©2014 - T. Lenoir
Lastechnologie
Theoretische achtergrond en
praktische realisatie
T. Lenoir
©2014 - T. Lenoir
© Copyright uitgave januari 2015
Wettelijk depot:
ISBN:
Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd
gegevensbestand of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch,
mechanisch, door fotokopieën, opnamen of enige andere manier zonder voorafgaande schriftelijke
toestemming van de auteur.
Ondanks alle zorg die aan de samenstelling van dit boek werd besteed, kan nog de uitgever, nog de
auteur aansprakelijk aanvaarden voor de schade die het gevolg is van onnauwkeurigheden of fouten
in dit boek.
V O O RW O O R D
Lasprocessen zitten in heel wat productieprocessen geïntegreerd en
zijn moeilijk weg te denken. Denk maar aan de automobielindustrie,
kranenbouw, bruggenbouw, prefab loodsen,. . . maar ook in onze
woningen kunnen gelaste constructies voorkomen: in de verwarmingsketel, radiatoren, boiler, gootsteen, raamwerk,. . .
Er zijn enorm veel verschillende lasprocessen met elk hun specifiek doel. Dit handboek geeft een indeling en overzicht van de
verschillende lasprocessen. Er wordt dieper ingegaan op de meest
toegepaste lasprocessen: bekleed elektrodelassen, halfautomaatlassen
en TIG-lassen. Ook wordt er dieper ingegaan op de manieren waarop
plaatmateriaal via thermische methode kan gesneden worden.
Dit handboek is in eerste instantie opgesteld voor studenten die een
professionele bachloropleiding volgen. Meer bepaald voor de opleiding ontwerp- en productietechnologie. Anderzijds kan dit handboek
ook nuttig blijken voor leerlingen uit de richtingen lastechnieken,
vormgevingstechnieken, mechanica, computergestuurde werktuigtechnieken,... Ook in het werkveld kan dit handboek een interessant naslagwerk blijken.
Op verschillende plaatsen zal je hyperlinks en QR codes tegen
komen die verwijzen naar youtube filmpjes of andere nuttige websites.
In de digitale versie van deze cursus, die beschikbaar is gesteld op
toledo, kan je deze links aanklikken en word je vanzelf naar de juiste
site doorverwezen. De QR codes kan je inscannen met een smartphone.
Indien er vragen of opmerkingen zijn over deze boeiende materie
dan ben ik te bereiken via thomas.lenoir@odisee.be.
©2014 - T. Lenoir
Gent, december 2022
versie 2022-2023
december 2022: MIG: stekend of slepend lassen?
april 2022: aanzet en opbouw hoofdstuk metaalkunde voor lassers.
januari 2022: Toevoeging instellingen MIG/MAG lassen.
augustus 2020: Toevoeging paragraaf MIG lassen van aluminium.
voorjaar 2020: Toevoeging van het hoofdstuk “Braseren” na het
volgen van een praktijkopleiding hieromtrent. Toevoeging overzicht
van normen voor smeltlasprocessen.
juni 2019: Aanvullingen in hoofdstuk lasonvolkomenheden.
juni 2018: Update van hoofdstuk lassymbolen. Aanvulling met
WAAM in het hoofdstuk “overzicht van lasmethoden”. Verder zijn
een aantal kleinere correcties en aanvullingen aangebracht.
juni 2017: In deze herdruk zijn de hoofdstukken lastekeningen,
lasonvolkomenheden en berekening van lasnaden verder uitgewerkt.
Verder zijn een aantal kleinere correcties en aanvullingen aangebracht.
Thomas Lenoir
©2014 - T. Lenoir
©2014 - T. Lenoir
I N H O U D S O P G AV E
1 Overzicht van lasmethoden: een greep uit het aanbod
1.1 Smeltlassen
1
1.1.1 Autogeen lassen
1
1.1.2 Thermietlassen
1
1.2 Booglassen
3
1.2.1 Booglassen met beklede elektrode (BMBE)
1.2.2 MIG/MAG-lassen
3
1.2.3 Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM)
1.2.4 TIG lassen
5
1.2.5 Plasmalassen
6
1.2.6 Stiftlassen
6
1.2.7 Elektroslaklassen
7
1.2.8 Onder poederlassen
7
1.3 Warmdruklassen
7
1.3.1 Thermietdruklassen
8
1.3.2 Vlamdruklassen
8
1.3.3 Weerstandslassen
8
1.3.4 Puntlassen
9
1.3.5 Rol(naad)lassen
9
1.3.6 Projectielassen
10
1.3.7 Afbrandstuiklassen
10
1.3.8 Ultrasoon lassen
11
1.3.9 Wrijvingslassen
12
1.3.10 Wrijvingsroerlassen
13
1.3.11 Smeden
13
1.4 Kouddruklassen
13
1.4.1 Explosielassen
14
2 Autogeenlassen
15
2.1 Situering
15
2.2 Principe van het lasproces
15
2.3 De zuurstof-acetyleenvlam
15
2.3.1 De neutrale vlam
17
2.3.2 De carburerende vlam
17
2.3.3 De oxiderende vlam
18
2.4 De gebruikte gassen
18
2.4.1 Acetyleen
18
2.4.2 Zuurstof
18
2.4.3 Andere brandgassen
19
2.5 De gebruikte onderdelen
19
2.5.1 De acetyleenfles
19
2.5.2 De zuurstoffles
20
2.5.3 De gasontspanner (reduceerventiel)
21
2.5.4 De vlamdover
22
2.5.5 De brander
22
2.6 Toevoegmateriaal
26
1
3
4
v
vi
inhoudsopgave
Lastechnieken bij het autogeenlassen
26
2.7.1 Horizontaal lassen
26
2.7.2 Verticaal lassen
27
2.7.3 Boven het hoofd lassen
28
2.7.4 Lassen van pijpen
29
2.8 Hardsolderen/ braseren
30
3 Braseren
33
3.1 Situering
33
3.1.1 Toepassingsgebieden
34
3.2 Principe van het braseerproces
34
3.3 Voorbereiding
36
3.3.1 Keuze van een vloeimiddel
36
3.3.2 Keuze van toevoegmaterialen
37
3.3.3 Instellen van de zuurstof-acetyleenvlam
38
3.4 Uitvoering
39
3.4.1 Verwarmen van de stukken
39
3.4.2 Overzict en aandachtspunten
42
3.5 Nabehandeling
43
4 Booglassen
45
4.1 Inleiding
45
4.2 Boogtheorie
45
4.3 De elektrische vlamboog bij het lassen
46
4.3.1 De rol van de elektronen in de vlamboog
47
4.3.2 De rol van de ionen in de vlamboog
47
4.3.3 Temperatuursverdeling in de vlamboog
47
4.3.4 Gasverplaatsing in de vlamboog
48
4.4 De werking van een continu brandende elektrische
boog
49
4.5 De boogspanning in functie van de booglengte
49
4.6 De boogspanning in functie van de stroomsterkte
50
4.7 Karakteristieken van de stroombronnen
51
4.7.1 Algemeen
51
4.7.2 Eisen gesteld aan de stroombron
53
4.7.3 Horizontale of vlakke stroombronkarakteristiek
4.7.4 Moderne stroombronkarakteristiek
54
4.8 De stabiliteit van de elektrische boog
55
4.8.1 De lasfasen
56
4.8.2 De leegloopspanning
57
4.8.3 Kortsluiting
57
4.8.4 Het trekken van de boog
57
4.8.5 Verandering van de booglengte
58
4.8.6 De druppelovergang
58
4.8.7 Onderbreken van de boog
58
4.8.8 Regelgebied van het toestel
58
5 Soorten lasstroombronnen
59
5.1 Inleiding
59
5.2 Soorten lasstroombronnen
59
©2014 - T. Lenoir
2.7
54
inhoudsopgave
Lastransformator (Eng. welding transformer) –
wisselstroom (primaire & secundaire) of gelijkstroom (secuntair)
59
5.2.2 Lasgelijkrichter (inverter) – gelijkstroom (diode
of thyristor)
60
5.2.3 Lasomvormer – gelijkstroom (elektromotor en
lasdynamo)
61
5.2.4 Lasaggregaat – wissel of gelijkstroom (verbrandingsmotor en lasdynamo)
61
5.3 Veel gebruikte componenten in stroombronnen
62
5.3.1 Transformator
62
5.3.2 Diode
63
5.3.3 Thyristor
63
5.3.4 Transistor
63
5.4 Veel gebruikte termen bij lastoestellen
64
5.4.1 Uo = Openboogspanning (ook nog nullastspanning of leegloopspanning genoemd)
64
5.4.2 ID = Inschakelduur
64
5.4.3 IP beschermingsklasse
64
5.4.4 Hot start-Arc force
65
6 Lassen met beklede elektroden
67
6.1 Inleiding
67
6.2 Werkingsprincipe
67
6.3 Indeling van bekleed elektroden
69
6.3.1 Indeling volgens bekledingstype:
69
6.3.2 Indeling volgens het toepassingsgebied
71
6.3.3 Benaming van elektroden volgens normeringen
6.4 Lassen met gelijkstroom
75
6.5 Instellen van de lasstroom
75
6.5.1 Typische lasparameters bij het BMBE lassen van
RVS
76
7 Halfautomaat lassen (MIG/MAG)
79
7.1 Beschrijving van het proces
79
7.2 Voor- en nadelen ten opzichte van het bekleed elektrodelassen
79
7.3 Toepassingen
80
7.4 Boogkarakteristiek
80
7.4.1 Het Kortsluitbooglassen
81
7.4.2 Globulaire boog
83
7.4.3 Sproeibooglassen
83
7.4.4 Vergelijking kortsluitboog en sproeibooglassen
7.4.5 Pulsbooglassen
84
7.4.6 Dubbel Pulslassen
86
7.5 Instellen van de lasparameters
86
7.5.1 Stroomsoort
86
7.5.2 Stroomsterkte
87
7.5.3 Boogspanning
87
7.5.4 Lassnelheid
87
7.5.5 Uitsteeklengte
88
7.5.6 Stand van de lastoorts
88
©2014 - T. Lenoir
5.2.1
71
84
vii
viii
inhoudsopgave
Gassen
90
7.6.1 Overzicht beschermgassoorten
92
7.6.2 Belang van het gasdebiet en instelregels
92
7.7 Toevoegmateriaal
93
7.7.1 Verpakking van de lasdraad
93
7.7.2 Soorten massieve lasdraad
94
7.7.3 Soorten gevulde lasdraad
94
7.7.4 Lasdraad keuze
95
7.8 Apparatuur
95
7.8.1 Regeling van de stroom-spanning
95
7.8.2 Toorts
97
7.9 Overzicht MAG-lassen van staal
97
7.10 Mig lassen van aluminium 100
8 TIG lassen 105
8.1 Inleiding 105
8.2 Beschrijving van het proces 106
8.2.1 De lasboog 107
8.2.2 Keuze stroomsoort
107
8.2.3 Starten van de boog 108
8.3 De niet afsmeltende elektrode 113
8.3.1 Keuze van de elektrode 114
8.3.2 Vorm van de elektrode 114
8.3.3 Uitsteeklengte en booglengte 118
8.4 Het beschermgas 119
8.4.1 Argon en helium 119
8.4.2 Gasmengsels 120
8.4.3 De hoeveelheid gas 120
8.5 Backing gas 121
8.6 Toevoegmateriaal en typische instellingen bij het lassen
van niet ijzerhoudende metalen 123
8.6.1 Lassen van aluminium 123
8.6.2 Lassen van koper 123
8.7 Lastechnieken bij het TIG lassen 123
8.8 De apparatuur en hoe deze in te stellen. 124
8.8.1 Toorts 124
8.8.2 Stroombron 124
8.8.3 Regelapparatuur 126
8.8.4 DC puls TIG lassen 130
8.8.5 AC TIG lassen
132
9 Lastekeningen 135
9.1 Inleiding 135
9.2 Basissymbool en vormsymbolen 135
9.3 Plaats van de symbolen 139
9.3.1 Ligging van de aanhaallijn 139
9.3.2 Ligging van de referentielijn 140
9.4 Bijkomende symbolen 140
9.4.1 Oppervlak 140
9.4.2 Aanvullende informatie 140
9.4.3 Uitvoeringssymbolen 141
9.4.4 Maataanduiding 141
©2014 - T. Lenoir
7.6
inhoudsopgave
Benamingen van de lasprocessen volgens EN 24063 143
Lastekeningen 144
9.6.1 Lassamenstelling voor reeksvervaardiging 145
9.6.2 Lassamenstelling voor éénmalige vervaardiging
(prototypebouw) 149
9.6.3 Stukkenlijst 149
9.7 Voorbeeldoefeningen 150
10 Lasmethodebeschrijving 151
10.1 Inleiding 151
10.2 Wat is een lasmethodekwalificatie LMK? 151
10.3 Wat is Lasmethodebeschrijving LMB of een Welding
Procedure Specification WPS?
152
10.4 Wat is een lasser kwalificatie? 152
10.5 Lasnaadvoorbereiding 153
10.5.1 Uitvoering van de lasnaad 153
10.5.2 Opzuiveren 154
10.6 Praktijkvoorbeeld 1 155
11 Lasonvolkomenheden 159
11.1 Soorten 159
11.2 Uitwendige fouten 161
11.2.1 Convexe lasnaad (503) 161
11.2.2 asymmetrie (512) 161
11.2.3 Afgezakte lasnaad of Randdoorzakking (509) 162
11.2.4 Randinkartelingen (501) 162
11.2.5 Overmatige doorlassing (504) 162
11.2.6 Scheuren (100) 163
11.2.7 Verspringende plaatranden (507) 163
11.2.8 Breedteverandering van lasnaad (507) (513)
164
11.2.9 Lasspatten (602) 164
11.2.10 Krimpen (500) 165
11.3 Inwendige fouten 166
11.3.1 Bindingsfout op de naadflank (401) 166
11.3.2 Bindingsfout tussen de lasrupsen (401) 166
11.3.3 Onvoldoende inbranding (401) 167
11.3.4 Scheurbenaming i.f.v. positie11.14 op pagina 167 167
11.3.5 Slakinsluiting (301) 171
11.3.6 Gasinsluiting (201) 171
11.4 Opsporen van lasonvolkomenheden 172
11.4.1 Destructief onderzoek
172
11.4.2 Niet destructief onderzoek (NDO)
172
11.5 Toelaatbaarheid van onvolkomenheden 178
11.5.1 Verschillende uitvoeringsklassen van EN1090
nader omschreven: 178
11.5.2 Laskwaliteit 179
11.5.3 Niet destructieve testen volgens ISO 9712 181
11.5.4 Kwaliteitsniveau van imperfecties volgens ENISO 5817 181
12 Kostprijsberekening 185
12.1 Toevoegmateriaal 186
©2014 - T. Lenoir
9.5
9.6
ix
©2014 - T. Lenoir
x
inhoudsopgave
12.2 Theoretische lastijd 186
12.2.1 Theoretische lastijd bij BMBE 186
12.2.2 Theoretische lastijd bij het MAG lassen 186
12.3 Werkuren
187
13 Berekening van lasnaden 189
13.1 Definiëringen en rekenregels 189
13.2 De spanning in een dubbele hoeklas 189
13.2.1 Basisgeval 1: een axiale kracht F1 191
13.2.2 Basisgeval 2: een langskracht F2 191
13.2.3 Basisgeval 3: een dwarskracht F3 191
13.2.4 Basisgeval 4: een buigmoment M4 in het vlak
van plaat A 192
13.2.5 Basisgeval 5: een buigmoment M5 uit het vlak
van plaat A 192
13.2.6 Basisgeval 6: een wringmoment M6 193
13.3 Rekenvoorbeeld 1 193
13.3.1 Oplossing: 194
13.4 Rekenvoorbeeld 2 194
13.5 Rekenvoorbeeld 3 196
14 Metaalkunde voor lassers(metallurgie) 201
14.1 Mechanische eigenschappen van metalen 201
14.1.1 Wat zijn de vier basis types van spanning? 201
14.1.2 Wat is treksterkte? 201
14.1.3 Hoe kunnen we de treksterte bepalen? 202
14.1.4 Hoe kunnen we de hardheid van een metaal
bepalen? 202
14.1.5 Wat zijn de belangrijkste eenheden van hardheid? 203
14.1.6 Wordt de samendrukbaarheid van metalen getest? 203
14.1.7 Wat is vermoeiing en hoe bepalen we deze? 203
14.1.8 Is vermoeiing belangrijk? 203
14.1.9 Wat is impact sterkte en hoe wordt dit gemeten? 203
14.2 Thermische uitzetting 203
14.3 Structuur van metalen 204
14.3.1 Wat zijn de kristalstructuren van gewone metalen? 204
14.3.2 Hoe vormt de kristalstructuur zich in een las? 204
14.3.3 Wat bepaald te korrelgrootte? 204
14.3.4 Waarom is korrelgrootte belangrijk? 204
14.4 Fase transitie diagram??? 205
14.5 Koolstofgehalte van staal en gietijzer 205
14.5.1 Wat is het koolstofgehalte van staal dat we kunnen harden? 205
14.5.2 Wat zijn de vier types van gietijzer en hun belangrijkste eigenschappen? 205
14.6 Ijzer-koolstof diagram 205
14.7 Technieken om metalen sterker te maken 205
©2014 - T. Lenoir
inhoudsopgave
14.7.1 Wat zijn de vier technieken om de sterkte van
metalen te verhogen? 205
14.7.2 Hoe kunnen we de temperatuur van het metaal
bepalen tijdens het harden? 205
14.8 Hoe beïnvloed lassen metalen? 205
14.8.1 Welke temperatuurverandering voelt het metaal
tijdens het lassen? 205
14.8.2 Hoe kunnen we inschatten hoeveel warmte we
in het werkstuk steken tijdens het lassen? 205
14.9 Laseffect op metaal versterkende technieken 207
14.10Warmtebehandeling van Metalen 207
14.11Herkennen en identificeren van metalen 207
14.11.1 Wat zijn de voornaamste testen om metalen te
herkennen? 207
14.12Indeling van aluminiumsoorten 207
14.12.1 Welk toevoegmateriaal heb je nodig om aluminium te lassen? 210
14.13RVS 211
14.13.1 Enkele kenmerken van nieuwe(re) ferritische en
martensitische roesvaste staalkwaliteiten 211
14.13.2 Enkele kenmerken van nieuwere soorten warmgewalst austenitisch roestvast staal 212
14.13.3 Enkele kenmerken van nieuwere duplex roestvaste staalkwaliteiten 212
14.14Koudgewalst blank staal 213
14.15Warmgewalste constructiestalen 213
14.16Hoog sterkte stalen 213
15 Snijprocessen voor plaatbewerking 215
15.1 Zuurstofsnijden 215
15.1.1 Theorie van het zuurstofsnijden van staal 215
15.1.2 Principe van de snijbrander 215
15.1.3 Regeling van de ontspanners 217
15.1.4 Ontsteken en regeling van de voorwarmvlam 217
15.1.5 Aansnijden 218
15.1.6 Snedekwaliteit 219
15.2 Plasmasnijden 219
15.2.1 Principe 220
15.2.2 Stroombron 220
15.2.3 Gas samenstelling 221
15.2.4 Snijkwaliteit 221
15.2.5 Procesvarianten 222
15.3 Lasersnijden 222
15.3.1 Laserlicht genereren 224
15.3.2 Het snijproces 225
15.3.3 Warmte beïnvloede zone
227
15.3.4 CO2 lasers 227
15.3.5 Solid state lasers (Nd:YAG-laser) 227
15.4 Waterstraalsnijden 228
15.4.1 Werkingsprincipe 229
15.4.2 Typische product flow
233
xi
©2014 - T. Lenoir
xii
inhoudsopgave
15.4.3 Te snijden materialen 234
15.4.4 Voordelen
234
15.4.5 Nadelen
235
15.4.6 Kosten
235
15.4.7 Snijparrameters 235
15.4.8 Haalbare toleranties 237
15.5 Overzicht en vergelijking snijprocessen 237
16 Veiligheid: de belangrijkste risico’s bij het lassen 239
16.1 Lasrook 239
16.2 Boogstraling 239
16.3 Elektriciteit 241
16.3.1 Brand 241
16.4 Explosie 243
16.5 Lawaai
244
16.6 Werkhouding
244
16.7 Gouden tips en informatie om veilig om te gaan met
een autogeen las- en snijinstallatie 244
16.7.1 Drukregelaars (EN 2503) 244
16.7.2 Slangen (EN 559) 245
16.7.3 Snelkoppelingen (EN 561) 245
16.7.4 Terugslagveiligheden (EN 730-1) 245
16.7.5 Vlamdovers 246
16.7.6 Brander (EN 5172) 246
17 “Wat hebben we vandaag geleerd?” 249
18 Bijlagen 255
18.1 Overzicht van Europese normen voor smeltlassen 255
18.2 Benaming van de lasprocessen volgens EN 24063 (DIN
1910; ISO 4063)
257
18.3 AWS A5.1 259
18.4 Lasposities 259
18.5 Voorbeeld bekleed elektroden voor reparatie en onderhoudswerken. 260
18.6 Toelaatbare spanning in lasconstructies 262
18.7 Lasbaarheid 266
18.7.1
266
18.8 Kleurcodes gasflessen 266
18.9 Voorbeeld lasmethodebeschrijving (LMB) 266
18.10Checklist “werken met een acetyleen-zuurstofbrander” 268
O V E R Z I C H T VA N L A S M E T H O D E N : E E N G R E E P U I T
HET AANBOD
1
“Met lassen kunnen twee delen onder inwerking van warmte
en/of druk verbonden worden. Er wordt op de plaats
van de verbinding materiaal in vloeibare of deegachtige
toestand gebracht waaraan al dan niet extra lasmateriaal
wordt toegevoegd.”
