Aloi aluminium mempunyai sifat yang sangat baik seperti ketumpatan rendah, rintangan kakisan yang baik, dan kekonduksian elektrik dan haba yang tinggi. Menggunakan aloi aluminium untuk menggantikan keluli boleh mengurangkan berat struktur yang dikimpal. Keluli, sebaliknya, mempunyai kebolehkimpalan dan sifat mekanikal yang baik, jadi aluminium-struktur dikimpal keluli digunakan secara meluas dalam industri seperti automotif dan pembinaan kapal.
Aluminium mempunyai takat lebur 660 darjah, iaitu 700-900 darjah lebih rendah daripada keluli. Semasa mengimpal, aluminium lebur yang lebih rendah cair terlebih dahulu manakala keluli masih pepejal. Kerana perbezaan ketara dalam ketumpatan antara aluminium dan keluli, aluminium dalam kolam lebur cenderung terapung di atas keluli, yang boleh menyebabkan komposisi kimpalan tidak sekata selepas penyejukan. Perbezaan besar dalam pekali pengembangan linear antara aluminium dan keluli juga membawa kepada tegasan baki yang tinggi dalam sambungan kimpalan, yang boleh mengakibatkan keretakan kimpalan.
Untuk mencapai sambungan keluli-aluminium yang boleh dipercayai, adalah perlu untuk mengatasi kesan halangan lapisan oksida pada permukaan aluminium dan aloi aluminium, dan untuk mencegah atau mengurangkan pembentukan sebatian antara logam rapuh pada antara muka keluli-aluminium. Kaedah kimpalan sedia ada ialah:
1. Kimpalan Tekanan
Kimpalan tekanan adalah kaedah kimpalan di mana tekanan dikenakan pada bahan kerja (dengan atau tanpa pemanasan) semasa proses kimpalan untuk melengkapkan kimpalan. Apabila mengimpal aluminium dan keluli, kaedah yang biasa digunakan termasuk kimpalan letupan, kimpalan nadi magnetik, kimpalan kacau geseran, dan kimpalan resapan.
2. Fusion Brazing
Pateri gabungan aluminium-bahan berbeza keluli menggabungkan ciri kedua-dua kimpalan gabungan dan pematerian. Semasa proses kimpalan, aloi aluminium dan logam pengisi cair dan, selepas pemejalan, terikat bersama untuk membentuk kimpalan gabungan; sementara itu, keluli tidak cair, dan logam pengisi cair ditarik ke dalam dan mengisi jurang antara bahagian keluli pepejal melalui tindakan kapilari. Pengisi cecair dan keluli meresap dan larut antara satu sama lain, dan selepas pejal, membentuk sambungan pateri yang kuat, membolehkan sambungan aloi aluminium dan logam keluli yang berbeza.
3. Memateri
Memateri aluminium-bahan keluli yang berbeza melibatkan meletakkan logam pengisi di dalam celah sambungan, memanaskannya sehingga cair, manakala logam asas tidak cair. Logam pengisi cecair kemudian meresap ke dalam celah bahan kerja pepejal, dan selepas menyejukkan dan memejal, ia membentuk sambungan yang kuat.
Antara tiga kaedah kimpalan untuk bahan aluminium-keluli yang tidak serupa, kimpalan tekan dan pematerian boleh mencapai aluminium-cantuman keluli, tetapi kaedah tersebut mempunyai had tertentu berkenaan saiz dan bentuk bahan kerja, dan kecekapan pengeluaran adalah rendah. Pateri gabungan boleh mengawal sebatian antara logam rapuh antara aluminium dan keluli melalui logam pengisi. Khususnya, pemateri pematerian gabungan wayar laser-mempunyai input haba rendah, kelajuan kimpalan tinggi dan kemudahan automasi, membolehkan sambungan pateri-yang berkualiti tinggi dan cekap, dengan prospek aplikasi yang luas.
