Bariyer tabakası oluşumu
Bariyer tabakası oluşumu, alüminyum ve çelik kaynak sırasında kısa süreli eridiğinde füzyon bölgesinde doğrudan gevrek intermetalik fazların (örn. Fe2Al5) oluşmasıdır. Bu sert, çatlamaya eğilimli tabaka iki malzemeyi ayırır ve yük altında hemen kırılır.
Fiziko-kimyasal etki mekanizması
Sıvı alüminyum ile katı çelik arasındaki ara yüzeyde demir ve alüminyum atomları birbirine difüze olur. Soğuma sırasında FeAl3 veya Fe2Al5 gibi gevrek intermetalik fazlar oluşur. Bu fazlar, kayma düzlemi olmayan çok düzenli bir kristal yapıya sahiptir ve 1000 HV'a kadar sertliklere ulaşır. Tabaka kalınlığı, artan sıcaklık ve temas süresiyle üstel olarak büyür. Hızlı soğutma, ince ama sert bir tabakayı dondurur.
Metalurjik önemi ve kaynakta riskler
Gevrek tabaka neredeyse hiç şekillendirilebilirliğe sahip değildir. Soğuma sırasında büzülme gerilmeleri altında, tabaka boyunca hemen çatlaklar oluşur. Bağlantı düşük yükte bile bozulur. Yaklaşık 10 µm tabaka kalınlığından itibaren tüm kaynak dikişi kullanılamaz hale gelir. Alüminyum ve çeliğin farklı termal genleşmesi ek gerilimler yaratır. Füzyon bölgesinde oksitler veya nem hapsolursa gözenekler oluşabilir.
Atölye pratiği ve uygulama talimatları
Bariyer tabakası oluşumu sadece en aza indirilebilir, tamamen önlenemez. Kaynak havuzu temas süresini 0,5 saniyenin altında tut. Kısa ark, yüksek kaynak hızı ve düşük akım ile ısı girdisini sınırla. Hedef, 5 µm altında bir intermetalik tabaka kalınlığıdır. Patlamalı kaplama alüminyum-çelik geçiş parçaları kullan veya sürtünme kaynağı ya da hassas enerji kontrolü ile lazer ışın kaynağı uygula. Füzyon yüzeylerini iyice temizle ve oksit tabakalarını gider. Çeliği ön ısıtma yapmaktan kaçın, çünkü ısı difüzyonu hızlandırır.