Deze definitie is geldig voor het lassen van zowel metalen als kunststoffen. Lasverbindingen kunnen gebeuren volgens drie methoden:
• Door middel van warmte: smeltlassen.
• Door middel van druk en warmte: warmdruklassen.
• Door middel van druk: kouddruklassen.
In de marge wordt telkens verwezen naar het procesnummer. Een
overzichtslijst is terug te vinden in bijlage 18.2 op pagina 257.4
Zie figuur1.1 op de volgende pagina
1.1
smeltlassen
Kenmerkend voor smeltlassen is dat de te lassen oppervlakken moeten worden gesmolten en dat tijdens het lassen geen gebruik wordt
gemaakt van externe krachten. In veel gevallen wordt er gesmolten
materiaal via toevoegmateriaal toegevoegd.
©2014 - T. Lenoir
1.1.1
Autogeen lassen
Door gebruik te maken van een acetyleen- en zuurstofvlam bekomt
men een hitte die voldoende groot is (>3000°C) om werkstukken tot
smelten te brengen. Dit proces wordt later nog uitvoerig besproken.
1.1.2
Thermietlassen
Deze methode wordt toegepast om stukken over de gehele oppervlakte te lassen (bijvoorbeeld spoorrails, zie figuur1.2 op pagina 3).
De te lassen delen worden volledig omsloten met een (keramische)
matrijs. Nadien wordt een mengsel (= thermiet) van ijzeroxide en
aluminiumpoeder ontstoken. Hierdoor vormt zicht gesmolten ijzer
dat in de lasnaad loopt. Indien de verhitte delen dan nog eens tegen
elkaar gedrukt worden spreken we van thermietdruklassen.
Procesnummers 3xx.
Indien met
zuurstofacetyleen
gasmengsel gelast
wordt wordt het
procesnummer 311.
Procesnummer 71
thermietlassen
Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe
https://videolab.avnet.kuleuven.be/video/?id=36d5b8e4df3afeb5880e04a71c97b3b3
1
2
overzicht van lasmethoden: een greep uit het aanbod
Overzicht van
voornaamste lasmethoden
smeltlassen
autogeenlassen
[3xx]
thermietlassen
booglassen
[1xx]
Beklede elektrode
druklassen
[4xx]
thermietdruklassen
stiftlassen
vlamdruklassen
percussielassen
MIG/MAG lassen
puntlassen
[21]
(condensatorstiftlassen)
TIG lassen
weerstandslassen
[2xx]
rollassen
[22]
©2014 - T. Lenoir
plasmalassen
projectielassen
[23]
elektroslaklassen
72
Ultrasoonlassen
[41]
Onder
poederdeklassen
drukstuiklassen
Kouddruklassen
[48x]
vlamboogstiftlassen
laserlassen
[52x]
Bundellassen
[5xx]
afbrandstuiklassen
[24]
explosielassen
wrijvingslassen
[42]
Figuur 1.1: Overzicht van enkele lasprocessen
1.2 booglassen
3
Figuur 1.2: Thermietlassen bij spoorrails.
1.2
booglassen
Een elektrische boog tussen een elektrode en het werkstuk levert de
nodige warmte om een smeltbad te doen ontstaan. Deze elektrische
boog kan op meerdere manieren worden aangebracht.
1.2.1
Booglassen met beklede elektrode (BMBE)
Een metalen draad waarrond een bekleding is aangebracht wordt
opgewarmd door er een stroom door te laten vloeien. Er ontstaat een
elektrische boog tussen het werkstuk en de elektrode. Zie figuur1.3.
Hier is de elektrode het warmst waardoor er druppels afsmelten en
een smeltbad ontstaat. Dit proces wordt later nog uitvoerig besproken.
©2014 - T. Lenoir
Procesnummer 1xx
Procesnummer 111.
Dit nummer moet
worden aangebracht
op een lastekening.
Deze wordt naast het
lassymbool geplaatst
om de uitvoerder
duidelijk te maken
via welk proces de
las aangebracht moet
worden.
Figuur 1.3: Schematische weergave BMBE lassen.
1.2.2
MIG/MAG-lassen
Als elektrode wordt gebruik gemaakt van een draad die van een haspel
wordt gewikkeld. Zie figuur1.4 op de pagina hierna. De draad kan
zowel massief of hol zijn en zal bijgevolg al dan niet beschermslak
vormen. Meestal wordt een beschermgas toegepast. Dit proces wordt
later nog uitvoerig besproken.
Procesnummers 131
(MIG);135
(MAG);136 (MAG
met gevulde draad);
137 (MIG met
gevulde draad)
4
overzicht van lasmethoden: een greep uit het aanbod
Figuur 1.4: Schematische weergave MIG/MAG lassen.
1.2.3
Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM)
©2014 - T. Lenoir
Bij Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) wordt een 3D-product
opgebouwd door het leggen van lasrupsen met behulp van een lasrobot. Door deze lasrupsen op elkaar te stapelen wordt het 3D - product
vormgegeven. Er wordt altijd gestart vanop een basisplaat of buis. Er
kan worden gewerkt met een MIG/MAG installatie, TIG installatie of
via onderpoederdeklassen. Voor het toepassen van de WAAM technologie is dus geen speciale apparatuur vereist enkel geschikte software.
Dezelfde neersmeltsnelheid die voor het leggen van een las wordt
toegepast, kan ook bij het WAAM proces worden gebruikt. Hiermee
is WAAM een relatief snel additive manufacturing proces. In functie
van de vorm moet wel een wachttijd gerespecteerd worden om een
volgende laag te starten.
Dit lasproces is ideaal voor het maken van complexe onderdelen,
enkelstuks of in kleine series. Herstellingswerken aan grote, complexe
metalen onderdelen. Daarnaast kunnen verschillende metalen op elkaar geprint worden, denk bijvoorbeeld aan een afwerklaag Duplex.
Een voorbeeld van een stuk dat gemaakt is via WAAM is te zien in
figuur 1.5 op de rechter pagina.
• WAAM kan door ieder bedrijf met een lasrobot worden toegepast.
• Alle materialen die middels MIG/MAG te lassen zijn kunnen
op deze manier worden opgebouwd.
• Maximale afmetingen van de op te bouwen producten zijn alleen
afhankelijk van het werkbereik van de lasrobot.
• Via WAAM kunnen dan ook grote producten worden opgebouwd.
• materiaalverliezen zijn minimaal (bij machinale nabewerking).
Het opgebouwde product zit echter vol met lasspanningen. Daarom is
vrijwel altijd een warmtebehandeling nodig om de lasspanningen weer
uit het product te verwijderen. Ook de stabiliteit en warmteafvoer zijn
van groot belang voor een succesvol WAAM product. Het lasproces
1.2 booglassen
5
moet zo weinig mogelijk warmte toevoegen zodat de onderste lagen
niet opnieuw smelten. Daartegenover staat dat alle lagen voldoende
in elkaar gesmolten moeten zijn. Verschillende fabricanten van lastoestellen ontwikkelden hiervoor speciale programma’s (bv. CMT- cold
metal transfer)
De oppervlakteruwheid is die van een gewone las. Daarom zal het
oppervlak bij veel toepassingen verspanend moeten worden nagewerkt.
Figuur 1.5: Huisman maakt actief gebruik van de 3D WAAM printtechniek
(foto: Huisman)
WAAM werd reeds succesvol gebruikt bij ventilatorbladen, titaniumcomponenten in de vliegtuigindustrie (oorspronkelijk meestal
gefreesd),...
Sommige machinefabricanten combineren additive manufacturing
(WAAM) met subtractive processen (draaien en frezen) in één machine!
(bv. Mazak)
©2014 - T. Lenoir
1.2.4
TIG lassen
De warmte wordt bekomen door een elektrische boog tussen een
niet-afsmeltende elektrode en het werkstuk te trekken. Zie figuur 5. Er
wordt gebruik gemaakt van een beschermgas. Dit proces wordt later
nog uitvoerig besproken.
Figuur 1.6: Schematische weergave TIG lassen.
Procesnummer 141
6
overzicht van lasmethoden: een greep uit het aanbod
1.2.5
Procesnummer 15
Plasmalassen is een verdere verfijning van TIG-lassen. Bij plasmalassen
wordt de elektrode geheel in het snijmondstuk geplaatst. Door de
kleinere opening waar de vlamboog moet door passeren wordt deze
nog fijner ingesnoerd. Hierdoor wordt de energie gerichter op het
werkstuk gebracht en kan de temperatuur plaatselijk oplopen tot
wel 25000°C (Van de Put, 2009). Er is naast het plasmagas ook nog
een beschermgas nodig. Door de hoge temperaturen kunnen ook
materialen met een hoog smeltpunt worden gelast. Door de gerichte
vlamboog kan de warmtebeïnvloede zone1 een stuk gereduceerd
worden ten opzichte van de WBZ bij het TIG lassen. Ook de lasstroom
kan gereduceerd worden.
1.2.6
Procesnummer 78
stiftlassen
Stiftlassen
Dit is geen zuiver booglasproces maar een combinatie van druklassen
en booglassen. Stiftlassen is een lasproces waarmee op een eenvoudige
wijze bouten, stiften, afstandbussen,. . . kunnen aangebracht worden.
De te lassen stift is voorzien van een kleine tip. Deze tip wordt naar het
oppervlak gebracht, waarna er een vlamboog wordt getrokken tussen
tip en werkstuk. De vlamboog laat het materiaal smelten, waarna de
stift in het vloeibare metaal wordt gedrukt. (Van de Put, 2009) Kleine
diameters kunnen zonder beschermgas gelast worden, grote diameters
met beschermgas of een keramische afschermende ring. Zie figuur 1.7.
Er wordt onderscheid gemaakt tussen stiftlassen met condensator
ontlading en met vlamboog (+-vanaf diameter 8 mm), omdat voor
ieder proces een ander type machine moet worden gebruikt.
©2014 - T. Lenoir
Plasmalassen
http://www.youtube.com/watch?v=azwc1hbGE8c
Figuur 1.7: Voorbeeld stiftlassen
1.3 warmdruklassen
1.2.7
Elektroslaklassen
Om lange verticale lassen vlugger te kunnen aanbrengen gebruikt men
dit lasproces. De te lassen delen worden omsloten met een koperen
koker die door het afsmelten van een elektrode volgegoten wordt met
vloeibaar metaal. Laspoeder smelt en vormt een slaklaag. Deze methode wordt veel toegepast in de scheepsbouw en grote machinebouw.
Zie figuur 1.8. (Eng. electro slag welding)
7
http://www.youtube.com/watch?v=oLAGqvQyKPA
Procesnummer 72
elektroslaklassen
Figuur 1.8: Schematische weergave van elektroslaklassen.
1.2.8
Onder poederlassen
Deze methode is geschikt voor horizontale lassen, waaraan hoge eisen
gesteld worden. De elektrische vlamboog wordt volledig bedekt door
een poederlaag. Deze methode wordt veel toegepast in de scheepsbouw en grote machinebouw. Zie figuur 1.9.
Procesnummer 12x
http://www.youtube.com/watch?v=H6QGLGJ-BOE
©2014 - T. Lenoir
onderpoederdeklassen
Figuur 1.9: Schematische weergave onder poederdeklassen.
1.3
warmdruklassen
Voorwerpen worden aaneengelast door de te lassen onderdelen in
een deegachtige of gesmolten toestand te brengen. De warmte die
hiervoor nodig is kan op verschillende manieren gecreëerd worden. In
de hierna volgende processen worden de lasvlakken naar elkaar toe
1 Warmtebeïnvloede zone zullen we verder afkorten als WBZ, in het Engels spreken
we van HAZ (Heat affected zone)
Procesnummer 4xx
8
overzicht van lasmethoden: een greep uit het aanbod
gedrukt. Sommige warmdruklasprocessen hebben een vloeibare fase
(dus met smeltbad) en andere enkel een deegachtige fase (dus zonder
smeltbad).
1.3.1
Thermietdruklassen
Deze methode wordt toegepast om stukken over de gehele oppervlakte te lassen (bv. spoorrails). De te lassen delen worden volledig
omsloten met een mal. Hierop wordt een container met ijzeroxide en
aluminiumpoeder geplaatst. Dit mengsel (thermiet) wordt vervolgens
aangestoken, waardoor zich gesmolten ijzer vormt. Eens vloeibaar
smelt een zegel door en vloeit het tussen de kopse kanten van de te
verbinden onderdelen. Indien we spreken van druklassen dan worden
de verhitte delen vervolgens onder druk tegen elkaar gedrukt. Er
ontstaat een opstuik die nadien weggeslepen moet worden. Zie figuur
1.10.
Figuur 1.10: Schematische weergave van thermietdruklassen
©2014 - T. Lenoir
1.3.2
Vlamdruklassen
vlamdruklassen
Figuur 1.11: Schematische weergave van vlamdruklassen
1.3.3
Procesnummer 2xx
http://www.youtube.com/watch?v=cND6Yixu5AQ
Weerstandslassen
Een elektrische stroom die door de te verbinden delen vloeit (en door
de eventuele luchtspleet ertussen) veroorzaakt tussen beide delen
1.3 warmdruklassen
9
een warmte die zodanig moet zijn dat de aanrakingsvlakken in deegachtige toestand worden gebracht. Weerstandlassen is een vorm van
warmdruklassen.
1.3.4
Puntlassen
Twee te lassen plaatmaterialen worden op elkaar gelegd. Op de plaats
waar de las moet komen, worden twee (koperen) elektroden geplaatst.
De elektrische weerstand van de te lassen platen moet hoger zijn
dat dat van de elektroden. Hierdoor ontstaat warmte op de lasplaats.
Zodra het materiaal plaatselijk in deegachtige toestand is gebracht,
wordt het door de opgelegde druk in elkaar gedrukt. Er is geen beschermgas nodig daar de elektroden de smelt beschermen van de
omgeving. Puntlassen wordt heel veel toegepast om op voorhand gevormde plaatonderdelen van autocarrosserie aan elkaar de verbinden.
Zie figuur 1.12.
Procesnummer 21x
puntlassen
Figuur 1.12: Schematische weergave van puntlassen
©2014 - T. Lenoir
1.3.5
http://www.youtube.com/watch?v=AwL1CAg43PU
http://www.youtube.com/watch?v=PQSrnKqDN-w
Rol(naad)lassen
Het werkingsprincipe is gelijk aan dat van het puntlassen. De puntvormige elektroden zijn vervangen door rollen die als elektrode functioneren. Hiermee kan een continue naad aangebracht worden die
gas en/of vloeistofdicht is. Deze techniek wordt gebruikt voor het
produceren van uitlaten van auto’s en het lassen van radiatoren. Zie
figuur 1.13.
Figuur 1.13: Schematische weergave van rolnaadlassen
Procesnummer 22x
rolnaadlassen
10
overzicht van lasmethoden: een greep uit het aanbod
1.3.6
Procesnummer 23x
projectielassen
http://www.youtube.com/watch?v=Ts4uqZvvZCE
Projectielassen
Een laatste variant van puntlassen is het projectielassen of doordruklassen. Dit lasproces kan worden ingezet als geperste of gestampte
platen moeten verbonden worden aan andere platen. De contactpunten - dit zijn verhogingen of uitstulpingen in een van de te verbinden
delen -worden aan elkaar gelast volgens vorig beschreven proces.. Er
kunnen dus meerdere lassen tegelijk worden aangebracht. Zie figuur
1.14.
Figuur 1.14: Schematische weergave van projectielassen
1.3.7
©2014 - T. Lenoir
Procesnummer 24x
afbrandstuiklassen
http://www.youtube.com/watch?v=je9j20b8bcA
Afbrandstuiklassen
Dit is geen zuiver druklasproces maar een combinatie van warmdruklassen met smeltbad en booglassen. Hiermee kunnen kopse lasverbindingen worden gemaakt van stukken rond, vierkant of profiel
(vol). Koperen elektroden worden rond de te lassen producten vastgeklemd. Er wordt een elektrische stroom (meer dan 1000A) door de
producten gestuurd. Zie figuur 1.15 op de rechter pagina. Indien de
producten een kleine afstand van elkaar worden geplaatst ontstaat een
elektrische boog. De optredende weerstand in de kopse vlakken zorgt
voor het opwarmen ervan. Door de producten iets van elkaar weg
of naar elkaar toe te bewegen kan de warmte-inbreng worden geregeld. Als beide oppervlakken gelijkmatig ”deegachtig” zijn geworden,
worden de delen naar elkaar toe gedrukt en ontstaat de las. Tijdens
dit lassen ontstaan veel vonken en metaaldamp, dit fungeert als beschermgas. Soms wordt aardgas tussen de producten geblazen om
zo een stevigere (oxidevrije) las te bekomen terwijl minder ver moet
gedrukt/ opgestuikt worden. Het weggedrukte materiaal (“opstuik”)
moet meestal achteraf verwijderd worden. Er kunnen zowel rechte als
hoekverbindingen worden gemaakt. Voorbeelden uit de praktijk zijn
het aaneen lassen van spoorrails (zie figuur 1.16, 1.17 op pagina 12)
en het haaks aaneen lassen van raamprofielen.
http://www.youtube.com/watch?v=YnYjDxmImTw
1.3 warmdruklassen
11
Figuur 1.15: Schematische weergave van afbrandstuiklassen
Figuur 1.16: Afbrandstuiklassen (Eng. flash welding) van spoorrails.
©2014 - T. Lenoir
1.3.8
Ultrasoon lassen
Samengedrukte kunststoffen of metaalfolies worden plaatselijk opgewarmd door krachtig geconcentreerde hoogfrequente geluidsbundels.
Door de geluidsgolven (van 15 tot 70 kHz) gaan de elektronen van
de folies namelijk aan het trillen waardoor er warmte ontstaat. Het is
een solid-state lasproces, wat wil zeggen dat de te lassen materialen
niet worden gesmolten maar in een plastische toestand worden gebracht om ze te verbinden. De werkstukken worden samengehouden
door een vrij lage statische kracht. De tip van de sonotrode staat in
rechtstreeks contact met één van de te lassen stukken. Het andere
werkstuk is vastgemaakt aan het aambeeld zodat dit niet kan bewegen
tijdens het lassen. De aangebrachte druk zorgt ervoor dat de oppervlaktemoleculen in elkaar vloeien. Zie figuur 1.18 op de volgende
pagina.
Er zijn al heel veel toepassingen waar men ultrasoon lassen terugvindt; in de verpakkingsindustrie, elektronica, automobielindustrie,
medische toepassingen of ruimtevaartindustrie. Voorbeelden van toepassingen zijn koper-nikkel verbindingen voor batterijen, kabels, bus-
Procesnummer 41
12
overzicht van lasmethoden: een greep uit het aanbod
Figuur 1.17: Mobiel afbrandstuiklastoestel voor spoorrails.
bars of verbindingen van connectoren. Een interessante toepassing
is het lassen van verpakkingen van explosieve of brandbare stoffen
terwijl het product reeds in de verpakking aanwezig is (aansteker).
©2014-T.Lenoir
http://youtu.be/xreJsI8Dpsk
Figuur 1.18: Verpakking met ultrasoonlassen
1.3.9
wrijvingslassen
Procesnummer 42
Wrijvingslassen
Via deze techniek kunnen cilindrische assen aan elkaar verbonden
worden. De twee assen worden in elkaars verlengde geplaatst. Een
deel krijgt een roterende beweging en wordt naar het andere deel
gedrukt. Door de wrijving in het contactvlak ontstaat warmte. Bij
voldoende warmte kunnen de plastische materialen in elkaar gedrukt
worden. (het materiaal wordt plastisch maar smelt niet) Er ontstaat
een opgestuikte rand die meestal moet verwijderd worden. Zie figuur
1.19 op de pagina hiernaast.
Een heel belangrijk voordeel aan dit lasproces is dat er verschillende metalen, elk met hun specifieke eigenschappen, met elkaar
kunnen verbonden worden. Bv. klep en klepsteel van een moderne
verbrandingsmotor. Via de variant “lineair wrijvingslassen” kunnen
ook andere vormen volgens axiale richting aan elkaar gelast worden.
