Formarea stratului de barieră
Formarea stratului de barieră este apariția fazelor intermetalice fragile (de ex. Fe2Al5) direct în zona de îmbinare, când aluminiul și oțelul se topesc pe scurt timp în timpul sudării. Acest strat dur, predispus la fisurare, separă cele două materiale și crapă imediat la solicitare.
Мecanism fizico-chimic de acțiune
La interfața dintre aluminiul lichid și oțelul solid, atomii de fier și aluminiu difuzează unul în celălalt. La răcire, se formează faze intermetalice fragile precum FeAl3 sau Fe2Al5. Aceste faze au o structură cristalină foarte ordonată, fără plane de alunecare, și ating durități de până la 1000 HV. Grosimea stratului crește exponențial cu temperatura și timpul de contact. Răcirea rapidă îngheață un strat subțire, dar dur.
Relevanță metalurgică și riscuri la sudare
Stratul fragil are aproape zero deformabilitate. Sub tensiunile de contracție la răcire, apar imediat fisuri de-a lungul stratului. Îmbinarea cedează chiar și la solicitări mici. Peste o grosime de aproximativ 10 µm, întreaga cusătură devine inutilizabilă. Diferenta de dilatare termică dintre aluminiu și oțel creează tensiuni suplimentare. Pot apărea pori dacă oxizii sau umiditatea sunt prinși în zona de îmbinare.
Practică în atelier și instrucțiuni de lucru
Formarea stratului de barieră poate fi doar minimizată, nu complet prevenită. Mențineți timpul de contact al băii topite sub 0,5 secunde. Limitați aportul de căldură prin arc scurt, viteză mare de sudare și curent scăzut. Scopul este o grosime a stratului intermetalic sub 5 µm. Utilizați piese de tranziție din aluminiu-oțel placate prin explozie sau folosiți sudarea prin frecare sau sudarea cu laser cu control exact al energiei. Curățați bine suprafețele de îmbinare și îndepărtați straturile de oxizi. Evitați preîncălzirea oțelului, deoarece căldura accelerează difuzia.