Stvaranje barijernog sloja
Stvaranje barijernog sloja je nastanak krhkih intermetalnih faza (npr. Fe2Al5) izravno u zoni spoja kada aluminij i čelik tijekom zavarivanja nakratko rastale. Taj tvrdi, sklon pucanju sloj razdvaja oba materijala i odmah puca pod opterećenjem.
Fizikalno-kemijski mehanizam djelovanja
Na granici između tekućeg aluminija i krutog čelika atomi željeza i aluminija međusobno difundiraju. Prilikom hlađenja nastaju krte intermetalne faze poput FeAl3 ili Fe2Al5. Te faze imaju vrlo uređenu kristalnu strukturu bez kliznih ravnina i postižu tvrdoću do 1000 HV. Debljina sloja raste eksponencijalno s porastom temperature i vremena kontakta. Brzo hlađenje zamrzava tanak, ali tvrd sloj.
Metalurška važnost i rizici pri zavarivanju
Krti sloj gotovo da nema mogućnost deformacije. Pod naprezanjima skupljanja tijekom hlađenja duž sloja odmah nastaju pukotine. Spoj popušta već pri malom opterećenju. Od debljine sloja od oko 10 µm cijeli zavar postaje neupotrebljiv. Različito toplinsko širenje aluminija i čelika stvara dodatna naprezanja. Mogu nastati pore ako se oksidi ili vlaga zarobe u zoni spoja.
Radionička praksa i upute za postupanje
Stvaranje barijernog sloja može se samo minimizirati, ne i potpuno spriječiti. Vrijeme kontakta taline sa zavarom drži ispod 0,5 sekundi. Ograniči unos topline kratkim lukom, velikom brzinom zavarivanja i niskom strujom. Cilj je debljina intermetalnog sloja ispod 5 µm. Koristi prijelazne komade od eksplozivno platiranog aluminija-čelika ili primijeni zavarivanje trenjem, odnosno lasersko zavarivanje s preciznim upravljanjem energijom. Temeljito očisti spojne površine i ukloni oksidne slojeve. Izbjegavaj predgrijavanje čelika jer toplina ubrzava difuziju.