1.4 kouddruklassen
13
Figuur 1.19: Schematische weergave van wrijvingslassen
http://www.youtube.com/watch?v=-aEuAK8bsQg
http://www.youtube.com/watch?v=iG3t0Q7UuCU
1.3.10 Wrijvingsroerlassen
©2014 - T. Lenoir
Ook bij het wrijvingsroerlassen wordt het materiaal niet tot smelten
gebracht. De te verbinden platen liggen in elkaars verlengde tegen
elkaar. Het lasgereedschap draait aan een hoog toerental rond en
bevat een stift die bij voldoende wrijving, en dus warmte, in het
plastische materiaal zakt. Het stiftje kneed als het ware het materiaal
samen. De cilinder zorgt ervoor dat geen materiaal kan opstuiken. Het
lasgereedschap wordt in zijn geheel over de las verplaatst. Doordat
het materiaal niet smelt ontstaat een zeer sterke las (tot 90% van het
uitgangsmateriaal)! Zie figuur 1.20.
wrijvingsroerlassen
Procesnummer 43
Figuur 1.20: Principe van wrijvingsroerlassen
http://www.youtube.com/watch?v=aNbQH8XBgxQ
1.3.11 Smeden
Smeden is de oudste vorm van lassen. De te verbinden onderdelen
worden in een smidsevuur opgewarmd. Nadien worden ze tegen
elkaar geplaatst en onder invloed van de aangebrachte druk door de
hamerslagen worden ze aan elkaar gelast
Procesnummer 4
http://www.youtube.com/watch?v=PwgIjPEZzSE
smeden
1.4
kouddruklassen
Bij kouddruklassen worden werkstukken aan elkaar gelast door deze
onder zeer hoge druk tegen elkaar te persen, en dit zonder de toevoe-
Procesnummer 48
14
overzicht van lasmethoden: een greep uit het aanbod
ging van warmte. Dit procedé wordt enkel bij hele specifice toepassingen gebruikt.
1.4.1
Procesnummer 441
©2014 - T. Lenoir
explosielassen
Explosielassen
2
Explosielassen is een uitermate gewelddadig proces dat alleen door
gespecialiseerde bedrijven kan worden uitgevoerd. Het werd ondekt
door, tijdens en na de 1e wereldoorlog.
In figuur 1.21 is te zien hoe het te verbinden plaatdeel (1) op een
ander plaatdeel (3) wordt geplaatst. Op het plaatdeel (1) wordt een
gelijkmatig verdeeld explosief materiaal (5) aangebracht. Tijdens de
explosie (4) wordt, door de schokgolf, het plaatdeel met een snelheid
van meer dan 100 m/s tegen het andere plaatdeel (3) aangedrukt. Er
ontstaat immers een druk die hoger is dan 13000 MPa of 130 000 bar!
De kracht die op beide plaatdelen wordt uitgeoefend zorgt ervoor
dat de atomen in elkaar worden gedrukt. Hierdoor ontstaat er een
atomaire binding. Door een enorme druk wordt een zeer dunne laag
(0,1 mm) zeer kortstondig gesmolten. Deze laag verbindt beide materialen aan elkaar in een zogenaamde overgangslaag. De techniek wordt
voornamelijk gebruikt om twee platen van verschillende materialen
op elkaar te lassen (Eng. Clad) om zo de beste eigenschappen te combineren. Bij explosielassen is de las zo sterk als het zwakste van de
gebruikte onderdelen.
Voorbeelden:
• Staal aan aluminium.
• Titaan aan koper.
Figuur 1.21: Principe van explosielassen
http://www.youtube.com/watch?v=2u51tJdRDK0
2 Bron: (http://nl.m.wikipedia.org/wiki/Explosielassen)
2
AU TO G E E N L A S S E N
2.1
situering
Rond 1887 vond de Fransman Le Chatelier het autogeenlassen uit:
de warmte die nodig is voor het lassen wordt verkregen door het
verbranden van het brandbare acetyleengas en zuurstof. Tijdens en na
de eerste wereldoorlog was autogeen lassen het basisproces voor het
maken van gelaste constructies. Elektrisch lassen kon, maar had nog te
veel beperkingen. Met de verbetering van de elektrische lasprocessen
verloor het autogeen lassen aan terrein. Toch wordt het proces nog
op ruime schaal toegepast, dankzij een aantal specifieke voordelen
waar het manueel en automatisch snijden van staal, al dan niet op
verplaatsing, er één van is. Dit laatste wordt behandeld in een afzonderlijke paragraaf 15.1 op pagina 215 De autogeenvlam wordt ook
nog gebruikt voor (hard)solderen, richten en strekken, opwarmen van
werkstukken voor montages tijdens warmkrimpen.
©2014 - T. Lenoir
2.2
principe van het lasproces
Bij gassmeltlassen wordt de warmte die nodig is voor het smelten van
de metalen werkstukken verkregen door verbranding van acetyleen
(C2H2) met zuurstof. In de meeste gevallen wordt als brandgas acetyleen gebruikt vanwege de hoge warmteconcentratie, vandaar dat we
verder in dit hoofdstuk het proces gassmeltlassen (= autogeen lassen)
zullen uitleggen aan de hand van het zuurstof-acetyleenlassen. Er
kan echter in plaats van acetyleen ook propaan, waterstof of aardgas
gebruikt worden. De autogeeninstallatie bestaat uit de gasflessen, reduceerventielen, slangenpakket en de lasbrander zoals te zien is in
figuur 2.1 op de pagina hierna1 .
2.3
de zuurstof-acetyleenvlam
In figuur2.2 op de volgende pagina 2 zien we dat bij het verbranden
van zuurstof en acetyleen in functie van de mengverhouding drie
verschillende vlammen ontstaan.
A. De carburerende vlam: er is een overmaat aan acetyleen.
B. De neutrale of reducerende vlam: er is een gelijk hoeveelheid
zuurstof en acetyleen.
C. De oxiderende vlam: er is een overmaat aan zuurstof.
1 Bron: Ben Rutkens
2 Bron: Linde gas Benelux B.V.
15
16
autogeenlassen
©2014 - T. Lenoir
Figuur 2.1: De autogeen installatie
Figuur 2.2: De autogeenvlam
2.3 de zuurstof-acetyleenvlam
Figuur 2.3: Zones van de autogeenvlam
2.3.1
De neutrale vlam
De vlam bestaan bestaat uit een vlamkern, vlamkegel en de mantel.
De vlamkegel ontstaat door de verbranding van acetyleen en zuivere
zuurstof uit de fles. Deze vlamkern is klein en is fel lichtgevend. De
toegevoerde zuurstof uit de fles is juist voldoende om alle koolstof uit
de acetyleen te oxideren. Bij deze reactie komt veel energie vrij onder
de vorm van warmte.
C2 H2 + O2 → 2CO + H2 + E
Uit de reactievergelijking blijkt dat wanneer de verhouding O2 /C2 H2 =
1, de vlamkegel neutraal is. De toegevoerde zuurstof uit de fles is juist
voldoende om al de koolstof te oxideren. Er is geen zone zichtbaar
met acetyleenoverschot. In de vlampluim verbranden de onverbrande
gassen met de zuurstof uit de lucht. Ook hier komt energie vrij onder
de vorm van warmte.
©2014 - T. Lenoir
4CO + 2H2 + 3O2 → 4CO2 + 2H2 O + E
Op 3 à 4 mm van de kegeltop wordt de hoogste temperatuur bereikt.
Zie figuur2.3. Deze bedraagt bij een neutrale vlam 3160°C. Aangezien
de zuurstof uit de lucht zich bindt met CO en H en de verbrande
gassen geen binding aangaan met het gesmolten staal, zullen deze het
gelaste staal beschermen tegen oxidatie. De warmteontwikkeling in
de mantel dient om de lasvoeg voor te verwarmen.
2.3.2
De carburerende vlam
Indien er te weinig zuurstof O2 vanuit de fles aangevoerd wordt
O2/C2H2 < 1 zal er naast CO ook gloeiende C aanwezig zijn aan
de rand van de vlamkegel. Deze gloeiende C veroorzaakt een felle
zone met acetyleenoverschot. De grootte van deze zone bepaalt voor
de lasser de samenstelling van het gasmengsel. Wanneer deze zone
juist verdwijnt (door de zuurstofkraan verder te openen of de acetyleenkraan deels verder dicht te draaien) dan beschikken we over een
neutrale vlam. Een carburerende vlam geeft roetafzetting op het stuk
en op de lasbrander, waardoor de lasbrander kan verstoppen. Enkel
17
18
autogeenlassen
bij het lassen van gietijzer en bij braseren kan het nodig zijn om met
een lichte carburerende vlam te lassen.
2.3.3
De oxiderende vlam
Een oxiderende vlam O2/C2H2 > 1 wordt wegens de oxidatie van het
smeltbad nooit gebruikt. Een oxiderende vlam vindt enkel toepassing
bij het zuurstofsnijden. (zie verder in deze cursus)
2.4
©2014 - T. Lenoir
2.4.1
de gebruikte gassen
Acetyleen
Acetyleen C2H2 is iets lichter dan lucht, en ruikt een beetje naar knoflook. Het is een endotherm gas, dit wil zeggen dat het bij zijn vorming
warmte opneemt. Aangezien deze warmte bij verbranding terug wordt
afgegeven, heeft acetyleen een hogere verbrandingstemperatuur dan
de meeste andere gassen, die exotherm zijn. Acetyleen komt in de
natuur niet voor, het wordt gemaakt door calcium carbide CaC2 op
te lossen in water H2 O en het gevormde gas op te vangen. Indien
acetyleen in een afgesloten ruimte onder druk wordt gebracht, of kan
opwarmen, dan kan dit een ontploffing veroorzaken. Deze explosie
gebeurt dus zonder de aanwezigheid van O2 uit lucht.
Om acetyleen te kunnen bewaren moet het daarom opgelost worden
in aceton. Op deze manier kan het stabiel bewaard worden tot 15,2 bar.
Om te beletten dat zich in de gasfles een vrije ruimte zonder aceton
zou vormen, is de fles gevuld met een poreuze massa. Hierin zit het
aceton vervat waar de acetyleen op zijn beurt kan in oplossen. Bij
een druk van 1 bar en een temperatuur van 15°C kan 1L aceton 24L
acetyleen oplossen. Een acetyleenfles met 40L aceton op maximale
druk kan dus 24x40x15, 2 = 14592L acetyleen van 1 bar oplossen.
We kunnen nog opmerken dat koper met acetyleen een ontvlambare
verbinding vormt. Bij gevolg mogen koperlegeringen die meer dan
67% Cu bevatten niet gebruikt worden in acetyleenleidingen.
waar komt calcium carbide vandaan? Het is het resultaat
van het smelten van kalksteen en cokes in een oven. Het is hard en
grijs.
2.4.2
Zuurstof
Zuurstof wordt industrieel bereid door rectificatie3 van vloeibare
lucht4 . (lucht bevat in volume 21% zuurstof) Zuivere zuurstof is zeer
actief en bepaalde brandbare stoffen ontvlammen spontaan wanneer
ze met zuurstof in aanraking komen. Elk contact van zuurstof met
vetten en oliën moet dus vermeden worden.
3 dit is een vorm van destilleren waarbij de te destilleren vloeistoffen achtereenvolgens
afzonderlijk verdampen en condenceren
4 lucht wordt vloeibaar bij -180 à -190°C
2.5 de gebruikte onderdelen
brandbaar gas
maximale temperatuur [°C]
aardgas
2720
acetyleen
3160
Tabel 2.1: Maximale verbrandingstemperatuur bij menging van het brandgas
met zuivere zuurstof.
Figuur 2.4: Het ogief van de acetyleenfles is rood. info over de fles, waaronder
het tarragewicht staat erop vermeld.
2.4.3
Andere brandgassen
Naast acetyleen kunnen ook nog andere gassen als brandgas dienen.
Verbranding van deze gassen haalt echter niet de hoge temperatuur
als bij de combinatie acetyleen-zuurstof. De maximale temperatuur is
weergegeven in tabel 2.1.
2.5
©2014 - T. Lenoir
2.5.1
de gebruikte onderdelen
De acetyleenfles
De flessenhals of ogief is steeds rood geverfd. Zie figuur 2.4. De fles
veroorzaakt een doffe klank bij het aantikken door de aanwezigheid
van de poreuze massa. De aansluiting van de fles gebeurt door middel
van een beugel en linkse schroefdraad (herkenbaar aan de moer met
inkeping) zodat er geen verwisseling mogelijk is.
Men berekent de inhoud van de acetyleenfles door deze te wegen
en er de tarra (gewicht van de fles+ poreuze massa+ aceton) van
in vermindering te brengen. Dit getal deelt men door het gewicht
van 1 liter acetyleen (1, 11x10−3 kg/L) om het aantal beschikbare liter
acetyleen te kennen.
Bijvoorbeeld: Een volle fles weegt 82,2 kg, de tarra bedraagt 72,2 kg. Hoeveel liter zit er in de fles?
Antwoord: de fles bevat 10 kg acetyleen, dit komt overeen met
10kg/(1, 11.10−3 kg/L) = 9009L = 9, 009m³
De fles moet altijd verticaal geplaatst worden en aan
een steun bevestigd zijn. De flessen hebben een inhoud
19
20
autogeenlassen
.
Figuur 2.5: Aansluiting van de gasontspanner op de acetyleenfles.
Figuur 2.6: Zuurstoffles, steeds met wit ogief. hier is de inhoud 50L.
van 4m³ of 2m³ bij een druk van 15 bar. Het maximum
debiet van de fles is 1500l/uur bij 15°C. De flessen moeten
op een goed geventileerde plaats bewaard worden, weg
van ontbrandbaar materiaal. Bij vervoer moet steeds de
beschermkap opgeschroefd worden.
2.5.2
De zuurstoffles
©2014 - T. Lenoir
Het ogief is steeds wit geverfd5 . Zie figuur 2.6. De fles geeft een heldere
klank bij het aantikken. De aansluiting van de fles met ontspanner
gebeurt met een schroef- moer verbinding.
De inhoud van de fles kan men als volgt berekenen:
( p1 .V1 )
T1
=
( p2 .V2 )
T2
(2.1)
Bijvoorbeeld: we hebben een volle zuurstoffles van 50 liter op 200
bar beschikbaar. Wat is de inhoud van de fles, uitgedrukt in liter bij 1
bar? (de temperatuur wordt constant verondersteld)
(200 bar.50L)
T1
=
(1 bar.V2 )
T2
V2 = 10000L
5 Meer algemeen: een lichtblauw ogief betekend dat de flesinhoud oxiderend is
2.5 de gebruikte onderdelen
Figuur 2.7: Drukregelaar
Figuur 2.8: Doorsnede van drukregelaar
2.5.3
De gasontspanner (reduceerventiel)
Functies van het reduceerventiel:
• De flesdruk reduceren tot de werkdruk.
©2014 - T. Lenoir
• De werkdruk constant houden, onafhankelijk van het verbruik
en de flesdruk.
• Aflezen van de flesdruk.
2.5.3.1 Werking van het reduceertoestel
De gasfles staat in verbinding met de hogedrukkamer (HD) (zie figuur
2.9 op de pagina hierna). Bij het openen van de fles stroomt het gas
hierin. De druk duwt de klep (K) toe, hierbij geholpen door de veer.
Op de HD-manometer leest men nu de flesdruk af. Door het indraaien
van de regelschroef (S) duwt men via stangen en veren de klep open.
Het gas stroomt in de lagedrukkamer(LD) en oefent druk uit op
het membraan. Hierdoor zal de klep weer sluiten als men geen gas
afneemt. De werkdruk is dus de druk die de klep weer doet sluiten.
Hij is af te lezen op de LD-manometer. Bij gasafname vermindert
de druk boven het membraan (L). De veerdruk (D) krijgt opnieuw
de bovenhand en de klep wordt geopend tot op het moment dat er
evenwicht ontstaat tussen de veerdruk (D) en de druk boven op het
membraan (L) en klep (K). De gasafname bij de werkdruk is nu gelijk
21
22
autogeenlassen
Figuur 2.9: Werking van het reduceerventiel
I hogedrukmanometer
HD hogedrukkamer
L membraan
W lagedrukmanometer
LD lagedrukkamer
S regelschroef
V veerveiligheid
DS central drukstift
A afvoer lage druk
K klep
D drukveer
Tabel 2.2: Gebruikte afkortingen
aan de hoeveelheid gas die door het klepje van de HD-kamer naar de
LD-kamer stroomt.
©2014 - T. Lenoir
2.5.4
Er moet een
vlamdover in de
acetyleenleiding en
in de zuurstofleiding
geplaatst worden.
Deze moeten tevens
om de 5 jaar
vervangen worden.
De afstand tot de
toorts bedraagt
maximum 1 m.
De vlamdover
Een “safety-element” in sintermetaal zorgt voor een zeer snelle warmteverdeling en warmteafvoer, zodat de vlam gedoofd wordt vooraleer
het daarachterliggend explosief mengsel kan ontbranden. Een vlamterugslag vanuit de branders belandt in de ruimte tussen de romp
en de vlamdover en wordt reeds voor het bereiken van het terugslagventiel in de poreuze vlamdover door onderkoeling onfeilbaar
opgevangen. De vlam wordt door contact met de poriënwanden uit
gesinterd roestvrij staal afgekoeld tot beneden de ontvlamtemperatuur van het gasmengsel en daardoor geblust. Het terugslagventiel uit
silicone dat niet door de vlam wordt bereikt, belet de vorming van
een gasmengsel hogerop van de vlamdover. De pijl op de vlamdover
geeft de normale doorstroomrichting van het gas aan.
2.5.5
2.5.5.1
De brander
Lage drukbrander (injectorbrander)
Bij een lage drukbrander stroomt alleen de zuurstof onder zijn eigen
druk naar de brander. De zuurstof stroomt door de injector waardoor
de zuurstofdruk sterk daalt en de snelheid sterk stijgt. De onderdruk
rond de injector zorgt voor de aanzuiging van acetyleen ( venturi /
2.5 de gebruikte onderdelen
©2014 - T. Lenoir
Figuur 2.10: Vlamdover
Figuur 2.11: Lagedrukbrander
straalpijpwerking). De hoeveelheid aangezogen acetyleen is afhankelijk van de onderdruk aan de injector of dus de zuurstofsnelheid in
de injector. Deze zuurstofsnelheid is afhankelijk van de zuurstofdruk
en het injectortype. Men zal dus alleen de gepaste mengverhouding
verkrijgen wanneer men bij een gegeven zuurstofdruk de passende
injectors kiest. Om een lage drukbrander te kunnen gebruiken voor
verschillende vermogens van de vlam (lees verschillende plaatdiktes
en of lasrichting) moet men dus beschikken over een stel injectors
en overeenkomstige bekken. Bek en injector zijn daarom steeds op
eenzelfde lans geplaatst. Men heeft ook lage drukbranders met veranderlijke injectorwerking. De zuigkracht van de injector wordt dan
gewijzigd met een verschuifbare naald.
23
24
autogeenlassen
Figuur 2.12: Hogedrukbrander
Algoritme 2.1 Acetyleenverbruk. Met C=100 voor horizontaal lassen;
C=60 voor verticaal lassen; d= plaatdikte
V [l/uur ] = C.d[mm]
©2014 - T. Lenoir
2.5.5.2
De hogedrukbrander
In een hogedrukbrander stromen beide gassen de mengkamer binnen
door hun eigen druk. De debieten van elk gas zijn afhankelijk van
de waarden van de druk waaronder deze gassen in de kamer komen.
De gepaste verhouding tussen de debieten zuurstof en acetyleen zal
verkregen worden door een passende regeling van beide gasdrukken. De constructeur van de brander geeft voor elk lasvermogen de
vereiste gasdrukken aan om een neutrale lasvlam te verkrijgen. Daar
de uitstroomsnelheid van het gas uit de bek een constante waarde
moet bezitten onafhankelijk van het lasvermogen, is het nodig bij elke
verandering van het lasvermogen een andere lasbek te plaatsen. Men
zou dus met één brander en met verschillende bekken alle lasvermogens kunnen bereiken. Dit is praktisch onmogelijk waardoor men 3
branders met elk een reeks branderbekken heeft ontwikkeld:
• Kleine lasbranders+ bekken van 10 tot 160 l acetyleen/uur (licht
werk)
• Middelmatige lasbrander+ bekken van 50 tot 1000 l acetyleen/uur
• Grote lasbranders+ bekken van 1000 tot 4000 l acetyleen/ uur
bepalen van het acetyleenverbuik Het acetyleenverbruik
kan met formule 2.1bepaald worden. Wanneer het acetyleenverbruik
gekend is kan de lasser de juiste brander en bek kiezen.
