Sperresjikt-dannelse
Sperresjikt-dannelse er dannelsen av sprø intermetalliske faser (f.eks. Fe2Al5) direkte i føysonen når aluminium og stål kortvarig smelter under sveising. Dette harde, sprekkutsatte sjiktet skiller begge materialene og brekker umiddelbart ved belastning.
Fysisk-kjemisk virkningsmekanisme
Ved grenseflaten mellom flytende aluminium og fast stål diffunderer jern- og aluminiumatomer inn i hverandre. Ved avkjøling dannes sprø intermetalliske faser som FeAl3 eller Fe2Al5. Disse fasene har en svært ordnet krystallstruktur uten glideplan og oppnår hardheter opp til 1000 HV. Lagtykkelsen vokser eksponentielt med økende temperatur og kontakttid. Rask avkjøling fryser inn et tynt, men hardt lag.
Metallurgisk relevans og risiko ved sveising
Det sprø laget har nesten ingen formbarhet. Under krympespenninger ved avkjøling oppstår det umiddelbart sprekker langs laget. Forbindelsen svikter allerede ved lav belastning. Fra en lagtykkelse på omtrent 10 µm blir hele sveisen ubrukelig. Den ulike varmeutvidelsen til aluminium og stål skaper ekstra spenninger. Porer kan oppstå hvis oksider eller fuktighet blir innestengt i føyingssonen.
Verkstedpraksis og handlingsinstruksjoner
Dannelsen av sperrelaget kan bare minimeres, ikke helt forhindres. Hold smeltebadets kontakttid under 0,5 sekunder. Begrens varmetilførselen med kort lysbue, høy sveisehastighet og lav strøm. Målet er en intermetallisk lagtykkelse under 5 µm. Bruk overgangsstykker av sprengplattert aluminium-stål eller bruk friksjonssveising eller laserstrålesveising med nøyaktig energistyring. Rengjør føyeflatene grundig og fjern oksidsjikt. Unngå forvarming av stålet, da varme fremskynder diffusjonen.