ya que el calor acelera la difusión.