De uittredesnelheid van het gasmengsel uit de branderbek moet aan
optimale eisen voldoen. Is de uittredesnelheid te klein, dan is er gevaar
2.5 de gebruikte onderdelen
Algoritme 2.2 Bekdiameter d[mm];Met V het gasdebiet in [l/uur]
d4 ≈V/50
Figuur 2.13: Regeling brander
voor vlaminslag en is de lasvlam te zacht waardoor met een ongeconcentreerde vlam bekomt. Is de uittredesnelheid te groot dan heeft
men een harde vlam die een sterke beroering van het smeltbad veroorzaakt met een poreuze las als gevolg. De optimale uittredesnelheid
is deze die iets boven de verbrandingssnelheid van het gasmengsel
ligt. De bekdiameter van de brander wordt dan bij benadering volgens
formule 2.2berekend.
het aansteken en afregelen van een injectorbrander
1. Controle van het vereiste C2H2 en O2 druk onder stromend
debiet. Dit gebeurt door de respectievelijke reduceerventielen in
te stellen op de overeenkomstige druk die door de constructeur
wordt aangegeven of gebruik de waarden uit tabel 2.13.
©2014 - T. Lenoir
2. Zuurstofkraan van de brander openen.
3. Acetyleenkraan van de brander weinig openen en het mengsel
ontsteken.
4. Verder openen van de acetyleenkraan tot een carburerende vlam
verkregen wordt. Er is een overmaat aan acetyleen. Dit is zichtbaar aan een geel- witte pluim voor de witte vlamkegel.
5. Bijregelen tot een neutrale vlam verkregen wordt. Dit doet men
door de acetyleentoevoer langzaam te reduceren tot de geelwitte pluim voor de witte vlamkegel juist verdwijnt.
Bij het doven gaat men omgekeerd te werk en wordt eerst de acetyleenkraan en daarna de zuurstofkraan dichtgedraaid. Daarna de
zuurstofkraan. Op deze manier voorkom je dat er roet in de brander
achterblijft.
25
26
autogeenlassen
materiaaldikte [mm]
naadvorm
vooropening [mm]
diameter lasstaaf [mm]
1
I
1
1,5
2
I
1
2
3
I
2
3
4
V
2-4
3
6
V
2-4
4
Tabel 2.3: Richtwaarden toevoegmateriaal, naardvorm en vooropening
Figuur 2.14: Autogeenlassen horizontaal stekend
2.6
toevoegmateriaal
In regel is de chemische samenstelling gelijk aan deze van het basismetaal. Het toevoegmateriaal (zie tabel2.3) wordt aangebracht door
een lasstaaf (2 tot 7 mm dik) en wordt neergesmolten door het toevoegmateriaal te smelten op de heetste plaats in de vlam en in het
smeltbad te laten druppelen.
2.7
lastechnieken bij het autogeenlassen
2.7.1
Horizontaal lassen
©2014 - T. Lenoir
Bij het horizontaal zijn er twee technieken mogelijk:
2.7.1.1
Voorwaarts lassen (stekend)
Zie figuur 2.14.
Deze methode wordt toegepast voor plaatdikten tot ca. 3mm. De
brander wordt in rechte lijn (soms met kleine zijwaartse bewegingen)
naar vooruit bewogen. Door de vlamkegel 2 tot 4mm van het metaal te
houden (daar heerst de hoogste temperatuur), vormt het smeltbad zich.
De punt van de lasdraad wordt nu regelmatig in het smeltbad gedoopt
en voordurend even opgelicht om mee te smelten. Het oplichten
wordt gedaan om het smeltbad goed vloeibaar te houden. De lasdraad
mag nooit het smeltbad raken voordat dit goed vloeibaar is. Doet
men dit wel dan wordt de lasnaad gevuld met afgesmolten lasdraad
zonder dat er een homogene verbinding ontstaat. Acetyleenverbuik
ca. 100L/uur/mm plaatdikte.
steke
slepe
2.7 lastechnieken bij het autogeenlassen
27
Figuur 2.15: Autogeenlassen horizontaal slepend
2.7.1.2 Achteruit lassen (slepend)
Zie figuur 2.15.
Toe te passen bij materiaaldikten boven 3mm. Deze methode heeft
bij deze grotere plaatdikten volgende voordelen:
• Betere bescherming van het smeltbad tegen oxidatie.
• Sneller lassen met minder verbruik van gassen tot gevolg.
• Betere doorlassing over de volle plaatdikte.
• Kleiner smeltbad, minder verhitting naast de las en daardoor
minder vervorming door krimpen.
In de lasnaad wordt een peervormige opening gesmolten. Daarna gaat
de brander in rechte lijn achteruit. De punt van de vlamkegel moet
men op gelijke hoogte houden met de bovenkant van de lasnaad of
bij dikkere materialen iets lager. Met de lasdraad wordt nu in het
smeltbad een kleine roerbeweging gemaakt, zonder de draad uit het
smeltbad te nemen. De draad komt nu achter de vlam aan en hindert
niet bij het tot smelten brengen van de lasnaad in het werkstuk. Bij
het achteruitlassen gebruikt men een zacht afgestelde vlam, met een
acetyleenverbruik van ca. 120 L/uur/mm plaatdikte.
©2014 - T. Lenoir
2.7.2
Verticaal lassen
Bij het vervaardigen van verticale lasnaden wordt altijd van onder naar
boven gelast. Ook dit kan op twee manieren uitgevoerd worden.
2.7.2.1 De lasdraad bevindt zich boven de vlam
Zie figuur2.16 op de volgende pagina.
Verticaal lassen met de draad boven de lasvlam, kan men vergelijken
met horizontaal stekend lassen. De brander maakt een kleine gebogen
zijwaartse beweging, terwijl de lasdraad regelmatig in het smeltbad
wordt gedoopt. Om een goede doorlassing te verkrijgen smelt men
een klein gaatje dat al lassend naar boven wordt gebracht.
2.7.2.2 De lasdraad bevindt zich onder de vlam
Zie figuur2.17 op de pagina hierna.
Verticaal lassen met de draad onder de vlam kan men vergelijken
met horizontaal slepend lassen. De brander gaat rechtlijnig naar boven.
Wanneer voor een
bepaalde brander de
vlam “zacht” is
afgesteld is de
zuurstofdruk lager
dan wanneer de vlam
“hard” is afgesteld.
28
autogeenlassen
Figuur 2.16: Autogeenlassen verticaal stijgend met draad boven de vlam
Figuur 2.17: Autogeenlassen verticaal stijgend met draad onder de vlam
©2014 - T. Lenoir
Het tempo is zodanig dat er steeds weer een gaatje in de lasnaad
openblijft. De lasdraad maakt onder de brander in het smeltbad een
roerende beweging en blijft in het smeltbad. Bij het vericaal lassen met
de draad onder de vlam is de lassnelheid groter en de krimp minder.
Bij het verticaal lassen gebruikt men een tamelijk “harde” lasvlam met
een acetyleenverbruik van ca. 70 à 80 L/uur/mm plaatdikte.
2.7.3
Boven het hoofd lassen
Zie figuur2.18 op de rechter pagina.
De lasser plaatst zich met het gelaat in de richting van de uit te
voeren naad en last naar zich toe. Op die manier heeft hij een klare kijk
op het smeltbad en wordt hij niet door de vonken of neerdruppelend
metaal gehinderd. Wanneer aan het beginpunt van de las de kanten
van de voeg beginnen te smelten, brengt men het uiteinde van de
lasstaaf in het zich vormende smeltbad waarin dit ogenblikkelijk
begint te smelten. De lasstaaf blijft dan in het smeltbad, terwijl dit
geleidelijk vooruitschrijdt. Door met de lasstaaf in het smeltbad te
roeren worden de slakken uit het smeltbad verwijderd en het lasmetaal
over geheel de breedte van de lasvoeg verdeeld, zodat een lasnaad
met een regelmatig oppervlak wordt bekomen.
2.7 lastechnieken bij het autogeenlassen
Figuur 2.18: Autogeenlassen boven het hoofd
Figuur 2.19: Voorbereiding pijpverbindingen
2.7.4
Lassen van pijpen
2.7.4.1
Voorbereiding:
Zie figuur2.19.
• Rechte boorden voor wanddikte tot 4mm.
• V-afschuining vanaf 5mm wanddikte.
2.7.4.2
Vooropening:
©2014 - T. Lenoir
Het centreren van de pijpen kan gebeuren met behulp van spanbeugels
of door de buizen achter elkaar in een hoekijzer te leggen. Het hechten
gebeurt met drie hechtpunten voor diameters tot 60mm. Op dikkere
pijpen is de onderlinge afstand gelijk aan 20 keer de wanddikte.
2.7.4.3 Lassen van pijpen die men kan ronddraaien.
Zie figuur2.20.
De half stijgende lasmethode wordt toegepast terwijl de pijpen
draaien. Lasdebiet 100L/uur/mm wanddikte. Diameter van het toevoegmetaal is ½ wanddikte +1mm.
2.7.4.4
Lassen op pijpen die men niet kan ronddraaien
Zie figuur2.21 op de volgende pagina.
Wanddikte [mm]
Vooropening [mm]
≤1
0
Tot en met 3
1
Vanaf 4
2
Tabel 2.4: Vooropening
29
30
autogeenlassen
Figuur 2.20: Draaiend lassen
Figuur 2.21: Stationair lassen
Hier gebeurt het lassen in 2 maal, met een gemengde methode
(boven het hoofd- verticaal stijgend en een horizontale las. Lasdebiet
75L/uur/mm wanddikte. Diameter van de lasstaaf 2 à 4 mm.
©2014 - T. Lenoir
2.8
hardsolderen/ braseren
De autogeeninstallatie kan naast het gebruik voor lasverbindingen ook
gebruikt worden voor het hardsolderen. Er wordt over het algemeen
gesoldeerd met een neutrale vlam. Het werkstuk wordt ter hoogte van
de verbindingsplaats minimaal verhit tot 450°C6 . Het werkstuk smelt
echter niet! Voor of na het verwarmen voegt men flux toe voor het
reinigen van het te solderen oppervlak, dit is cruciaal om een sterke
verbinding te bekomen 7 . Vervolgens wordt het toevoegmateriaal aangebracht. Dit toevoegmateriaal smelt en vloeit door capilaire werking
tussen de te verbinden delen.
Het toevoegmateriaal voor hardsolderen heeft een smeltpunt hoger
dan 450°C.
6 en maximaal tot 1000°C
7 Flux is een vloeimiddel, in poedervorm of pasta.
2.8 hardsolderen/ braseren
31
Oppervlakteruwheid en soldeerspleet hebben een grote invloed op
het soldeerproces. Een typische soldeerspleet voor hardsolderen is
0,05mm tot 0,10mm.
Bij hardsolderen heeft men de keuze tussen volgende toevoegmaterialen:
• aluminiumhardsoldeer voor het solderen van aluminium
• zilverhardsoldeer voor het solderen van koper en roestvaststaal
• koperfosforhardsoldeer voor het solderen van koper 8
• koperhardsoldeer voor het solderen van ongelegeerd staal, RVS,
nikkel en koper-nikkel
• koperzinkhardsoldeer (messingsoldeer, lasbrons) voor het solderen van staal, koper en koperlegeringen
• nikkel- en kobalthardsoldeer;
• palladiumhardsoldeer;
• goudhardsoldeer.
Voor meer informatie zie:
http://www.induteq.nl/metaal-werktuigbouw/bestanden/VM126%20Zacht%20en%20hardsolderen.pdf
©2014 - T. Lenoir
FME-CWM zachten hardsolderen
8 geen vloeimiddel nodig!
©2014 - T. Lenoir
3
BRASEREN
3.1
situering
Dit hoofdstuk werd opgesteld aan de hand van
• de kennis van Dhr. Boel Florent, instructeur in Sintra, Oost
Vlaanderen, dd febr. 2020,
• De interne braseeropleiding bij Daikin Europe, Zandvoorde,
©2014 - T. Lenoir
• VM 126 zacht en hardsolderen, Vereniging FME-CWM.
Het verbinden van gelijke of verschillende soorten metalen of nietmetalen (bijv. keramiek en grafiet), door middel van een gesmolten
metaal of een legering met een lager smeltpunt, noemt men solderen. Het werkstuk- materiaal wordt niet tot smelten gebracht. Voor
of na het verwarmen voegt men flux toe voor het reinigen van het
te solderen oppervlak, dit is cruciaal om een sterke verbinding te
bekomen 1 . Vervolgens wordt het toevoegmateriaal aangebracht. Dit
toevoegmateriaal smelt en vloeit door capilaire werking tussen de te
verbinden delen.
Als het smeltpunt van het toegevoegde soldeer ligt tussen 90 en
450° C spreken we over zachtsolderen. Bij temperaturen boven de 450°C
spreken we van hardsolderen of braseren. Hogetemperatuursolderen behoort tot de groep hardsolderen. Hogetemperatuursolderen wordt
over het algemeen uitgevoerd boven de 800°C. Lassolderen behoort
ook tot de groep van hardsolderen. De toegepaste naadvorm en de
techniek komen overeen met die voor autogeen (=met de vlam) lassen
of processen als TIG-, MIG- of laserlassen
In vergelijking met smeltlassen is er bij braseerverbindingen minder
kans dat de werkstukken vervormen en ontstaan er lagere inwendige
spanningen. Daarnaast is het mogelijk om via een braseerverbinding
verschillende materialen aan elkaar te verbinden.
Het solderen kan uitgevoerd worden met volgende warmtebronnen:
• solderen met de bout (boutsolderen);
• solderen met de vlam (vlamsolderen);
• solderen in ovens (ovensolderen);
• inductiefsolderen;
• dompelsolderen;
• weerstandsolderen;
1 Flux is een vloeimiddel, in poedervorm of pasta.
33
34
braseren
• bijzondere soldeermethoden, bijv. solderen met de laser (lasersolderen).
Wij beperken onderstaande uitleg voorlopig tot het braseren met
behulp van zuurstof-acetyleenvlam.
Figuur 3.1: Voorbeeld braseren met autogeenvlam
©2014 - T. Lenoir
3.1.1
Toepassingsgebieden
Zachtsolderen wordt toegepast in de blikverwerkende industrie, de
elektrotechnische industrie (o.a. voor ge- drukte bedradingen), de
installatiesector (gas en water).
Hardsolderen wordt vooral toegepast in de apparaten- en machinebouw (o.a. warmtewisselaars en turbines), instalatiesectoren zoals
koelinstallaties en bij de vervaardiging van gereedschappen (bijv. hardmetaal aan staal).
Hoogtemperatuursolderen wordt vooral toegepast in de apparaten- en
machinebouw (o.a. warmtewisselaars, turbines, uitlaatklephuizen t.b.v.
dieselmotoren), de lucht- en ruimtevaartindustrie (bijv. honingraatafdichtingen, ingewikkelde raketonderdelen e.d.), in de elektrotechnische industrie (o.a. keramiek-metaalverbindingen), in de automobielindustrie
(o.a. radiatoren, oliekoelers) en bij de vervaardiging van apparatuur
voor wetenschappelijk onderzoek.
Lassolderen wordt in het algemeen toegepast bij reparaties van gietijzeren en gegoten aluminium onderdelen, in de meubelindustrie bij
het solderen van stalen buizen en profielen. Tevens vindt het lassolderen plaats bij het verbinden van onderdelen en hulpstukken van
smeedbaar gietijzer aan staal, lasersolderen van dunne plaatdelen en
het MIG-solderen van verzinkt staal.
3.2
principe van het braseerproces
De toegevoegde soldeerlegering wordt bij het braseerproces tot smelten gebracht op de te verbinden metalen. Deze metalen moeten echter
©2014 - T. Lenoir
3.2 principe van het braseerproces
eerst op de verbindingsplaats de juiste temperatuur hebben bereikt.
Als met een soldeerbout of brander de verbindingsplaats wordt verhit,
mag de soldeerlegering niet in de vlam of door de bout zelf worden
afgesmolten. Bij voldoende temperatuur van het werkstuk smelt het
soldeer en ’bevochtigt’ door uitvloeiing het materiaal. De ’hechting’
is afhankelijk van het vermogen van het soldeer om met het materiaaloppervlak van het werkstuk een legering te vormen. Het is daarbij
zeer belangrijk dat er geen verontreinigingen tot dat legeringproces
kunnen doordringen. Verontreinigingen van vet, verf, oxide e.d. verhinderen door insluiting of afdekking van het metaaloppervlak, dat bij
de uitvloeiing een goede verbinding ontstaat. Soms zijn metaaloppervlakken voorzien van een belemmerende laag roest, een oxidelaag, een
walshuid of een andere oppervlaktebehandeling. Zonder verwijdering
zouden deze lagen het soldeerproces doen falen. Een gereinigd metaaloppervlak kan men door mechanische of chemische hulpmiddelen
verkrijgen. Mechanische reiniging door schuren heeft een belangrijk
voordeel op chemische reiniging, omdat door te schuren op het gladde
oppervlak groeven worden getrokken, die het metaaloppervlak vergroten. Tevens wordt door capillaire werking in de groeven het uitvloeien
van het soldeer bevorderd. Door vergroting van het hechtingsvlak
wordt de sterkte van de verbinding in belangrijke mate verbeterd.
Schuurresten moeten natuurlijk eerst worden verwijderd.
Tijdens het verhitten van het werkstuk, zullen zich op het gereinigde
metaal opnieuw oxiden gaan vormen, die het soldeerproces ongunstig gaan beïnvloeden. Voor we het soldeerproces aanvangen, dienen
daarom maatregelen te worden genomen, die voorkomen dat nieuwe
oxiden invloed op het soldeerproces gaan uitoefenen. Bij het bout- en
vlamsolderen worden deze middelen vloeimiddelen genoemd: aangezien de vloeimiddelen de soldeerplaats goed moeten afsluiten voor de
in de lucht aanwezige zuurstof, is het duidelijk, dat bij het aanbrengen
ervan gelet moet worden op goede bevochtiging op de plaats, waar
het soldeer moet vloeien en hechten. Tijdens het soldeerproces is het
van belang de temperatuur van de soldeerplaats niet te ver boven de
smelttemperatuur van de legering te laten stijgen. Het vloeimiddel
zou door de hoge temperatuur kunnen verbranden tot zwarte koolresten en het vermogen verliezen oxiden in oplossing te houden. Deze
oorzaak van het falen van een goede soldering komt in de praktijk
veel voor. Er moet dus met de soldeerlegering op de soldeerplaats
voortdurend worden gecontroleerd of de smelttemperatuur is bereikt.
We moeten ook letten op een goede verwarmingsbron, afgestemd en
ingesteld op de grootte van het werkstuk. De autogeenvlam heeft een
maximale temperatuur van 3160°C.
De smelttemperatuur van enkele basismaterialen:
• Staal: 1530°C
• RVS: 1420°C
• Koper: 1083°C
• Messing 910°C
35
36
braseren
Figuur 3.2: Capillariteit: het resultaat van cohesiekracht (links) en adhesiekracht (rechts)
• Alluminium 660°C
capillaire aantrekking Het braseermiddel vloeit in de nauwe
spleet, zelfs indien dit opwaarts moet vloeien!
De verklaring zit in het feit dat vloeistofdeeltjes elkaar aantrekken
(cohesiekracht) en dat een vloeistof blijft kleven aan een voorwerp
(adhesiekracht). Deze krachten overwinnen de zwaartekracht. (figuur
3.2)
Denk aan een waterdruppel, indien deze op een oppervlak valt dan
zal de druppel niet volledig plat worden. Als je water in een glas
inschenkt dan zal je merken dat aan de rand van het warteroppervlak
(waar het water in contact komt met het glas) het water licht omhoog
getrokken wordt. Bij een nauwe braseerspleet van 0,05 mm zal de
capillaire werking optimaal zijn.
3.3
voorbereiding
3.3.1
Keuze van een vloeimiddel
©2014 - T. Lenoir
Voor het solderen moeten de delen vooraf goed schoon, vet- en oxidevrij worden gemaakt om goede hechting van het soldeer mogelijk
te maken. Bij verwarming van het metaal dat gesoldeerd moet worden, kunnen terug gemakkelijk oxiden ontstaan. Het gebruik van een
vloeimiddel tijdens het solderen heeft tot doel:
• eventueel aanwezige oxiden te verwijderen (op te lossen),
• voorkomen dat er nieuwe oxiden gevormd worden (oxidatie
tegengaan),
• een goede hechting mogelijk maken tussen het soldeer en het
werkstuk.
Flux (vloeimiddel) is
niet nodig bij koperkoperverbindingen
omdat de oxidefilm
geneutraliseerd
wordt door een
chemische reactie
met fosfor (P)
De keuze van het vloeimiddel hangt af van de te solderen materialen,
het gebruikte soldeer, de soldeertemperatuur en de gebruikseisen die
aan de soldeerverbindingen naderhand gesteld worden.
Overzicht van vloeimiddelen:
• Zinkchloride (soldeerwater) wordt verkregen door zuiver en
schoon zink op te lossen in zoutzuur. Dit vloeimiddel is geschikt voor praktisch alle metalen. Na het solderen moet de
soldeernaad goed gereinigd worden.
