L'acciaio e l'alluminio hanno proprietà chimiche e fisiche diverse, come il punto di fusione, il coefficiente di espansione termica, il modulo elastico, ecc., quando l'acciaio saldato e l'alluminio con la tecnologia di saldatura a caldo affronteranno molti problemi, cioè l'alluminio e l'acciaio facili da formare una fase IMP molto dura e fragile (fase intermetallica),e maggiore è l'apporto di calore di saldatura, maggiore è la fase IMP generata.Questa fase fragile distrugge gravemente la articola-;39;la resistenza statica e dinamica, così come deteriora la articola-;39;la plasticità.Le principali differenze fisiche sono riportate di seguito:
Il ferro può fondere una porzione di alluminio allo stato solido, ma quando il contenuto di alluminio supera 12%, la struttura di cristallo cambia radicalmente, formando FeAL(mesh), Fe3Al(mesh) miscele molto dure (250-520hv) e fragili.Un ulteriore aumento, se il contenuto di alluminio nel ferro Fe2Al (fattore), Fe2Al5 (eta) e FeAl3 (theta) si forma, che offrono maggiore durezza (600-1100 HV) e maggiore fragilità.Questo materiale fragile deriva dalla diffusione del ferro in alluminio o alluminio in ferro.Quando il potenziale elettrochimico di due diversi materiali è diverso, la diffusione molecolare si verifica per compensare la differenza potenziale.Maggiore è la differenza potenziale (E~ 1.22v per il ferro e l'alluminio), maggiore è la tendenza alla diffusione.
Tuttavia, quando lo spessore della fase IMP fragile del giunto saldato è meno di dieci m, la sua fragilità diventa meno importante ed evidente.A questo punto, le prestazioni del pezzo dipendono principalmente dalla duttilità del materiale di base.La corrosione è un altro grande problem a perché il potenziale elettrochimico dei due materiali è molto diverso, che porta all'elettrolisi (equivalente a una batteria).L'alluminio, d'altra parte, ha un basso potenziale e un elettrodo negativo, che corrode con l'elettrolisi.Per riassumere, la saldatura di acciaio e alluminio deve soddisfare due requisiti:
spessore della fase IMP alla giuntura < 10 m
Per prevenire la corrosione del materiale di base dopo la saldatura
Per raggiungere questi due requisiti, è necessario un processo a basso consumo di calore, seguito da un trattamento speciale di protezione della corrosione del filo o della saldatura.
La tecnologia CMT (Cold Metal Transfer) è sviluppata sulla base della transizione a corto circuito, e il suo apporto termico è molto più basso rispetto alla normale saldatura GMAW.Il processo è: l'arco brucia, il filo si spinge avanti fino a quando la goccia si accorcia, a quel punto la velocità di alimentazione del filo inverte, il filo si tira indietro, e la corrente e la tensione sono quasi zero.Dopo la formazione del circuito successivo, l'arco riaccende, e la transizione a goccia inizia di nuovo prima che il filo venga riattaccato.La frequenza media di questo movimento di trasmissione/richiamo è fino a 70Hz.
Il successo si basa su acciaio zincato e alluminio, L'esperimento di saldatura è il seguente: la gamma di spessore dell'alluminio è 0.8 3 mm, materiale di riempimento per il materiale di silicio di alluminio, fondendo alluminio e zinco formate sulla superficie della saldatura in acciaio brasato.L'esperimento di base è completato in 1 mm sul giunto di acciaio e alluminio.La tabella seguente è l'intensità media della prova.
E’ inevitabile che vi sia una certa perdita di forza nella zona di calore colpita dal processo CMT.Durante la saldatura lega di alluminio (6000 serie), la resistenza della zona termoinfluenzata perderebbe 30-40% a causa della cristallizzazione delle precipitazioni in una struttura mista di cristalli.Pertanto, la zona termoinfluenzata di questo giunto è la parte più debole, e la resistenza a trazione più bassa è circa sessanta% di quella del materiale a base di alluminio.Per le leghe di alluminio naturalmente indurite (5000 serie), la resistenza della zona colpita dal calore è anche ridotta a causa della ricristallizzazione.La riduzione della resistenza è legata all'apporto di calore nel processo di pretrattamento e saldatura.La frattura si verifica principalmente nella zona colpita dal calore.
I dati sperimentali mostrano che la saldatura dell'acciaio all'alluminio è possibile, sebbene l'acciaio sia galvanizzato e un particolare processo di saldatura a bassa energia siano il presupposto per il successo.Le giunzioni di saldatura presentano un'ottima resistenza alla trazione, resistenza alla corrosione e resistenza alla fatica, e dimostrano anche che il valore della fase EMP fragile è inferiore a 2.5 m, che è la chiave per prevenire la frattura fragile dell'acciaio e dell'articolazione in alluminio.