Stål og aluminium har forskellige kemiske og fysiske egenskaber, f.eks. smeltepunkt, varmeudvidende koefficient, elastisk modul osv., når stål og aluminium svejses med højtemperatursvejsningsteknologi, dvs. aluminium og stål, der er lette at danne en meget hård og skrøbelig IMP-fase (intermetallisk fase)og jo større svejsevarme, jo mere IMP-fase genereres.Denne skrøbelige fase ødelægger kraftigt den fælles og dynamiske styrke, og forringer også den fælles masse og masse af plast.39.De vigtigste fysiske forskelle fremgår nedenfor:
Jern kan smelte en del af aluminium i fast stand, men når aluminiumindholdet overstiger 12%, ændrer krystalkonstrukturen radikalt og danner FeAL(mesh), Fe3Al(mesh) blandinger, der er meget hårde (250-520hvil) og skrøbelige.Yderligere forøgelse, hvis aluminiumindholdet i jern Fe2Al (faktor), Fe2Al5 (eta) og FeAl3 (theta) blanding dannes, hvilket giver større hårdhed (600-1100 HV) og højere skørhed.Dette skrøbelige materiale stammer fra spredningen af jern i aluminium eller aluminium i jern.Når to forskellige materialers elektrokemiske potentiale er forskelligt, opstår molekylær diffusion for at kompensere for den potentielle forskel.Jo større den potentielle forskel (E§ 1.22v for jern og aluminium), jo større er diffusionstendensen.
Men når tykkelsen af IMP-skrøbelig fase af den svejsede joint er mindre end ti m, bliver dens skrøbelighed mindre vigtig og indlysende.På dette tidspunkt afhænger arbejdsstykkets ydeevne hovedsagelig af basismaterialets duktivitet.Korrosion er et andet stort problem, fordi de to materialers elektrolyse er meget forskellige, hvilket fører til elektrolyse (svarende til et batteri). Aluminium har på den anden side et lavt potentiale og en negativ elektrode, som ætser med elektrolyse.For at opsummere skal svejsningen af stål og aluminium opfylde to krav:
Tykkelse af IMP-fase ved leddet < 10 m
Til forebyggelse af korrosion af basismateriale efter svejsning
For at opfylde disse to krav er der behov for en lav varmeindgangsproces efterfulgt af en særlig behandling af tråd eller korrosionsbeskyttelse.
CMT-teknologien (Cold Metal Transfer) udvikles på grundlag af kortkredsløbets overgang, og dens varmetilførsel er meget lavere end normal GMAW-svejsning.Processen er: buen brænder, ledningen skubber videre, indtil dråben forkortes, og på det tidspunkt vender strømhastigheden, ledningen trækker tilbage, og strømmen og spændingen er næsten nul.Efter at det næste kredsløb er dannet, blusser buen igen, og dråbeovergangen begynder igen, før ledningen sættes på igen.Den gennemsnitlige frekvens af denne feed/pull back bevægelse er op til 70Hz.
Succesen er baseret på galvaniseret stål og aluminium. Eksperimentet for svejsning er som følger: aluminiumstykkelsesområdet er 0.8 3 mm, fyldningsmateriale til aluminiumssiliciummateriale, ved smeltning af aluminium og zink, der dannes på overfladen af den lodne stålsvejsetråd.Grundlæggende forsøg er afsluttet i 1 mm på sammenføjningen af stål og aluminium.Følgende tabel er den gennemsnitlige intensitet af testen.
Det er uundgåeligt, at der er et vist tab af styrke i den varmeramte zone af CMT-processen.Ved svejsning varmebehandlet legering af aluminium (6000-serien) vil den varmeramte zone miste 30-40% på grund af nedbør krystallisering i en blandet krystal struktur.Derfor er den varmeramte zone i dette led den svageste del, og den laveste trækstyrke er omkring 60% af det aluminiumsbaserede materiales.For naturligt hærdede aluminiumlegeringer (5000-serien) reduceres styrken af den varmeramte zone også på grund af genindvinding.Styrkereduktionen er relateret til varmetilførslen i forbehandlingen og svejsningen.Bruddet forekommer hovedsageligt i den varmeramte zone.
Eksperimentelle data viser, at svejsning af stål til aluminium er mulig, selv om stål galvaniseres, og en særlig lavenergisvejsningsproces er forudsætningen for succes.Disse svejseled har en fremragende trækstyrke, korrosionsbestandighed og træthedsmodstand, og de beviser også, at værdien af IMP-skrøbelig fase er mindre end 2.5 m, som er nøglen til at forhindre knoglebrud i stål- og aluminiumsled.