3.3 voorbereiding
• Kaarsvet (stearine) voor het solderen van lood en lood-tinlegeringen
• Hars voor het solderen van koper en koperlegeringen. Toegepast
in de elektrotechniek (soldeer met harskern)
• Salmiak voor het solderen van koper en koperlegeringen
• S-39 geschikt voor het solderen van praktisch alle metalen met
uitzondering van aluminium en aluminiumlegeringen
• Rovista (vloeistof) geschikt als vloeimiddel bij het zachtsolderen,
van roestvast staal aan roestvast staal of aan andere metalen; Na
het solderen soldeernaad reinigen met water
• Corex (vloeistof) speciaal voor het solderen van elektrotechnische
toestellen en onderdelen
• Repuls (pasta) soldeerpasta voor de elektrotechnische industrie
• Purine (pasta)voor het solderen van alle metalen met uitzondering van aluminium en aluminiumlegeringen
3.3.2
Keuze van toevoegmaterialen
3.3.2.1 Toevoegmaterialen per materiaalsoort
• zilverhardsoldeer voor het solderen van koper en roestvaststaal
• koperfosforhardsoldeer voor het solderen van koper 2
• koperhardsoldeer voor het solderen van ongelegeerd staal, RVS,
nikkel en koper-nikkel
• aluminiumhardsoldeer voor het solderen van aluminium
©2014 - T. Lenoir
• koperzinkhardsoldeer (messingsoldeer, lasbrons) voor het solderen van staal, koper en koperlegeringen
• nikkel- en kobalthardsoldeer;
• palladiumhardsoldeer;
• goudhardsoldeer.
De door ons gebruikte producten:
a 3005 free flow
• Voor het braseren van rood koper aan rood koper, niet voor Fe en
Ni- legeringen!
• Bevat 5% Zilver (Ag); 89 % koper (Cu) en 6 % fosfor (P). Deze
koper-fosfor legering met een laag zilvergehalte is geschikt voor
het braseren van koper en koperlegeringen met een gebruikstemperatuur tussen -60 en +150°C.
2 geen vloeimiddel nodig!
37
38
braseren
• De werktemperatuur is 710°C. Treksterkte 250 MPa.
• Warmte kan toegevoerd worden via acetyleentoorts, inductie,
weerstandsverwarming of TIG-toorts.
• Geen flux nodig
• Beschikbaar als blanke baget, draad, preforms, poeder, pasta.
af320 bf
• Voor het braseren van gelegeerd en ongelegeerd staal, nikkel en
nikkellegeringen, gietijzer, koper en koperlegereingen.
• Cadniumvrije zilver braseermateriaal met 45% zilver, 27% koper,
25,5% zink en 2,5% tin. Gebruikstemperatuur tot +200°C.
• Werktemperatuur 670°C. Treksterkte 350-430 MPa.
• Warmte kan toegevoerd worden via acetyleentoorts, lucht-gas
toorts, inductie, weerstandsverwarming.
• Beschikbaar als blanke baget, gecoate baget, draad, folie, preforms, poeder, pasta.
Voor een verder overzicht van de soorten toevoegmaterialen, zie:
http://www.induteq.nl/metaal-werktuigbouw/bestanden/VM126%20Zacht%20en%20hardsolderen.pdf
FME-CWM zachten hardsolderen
3.3.3
Instellen van de zuurstof-acetyleenvlam
©2014 - T. Lenoir
Zoals gezien in vorig hoofdstuk (figuur 3.3 3 ) zien we dat bij het verbranden van zuurstof en acetyleen in functie van de mengverhouding
drie verschillende vlammen ontstaan.
Figuur 3.3: De autogeenvlam
A. De carburerende vlam: er is een overmaat aan acetyleen.
3 Bron: Linde gas Benelux B.V.
3.4 uitvoering
B. De neutrale of reducerende vlam: er is een gelijk hoeveelheid
zuurstof en acetyleen.
C. De oxiderende vlam: er is een overmaat aan zuurstof.
Figuur 3.4: Zones van de autogeenvlam
De vlam moet voor het braseren zeer licht carburerend (=reducerend) zijn4 , dit is met een kleine overmaat aan brandstof, of met een
tekort aan zuurstof. Dit geeft een zachte stille vlam, met een lange
vlamkegel (+-50mm). De verwarming gebeurt met het uiteinde van de
vlamkegel, waar de temperatuur niet extreem hoog is en waar door
het tekort aan zuurstof er geen corrosie kan ontstaan op de buis tijdens
de verwarming. Uitzonderingen, die een oxiderende vlaminstelling
vereisen, zijn:
• het solderen met "lasbrons"(=messing);
• het solderen van materialen die gevoelig zijn voor waterstofbrosheid (waterstofziekte);
• het solderen van zinkhoudende koperlegeringen.
©2014 - T. Lenoir
3.4
3.4.1
uitvoering
Verwarmen van de stukken
Voldoende laag verwarmen zodat het opengezette stuk volledig op
temperatuur is, inclusief de binnenste buis. Vervolgens soldeersel
toevoegen zonder de vlam op de toevoegstaaf te richten, de warmte
van de buizen moet de toevoegstaaf afsmetten. Indien de speling
tussen de 2 buizen te groot is heeft men problemen om de binnenste
buis mee warm te krijgen (belang van nauwe spleet 0.1mm). Indien er
verschillende materialen aan elkaar gesoldeerd moeten worden dan is
de juiste opwarming (volledig en op een egale temperatuur, nergens te
heet of te koel) van het grootste belang. Voorbeeld: koperen buis met
inox hulpstukken die aan de buitenkant zitten, inox houdt de warmte
langer en sneller bij, zodat men eerst de buis op temperatuur moet
brengen en vervolgens kortstondig de inox dat moet resulteren op
een gelijktijdig op temperatuur zijn van beide stukken. DIT VRAAGT
WAT OEFENING
4 bron: Dhr. Boel Florent, instructeur in Sintra, Oost Vlaanderen
39
40
braseren
Voorbeeld:
https://www.youtube.com/watch?v=lpzIhUYoFs4
https://www.youtube.com/watch?v=no-OWfC5-RY
demo koperbraseren
demo staal braseren
Figuur 3.5: Toortshoek en positie 80 tot 85° ten opzichte van basismateriaal.
©2014 - T. Lenoir
Figuur 3.6: Toortsafstand. Voor het braseren * = 3 mm.
Figuur 3.7: Toortsafstand. Voor het braseren * = 3 mm.
3.4 uitvoering
Figuur 3.8: Temperatuurverdeling bij voorverwarming.
©2014 - T. Lenoir
Figuur 3.9: Temperatuurverdeling bij braseren. Volg met de vlam de richting
van de pijlen. Ga niet verder dan * om teveel aan toevoegmateriaal
te voorkomen.
Figuur 3.10: Eindcontrole. De kraag moet rondomrond liggen.
41
42
braseren
Figuur 3.11: De werkprocedure hangt af van de richting van de vloei van het
toevoegmateriaal.
3.4.2
Overzict en aandachtspunten
• Buizen afkorten met buizensnijder , niet met metaalzaag want
dit geeft teveel kans op zaagsel wat in de buis kan vallen
• Buizen ontbramen. Zorg dat de bramen niet in de buis vallen,
zodat zij later vervuiling in de installatie geven
• Zorg voor een overlapping met nauwe spleet van 0,05mm (3.12)
.Openzetten moeten met grote zorgvuldigheid uitgevoerd worden.
– (nooit minder dan 0.025mm. Het braseermiddel zal niet
meer voldoende kunnen doorvloeien.
©2014 - T. Lenoir
– of meer dan 0.1 mm. De sterkte van de verbinding zal
verzwakken)
Figuur 3.12: Braseerspleet.
• De te braseren stukken mechanisch reinigen: zelfs met de beste
toevoegmaterialen kan je anders hechtproblemen ondervinden.
– schuren met grof schuurpapier, slijpen, schuren met stalen
borstel ( manueel of automatisch). Dit om te reinigen en
om het oppervlak te ruwen
3.5 nabehandeling
• Werkstuk monteren, met de nodige aandacht zodat de overlappingen volledig gebruikt worden en het werkstuk niet uiteen
valt tijdens de opwarming. De sterkte van het toevoegmateriaal
is minder dan het basismateriaal. Daarom is er een grote overlapping nodig. Deze wordt bepaald in functie van de diameter
van de buis.
• Controleer de keuze van je toevoegmateriaal.
• Controle van de keuze van paste (flux)
• Zorg indien nodig voor een stikstofdoorstroming, dit zorgt dat er
geen corrosie of roetvorming in de buizen ontstaat. Braseringen
uitvoeren in volgorde van de stikstofdoorstroming.
• Voorverwarmen van de onderdelen, zodat ze op temperatuur zijn
om chemisch te reinigen ( temperatuur moet in- en uitwendig
van de brasering voldoende zijn.
• Chemische reiniging
• Verwarmen zodat de toevoegstaaf ( baget ) smelt door de temperatuur van de onderdelen en niet door de vlam
• Toevoegen baget ( voor kleine doormeters tot 7/8" ongeveer
zoveel als de omtrek van de buis)
• Laten afkoelen en restproducten van de chemische reiniging
verwijderen mechanisch en de laatste restjes met een natte doek
©2014 - T. Lenoir
3.5
nabehandeling
Na het solderen is het noodzakelijk de achtergebleven resten van
het vloeimiddel te verwijderen, omdat deze onder invloed van de
atmosfeer kunnen gaan oxideren. Zoals gezegd dient het vloeimiddel
om de metaaloxiden op te lossen of te binden; dus om het oppervlak
schoon te maken. Bovendien moet het ook nog bijdragen aan het
uitvloeien van het soldeer en het moet het schoongemaakte oppervlak
bij de soldeertemperatuur tegen nieuwe oxidatie beschermen. Als het
soldeer goed uitvloeit, zal de zogenaamde contacthoek niet groter zijn
dan 30 ’. Verder moet het vloeimiddel een smelttemperatuur hebben
die iets lager ligt dan de smelttemperatuur van het soldeer, zodat de
soldeerder kan zien dat de soldeertemperatuur bijna bereikt is.
we kennen drie typen vloeimiddelen:
1. de corroderende,op organische basis,
2. de matig corroderende ,niet op harsbasis,
3. de niet of zeer weinig corroderemie, op harsbasis .
43
44
braseren
de corroderende typen De bekendste hiervan zijn het zinkchloride houdende type met een laag smeltpunt (180 tot 200° C), die
gebruikt worden voor het zacht solderen van staal, gietijzer, koperen koperlegeringen . Voor speciale doeleinden wordt zoutzuur toegevoegd voor b.v. het zacht solderen van sterk geoxideerde oppervlakken
of voor het zacht solderen van zinken en verzinkte voorwerpen.
De corroderende vloeimiddelen laten zeer corrosieve resten achter,
die met warm water of door borstelen na het solderen goed verwijderd
moeten worden. Deze vloeimiddelen zijn dan ook niet te gebruiken
voor de elektrotechniek en sanitaire installaties.
©2014 - T. Lenoir
de matig corroderende typen Dit zijn vloeimiddelen die
meestal organische zuren als basis hebben, zoals stearinezuur en zoutzuur. Ze hebben de vervelende eigenschap snel te verdampen of te
verkolen, zodat er snel en accuraat mee gewerkt moet worden, omdat
anders de resultaten slecht zijn. Ze worden toegepast bij het zacht
solderen van lood en loodverbindingen, metaalwaren en zeer fijn
soldeerwerk. De vloeimiddelresten kunnen matige corrosie veroorzaken en kunnen daarom beter verwijderd worden met petroleum of
terpentine.
niet of-zeer weinig-corroderende typen Dit zijn typen op
harsbasis, geschikt voor zacht solderen. Ze hebben nauwelijks een
reinigende werking, zodat alleen op schoon materiaal gewerkt kan
worden of op metalen die moeilijk oxideren zoals koper en koperlegeringen, tin en vertinde voorwerpen en lood. Deze vloeimiddelen
zijn schoon, veroorzaken geen corrosie (of nauwelijks) en zijn elektrisch isolerend. Hierdoor zijn ze zeer geschikt voor elektrotechnische
doeleinden. Meestal wordt het dan samen met soldeer in de vorm van
harskernsoldeer gebruikt; dit is een met hars gevulde zachtsoldeerdraad.
Voor meer informatie zie:
http://www.induteq.nl/metaal-werktuigbouw/bestanden/VM126%20Zacht%20en%20hardsolderen.pdf
FME-CWM zachten hardsolderen
4
BOOGLASSEN
4.1
inleiding
Bij het booglassen zal een elektrische boog ontstaan tussen de elektrode en het werkstuk. Met een elektrische boog wordt bedoeld dat
een elektrische stroom door een gaskolom vloeit. Een belangrijke eigenschap van gassen is dat ze zeer slechte geleiders zijn. Door de
oplopende temperatuur zal dit gas bijgevolg geïoniseerd worden waardoor de elektronen (negatief geladen) vrijkomen van de ionen (positief
geladen). Dit geïoniseerd gas noemen we plasma en is de vierde aggregatietoestand van een materie (naast vast, vloeibaar en gasvormig).
Veel lasprocessen maken gebruik van een elektrische boog om warmte
op te wekken zoals aangegeven in hoofstuk 1. De meest bekende en
toegepaste booglasprocessen zijn MIG/MAG-, BMBE-, TIG-, plasmaen onderpoeder lassen
4.2
boogtheorie
Wanneer tussen de anode (positieve pool) en de kathode (negatieve
pool)1 een voldoende hoge spanning aangelegd wordt zal er een
elektrisch veld ontstaan waarbij:
1. Elektronen versneld worden en naar de anode bewegen.
2. Zwaardere ionen naar de kathode bewegen.
©2014 - T. Lenoir
Dit is visueel weergegeven in figuur 4.1.
Figuur 4.1: Ionen- en elektronentransport in de elektrische boog.
Positieve deeltjes worden dus aangetrokken door de negatieve pool,
en vice-versa.
1 Geheugensteun: KNAP
45
46
booglassen
4.2.0.1
Elektronentransport
De elektronen krijgen een versnelling die des te groter zal zijn naarmate de spanning groter is (A) Deze versnelling van elektronen heeft
een lichte stijging van de stroom tot gevolg. Bij een bepaalde spanning zal de versnelling van de elektronen in een zodanige mate zijn
toegenomen dat de kinetische energie die daarbij ontstaat groot genoeg is om nieuwe elektronen vrij te maken bij botsing met neutrale
gasatomen (stootionisatie). Hierdoor zal de stroom stijgen bij constant
blijvende spanning. (B)
4.2.0.2
Ionentransport
De positieve ionen zullen op hun beurt, onder invloed van het elektrische veld, botsen tegen de kathode waarbij hun kinetische energie
wordt omgezet in warmte. Door die temperatuurstijging komen er
aan de kathode elektronen vrij waardoor de stroomsterkte stijgt bij
een dalende spanning. (C) Bij verdere toename van de stroom zal de
spanning licht toenemen (D). Dit is weergegeven in figuur 4.2.
U
u1
1
2
©2014 - T. Lenoir
I
Figuur 4.2: Spanning in functie van stroomsterkte.
4.3
de elektrische vlamboog bij het lassen
De elektrische vlamboog ontstaat door:
• Het elektrische veld.
• Het gas.
Indien de elektronen bij botsing met neutrale atomen nieuwe elektronen zouden kunnen vrijmaken dient de kinetische energie voldoende
groot te zijn. De energie nodig om de ionisatie te bekomen gebeurt
door het thermische effect. Bij stijgende temperatuur ontstaan steeds
4.3 de elektrische vlamboog bij het lassen
meer vrije elektronen in het gas. De ionisatie stijgt dus. Men heeft geconstateerd dat vanaf een temperatuur van 8000 K ionisatie bekomen
wordt.
Er zijn dus twee voorwaarden die vervuld moeten worden wil men
een stabiele vlamboog kunnen behouden:
• Zeer hoge temperatuur van de gaskolom.
• Hoge temperatuur van de kathode en de anode.
4.3.1
De rol van de elektronen in de vlamboog
De geladen deeltjes (elektronen en ionen) worden door het elektrische
veld versneld. Daar de massa van een elektron veel kleiner is dan deze
van een ion zal de versnelling van de elektronen ook veel groter zijn
dan van de ionen. De weg die afgelegd wordt door de elektronen zal
dus per tijdseenheid veel groter zijn in vergelijking met dit van de
ionen. Hieruit kunnen we besluiten dat de elektronen instaan voor de
overdracht van ladingen in de vlamboog.
4.3.2
De rol van de ionen in de vlamboog
De ionen worden aangetrokken naar de plaats waar de meeste elektronen vrijkomen aan de kathode. Dit is de plaats op de kathode waar de
grootste temperatuur heerst. Bij botsing van de ionen op die plaats op
de kathode zal de temperatuur nog stijgen en zal er dus meer energie
vrijkomen. Dit zorgt voor een stabiel brandende boog.
©2014 - T. Lenoir
4.3.3
Temperatuursverdeling in de vlamboog
(zie figuur 4.3 op de volgende pagina) De hoogste temperatuur wordt
bekomen in het midden van de vlamboog. Door het feit dat warmte de
ionisatie bevordert zal daar ook de grootste stroomdichtheid heersen.
Door die grotere stroomdichtheid zal de temperatuur opnieuw stijgen.
Deze temperatuurstijging zal echter niet onbeperkt doorgaan:
• De weerstand van het gas zal niet verder blijven dalen bij stijgende temperatuur omdat ook de ionisatie niet onbeperkt is.
• De thermische geleidbaarheid van het gas verhoogt met stijgende
temperatuur zodat de warmte in het midden van de vlamboog
sneller naar buiten wordt afgevoerd.
Het temperatuursverloop in het vlak door kathode en anode is
sterk afhankelijk van de thermische geleidingseigenschappen van
de elektroden. Bij gebruikelijke metalen elektroden is de thermische
geleidingscoëfficiënt groot zodat veel warmte via kathode en anode
afgevoerd wordt. Algemeen geldt:
“Anode (+) heeft de hoogste temperatuur door omzetting van de kinetische energie van de botsende elektronen.
Kathode (-) heeft een lagere temperatuur”
47
48
booglassen
Figuur 4.3: Temperatuursverloop in de vlamboog.
Bij bekleed elektrodelassen heersen volgende temperaturen:
• Aan de kathode: ca. 2400°C.
• Aan de anode: ca. 3200°C.
• In de kern van de boogkolom ca. 6000°C.
de kerntemperatuur van de boog van volgende lasprocessen ligt nog
een pak hoger:
• MIG/MAG: ca. 8000°C.
©2014 - T. Lenoir
• TIG: ca. 14000°C.
• Plasma: ca. 24000°C.
Merk op dat bij een hogere boogtemperatuur de warmte beïnvloede
zone kleiner wordt.
Onder deze hoge temperaturen zou het materiaal dat ermee in contact komt (werkstuk/elektrode) direct verbranden door aanwezigheid
van zuurstof uit de lucht. Elk booglasproces zal dus een methode
toepassen om zuurstof weg te houden.
4.3.4
Gasverplaatsing in de vlamboog
De doorsnede van de vlamboog kan men vergelijken met een zeer
groot aantal geleiders waardoor een stroom vloeit. Twee geleiders
waardoor een stroom vloeit in dezelfde richting trekken elkaar aan
(http://nl.wikipedia.org/wiki/Wet_van_Amp%C3%A8re ). Ook de denkbeeldige geleiders in de vlamboog doen dit. Omdat dit grote aantal
geleiders elkaar aantrekken zal in het midden van de vlamboog de
4.4 de werking van een continu brandende elektrische boog
Algoritme 4.1
R ↑=
U↑
I = cst
druk groter zijn dan aan de buitenzijde. Bij de kathodevlek2 waar
de stroomdichtheid het grootst is zal ook de grootste druk heersen.
Hierdoor zal het gas zich verplaatsen van de kathode naar de anode.
Hoe groter de stroomsterkte hoe groter het drukverschil en dus de
inbrandingsdiepte bij het lassen.
4.4
de werking van een continu brandende elektrische
boog
Bij de elektrische boog zijn er drie grootheden die er invloed op
uitoefenen:
• De lasstroomsterkte I
• De boogspanning V
• De booglengte L
De lasstroomsterkte is de stroomsterkte die vloeit tussen de anode en
de kathode. Hiertussen bevindt zich de elektrische boog. De boogspanning is de spanning tussen de anode en de kathode. Met de booglengte
wordt de afstand bedoeld tussen de anode en de kathode.
©2014 - T. Lenoir
4.5
de boogspanning in functie van de booglengte
Bij een bepaalde stroomsterkte verandert de boogspanning in functie
van de booglengte. Hoe groter de booglengte, hoe groter de boogspanning. Dit is bewezen via formule 4.1 en weergegeven in figuur
4.4.
Figuur 4.4: Spanning in functie van de booglengte.
2 Plaats waar de ionen op de kathode botsen.
49
50
booglassen
4.6
de boogspanning in functie van de stroomsterkte
Of anders gezegd “de boogkarakteristiek” kan gezien worden als een
variabele weerstand met, afhankelijk van het type boogproces andere
invloedsfactoren: type elektrode, diameter van elektrode, booglengte,
beschermgas,...
