A liga de alumínio possui excelentes propriedades, como baixa densidade, boa resistência à corrosão e alta condutividade elétrica e térmica. Usar liga de alumínio para substituir o aço pode reduzir bastante o peso das estruturas soldadas. O aço, por outro lado, apresenta boa soldabilidade e propriedades mecânicas. Estruturas soldadas de alumínio-aço têm sido amplamente utilizadas em indústrias como a automotiva e a naval.
O ponto de fusão do alumínio é de 660 graus, que é 700-900 graus menor que o do aço. Durante a soldagem, o alumínio com ponto de fusão mais baixo derrete primeiro, enquanto o aço permanece sem derreter. Devido à diferença significativa de densidade entre o alumínio e o aço, o alumínio na poça fundida tende a flutuar no topo do aço, levando a uma composição irregular na solda após o resfriamento. A grande diferença no coeficiente de expansão linear entre o alumínio e o aço também pode causar tensões residuais consideráveis na junta soldada, o que pode resultar em trincas de soldagem.
Para obter uma conexão confiável de alumínio-aço, é necessário superar o efeito dificultador do filme de óxido na superfície do alumínio e das ligas de alumínio na conexão, bem como prevenir ou reduzir a formação de compostos intermetálicos frágeis na interface entre as ligas de alumínio e o aço. Os métodos de soldagem existentes são:
1. Soldagem por pressão
A soldagem por pressão é um método de conclusão da soldagem aplicando pressão às peças de trabalho durante o processo de soldagem. Ao soldar alumínio e aço, os métodos comuns incluem soldagem explosiva, soldagem por pulso magnético, soldagem por fricção e soldagem por difusão.
2. Brasagem por Fusão
A brasagem por fusão de materiais diferentes de alumínio{0}}aço combina as características da soldagem por fusão e da brasagem. Durante o processo de soldagem, a liga de alumínio e o metal de adição derretem e, após a solidificação, unem-se para formar uma junta de solda por fusão; o aço não derrete e o metal de adição fundido é puxado e preenche a lacuna entre as partes sólidas por ação capilar. O metal de adição líquido se difunde e se dissolve com o aço e, após a solidificação, forma uma forte junta soldada, permitindo a conexão de metais diferentes, liga de alumínio e aço.
3. Brasagem
A brasagem de materiais diferentes de alumínio-aço envolve a colocação do metal de adição no espaço entre as peças soldadas. O aquecimento derrete o metal de adição sem derreter os metais básicos. O metal de adição líquido penetra nas lacunas das partes sólidas e, após resfriamento e solidificação, uma forte conexão é formada.
Entre os três métodos de soldagem para materiais diferentes de alumínio-aço, os processos de soldagem por pressão e brasagem podem obter conexões de alumínio-aço, mas têm certas limitações quanto ao tamanho e formato das peças de trabalho, e a eficiência de produção é baixa. A brasagem por fusão pode controlar os compostos intermetálicos frágeis entre o alumínio e o aço através do metal de adição. Em particular, a brasagem por fusão-alimentada com fio laser tem características como baixa entrada de calor, alta velocidade de soldagem e fácil automação, permitindo a produção de juntas soldadas por fusão eficientes e de alta-qualidade com amplas perspectivas de aplicação.
