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El acero y el aluminio tienen diferentes propiedades químicas y físicas, como el punto de fusión, el coeficiente de expansión térmica, el módulo elástico, etc. Al soldar acero y aluminio mediante un proceso de soldadura en caliente, se enfrentarán a muchos problemas, es decir, el aluminio y el acero son propensos a forman fases IMP muy duras y quebradizas (fase intermetálica), cuanto mayor es la aportación de calor de soldadura, más fases IMP se generan. Esta fase frágil destruye gravemente la resistencia estática y dinámica de la articulación y reduce la plasticidad de la articulación. Sus principales diferencias físicas son las siguientes:

El acero puede fundir parte del aluminio en estado sólido, pero cuando el contenido de aluminio supera el 12%, la estructura cristalina cambia fundamentalmente, formando una mezcla muy dura (250-520hv) y frágil de FeAL (red) y Fe3Al (red). Si el contenido de aluminio en la mezcla de Fe2Al, Fe2Al5 y FeAl3 aumenta aún más, se obtienen mayor dureza (600-1100 HV) y mayor fragilidad. Este frágil material es el resultado de la difusión del acero en aluminio o del aluminio en acero. Cuando los potenciales electroquímicos de dos materiales diferentes son diferentes, se produce una difusión molecular para compensar la diferencia de potencial. Cuanto mayor sea la diferencia de potencial (E ~ 1.22v de acero y aluminio), mayor será la tendencia a la difusión.

Sin embargo, cuando el espesor de la fase frágil IMP de la junta soldada es inferior a 10 m, su fragilidad se vuelve menos importante y obvia. En este momento, el rendimiento de la pieza de trabajo depende principalmente de la ductilidad del sustrato. La corrosión es otro problema importante, porque el potencial electroquímico de estos dos materiales es completamente diferente, lo que lleva a la electrólisis (equivalente a una batería), mientras que el potencial del aluminio es muy bajo y el electrodo negativo se corroe con la electrólisis. En resumen, la soldadura de acero y aluminio debe cumplir dos requisitos:

1. Espesor de fase IMP en la junta <10 m
2. Evitar la corrosión del metal base después de soldar

Para cumplir con estos dos requisitos, se requiere un proceso de bajo aporte de calor, y luego se requiere un tratamiento especial anticorrosión de alambre de soldadura o costura de soldadura.

La tecnología CMT (transferencia de metal frío) se desarrolla sobre la base de la transferencia de cortocircuito y su aporte de calor es mucho menor que el de la soldadura GMAW ordinaria. El proceso es: el arco se quema y el alambre se empuja hacia adelante hasta que la gota se acorta. En este momento, la velocidad de alimentación del alambre se invierte, el alambre se tira hacia atrás y la corriente y el voltaje son casi cero. Una vez que se forma el siguiente bucle, el arco se vuelve a encender y la transferencia de gotas comienza de nuevo antes de que se vuelva a conectar el cable. La frecuencia promedio de este movimiento de retroalimentación / retroceso es tan alta como 70 Hz.

Un ejemplo de éxito se basa en la soldadura de acero galvanizado y aluminio. El experimento de soldadura es el siguiente: el grosor del aluminio es de 0.83 mm, el relleno es material de aluminio-silicio y la costura de soldadura se forma en la superficie del acero fundiendo aluminio y zinc. Se llevó a cabo una prueba básica de 1 mm en la unión de acero y aluminio. La siguiente tabla es la intensidad media de la prueba.

La pérdida de resistencia de la zona afectada por el calor durante el proceso de transferencia de metal en frío es inevitable. Durante la soldadura y el tratamiento térmico de la aleación de aluminio, la resistencia de la zona afectada por el calor pierde un 30-40% debido a la precipitación de cristales para formar una estructura de cristal mixto. Por lo tanto, la zona de la junta afectada por el calor es la parte más débil de la junta y la resistencia mínima a la tracción es aproximadamente el 60% de la de los materiales a base de aluminio. Para las aleaciones de aluminio endurecidas naturalmente, la resistencia de la zona afectada por el calor también se reduce debido a la recristalización. La reducción de la resistencia está relacionada con la entrada de calor durante el pretratamiento y la soldadura, y la fractura se produce principalmente en la zona afectada por el calor.

Los datos de prueba muestran que es posible soldar acero y aluminio, pero el acero debe estar galvanizado y un proceso de soldadura especial de baja energía es un requisito previo para el éxito. Las juntas soldadas tienen buena resistencia a la tracción, resistencia a la corrosión y resistencia a la fatiga, y la fase frágil IMP es inferior a 2.5 m, que es la clave para evitar la fractura frágil de las juntas acero-aluminio.

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