Aangezien de weerstand van een boog van zo veel parameters
afhankelijk is kan men niet zomaar een vaste stroomschaal op een
lastoestel plaatsen. Bij een kortere booglengte zou de stroom namelijk
een stuk hoger worden bij een vaste spanning.
Figuur 4.5: De lasboog als variabele weerstand. ”Hoe groter de booglengte, hoe
groter de weerstand”.
Fabrikanten van stroombronnen dienen hun toestellen af te regelen volgens een bepaalde ijklijn. Deze lijn is bij norm vastgelegd en
bepaald de waarde van spanning en stroomsterkte bij variaties van
booglengte.
bijvoorbeeld voor BMBE lassen tot 600A geldt volgende ijklijn:
©2014 - T. Lenoir
U = 20 + 0.04.I
Zie 4.6.
U
l4
l3
l2
l1
I
Figuur 4.6: Boogspanning in functie van de stroomsterkte bij BMBE.
Zie figuur4.7 op de rechter pagina.
4.7 karakteristieken van de stroombronnen
U
l4
l3
l2
l1
I
Figuur 4.7: Boogspanning in functie van de stroomsterkte bij MIG/MAG.
4.7
karakteristieken van de stroombronnen
4.7.1
Algemeen
Naast de karakteristiek van de elektrische boog (boogkarakteristiek)
bestaat er ook een bronkarakteristiek. Het snijpunt tussen deze twee
wordt het werkingspunt genoemd.
De bronkarakteristiek vertelt ons wat er gebeurt met de stroom
en de spanning bij een wisselende belasting aan de laszijde (secundaire kant). We starten met het bespreken van stroombronnen met een
dalende karakteristiek (CC karakteristiek= Constant Current karakteristiek). Men spreekt soms ook over een verticale, afvallende of steile
karakteristiek. Stroombronnen die beantwoorden aan deze karakteristiek worden onder andere gebruikt bij het BMBE, TIG en plasmalassen.
Een MIG/ MAG toestel of onderpoederdek lasinstallatie heeft een CV
of Constant Voltage karakteristiek. Dit wordt besproken onder 4.7.3.
de statische karakteristiek
Zie figuur 4.8.
©2014 - T. Lenoir
U
U0
A
Ik
I
Figuur 4.8: Statische karakteristiek
Met:
• U_0=leegloopspanning of nullastspanning
• A=werkingspunt
51
52
booglassen
• Ik =kortsluitstroom
De leegloopspanning is kleiner dan 80 V bij wisselstroomtoestellen en
is kleiner dan 100V bij gelijkstroomtoestellen zonder rimpel. Dit om
veiligheidsredenen. Zie paragraaf5.4.1 op pagina 64 Uo = Openboogspanning (ook nog nullastspanning of leegloopspanning genoemd)
de dynamische karakteristiek De dynamische karakteristiek
van een stroombron bepaalt hoe de bron zich zal gedragen bij een
snelle verandering in spanning, stroomsterkte of boogweerstand. Deze
snelle veranderingen treden bijvoorbeeld op bij het aanstrijken van
een bekleed elektrode, overgaande metaaldruppels, MIG/ MAG kortsluitbooglassen, pulslassen. Inductieve en capasitieve weerstanden
zoals spoelen en condensatoren werken respectievelijk stroom- en
spanningsveranderingen tegen. De dynamische karakteristiek van de
stroombron is dus een gevolg van de opbouw van de bron. In de
praktijk kan je dit snel veranderen ervaren als aangenaam lassen of
niet.
Zie figuur 4.9.
U
U0
A
a
©2014 - T. Lenoir
Ik
Is
Is0
I
Figuur 4.9: Dynamische karakteristiek
met:
I_so=stroomstoot bij kortsluiting I_s=stroomstoot bij kortsluiting
vanaf het werkingspunt A
De rechte U0 Is0 wordt de dynamische karakteristiek genoemd. De
0
verhouding U
Is 0 = tanα is de schijnbare weerstand van het toestel.
De schijnbare weerstand is een maat voor de reactiesnelheid van het
toestel en moet dus zo groot mogelijk zijn. Voor goede toestellen is
IS0 = 1, 5.Ik .
Voor elk werkingspunt van de statische karakteristiek kan de dynamische karakteristiek getekend worden. Al deze karakteristieken
lopen evenwijdig met de lijn U0 Is0 .
De tijd nodig om van een spanning 0 bij kortsluiting terug naar
de leegloopspanning te komen (T1) wordt de volledige hersteltijd
genoemd. (maximum 0,02 seconde). De tijd om van I_k naar I=O te
4.7 karakteristieken van de stroombronnen
komen (t1) wordt de gedeeltelijke hersteltijd genoemd. (maximum
0,001 seconde).
Zie figuur 4.10.
Figuur 4.10: Hersteltijden
Om de hersteltijden zo klein mogelijk te houden mag de kortsluitstroom Ik niet te veel van de lasstroom Ib verschillen.
Zie figuur4.11.
U
A
U0
©2014 - T. Lenoir
2
Ik2 Ib
3
1
I
Ik3 Ik1
Figuur 4.11: Relatie kortsluitstroom en hersteltijd
1. Lange hersteltijd.
2. Korte hersteltijd met kans op boogdoving door de te geringe
energie.
3. Korte hersteltijd met veel minder kans op boogdoving.
4.7.2
Eisen gesteld aan de stroombron
1. De leegloopspanning moet voldoende groot zijn om ontsteking
van de vlamboog te verzekeren.
53
54
booglassen
2. Tijdens het lassen moet de spanning groot genoeg zijn om de
boog te onderhouden. Deze boogspanning ligt tussen de 18 en 35V.
3. Om de statische kortsluitstroom te beperken moet de spanning
snel dalen bij stijgende stroomsterkte. (= snel dalende stroombronkarakteristiek)
4. De dynamische kortsluitstroom mag niet veel groter zijn dan de
statische kortsluitstroom.
5. Wijzigingen in het lasregime moeten snel door de stroombron
opgevangen worden.
6. De stroomsterkte moet soepel te regelen zijn.
4.7.3
Horizontale of vlakke stroombronkarakteristiek
Stroombronnen met een horizontale karakteristiek worden ingezet
voor het lassen met dunne, afsmeltende elektroden (MIG/MAG; OPlassen). Hoe vlakker de karakteristiek ligt, hoe sneller de bron zal
reageren op booglengtevariaties. Een nadeel hierbij is dat de boog
dan ook onrustiger zal worden. Meestaal wordt in de praktijk daarom
een licht dalende karakteristiek gebruikt (1-5V dalen per 100A). Bij
sommige toestellen kan de mate van reactiesnelheid ingesteld worden,
eigenlijk ben je dan de helling van de stroombronkarakteristiek aan
het aanpassen. Zie figuur 4.12
Bij een korter wordende booglengte wordt de boogspanning kleiner
en zal de stroomsterkte toenemen. Door de toenemende stroomsterkte
(en dus ook warmte) zal de draad sneller afsmelten. Bij een langer
wordende booglengte is dit juist omgekeerd. Hier treedt dus een zelf
regulerende werking op met een constante warmte-inbreng als gevolg.
U
©2014 - T. Lenoir
l+dl
l
l-dl
I
I-dI
I
I+dI
Figuur 4.12: horizontale stroombronkarakteristiek
4.7.4
Moderne stroombronkarakteristiek
Bij moderne toestellen is het mogelijk om zowel BMBE, TIG en MIG/MAG te lassen. Zoals hiervoor besproken bezitten de eerste twee
processen een verticale karakteristiek en het derde proces een horizontale karakteristiek.
4.8 de stabiliteit van de elektrische boog
In een moderne, elektronisch geregelde bron is het mogelijk om elke
combinatie van stroomsterkte en spanning aan te bieden aan de lasser:
dus om het even welke bronkarakteristiek (uiteraard binnen het bereik
van het toestel). Deze moderne toestellen worden door de fabrikant
voorgeprogrammeerd zodat het “gedrag” van de stroombron bij wisselende belasting vastgelegd wordt. Deze voorgeprogrammeerde relaties
tussen spanning en stroom worden “synergische functies” genoemd. Zie
figuur op deze pagina.
[V]
70V, 55A
70V, 200A
40V, 30A
18V, 220A
[A]
Figuur 4.13: vrij programmeerbare combinaties van spanning en stroomsterkte bij moderne , elektronisch gestuurde stroombronnen
©2014 - T. Lenoir
4.8
de stabiliteit van de elektrische boog
We weten ondertussen dat bij het lassen met beklede elektrode, de
boogspanning slechts weinig door de stroomsterkte wordt beïnvloed.
Een stroombronkarakteristiek waarvan de spanning snel afneemt bij
toenemende stroomsterkte is hierbij een goede oplossing.
Zie figuur4.14 op de volgende pagina.
werking: We veronderstellen dat het lassen gebeurt met een booglengte L en in het werkingspunt M (snijpunt van de boogkarakteristiek
en de stroombronkarakteristiek). Indien de spanning sterk daalt met
toenemende stroom dan spreekt men van een dalende karakteristiek
(1). De lasstroomsterkte wordt voorgesteld door I. We beschouwen
nu een tweede, minder sterk dalende stroombronkarakteristiek (2)
die door hetzelfde werkingspunt loopt. Bij een toename van booglengte ΔL, die gepaard gaat met een spanningsverhoging, zal het
werkingspunt zich verplaatsen van M naar M’ op karakteristiek 1 en
naar M” op karakteristiek 2. De daarmee overeenkomende stroomsterkteverminderingen zijn respectievelijk ΔI’ en ΔI”. Op de figuur
55
56
booglassen
U
l1
U0
M1
l2
1
2
M2
M"
l+Dl
M'
l
M
I
DI'
Ik
Ik
DI''
Figuur 4.14: Relatie booglengteverandering en stroomsterkteverandering
zien we dat ΔI” groter is dan ΔI’ die des te groter zal zijn naarmate
de stroombronkarakteristiek vlakker komt te liggen.
hieruit kunnen we besluiten dat:
• Karakteristiek 1 een stabielere boog geeft in vergelijking met
karakteristiek 2 daar bij eenzelfde booglengteverandering de
stroomvariatie minder groot is.
©2014 - T. Lenoir
• De boog sneller zal doven bij karakteristiek 2 bij toenemende
booglengte. De boog dooft reeds in punt M2 bij karakteristiek 2.
De boog dooft in punt M1 bij karakteristiek 1. De kortsluitstroom
maakt het mogelijk de boog te ontsteken door contact van de
elektrode met het werkstuk, waarbij de nullastspanning zorgt
voor de versnelling van de elektronen tijdens de ontsteking.
“ Een stroombron met dalende karakteristiek geeft de
stabielste boog met de kleinste stroomvariaties”
Er moet opgemerkt worden dat één toestel meerdere stroombronkarakteristieken bezit. Namelijk één voor elke stroomsterkte. Hoe hoger
de stroomsterkte, hoe minder sterk de curve stal dalen. Dit levert bijgevolg lage stroomvariaties op bij lage stroomsterkten als de booglengte
varieert (belangrijk bij doorlassingen). En hogere stroomvariaties bij
hoge stroomsterkten (niet zo erg als er opgelast wordt). Dit is weergegeven in figuur4.15 op de pagina hiernaast.
4.8.1
De lasfasen
De verschillende lasfasen zijn aan te tonen aan de hand van de
statische-, dynamische- en de boogkarakteristiek.
Zie figuur4.16 op de rechter pagina.
4.8 de stabiliteit van de elektrische boog
U
I
DI140A
DI60A
Figuur 4.15: Stroombronkarakteristiek bij verschillende stroomsterktes
U
U0
3
A
A"
u0
2
D
C
1
B
A'
F
Ik
I
Is
Is0
Figuur 4.16: Lasfasen
4.8.2
De leegloopspanning
Deze wordt voorgesteld door het punt U0 .
©2014 - T. Lenoir
4.8.3
Kortsluiting
Hierbij is de elektrode in contact met het werkstuk. De stroom stijgt
vanaf 0 tot Is0 , terwijl de spanning U0 daalt. Vanaf het puntU0 zal
langs de dynamische karakteristiek het punt Is0 bereikt worden. In het
puntIs0 heerst echter geen evenwicht waardoor de stroom vervolgens
daalt via de horizontale as tot in het punt Ik dat gelegen is op de
statische karakteristiek.
4.8.4
Het trekken van de boog
Door het wegtrekken van de elektrode zal de stroomsterkte snel dalen
terwijl de spanning zal toenemen en dit via de dynamische karakteristiek Ik − U0 . Tegelijkertijd zal ook de boogkarakteristiek veranderen
door het feit dat de booglengte verandert. Achtereenvolgens wordt
de boogkarakteristiek 1, 2, 3,. . . doorlopen. Indien de elektrode nog
verder wordt weggetrokken van het werkstuk zullen de boogkarakteristieken en de statische karakteristiek op een zeker ogenblik elkaar
57
58
booglassen
niet meer snijden zodat de boog uitdooft. Stel dat de elektrode op
een bepaalde afstand (bv. boogkarakteristiek 2) van het werkstuk gehouden wordt. De boogkarakteristiek snijdt dan de lijn Ik − U0 . in
punt B. Ondanks het feit dat er reeds voldoende energie aanwezig
is om de boog te onderhouden zal deze nog niet ontstaan daar het
gas nog onvoldoende geïoniseerd is. De stroomsterkte zal daarom
nog blijven dalen en de spanning stijgen tot in het punt C, waar het
gas wel voldoende is geïoniseerd. Vanaf het punt C zal, langs de
boogkarakteristiek 2, het werkingspunt A bereikt worden. In deze
evenwichtstoestand zal de vlamboog onderhouden blijven.
4.8.5
Verandering van de booglengte
We veronderstellen dat de booglengte verandert van 2 naar 3. Het
werkingspunt A zal echter niet via de statische karakteristiek naar het
werkingspunt A” lopen, maar zal eerst via de dynamische karakteristiek Is − A tot in het punt D verschuiven. In het punt D, het snijpunt
van de boogkarakteristiek 3 en de dynamische karakteristiek, is er nog
geen evenwicht. Vanaf het punt D zal, via de boogkarakteristiek 3, het
werkingspunt A” bereikt worden.
©2014 - T. Lenoir
4.8.6
De druppelovergang
Wanneer aan het uiteinde van de elektrode een druppel gevormd
wordt, zal daardoor de booglengte verkleinen. Bij het verkleinen van
de booglengte wordt de weg A − Is gevolgd tot wanneer de druppel
contact maakt met het smeltbad: kortsluiting in het punt Is . Dit is
echter geen evenwichtstoestand waardoor de stroom zal dalen tot in
het punt Ik . Wanneer de druppel uiteindelijk afgescheiden wordt van
de elektrode zal de booglengte terug toenemen via de lijn Ik − u0 tot
punt B (nu is het gas reeds voldoende geïoniseerd) en dan via de
boogkarakteristiek tot in het evenwichtspunt A. Indien er zich geen
kortsluiting voordoet kan men de werking vergelijken met deze van
de verandering van booglengte, wat uitgelegd werd in paragraaf 4.8.5
4.8.7
Onderbreken van de boog
Als de elektrode na kortsluiting snel weggetrokken wordt, zal de weg
Ik − u0 gevolgd worden en zullen de boogkarakteristiek en de statische
karakteristiek elkaar niet snijden. De vlamboog zal bijgevolg doven.
Vanaf u0 wordt via de verticale as, U0 bereikt.
4.8.8
Regelgebied van het toestel
Een toestel moet zo veel mogelijk statische karakteristiek bezitten,
zodat een zo ruim mogelijk stroombereik verkregen wordt.
5
S O O RT E N L A S S T R O O M B R O N N E N
5.1
inleiding
We kunnen spreken van lasstroombronnen sinds ca. 1920. In eerste
instantie werd gebruik gemaakt van conventionele stroombronnen
met transformatoren.
Sinds 1940 werden er dioden toegevoegd om de stroom gelijk te
richten.
Sinds 1960 werden stuurbare componenten zoals thyristoren toegevoegd. Rond 1980 volgden de choppers en inverters. Hybride systemen
ontwikkelden zich enkele jaren later.
Vanaf de eeuwwisseling zijn de digitale stroombronnen ontstaan.
Men verwacht een verdere ontwikkeling in de procesbeheersing en
processturing (lasrobots).
5.2
soorten lasstroombronnen
5.2.1
Lastransformator (Eng. welding transformer) – wisselstroom (primaire & secundaire) of gelijkstroom (secuntair)
©2014 - T. Lenoir
De lastransformator vormt de hoge spanning, lage stroomsterkte uit
het elektrische net om naar een lage spanning met een hoge stroomsterkte. Gaande van 17 tot 45V en 55 tot 590 A. Dit type stroombron
kan dus enkel gebruikt worden voor het wisselstroomlassen. Deze
toestellen zijn meestal de goedkoopste. Zie figuur 5.1 op de volgende
pagina en 5.2 op de pagina hierna Voor het lassen met gelijkstroom
werden er diodes toegevoegd als gelijkrichteenheid. 5.3 op pagina 61
Voordeel:
• Goedkoop.
• Geen bewegende delen, dus lange levensduur.
• Minimaal energieverbruik tijdens pauzes.
• Geen magnetische blaaswerking.
Nadeel:
• Ongunstige netbelasting (2 fazen).
• Hoog energieverbruik.
• Openspanning is soms te hoog.
• Minder stabiele boog = spatten en ruwer uiterlijk.
• Zwaardere uitvoering.
59
60
soorten lasstroombronnen
Figuur 5.1: Lastransformator
transformeren
stroomregeling
Figuur 5.2: schematische opbouw van een lastransformator
5.2.2
Lasgelijkrichter (inverter) – gelijkstroom (diode of thyristor)
Het toestel zal de AC netstroom omvormen naar DC. Daarna inverteert
( inverter) het toestel deze DC stroom naar de gewenste lasspanning
of stroom. Dit gebeurt aan een frequentie van >= 10kHz. Bij een hoge
frequentie kan er namelijk efficiënter getransformeerd worden. Zie
figuur 5.4 op de pagina hiernaast en 5.5 op pagina 62.
Voordeel
• Minder gevaarlijke openboogspanning.
©2014 - T. Lenoir
• Bruikbaar voor alle elektrode types.
• Zeer stabiele lasboog.
• Gunstige netbelasting ( 3 fazen).
• Ompoling mogelijk.
• Zeer licht.
Nadeel
• Apparatuur is duur.
• Magnetische blaaswerking.
• Duurder in onderhoud.
• Hoog energieverbruik tijdens pauzes.
5.2 soorten lasstroombronnen
transformeren
stroomregeling
stroomregeling
Figuur 5.3: schematische opbouw van een lastransformator met gelijkrichter
Figuur 5.4: Lasgelijkrichter
5.2.3
Lasomvormer – gelijkstroom (elektromotor en lasdynamo)
Zie figuur 5.6 op de pagina hierna.
Voordelen:
• Minder gevaarlijke openboogspanning.
• Bruikbaar voor alle elektrodetypes.
• Zeer stabiele lasboog.
• Gunstige netbelasting ( 3 fazen).
©2014 - T. Lenoir
• Ompoling mogelijk.
Nadelen:
• Duurder dan een lastransformator en -gelijkrichter.
• Magnetische blaaswerking.
• Duurder in onderhoud.
• Hoog energieverbruik tijdens pauzes.
5.2.4
Lasaggregaat – wissel of gelijkstroom (verbrandingsmotor en lasdynamo)
Zie figuur 5.7 op de volgende pagina.
Voordeel:
• Overal bruikbaar in het bijzonder op plaatsen waar geen elektriciteit is.
61
62
soorten lasstroombronnen
gelijkrichten
HF wisselstroom
transformeren
afvlakken
Figuur 5.5: schematische opbouw van een inverterstroombron
Figuur 5.6: Lasomvormer
Nadelen:
• Zeer duur.
©2014 - T. Lenoir
• Vraagt meer onderhoud vanwege de verbrandingsmotor.
Figuur 5.7: Lasaggregaat
5.3
5.3.1
veel gebruikte componenten in stroombronnen
Transformator
De transformator bestaat uit een metalen kern met een primaire en een
secundaire wikkeling. Deze zorgt voor de transformatie van spanning
5.3 veel gebruikte componenten in stroombronnen
U1 (voedingsspanning) naar een spanning U2 (openboogspanninglasspanning). 5.8.
Figuur 5.8: Transformator
5.3.2
Diode
Een diode is een elektrische component die de stroom in één richting
doorlaat. Zie figuur5.9.
Figuur 5.9: Diode
5.3.3
Thyristor
©2014 - T. Lenoir
Een thyristor is een elektronische component die de stroom in een
richting doorlaat indien deze aangestuurd wordt. Eigenlijk is dit een
geschakelde diode. Zie figuur5.10.
