Stahl und Aluminium haben unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften, wie Schmelzpunkt, Wärmeausdehnungskoeffizient, elastischer Modulus, etc., wenn Stahl und Aluminium mit Heißbearbeitung-Schweißtechnik mit vielen Problemen konfrontiert werden, d. h. Aluminium und Stahl, die eine sehr harte und spröde IMP-Phase (intermetallische Phase) bilden,und je größer der Schweißwärmeeingang, desto mehr IMP-Phase erzeugt.Diese spröde Phase zerstört die Gelenke&" Kombi35;39;die statische und dynamische Festigkeit sowie verschlechtert die Gelenk& Kombi3539;Plastizität.Ihre wichtigsten materiellen Unterschiede sind nachstehend aufgeführt:

Eisen kann einen Teil des Aluminiums im festen Zustand schmilzen, aber wenn der Aluminiumgehalt 12% überschreitet, ändert sich die Kristallstruktur radikal und bildet FeAL(Mesh), Fe3AL(Mesh)-Mischungen, die sehr hart (250-520hv) und spröde sind.Weitere Erhöhung, wenn der Aluminiumgehalt im Eisen-Fe2Al (Faktor), Fe2Al5 (eta) und FeAl3 (Theta) Gemisch gebildet wird, die höhere Härte (600-1100 HV) und höhere spröde bieten.Dieses spröde Material resultiert aus der Diffusion von Eisen in Aluminium oder Aluminium in Eisen.Wenn das elektrochemische Potential von zwei verschiedenen Materialien unterschiedlich ist, tritt Molekulardiffusion auf, um den möglichen Unterschied auszugleichen.Je größer der potentielle Unterschied (E~ 1.22v für Eisen und Aluminium), desto größer ist die Diffusionsgeschwindigkeit.  

Wenn jedoch die Dicke der IMP-spröden Phase des geschweißten Gelenks weniger als zehn m ist, wird seine Sprödigkeit weniger wichtig und offensichtlich.An dieser Stelle hängt die Leistung des Werkstücks vor allem von der Zähigkeit des Grundmaterials ab.Die Korrosion ist ein weiteres großes Problem, da das elektrochemische Potential der beiden Materialien sehr unterschiedlich ist, was zu Elektrolyse (einer Batterie äquivalent) führt.Aluminium dagegen hat ein geringes Potential und eine negative Elektrode, die mit Elektrolyse korrodiert.Zusammenfassend muss das Schweißen von Stahl und Aluminium zwei Anforderungen erfüllen:

Dicke der IMP-Phase am Gelenk < 10 m

Korrosion von Basismaterial nach dem Schweißen verhindern

Um diese beiden Anforderungen zu erfüllen, ist ein niedriger Wärmeeintrag erforderlich, gefolgt von einer speziellen Draht- oder Schweißkorrosionsschutzbehandlung.

Die CMT-Technologie (Cold Metal Transfer) wird auf der Grundlage des Kurzschlusswechsels entwickelt und ihr Wärmeeingang ist deutlich geringer als das normale GMAW-Schweißen.Der Prozess ist: der Lichtbogen brennt, der Draht drückt nach vorne, bis sich die Tröpfchen verkürzen, an welchem Punkt die Leitungsgeschwindigkeit kehrt, der Draht zieht zurück, und Strom und Spannung sind fast Null.Nachdem der nächste Kreislauf gebildet ist, zündet sich der Lichtbogen wieder an und der Tropfenübergang beginnt wieder, bevor der Draht wieder aufgenommen wird.Die durchschnittliche Frequenz dieser Vorschub-/Rücklaufbewegung beträgt bis zu 70Hz.

Der Erfolg basiert auf verzinktem Stahl und Aluminium, das Schweißexperiment ist wie folgt: Aluminiumdicke ist 0,8 3 mm, Füllmaterial für Aluminium-Silizium-Material, durch Schmelzen von Aluminium und Zink, die auf der Oberfläche der Schweißnaht aus Stahl gebildet werden.Basic experiment wird in 1 mm auf der Verbindung aus Stahl und Aluminium abgeschlossen.Die folgende Tabelle ist die durchschnittliche Intensität der Prüfung.

Es ist unvermeidlich, dass in der wärmebeeinflussten Zone des CMT-Prozesses eine gewisse Festigkeitsverlust auftritt.Beim Schweißen wärmebehandelt   Aluminium Legierung   (6000-Serie), die hitzebeeinflusste Zone wird 30-40% durch Niederschlagskristallisierung in eine Mischkristallstruktur verlieren.Daher ist die hitzebeeinflusste Zone dieses Gelenks der schwächste Teil, und die niedrigste Zugfestigkeit beträgt etwa 60% der des Aluminiummaterials.Bei natürlich gehärteten Aluminiumlegierungen (5000-Serie) wird durch Rekristallisierung auch die Festigkeit der wärmebeeinflussten Zone reduziert.Die Reduzierung der Festigkeit hängt vom Wärmeeingang im Vorbehandlungs- und Schweißprozess ab.Die Fraktur tritt hauptsächlich in der wärmebeeinflussten Zone auf.

Experimentelle Daten zeigen, dass das Schweißen von Stahl zu Aluminium möglich ist, obwohl Stahl verzinkt und ein spezielles Niedrigenergieschweißen die Voraussetzung für den Erfolg ist.Die Schweißverbindungen weisen eine hervorragende Zugfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Ermüdungsbeständigkeit auf und beweisen auch, dass der Wert der IMP spröden Phase weniger als 2.5 m ist, was der Schlüssel ist, um die spröde Bruchbildung von Stahl und Aluminium zu verhindern.