Sperrlaagvorming
Sperrlaagvorming is het ontstaan van brosse intermetallische fasen (bijv. Fe2Al5) direct in de verbindingszone wanneer aluminium en staal tijdens het lassen kortstondig smelten. Deze harde, scheurgevoelige laag scheidt beide materialen en breekt direct bij belasting.
Fysisch-chemisch werkingsmechanisme
Op het grensvlak tussen vloeibaar aluminium en vast staal diffunderen ijzer- en aluminiumatomen in elkaar. Tijdens het afkoelen vormen zich brosse intermetallische fasen zoals FeAl3 of Fe2Al5. Deze fasen hebben een zeer geordende kristalstructuur zonder glijdingsvlakken en bereiken hardheden tot 1000 HV. De laagdikte groeit exponentieel met toenemende temperatuur en contacttijd. Snel afkoelen bevriest een dunne, maar harde laag.
Metallurgische relevantie & risico's bij het lassen
De brosse laag heeft bijna geen vervormbaarheid. Onder krimpspanningen tijdens het afkoelen scheuren er direct scheuren langs de laag. De verbinding faalt al bij geringe belasting. Vanaf een laagdikte van ongeveer 10 µm wordt de hele las onbruikbaar. De verschillende thermische uitzetting van aluminium en staal veroorzaakt extra spanningen. Porositeit kan ontstaan als oxiden of vocht worden ingesloten in de verbindingszone.
Werkplaatspraktijk & aanwijzingen
De vorming van de sperlaag kan alleen worden geminimaliseerd, niet volledig worden voorkomen. Houd de contacttijd van het smeltbad onder 0,5 seconden. Beperk de warmte-inbreng door een korte boog, hoge lassnelheid en lage stroom. Het doel is een intermetallische laagdikte onder 5 µm. Gebruik overgangsstukken van explosief geplateerd aluminium-staal of gebruik wrijvingslassen of laserlassen met nauwkeurige energiecontrole. Reinig de verbindingsoppervlakken grondig en verwijder oxidatiehuiden. Vermijd voorverwarmen van het staal, omdat warmte de diffusie versnelt.