Figuur 5.10: Thyristor
5.3.4
Transistor
Een transistor is een elektronisch component dat gebruikt kan worden
als een schakelaar waarbij de stroom al of niet wordt doorgelaten of als
een stroomregelaar met behulp van een hulpspanning of stroom.5.11
63
64
soorten lasstroombronnen
Figuur 5.11: Transistor
5.4
5.4.1
veel gebruikte termen bij lastoestellen
Uo = Openboogspanning (ook nog nullastspanning of leegloopspanning genoemd)
Dit is de spanning over de gebruiksklemmen van een lastoestel waarvan de lasstroombaan open is, wanneer dit toestel werkt in normale
omstandigheden. In verband met de veiligheid voor de gebruiker zijn
de maximum openboogspanningen van stroombronnen begrensd. Zie
figuur16.4 op pagina 241
5.4.2
ID = Inschakelduur
©2014 - T. Lenoir
Onder de inschakelduur van een lasstroombron verstaat men dat deel
van een periode van 10 minuten (uitgedrukt in procenten) gedurende
welke continu met een bepaalde stroomsterkte kan worden gelast. De
temperatuur waarop de proef is uitgevoerd wordt eveneens medegedeeld. Een ID van 60 % is 6 min lastijd bij de opgegeven lasstroom
met een pauzetijd van 4 min. Hoe groter de stroom is waarbij men wil
lassen, hoe langer men zal moeten pauseren omdat de inschakelduur
zal verkleinen.
In tabel 5.1 is een voorbeeld gegeven van de technische gegevens
die je zou moeten vergelijken bij het aanschaffen van een lastoestel:
Caddy Professional 250
Gewicht, kg11
Aansluitspanning, V/Hz400/50-60
Zekering, traag, A16
Aansluitkabel, Ø mm24x2,5
Max. lasstroom bij 35% ID, 250A
Max. lasstroom bij 60% ID, 180A
Max. lasstroom bij 100% ID, 140A
Open spanning, V50-80
Tabel 5.1: Voorbeeldfiche
5.4.3
IP beschermingsklasse
Bv. IP 54
Het eerste cijfer geeft de bescherming tegen binnendringen van
voorwerpen aan. Bescherming tegen stof (5)
5.4 veel gebruikte termen bij lastoestellen
Het tweede cijfer geeft de bescherming tegen vocht aan. Bescherming tegen spatwater uit alle richtingen (4)
5.4.4
Hot start-Arc force
Deze regeling zorgt ervoor dat de elektrode minder blijft kleven aan
het werkstuk tijdens het ontsteken van de boog. Zie figuur5.12.
©2014 - T. Lenoir
Figuur 5.12: Hotstart
65
©2014 - T. Lenoir
6
LASSEN MET BEKLEDE ELEKTRODEN
6.1
inleiding
Bij het lassen met de beklede elektrode wordt een elektrische boog
getrokken tussen een werkstuk en een elektrode (gelijkstroom en wisselstroom mogelijk). De warmte die daarbij gepaard gaat zorgt ervoor
dat zowel het werkstuk als de elektrode tot smelten worden gebracht.
De boogtemperatuur bedraagt ongeveer 7000°C. De elektrische boog
zorgt er tevens voor dat de afsmeltende druppels van de elektrode
naar het smeltbad getransporteerd worden. Vroeger werd een elektrode uit koolstof en als toevoegmateriaal een blanke metalen draad
gebruikt, zonder dit toevoegmateriaal te beschermen tegen de omringende lucht. Daardoor werd stikstof en zuurstof opgenomen uit de
lucht en koolstof opgenomen uit de elektrode, waardoor de las poreus
en bros werd. Later werd de elektrische boog rechtstreeks getrokken
tussen de metalen draad en het werkstuk, waarbij deze draad van een
beschermende bekleding voorzien werd. Hierdoor werd kwaliteit van
de lasverbinding verbeterd. 1
De belangrijkste voordelen van deze lasmethode zijn:
• Flexibiliteit.
• Betrouwbaarheid.
• Eenvoudige apparatuur.
De toepassingen van het beklede elektrodelassen zijn voornamelijk:
©2014 - T. Lenoir
• Scheepsbouw.
• Klein werk.
• Lassen van pijpleidingen.
• Staande hoeklassen.
• Reparatiewerk.
• Positielassen op moeilijk bereikbare plaatsen.
6.2
werkingsprincipe
Zie figuur 6.2 op de pagina hierna
Door contact tussen de elektrode en het werkstuk wordt een kortsluiting veroorzaakt. Daarna wordt de elektrode iets van het werkstuk
1 Bronnen: Lastechniek april 2013: Het booglassen met beklede elektroden. Lasinstructeur Bart De Vriendt
67
68
lassen met beklede elektroden
©2014 - T. Lenoir
Figuur 6.1: Ook onder water kan men lassen met een aangepaste beklede
elektrode installatie en aangepaste elektroden.
Figuur 6.2: Werkingsprincipe van bekleed elektrodelassen
6.3 indeling van bekleed elektroden
gehouden waardoor de elektrische boog ontstaat. De warmte die hierbij ontstaat zorgt voor een smeltbad op het werkstuk. Ook de elektrode
smelt af waardoor de booglengte toeneemt. Door dit laatste feit zal
ook de boogspanning toenemen en de stroomsterkte dalen. Om te
vermijden dat de boog zou uitdoven moeten we de elektrode naar het
werkstuk toe bewegen met een snelheid die gelijk is aan de afsmeltsnelheid van de elektrode. De bekleding die gelijktijdig afsmelt met
de metalen draad zal de druppel volledig omsluiten en beschermen.
Hierdoor zal ook de overgaande druppel (neersmelt) beschermd worden tegen invloeden van de omgeving. Door de verbranding van de
bekleding zal er een gas ontstaan dat op zijn beurt bescherming zal
geven. De bekleding zal ook het materiaaltransport bevorderen.
6.3
indeling van bekleed elektroden
Men kan beklede elektroden indelen volgens:
• Hun afmetingen.
• Hun rendement.
• Het type van bekleding.
• Het toepassingsgebied.
• De lasstanden.
6.3.1
6.3.1.1
Indeling volgens bekledingstype:
Het ijzer -oxide type (ferry-type) (O)
Samenstelling: bevat voornamelijk ijzeroxide met of zonder mangaanoxide.
©2014 - T. Lenoir
• Dikte: middelmatig.
• Stroomsoort: gelijk of wisselstroom met lage ontsteekspanning.
• Toepassingen: Voor het lassen van dunne platen en waar het
uiterlijk belangrijker is dan de mechanische eigenschappen.
6.3.1.2 Het rutiel type (R)
Samenstelling: bevat voornamelijk titaanoxide of derivaten ervan met
veranderlijke hoeveelheid cellulose
• Dikte: men maakt onderscheid tussen dun, middelmatig en
dikbeklede elektroden.
• Stroomsoort: gelijk of wisselstroom.
• Toepassingen: Meest toegepaste type omwille van de veelzijdigheid, uitstekend lasbaar met mooie gladde lassen die goed
aanvloeien. Goede slaklossing. Voor het lassen van allerhande
69
70
lassen met beklede elektroden
constructies waarvan de mechanische eisen niet hoog zijn (relatief hoog waterstofgehalte). Snel, middelmatig en traagstollend
(afhankelijk van de bekledingsdikte) bepalen de positie waarin
deze elektroden kunnen worden verlast.
6.3.1.3
Het Basische type (B)
Samenstelling: bevat voornamelijk calciumcarbonaat, calciumfluoride.
• Dikte: middelmatig en dikbeklede elektroden (dubbelmantel
elektroden).
• Stroomsoort: bij voorkeur verlast met gelijkstroom, bij wisselstroom dient de nullastspanning minimum 65 Volt te zijn.
• Toepassingen: Voor het lassen van allerhande zware mechanische
constructies waaraan de gestelde eisen zeer hoog zijn (extreem
laag waterstofgehalte). Dynamische belastingen, grote weerstand
tegen koud en warmscheuren en goede kerfslagwaarde bij lage
temperaturen. Het lasmetaal geeft een relatief grove tekening.
Minder goede slaklossing. Opmerking: deze types elektroden
dienen steeds met zeer korte booglengte verlast te worden.
6.3.1.4
Het cellulose type (C)
Samenstelling: op basis van vluchtige organische stoffen en cellulose.
• Dikte: dun bekleed.
• Stroomsoort: worden meestal verlast met gelijkstroom.
©2014 - T. Lenoir
• Toepassingen: Voor het lassen in alle standen met diepe inbranding, maar vooral voor het lassen van pijpen in verticaal dalende
stand (PG). Acceptabele mechanische eigenschappen. Hoog waterstofgehalte met gevaar voor koudscheuren in de warmte beïnvloede zone, vooral bij hardbare staalsoorten.
6.3.1.5
Het zure of neutrale type (A)
Samenstelling: op basis van ijzeroxide, mangaanoxide, titaanoxide en
silicium met grote hoeveelheden ferromangaan en andere reductiemiddelen.
• Dikte: middelmatig tot dik bekleed.
• Stroomsoort: gelijkstroom en wisselstroom.
• Toepassingen: Voor het lassen onderworpen aan strenge radiografische controle, wordt meestal gebruikt voor het horizontaal
vlak lassen (PB en PA).
6.3 indeling van bekleed elektroden
6.3.1.6
Gemengde groepen
• Rutiel - Cellulose bekleding
– Verandering van de laseigenschappen zijn het doel van dit
type elektroden.
– Het verbeteren van het positielassen is het hoofddoel.
• Rutiel - Basische bekleding
– Mechanische eigenschappen veranderen.
– Het lasuitzicht oogt beter.
6.3.2
Indeling volgens het toepassingsgebied
Volgens het toepassingsgebied kan met de laselektroden onderverdelen in elektroden voor de verbindingslassen en elektroden voor het
oplassen.
6.3.2.1 Elektroden voor verbindingslassen
Bij elektroden voor niet-gelegeerde staalsoorten is het C gehalte lager
dan 0,25% en zijn er slechts sporen van andere elementen.
Bij elektroden voor laag-gelegeerde staalsoorten overschrijdt het
gehalte van een legeringselement de 5% niet.
Bij elektroden voor hoog-gelegeerde staalsoorten bedraagt het gehalte van een legeringselement meer dan 5%.
Bij elektroden voor non-ferrometalen is het basiselement Cr, Ni, Cu,
Al in plaats van Fe.
©2014 - T. Lenoir
6.3.2.2 Elektroden voor het oplassen
In deze groep brengen we de elektroden onder die gebruikt worden
voor het herstellen van stukken onderhevig aan slijtage of om nieuwe
stukken van een slijtvaste laag te voorzien.
Naargelang de slijtagevormen kunnen we de elektroden opdelen in
groepen die weerstaan aan:
• Metaal op metaalslijtage (frictie).
• Corrosie slijtage.
• Erosie slijtage.
• Slijtage door stootbelasting.
Een overzicht werd bij wijze van voorbeeld toegevoegd in bijlage 18.5.
6.3.3
Benaming van elektroden volgens normeringen
De bekendste normen zijn ISO 2560. Deze norm wordt internationaal gebruikt. De europese norm (NBN) EN 499 bespreekt nagenoeg
dezelfde codering.
Daarnaast kom je ook regelmatig elektroden tegen die genormeerd
zijn volgens DIN (Duitsland), BS (Engeland) en AWS (USA) norm.
71
72
lassen met beklede elektroden
EN499
Bespreking van de elektrodeaanduiding volgens de europese norm
499 aan de hand van een voorbeeld.
EXX X X X X XX
E46 4 B 1 2 H5
• E Wil zeggen dat het hier gaat over een beklede elektrode voor
BMBE lassen.
• 46 Geeft de minimum rekgrens weer, dit getal moet vermenigvuldigd worden met 10. Hier is de minimale rekgrens van de
kerndraad 460 N/mm².
– mogelijke aanduidingen zijn: 35 / 38 / 42 / 46 / 50
een hoger cijfer wijst
op een taaier
materiaal
• 4 Dit cijfer of getal is een indeling voor de temperatuur waarbij
er 47 J aan energie nodig is om het materiaal te breken. het is
dus een indeling voor de taaiheid.
–
Z
geen vereisten
A
breuk bij +20°C
0
breuk bij 0°C
2
breuk bij -20°C
3
breuk bij -30°C
4
breuk bij -40°C
5
breuk bij -50°C
6
breuk bij -60°C
• B Geeft de bekleding (zie ook 6.3.1 ) weer. Hier is de elektrode
bekleed met basische bekleding.
– A(= Acid): zure bekleding
©2014 - T. Lenoir
– C: Cellulose bekleding
– R: Rutiele bekleding
– RR: Dikke rutiele bekleding
– RC: Rutiel-cellulose bekleding
– RA: Rutiel-zure bekleding
– RB: Rutiel-basise bekleding
– B: Basische bekleding
• 1 Geeft weer wat het elektroderendement is en welke stroomsoort
gebruikt moet worden.
6.3 indeling van bekleed elektroden
–
Rendement [%]
Stroomsoort
1
≤105
AC/DC
2
≤105
DC
3
>105...≤125
AC/DC
4
>105...≤125
DC
5
>125...≤160
AC/DC
6
>125...≤160
DC
7
>160
AC/DC
8
>160
DC
• 2 Geeft weer in welke positie(s) gelast kan worden. In dit geval alle posities behalve naar beneden lassen. Zie ook 18.2 op
pagina 260..
–
1
alle posities
2
alle posities behalve PG
3
stompe las in PA; hoeklas in PA en PB
4
stompe las en hoeklas in PA
5
idem 3 + PG
• H5 Geeft het waterstofgehalte weer. In dit voorbeeld 5 ml waterstof/100g neergesmolten metaal.
– mogelijkheden: H5/H10/H15
©2014 - T. Lenoir
AWS A5,1
Figuur 6.3: normering volgens AWS A5.1
E XXXX − X
De opdruk op de mantel van de bekleed elektrodes in figuur 6.3
geeft een code aan volgens AWS A5.1.
De E geeft aan dat we te maken hebben met een bekleed elektrode.
De 2e twee volgende cijfers geven de minimale treksterkte aan,
uitgedrukt in ksi (kilo per squere inch). Om dit om te rekenen naar
megapascal vermenigvuldig je met 6,89. Het derde cijfer geeft aan in
welke positie er gelast kan worden:
73
74
lassen met beklede elektroden
1. alle posities
2. PA, PB en PC
3. PA
4. PG
Het vierde cijfer geeft aan welke bekleding er gebruikt wordt en
met welke stroom er mag gelast worden. Zoals reeds in voorgaande
paragraaf aangegeven werd, bepaald het type bekleding in welke
positie er kan gelast worden (zie cijfer 3).
• 0 Cellulose Sodium; diepe inbranding; lassen op DC+
• 1 Cellulose Potassium, diepe inbranding; lassen op AC of DC+
• 2 Rutiel Sodium, medium inbranding; lassen op AC,DC• 3 Rutiel Potassium, weinig inbranding; lassen op AC of DC+of• 4 Iron Power, Rutiel ,medium inbranding; lassen op AC of
DC+of• 5 Weinig waterstof, Sodium, medium inbranding; lassen op DC+
• 6 Weinig waterstof,Potassium,medium inbranding; lassen op AC
of DC+
• 7 Ijzeroxide, ijzer poeder,medium inbranding; lassen op AC of
DC• 8 Weinig waterstof, ijzerpoeder, medium inbranding; lassen op
AC of DC+
• 9 Ijzeroxide, Rutiel, Potasium, medium inbranding; lassen op
AC of DC+
©2014 - T. Lenoir
Mogelijke bijkomende informatie:
• -1 Verhoogde impact sterkte
• -M Voor militaire toepassingen: grotere taaiheid, minder waterstof
• H4 H8 H16 Geeft het maximale oplosbare waterstof weer in
mL/100g
Chemisch symbool voor het bijkomende element bij laaggelegeerd
koolstofstaal
Bijvoorbeeld :E7018-X
• E We hebben te maken met een beklede elektrode voor BMBE
lassen
• 70 ksi geeft de treksterte weer. Indien er na de E vijf cijfers
gedrukt staan dan wordt de treksterkte aangegeven door de
eerste 3 cijfers.
6.4 lassen met gelijkstroom
Figuur 6.4: Gelijkstroom
• 1 geeft aan in welke positie kan gelast worden
• 8 geeft de inhoud van de bekleding (mantel) weer en met welke
stroom gelast kan worden
• (X geeft bijkomende informatie weer)
6.4
lassen met gelijkstroom
Bij gelijkstroom gaan de elektronen steeds in dezelfde richting. De
spanning en stroomsterkte blijven steeds dezelfde in tijd. Zie figuur6.4.
Voordelen ten opzichte van wisselstroom:
• Minder gevaarlijke ontsteekspanning.
• Bruikbaar voor alle elektrodetypes.
• Zeer stabiele lasboog= mooi uiterlijk, minder spatten.
• Ompoling mogelijk.
Nadelen:
• Apparatuur is duurder.
• Magnetische blaaswerking kan optreden.
• Duurder in onderhoud.
• Hoger energieverbruik tijdens pauzes.
©2014 - T. Lenoir
6.4.0.1
Gevolgen voor de pooling bij gelijkstroom.
(- ) pool aan de elektrode = normale pooling. De temperatuur van de
elektrode is dan 2400° en de temperatuur van het werkstuk is 3200°.
Deze poling is ongeschikt voor het lassen van gelegeerde staalsoorten.
Volg steeds de voorschriften van de elektrode fabrikant. Indien we de
(+) pool aan de elektrode bevestigen (= ompoling) zal de temperatuur
van de elektrode 3200°zijn. en de temperatuur van het werkstuk is
bijgevolg 2400° Deze pooling is uitermate geschikt voor het lassen van
gelegeerde staalsoorten en voor het snel oplassen van meerdere lagen
ter verhoging van de keelhoogte. (Volg steeds de voorschriften van de
elektrode fabrikant.)
6.5
instellen van de lasstroom
Zie figuur 6.5 op de pagina hierna.
Als richtwaarde voor het instellen van de stroomsterkte wordt vaak
volgende regel gebruikt:
75
76
lassen met beklede elektroden
Figuur 6.5: Keuze van elektrodediameter i.f.v. benodigde stroomsterkte.
Algoritme 6.1 Lasstroomsterkte
Laaggelegeerd koolstofstaal I [A]=40x kerndiameter van de elektrode
(1)
RVS I[A]=30 x kerndiamter van elektrode of 75% van I
laaggelegeerd koolstofstaal
©2014 - T. Lenoir
6.5.1
Typische lasparameters bij het BMBE lassen van RVS
Tabel 6.1: Typische lasinstellingen bij BMBE van RVS (bron: NIL)
6.5 instellen van de lasstroom
©2014 - T. Lenoir
Tabel 6.2: Richtlijnen voor het maken van staande hoeklassen bij BMBE-lassen
van RVS (bron: NIL)
77
©2014 - T. Lenoir
7
H A L FA U T O M A AT L A S S E N ( M I G / M A G )
7.1
beschrijving van het proces
©2014 - T. Lenoir
Bij het gasbooglassen met afsmeltende elektrode (andere benamingen
van dit proces: het halfautomaatlassen en meer specifieker de varianten
MIG en MAG lassen) wordt een elektrische boog tot stand gebracht
tussen een continu aangevoerde draad en het te lassen materiaal. De
afsmeltende draad en het te lassen materiaal zijn elk verbonden met
een pool van een stroombron, zie figuur 7.1. Meestal wordt een gas
toegevoerd om het smeltbad en de afsmeltende draad tegen oxidatie
en stikstofopname vanuit de atmosfeer te beschermen. Afhankelijk
van het toegevoerde gas spreken we over MIG (metaal inert gas) lassen
of van MAG (metaal actief gas) lassen. Het MIG/MAG lassen kan
met de hand of automatisch worden uitgevoerd. In het eerste geval
spreken we van half-automaatlassen. 1
Figuur 7.1: MAG installatie
7.2
voor- en nadelen ten opzichte van het bekleed elektrodelassen
Het toepassingsgebied van MIG/MAG- lassen overlapt met dat van
het bekleed elektrodelassen maar heeft volgende voordelen:
• Hoge inschakelduur mogelijk.
• Ruime lasmogelijkheden met dezelfde draaddiameter.
1 Bornnen: Vakblad Lastechniek juni 2013; VM124 MIG_MAG Lassen en Zijn Varianten, 2008, http://nl.scribd.com/doc/101913399/VM124-MIG-MAG-Lassen-en-ZijnVarianten
79
Ook de afkorting
GMAW wordt vaak
gebruikt en staat
voor Gas metal arc
welding
80
halfautomaat lassen (mig/mag)
• Meer mogelijkheden voor het lassen van dun materiaal.
• Geen slak bij het lassen met massieve draad.
• Minder vervorming/Geringere warmte-inbreng.
• Kan geautomatiseerd worden.
• Grotere neersmeltsnelheid.
• Verkorte neventijden.
• Kleinere openingshoeken bij stompe naden.
Enkele nadelen:
• Dure apparatuur.
• Windgevoelig proces.
