Ο χάλυβας και το αλουμίνιο έχουν διαφορετικές χημικές και φυσικές ιδιότητες, όπως το σημείο τήξης, ο συντελεστής θερμικής επέκτασης, ο ελαστικός modulus κ.λπ., όταν ο χάλυβας συγκόλλησης και το αλουμίνιο με τεχνολογία θερμής επεξεργασίας θα αντιμετωπίσουν πολλά προβλήματα, δηλαδή το αλουμίνιο και το χάλυβα που είναι εύκολο να σχηματίσουν μια πολύ σκληρή και εύθραυστη φάση ΜΟΠ (ενδιάμεση φάση),Και όσο μεγαλύτερη είναι η εισροή θερμότητας συγκόλλησης, τόσο μεγαλύτερη είναι η φάση ΜΟΠ.Αυτή η εύθραυστη φάση καταστρέφει σοβαρά την στατική και δυναμική δύναμη της άρθρωσης και του αρθρώματος3539.Οι κύριες φυσικές διαφορές τους παρουσιάζονται παρακάτω:
Το σίδηρο μπορεί να λιώσει ένα τμήμα αλουμινίου στη στερεά κατάσταση, αλλά όταν η περιεκτικότητα του αλουμινίου υπερβαίνει το 12%, η κρυσταλλική δομή αλλάζει ριζικά, σχηματίζοντας Feal(ματιών), Fe3al(ματιών) μείγματα Fe3al(ματιών) που είναι πολύ σκληρά (250-520hV) και εύθραυστα.Περαιτέρω αύξηση, εάν σχηματιστεί η περιεκτικότητα σε αλουμίνιο στο μείγμα σιδήρου Fe2Al (συντελεστής), Fe2Al5 (eta) και FeAl3 (θήτα), το οποίο προσφέρει μεγαλύτερη σκληρότητα (600-1100 HV) και μεγαλύτερη βρεφικότητα.Αυτό το εύθραυστο υλικό προκύπτει από τη διάχυση σιδήρου σε αλουμίνιο ή αλουμίνιο σε σίδηρο.Όταν το ηλεκτροχημικό δυναμικό δύο διαφορετικών υλικών είναι διαφορετικό, η μοριακή διάχυση συμβαίνει για να αντισταθμιστεί η δυνητική διαφορά.Όσο μεγαλύτερη είναι η δυνητική διαφορά (E~1.22v για το σίδηρο και το αλουμίνιο), τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση διάχυσης.
Ωστόσο, όταν το πάχος της εύθραυστης φάσης της συγκολλημένης άρθρωσης είναι μικρότερο από το 10 m, η εύθραυστη του κατάσταση καθίσταται λιγότερο σημαντική και προφανής.Σε αυτό το σημείο, η απόδοση του εργαζομένου εξαρτάται κυρίως από την πλαστιμότητα του βασικού υλικού.Η διάβρωση είναι άλλο ένα μείζον πρόβλημα, διότι η ηλεκτροχημική δυνατότητα των δύο υλικών είναι αρκετά διαφορετική, η οποία οδηγεί σε ηλεκτρόλυση (ισοδύναμη με μια μπαταρία).Για να συνοψίσουμε, η συγκόλληση χάλυβα και αλουμινίου πρέπει να πληροί δύο απαιτήσεις:
πάχος της φάσης ΜΟΠ στην άρθρωση < 10 m
Για την πρόληψη της διάβρωσης του βασικού υλικού μετά τη συγκόλληση
Για την επίτευξη των δύο αυτών απαιτήσεων απαιτείται διαδικασία χαμηλής εισροής θερμότητας, ακολουθούμενη από ειδική κατεργασία διάβρωσης με σύρμα ή συγκόλληση.
Η τεχνολογία CMT (ψυχρή Μετατροπή Μέτρων) αναπτύσσεται με βάση τη μετάβαση βραχυκυκλώματος και η εισροή θερμότητας είναι πολύ χαμηλότερη από την κανονική συγκόλληση του GMAW.Η διαδικασία είναι: εγκαύματα του τόξου, το καλώδιο σπρώχνει προς τα εμπρός μέχρι η σταγόνα να μικρύνει, όπου η ταχύτητα τροφοδοσίας του καλωδίου αντιστρέφεται, το καλώδιο τραβάει πίσω, και το ρεύμα και η τάση είναι σχεδόν μηδενική.Μετά το σχηματισμό του επόμενου κυκλώματος, το τόξο αναζωπυρώνεται, και η μετάβαση του σταγονιδίου ξεκινά ξανά πριν επανασυνδεθεί το καλώδιο.Η μέση συχνότητα αυτής της κίνησης μετάδοσης/έλξης είναι μέχρι και 70Hz.
Η επιτυχία βασίζεται στο γαλβανισμένο ατσάλι και το αλουμίνιο. το πείραμα συγκόλλησης έχει ως εξής: το εύρος πάχους του αλουμινίου είναι 0.8 3 mm, υλικό πλήρωσης για υλικό πυριτίου αλουμινίου, με τήξη αλουμινίου και ψευδαργύρου που σχηματίζεται στην επιφάνεια της σιδηρουργίας συγκολλητικής άρθρωσης χάλυβα.Το βασικό πείραμα ολοκληρώνεται σε ένα mm στην ένωση χάλυβα και αλουμινίου.Ο ακόλουθος πίνακας είναι η μέση ένταση της δοκιμής.
Είναι αναπόφευκτο ότι υπάρχει κάποια απώλεια αντοχής στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα της διεργασίας CMT.Κατά τη θερμική συγκόλληση κράμα αλουμινίου (σειρά 6000), η δύναμη της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα θα χάσει 30-40% λόγω της κατακρήμνισης σε κρυστάλλινη δομή μεικτού κρυστάλλου.Συνεπώς, η ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα είναι το πιο αδύναμο μέρος, και η χαμηλότερη αντοχή εφελκυσμού είναι περίπου 60% του υλικού με βάση το αλουμίνιο.Για φυσικά σκληρυμένα κράματα αλουμινίου (σειρά 5000), η αντοχή της επηρεαζόμενης από τη θερμότητα ζώνης μειώνεται επίσης λόγω της αποπροσανατολισμού.Η μείωση της αντοχής σχετίζεται με την εισροή θερμότητας κατά τη διαδικασία προ της επεξεργασίας και συγκόλλησης.Το κάταγμα συμβαίνει κυρίως στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα.
Τα πειραματικά δεδομένα δείχνουν ότι η συγκόλληση του χάλυβα με το αλουμίνιο είναι δυνατή, αν και ο χάλυβας είναι ενεργοποιημένος και μια ειδική διαδικασία συγκόλλησης χαμηλής ενέργειας είναι η προϋπόθεση για την επιτυχία.Οι συγκολλητικές αρθρώσεις παρουσιάζουν εξαιρετική αντοχή εφελκυσμού, αντοχή στη διάβρωση και αντοχή στην κόπωση, και αποδεικνύουν επίσης ότι η τιμή της εύθραυστης φάσης IMP είναι μικρότερη του 2.5 m, το οποίο είναι το κλειδί για την πρόληψη του εύθραυστου κατάγματος του χάλυβα και της άρθρωσης αλουμινίου.