Barjerslāņa veidošanās
Barjerslāņa veidošanās ir trauslu intermetālisku fāžu (piem., Fe2Al5) rašanās tieši savienojuma zonā, kad alumīnijs un tērauds metināšanas laikā īslaicīgi izkūst. Šis cietais, plaisām pakļautais slānis atdala abus materiālus un pie slodzes uzreiz saplīst.
Fizikāli ķīmiskais iedarbības mehānisms
Uz robežvirsmas starp šķidru alumīniju un cietu tēraudu dzelzs un alumīnija atomi difundē viens otrā. Atdzesējot veidojas trauslas intermetāliskas fāzes, piemēram, FeAl3 vai Fe2Al5. Šīm fāzēm ir ļoti sakārtota kristāla struktūra bez slīdes plaknēm, un tās sasniedz cietību līdz 1000 HV. Slāņa biezums pieaug eksponenciāli, palielinoties temperatūrai un kontakta laikam. Ātra atdzesēšana iesaldē plānu, bet cietu slāni.
Metalurģiskā nozīme un riski metināšanā
Trauslajam slānim gandrīz nav deformējamības. Saraušanās spriegumu ietekmē atdzesēšanas laikā gar slāni uzreiz veidojas plaisas. Savienojums sabrūk jau pie nelielas slodzes. Sākot no slāņa biezuma aptuveni 10 µm, visa šuve kļūst nederīga. Atšķirīgā alumīnija un tērauda termiskā izplešanās rada papildu spriegumus. Var veidoties poras, ja savienojuma zonā tiek ieslēgti oksīdi vai mitrums.
Darbnīcas prakse un norādījumi
Barjeras slāņa veidošanos var tikai samazināt, nevis pilnībā novērst. Turiet metināšanas vannas kontakta laiku zem 0,5 sekundēm. Ierobežojiet siltuma ievadi ar īsu loku, lielu metināšanas ātrumu un zemu strāvu. Mērķis ir intermetāliskā slāņa biezums zem 5 µm. Izmantojiet pārejas gabalus no sprādzienmetināta alumīnija-tērauda vai izmantojiet berzes metināšanu vai lāzera metināšanu ar precīzu enerģijas kontroli. Rūpīgi notīriet savienojuma virsmas un noņemiet oksīda slāņus. Izvairieties no tērauda priekšsildīšanas, jo siltums paātrina difūziju.