Hliníková slitina má vynikající vlastnosti, jako je nízká hustota, dobrá odolnost proti korozi a vysoká elektrická a tepelná vodivost. Použití hliníkové slitiny jako náhrada oceli může výrazně snížit hmotnost svařovaných konstrukcí. Ocel má naproti tomu dobrou svařitelnost a mechanické vlastnosti. Hliníkové-ocelové svařované konstrukce se široce používají v průmyslových odvětvích, jako je výroba automobilů a lodí.
Teplota tání hliníku je 660 stupňů, což je o 700-900 stupňů nižší než u oceli. Během svařování se nejprve roztaví hliník s nižší teplotou tání, zatímco ocel zůstane neroztavená. Kvůli značnému rozdílu hustoty mezi hliníkem a ocelí má hliník v roztavené lázni tendenci plavat na povrchu oceli, což vede k nerovnoměrnému složení ve svaru po ochlazení. Velký rozdíl v koeficientu lineární roztažnosti mezi hliníkem a ocelí může také způsobit značné zbytkové napětí ve svarovém spoji, které může mít za následek vznik trhlin při svařování.
K dosažení spolehlivého spojení hliník-oceli je nutné překonat rušivý vliv oxidového filmu na povrchu hliníku a hliníkových slitin na spojení a také zabránit nebo omezit tvorbu křehkých intermetalických sloučenin na rozhraní mezi slitinami hliníku a ocelí. Existující metody svařování jsou:
1. Tlakové svařování
Tlakové svařování je metoda dokončení svařování aplikací tlaku na obrobky během procesu svařování. Při svařování hliníku a oceli patří mezi běžné metody výbušné svařování, magnetické pulzní svařování, třecí svařování a difúzní svařování.
2. Fúzní pájení
Tavné pájení hliníkových-ocel odlišných materiálů kombinuje vlastnosti tavného svařování i pájení. Během procesu svařování se hliníková slitina a přídavný kov roztaví a po ztuhnutí se spojí a vytvoří tavný svar; ocel se netaví a roztavený přídavný kov je vtahován do a vyplňuje mezeru mezi pevnými částmi kapilárním působením. Tekutý přídavný kov difunduje a rozpouští se s ocelí a po ztuhnutí vytváří pevný pájený spoj umožňující spojení rozdílných kovů hliníkové slitiny a oceli.
3. Pájení
Pájení hliníku-oceli různých materiálů zahrnuje umístění přídavného kovu do mezery mezi svařované díly. Zahříváním se roztaví přídavný kov bez roztavení základních kovů. Tekutý přídavný kov proniká do mezer pevných částí a po ochlazení a ztuhnutí se vytvoří pevné spojení.
Mezi třemi metodami svařování hliníku-oceli lze dosáhnout spojů hliníku-oceli pomocí tlakového svařování a pájení, ale mají určitá omezení, pokud jde o velikost a tvar obrobků, a efektivita výroby je nízká. Fúzní pájení může kontrolovat křehké intermetalické sloučeniny mezi hliníkem a ocelí prostřednictvím přídavného kovu. Zejména fúzní pájení-napájené laserovým drátem má vlastnosti, jako je nízký tepelný příkon, vysoká rychlost svařování a snadná automatizace, což umožňuje výrobu vysoce kvalitních a účinných spojů pájených tavením se širokými vyhlídkami na použití.
