Tvorba bariérovej vrstvy
Tvorba bariérovej vrstvy je vznik krehkých intermetalických fáz (napr. Fe2Al5) priamo v spojovacej zóne, keď sa hliník a oceľ pri zváraní krátko roztavia. Táto tvrdá, na trhliny náchylná vrstva oddeľuje oba materiály a pri zaťažení okamžite praskne.
Fyzikálno-chemický mechanizmus účinku
Na rozhraní medzi tekutým hliníkom a tuhou oceľou difundujú atómy železa a hliníka do seba. Pri ochladzovaní vznikajú krehké intermetalické fázy ako FeAl3 alebo Fe2Al5. Tieto fázy majú veľmi usporiadanú kryštálovú štruktúru bez skĺzových rovín a dosahujú tvrdosti až 1000 HV. Hrúbka vrstvy rastie s rastúcou teplotou a dobou kontaktu exponenciálne. Rýchle ochladenie zamrazí tenkú, ale tvrdú vrstvu.
Metalurgický význam a riziká pri zváraní
Krehká vrstva nemá takmer žiadnu tvárnosť. Pri zmrašťovacích napätiach počas ochladzovania sa pozdĺž vrstvy okamžite otvárajú trhliny. Spoj zlyhá už pri malom zaťažení. Od hrúbky vrstvy približne 10 µm sa celý zvar stane nepoužiteľným. Rozdielna tepelná rozťažnosť hliníka a ocele vytvára ďalšie napätia. Môžu vzniknúť póry, ak sa v spojovacej zóne uzavrú oxidy alebo vlhkosť.
Dielenská prax a pokyny
Vznik bariérovej vrstvy sa dá len minimalizovať, nie úplne zabrániť. Drž čas kontaktu s tavným kúpeľom pod 0,5 sekúnd. Obmedz vnášanie tepla krátkym oblúkom, vysokou rýchlosťou zvárania a nízkym prúdom. Cieľom je hrúbka intermetalickej vrstvy pod 5 µm. Použi prechodové dielce z výbuchom plátovaného hliníka a ocele alebo použi trecie zváranie, príp. laserové zváranie s presným riadením energie. Dôkladne očisti spojované plochy a odstráň oxidické vrstvy. Vyhni sa predhrievaniu ocele, pretože teplo urýchľuje difúziu.