Barjerinio sluoksnio susidarymas
Barjerinio sluoksnio susidarymas – tai trapių intermetalinių fazių (pvz., Fe2Al5) atsiradimas tiesiogiai sujungimo zonoje, kai suvirinant aliuminis ir plienas trumpam išsilydo. Šis kietas, linkęs įtrūkti sluoksnis atskiria abi medžiagas ir esant apkrovai iškart sulūžta.
Fizikinis-cheminis mechanizmas
Skysto aliuminio ir kieto plieno sąlyčio zonoje geležies ir aliuminio atomai difunduoja vienas į kitą. Vėsdami jie sudaro trapias intermetalines fazes, tokias kaip FeAl3 arba Fe2Al5. Šios fazės turi labai tvarkingą kristalinę struktūrą be slydimo plokštumų ir pasiekia kietumą iki 1000 HV. Sluoksnio storis didėja didėjant temperatūrai ir kontakto laikui eksponentiškai. Greitas aušinimas įšaldo ploną, bet kietą sluoksnį.
Metalurginė reikšmė ir rizika suvirinant
Trapus sluoksnis beveik nepakeliamas deformacijai. Veikiant susitraukimo įtempimams aušinimo metu, išilgai sluoksnio iškart atsiranda įtrūkimų. Sujungimas suyra jau esant nedidelei apkrovai. Nuo maždaug 10 µm sluoksnio storio visas suvirinimo siūlas tampa netinkamas. Skirtingas aliuminio ir plieno šiluminis plėtimasis sukuria papildomus įtempimus. Gali susidaryti porų, jei sujungimo zonoje įsiterpia oksidų arba drėgmės.
Dirbtuvių praktika ir veiksmų nurodymai
Barjerinio sluoksnio susidarymą galima tik sumažinti, bet ne visiškai išvengti. Laikykite lydymosi vonelės kontakto laiką trumpesnį nei 0,5 sekundžių. Apribokite šilumos įvedimą trumpu lanku, dideliu suvirinimo greičiu ir maža srove. Tikslas – intermetalinio sluoksnio storis mažesnis nei 5 µm. Naudokite pereinamuosius elementus iš sprogimo būdu plakiruoto aliuminio-plieno arba naudokite trinties suvirinimą arba lazerinį suvirinimą su tiksliu energijos valdymu. Kruopščiai nuvalykite sujungimo paviršius ir pašalinkite oksidų sluoksnius. Venkite plieno išankstinio kaitinimo, nes šiluma pagreitina difuziją.