Formazione dello strato di barriera

Meccanismo d'azione fisico-chimico

All'interfaccia tra alluminio liquido e acciaio solido, gli atomi di ferro e alluminio diffondono l'uno nell'altro. Durante il raffreddamento si formano fasi intermetalliche fragili come FeAl3 o Fe2Al5. Queste fasi hanno una struttura cristallina molto ordinata senza piani di scorrimento e raggiungono durezze fino a 1000 HV. Lo spessore dello strato cresce esponenzialmente con l'aumentare della temperatura e del tempo di contatto. Un raffreddamento rapido congela uno strato sottile ma duro.

Rilevanza metallurgica e rischi nella saldatura

Lo strato fragile non ha quasi deformabilità. Sotto le tensioni di ritiro durante il raffreddamento, si formano subito cricche lungo lo strato. Il giunto cede già con un carico minimo. A partire da uno spessore dello strato di circa 10 µm, l'intera saldatura diventa inutilizzabile. La diversa dilatazione termica di alluminio e acciaio genera ulteriori tensioni. Possono formarsi porosità se ossidi o umidità rimangono intrappolati nella zona di giunzione.

Pratica in officina e istruzioni operative

La formazione dello strato di barriera può essere solo ridotta, non completamente evitata. Mantieni il tempo di contatto del bagno fuso sotto 0,5 secondi. Limita l'apporto termico con arco corto, velocità di saldatura elevata e corrente bassa. L'obiettivo è uno spessore dello strato intermetallico inferiore a 5 µm. Utilizza pezzi di transizione in alluminio-acciaio placcato per esplosione oppure impiega la saldatura per attrito o quella a laser con controllo energetico preciso. Pulisci accuratamente le superfici da unire e rimuovi gli strati di ossido. Evita di preriscaldare l'acciaio, perché il calore accelera la diffusione.