• Voor het instellen van de apparatuur wordt een grotere kennis
van de lasser vereist.
• Kans op plakfouten bij het kortsluitbooglassen.
• Minder gemakkelijke apparatuur om op moeilijke plaatsen te
lassen.
7.3
toepassingen
Het MIG/MAG-lasproces wordt met de hand toegepast ofwel in meer
of mindere mate geautomatiseerd voor:
©2014 - T. Lenoir
• Het verbinden van niet-, zwak-, en hooggelegeerde staalsoorten
vanaf ca. 0,6mm dikte. Hierbij wordt het kortsluitbooglassen toegepast voor het lassen in positie, voor het lassen van grondlagen
en voor het lassen van dunne plaat. Het openbooglassen komt in
aanmerking voor het lassen van vullagen en zware hoeklassen.
• Het lassen van niet-ijzermetalen: aluminiumlegeringen, koperlegeringen, nikkellegeringen vanaf ca. 1mm.
• Het oplassen.
7.4
boogkarakteristiek
Bij elk lasproces waarbij het toevoegmateriaal stroomvoerend en afsmeltend is worden de parameters zodanig gekozen dat men een
beheerste en continu verlopende druppelovergang verkrijgt van toevoegmateriaal naar het te lassen werkstuk. Wanneer het een booglasproces betreft dient deze druppelovergang samen te gaan met een
stabiele elektrische boog. Bovendien zal de las moeten voldoen aan
bepaalde mechanische en/ of fysische eigenschappen.
De lasparameters bij het MIG/MAG-lassen die bepalend zijn voor
bovengenoemde factoren zijn:
7.4 boogkarakteristiek
• Draadtoevoersnelheid.
• Spanning.
• Stroom.
• Aard en samenstelling van het beschermgas.
Voor het booglassen met draad blijkt dat er voor een bepaalde draaddiameter een bijna lineair verband bestaat tussen de draadaanvoersnelheid en de stroomsterkte. Hierdoor zullen we slechts één van deze
twee parameters zelf moeten regelen, met name de draadsnelheid.
Het verband tussen stroomsterkte en boogspanning (de boogkarakteristiek) is weergegeven in figuur7.22 . We zullen de verschillende
boogtypes in volgende paragrafen bespreken.
©2014 - T. Lenoir
Figuur 7.2: overzicht boogkarakteristieken
Het lassen met draad staat een grotere variatie in stroomsterkte toe
bij een beheerste druppelovergang en een stabiele boog dan het geval
is bij het lassen met beklede elektroden. De oorzaak hiervan is de
warmteontwikkeling, die onder invloed van weerstandverhitting in
het stroomvoerend deel van de toevoerdraad, in vergelijking tot die in
een beklede elektrode, constant is.
7.4.1
Het Kortsluitbooglassen
Het lassen met lage stroomsterkte en spanning geeft een elektrische
boog die niet constant brandt. Er treden regelmatige kortsluitingen op
en wel omdat de afsmeltende druppels, voor deze van de draad smelten, reeds contact maken met het smeltbad. Gedurende de kortsluiting
zal het spanningsverschil tussen het draadeinde en het werkstuk
wegvallen, terwijl de weerstand veel geringer wordt. Het gevolg is
een snel toenemende stroomsterkte. Hierdoor zal, onder invloed van
verhoogde elektromechanische krachten (Pinch krachten) die op het
draadeinde werken de druppel van de draad afsmelten waarna de
boog weer ontsteekt. De frequentie waarmee deze cyclus (zie figuur 7.3
op de volgende pagina) zich herhaalt kan 80 tot 200 maal per seconde
2 Bron: lastechniek 62, oktober 1996
81
82
halfautomaat lassen (mig/mag)
bedragen (afhankelijk van de stroomsterkte en het beschermgas). In
afbeelding 7.4 is de kortsluitcyclus weergegeven met de bijhorende
benadering van stroom en spanning.
©2014 - T. Lenoir
Figuur 7.3: kortsluitbooglassen
Figuur 7.4: stroom- en spanningsverloop bij het kortsluitbooglassen (Bron:
Kempi)
De overgaande metaaldruppels bij het kortsluitbooglassen zijn relatief groot (ongeveer de grootte van de draaddiameter). Om een
beheerste druppelovergang te krijgen mag de stroom op het moment
van kortsluiting niet te snel aangroeien 7.5 op de rechter pagina. Indien dit wel het geval zou zijn zullen de “Pinch”-krachten zodanig
groot worden dat de druppels buiten de boog worden gestoten wat
overmatig spatten als gevolg geeft. Een te snelle aangroei van de
stroom wordt voorkomen door in het stroomcircuit een aangepaste
zelfinductie op te nemen via een smoorspoel 7.6 op de pagina hiernaast. Als een spoel (zelfinductie) wordt opgenomen in een elektrisch
circuit, worden snelle spanning- en stroom-veranderingen tegengewerkt. Hiermee is eveneens gezegd dat een smoorspoel alleen maar
7.4 boogkarakteristiek
Figuur 7.5: slow motion picture van de kortsluitboogcyclus
Algoritme 7.1 Instellingen kortsluitboog
• Instellingen om een kortsluitboog te krijgen zijn 15 tot 22V en
een draadsnelheid van +- 4m/min.
werkt bij het kortsluitbooglassen en dus niet bij het sproeiboog lassen.
3.
In algoritme 7.1 zijn de in te stellen parameters weergegeven.
Figuur 7.6: invloed van de smoorspoel
©2014 - T. Lenoir
7.4.2
Globulaire boog
Bij de globulaire boog wordt niet gelast omwille van de vele spatten die hierbij voorkomen7.7 op de pagina hierna. De instellingen
liggen tussen deze van kortsluitbooglassen en sproeibooglassen: de
combinatie van een relatief lage stroom en hoge spanning.
7.4.3
Sproeibooglassen
Een sproeiboog is een open lasboog, waarbij het draadeinde het werkstuk niet raakt tijdens het lassen (zie figuren 7.8 op de volgende
paginaen 7.9 op pagina 85). Bij het sproeibooglassen wordt veel materiaal per tijdseenheid neergesmolten. Dit gaat gepaard met een hoge
stroom en levert een diepe inbranding. Met deze instellingen kan je
dus enkel in positie PA en PB lassen (zie figuur 18.2 op pagina 260).
Door de hoge warmteontwikkeling gebruik je hier best een watergekoelde toorts. Sproeibooglassen met zuiver CO2 is niet mogelijk
zonder spatten, gebruik dus een mengsel van CO2 en Ar.
3 Bron: Mig Mag lassen en zijn varianten, VM124, 2008
83
84
halfautomaat lassen (mig/mag)
Figuur 7.7: slow motion picture van het lassen met globulaire lasinstellingen
Figuur 7.8: Druppelovergang bij sproeibooglassen
In algoritme 7.2 zijn de in te stellen parameters weergegeven.
©2014 - T. Lenoir
7.4.4
Vergelijking kortsluitboog en sproeibooglassen
In tabel 7.1 op de rechter pagina wordt een vergelijking gemaakt
tussen het kortsluit- en sproeibooglassen. Bij het aanbrengen van een
doorlassing (zonder onderlegplaat) wordt eerst via een kortsluitboog
gelast. Daarna kan de keelhoogte eventueel verhoogd worden via het
sproeibooglassen.
7.4.5
PulsMIG is
noodzakelijk om
dunnen
aluminium met
een halfautomaat
te lassen.
Pulsbooglassen
Het pulsbooglassen is ontwikkeld uit de behoefte aluminium met
een relatief lage gemiddelde stroomsterkte te kunnen lassen. Immers
aluminium kan niet met een kortsluitboog worden gelast, omdat de
oxidehuid dan niet verwijderd wordt. Hierdoor is het lassen van dun
aluminium en het lassen in verschillende posities niet mogelijk. Dit
Algoritme 7.2 Instellingen sproeiboog
• Instellingen om een sproeiboog te krijgen zijn 26 tot 50V en een
draadsnelheid van +- 10m/min.
7.4 boogkarakteristiek
Figuur 7.9: slow motion picture van het lassen met sproeiboog lasinstellingen
kenmerken
kortsluitboog
sproeiboog
laspositie’s
alle lasposities
enkel onder de hand
materiaaldikte
alle
dik
stollingssnelheid smeltbad
snel stollend
traag stollend
kans op plakfouten
groot
klein
druppelovergang
grof
fijn
lasboog
onstabiel
stabiel
spatten
veel
weinig
penetratie
ondiep
diep
lasuiterlijk
ruw
glad
neersmeltsnelheid
klein
groot
©2014 - T. Lenoir
Tabel 7.1: vergelijking kortsluitboog en sproeiboog
heeft geleid tot de ontwikkeling van het pulsbooglassen ook wel pulsMIG of pulserend MIG lassen genoemd. Tegenwoordig wordt het
pulsbooglassen ook veelvuldig ingezet voor het lassen van staal en
roestvast staal vanwege de betere procesbeheersing. Bij deze variant
treed er immers veel minder warmteontwikkeling op waardoor het
pulsbooglassen kan worden toegepast in alle lasposities en bij dunne
platen. Daarnaast wordt spatvorming tegengegaan waardoor geen
nabewerking meer nodig is. Ook is de kans op bindingsfouten veel
minder groot.
Bij het pulsbooglassen wordt gebruik gemaakt van twee niveaus van
de stroomsterkte: de basisstroom of grondstroom, en de pulsstroom
of piekstroom. De basisstroom zorgt voor het in stand houden van
de boog tijdens het lage stroomniveau. De hoeveelheid energie is
echter onvoldoende om druppels van de lasdraad af te smelten. De
basisstroomtijd bepaalt het stolgedrag van het smeltbad. Het hoge
stroomniveau (pulsstroom) zorgt voornamelijk voor het afsplitsen
van de metaaldruppels en voor de inbranding. De pulsstroom moet
uiteraard boven het transitiepunt liggen. In figuur 7.10 op de pagina
hierna is het verloop van de pulsstroom weergegeven als functie van
de tijd. Uiteraard kent de spanning eenzelfde verloop. Zoals zichtbaar
is in de figuur moeten er door de lasser 4 parameters worden ingesteld
(pulsstroom en pulsstroomtijd, en de basisstroom en basisstroomtijd).
De pulsfrequentie volgt uiteraard uit de instellingen van de basisen de pulsstroomtijd. Tegenwoordig worden de parameters voor het
pulslassen meestal synergisch ingesteld. De draadsnelheid wordt hier
aan de pulsfrequentie gekoppeld: er wordt één druppel per puls
afgesmolten. Als lasser stel je het type draad, de draaddiameter en
85
86
halfautomaat lassen (mig/mag)
beschermgas in. afhankelijk van de lasdikte en voortloopsnelheid zal
je de draadsnelheid verhogen.
(Bron: vereniging FME-CWM, 20084 )
Figuur 7.10: pulsbooglassen
7.4.6
Dubbel Pulslassen
Bij dubbel pulslassen wordt naast de twee verschillende niveaus van
stroomsterkte ook de lasdraad nog pulserend aangevoerd.
Dit heeft als voordelen dat er minder warmte wordt ingebracht (minimale vervorming van het basismateriaal), er een optimale branding
is (kwalitatief goede las), het gemakkelijker wordt om dun materiaal
of in positie te lassen (bijvoorbeeld verticaal opgaand) en spatvorming
wordt tegengegaan (geen nabewerking nodig).7.11
©2014 - T. Lenoir
7.5
7.5.1
instellen van de lasparameters
Stroomsoort
Het MIG-lassen wordt over het algemeen uitgevoerd met gelijkstroom.
Hierbij is de draad als regel verbonden met de positieve pool van
de stroombron. Voor de meeste draadsoorten geeft deze wijze van
aansluiten een stabielere boog en een relatief fijnere druppelovergang.
Wisselstroom kan men alleen toepassen als er voldoende ioniserende
stoffen tussen het draadeinde en het werkstuk aanwezig zijn of indien
deze worden toegevoerd. De ioniserende stoffen dragen er zorg voor
dat een elektrisch geleidend medium ontstaat tussen draadeinde en
het werkstuk. Het MIG-lassen met wisselstroom is dan ook alleen
mogelijk met speciaal ontwikkelde toevoegdraden. Gasloze draden7.7
worden aangesloten op de min-pool.
4 http://www.induteq.nl/metaal-werktuigbouw/bestanden/VM124%20MIGMAG%20lassen%20en%20zijn%20varianten.pdf
7.5 instellen van de lasparameters
Figuur 7.11: pulsbooglassen en dubbelpulsbooglassen
7.5.2
Stroomsterkte
De stroomsterkte heeft op de eerste plaats invloed op de afsmeltsnelheid. Bovendien beïnvloedt de stroomsterkte hoofdzakelijk de
inbrandingsdieptes. Er moet hierbij vermeld worden dat indien één
van de procesvariabelen veranderd wordt, de andere soms opnieuw
ingesteld moeten worden. Meestal wordt de draadsnelheid ingesteld
en niet de stroomsterkte, deze zijn immers recht evenredig met elkaar.
Zie figuren 7.12 op de volgende pagina,7.13en7.14 op pagina 90.
©2014 - T. Lenoir
7.5.3
Boogspanning
De boogspanning heeft voornamelijk invloed op de breedte van de
las. Bij een te lage boogspanning zal de las te bol worden, waardoor
de kans op slecht aanvloeien aan de kanten ontstaat. Een te hoge
spanning geeft een brede las die min of meer hol in het midden is met
soms randinkartelingen. Zie figuren 7.12,7.13en7.14 op pagina 90. De
lengte van de boog (afstand van de toorts tot het werkstuk) beïnvloed
de boogspanning. Het is dus belangrijk om na het instellen steeds met
de zelfde booglengte te lassen. Een langere boog is minder stabiel en
verspreid de warmte meer waardoor de lasbreedte toeneemd maar de
inbrandingsdiepte afneemt
7.5.4
Lassnelheid
De voortloopsnelheid heeft invloed op de inbrandingsdiepte, de overdikte en de breedte van de las. Indien de lassnelheid te hoog wordt
bestaat de mogelijkheid dat het lasmetaal voor het stollen buiten de
gasbescherming raakt, met oxidatie en stikstofopname tot gevolg.Zie
figuren 7.12,7.13en7.14 op pagina 90.
87
88
halfautomaat lassen (mig/mag)
7.5.5
Uitsteeklengte
©2014 - T. Lenoir
Onder uitsteeklengte wordt de lengte verstaan van de draad van het
punt waar deze de contactbuis in de lastoorts verlaat tot het punt waar
de draad afsmelt. De uitsteeklengte is normaal 10 tot 15 mm. Indien
de uitsteeklengte vergroot, zal de weerstand toenemen. Hierdoor zal
de stroomsterkte en gezien de boogkarakteristiek, ook de boogspanning afnemen. Ook neemt bij een groter wordende uitsteeklengte de
inbranding af, zal het lasmetaal minder breed uitvloeien en zal de las
boller van uiterlijk worden. Dit wordt weergegeven in figuur 7.15 op
pagina 91. Soms kan de uitsteeklengte gebruikt worden door de lasser
om het smeltbad aan te passen aan veranderingen in de lasomstandigheden, zoals veranderingen in laspositie, plotselinge wijzigingen in de
vooropening,. . . In alle andere gevallen zal de uitsteeklengte zoveel
mogelijk constant worden gehouden.
Figuur 7.12: invloed op inbrandingsdiepte
7.5.6
Stand van de lastoorts
Met de stand van de lastoorts beïnvloedt men de richting en inbranding van de neersmeltende druppels. Zie figuur 7.16.
Figuur 7.16: lasvorm bij stekend, loodrecht en slepend lassen
7.5 instellen van de lasparameters
89
©2014 - T. Lenoir
Figuur 7.13: invloed op de lasbreedte
moeten we stekend of slepend lassen? Het is mogelijk om
zowel stekend of slepend lassen uit te voeren met een halfautomaat,
we hebben immers een gasbescherming en er bestaat dus geen kans
op slakinsluiting bij stekend lassen (enkel bij gevulde draad: zie 7.5.6).
Bij een toortshoek van 90 graden hebben we een diepe inbranding.
We kunnen de toorts tot een 20 tal graden kantelen weg van de
richting dat we lassen of juist andersom. We spreken respectievelijk
van stekend en slepend lassen. Kantel je nog verder dan bestaat het
gevaar dat er turbulenties optreden en dat je met andere woorden
zuurstof (uit de lucht) aanzuigt met het beschermgas. Het gevolg is
een poreuse las.
Over het algemeen kunnen we ook zeggen dat ”hoe verder we
afwijken van de 90° stand hoe minder diep we zullen inbranden in
het werkstuk”.
Stekend lassen is een techniek waarbij de toorts niet haaks op de
lasnaad staat, maar licht gekanteld wordt in de te lassen richting. We
passen deze techniek meestal toe bij gebruik van:
• masieve draaden
• dunne plaatmaterialen
• het lassen van aluminium (reinigingsfunctie)
Een belangrijk voordeel van stekend lassen is dat je goed ziet waar je
naartoe aan het lassen bent.
Slepend lassen is een techniek waarbij we de toorts kantelen in de
richting waar we naartoe aan het lassen zijn.
• Een voordeel bij deze laspositie is dat we de las die net gelegd
werd direct kunnen beoordelen omdat we er een goed zicht op
hebben.
”hoe verder we
afwijken van de 90°
stand hoe minder
diep we zullen
inbranden in het
werkstuk”
90
halfautomaat lassen (mig/mag)
Figuur 7.14: invloed op de overdikte
• Bij slepend lassen hebben we over het algemeen gezien een
diepere inbranding omdat de lasnaad langer vloeibaar blijft.
We passen deze laspositie dan ook toe voor dikkere materialen
(vanaf 6 mm).
• Daarnaast zijn we verplicht op deze manier te lassen als we
gebruik maken van een poedergevulde draaddie een slaklaag
achterlaat op de las.
©2014 - T. Lenoir
Als laatste kunnen we hier vermelden dat een lasser soms geen keuze
heeft over de laspositie.
7.6
gassen
Doel: beschermen van het smeltende lasdraadeinde, de overgaande
druppels, het smeltbad, en het stollende lasmateriaal tegen inwerking
van de omgevende lucht. Zonder het beschermgas zouden stikstof
en zuurstof uit de lucht een zeer nadelige invloed hebben op het
smeltbad. Poreusheid van de las zou hier het gevolg zijn. Naast de
functie van bescherming van het smeltbad zorgt het gas ook voor:
• zuiveren van de onreinheden in het smeltbad.
• verbeteren van de stroomoverdracht in de lasboog.
• regelen van de temperatuur in de lasboog.
• bepalen van de vloeibaarheid van het smeltbad.
• beïnvloeden van de inbrandingsdiepte en de vorm ervan.
7.6 gassen
91
Figuur 7.15: invloed veroorzaakt door een veranderende booglengte (bron:
VM124: MIG/MAG lassen en zijn varianten)
• bepalen van de mechanische eigenschappen.
• de lastekening.
• de vorm van het materiaaltransport in de lasboog.
Bij MIG-lassen gebruikt men de inerte gassen argon en helium. Deze
inerte gassen zullen niet chemisch reageren met andere elementen in
het smeltbad.
Inerte gassen zijn
gassen die met geen
enkele stof een
reactie aangaan
©2014 - T. Lenoir
• Argon (Ar) wordt als inert gas veel geruikt om in positie te
lassen omwille van zijn lagere warmtegeleidbaarheid. Argon
is ook veel zwaarder dan helium waardoor het beter rond het
smeltbad blijft.
• Helium (He) is een uitstekende warmtegeleider waardoor de
warmte beter van de elektrische boog naar de laszone gevoerd
wordt. We gebruiken het dus waar veel warmte-inbreng nodig is.
Zoals bijvoorbeeld bij het verlassen van zeer dikke platen of bij
het lassen van metalen die de warmte zeer snel afvoeren zoals
koper en aluminium.
Deze gassen zijn kostbaar in gebruik. Een goedkoper en bruikbaar
gas voor het lassen van niet- en zwakgelegeerde staalsoorten vond
men in het actieve gas CO2. Dit gas is minder geschikt voor het
lassen van hooggelegeerde staalsoorten door een te grote invloed
op de chemische samenstelling van de neersmelt. Dit heeft geleid
tot de ontwikkeling van menggassen. Deze bestaan uit argon met
toevoegingen van zuurstof en/of koolzuurgas, waterstof of stikstof. In
lage concentraties toegevoegd. Zie tabel7.2 op de volgende pagina.
Keuze van het beschermgas is afhankelijk van:
Actieve gassen
zullen binden met
andere elementen in
het smeltbad
92
halfautomaat lassen (mig/mag)
Argon met 1-5% O2
Argon met 20% CO2 (80-20 gas genaamd)
Argon met 15% CO2
Argon met 15%CO2 en 5% O2 (80-15-5 gas)
Tabel 7.2: menggassen
7.6.0.1
De lasdraadsoort
In combinatie met massieve lasdraad gebruik je bv. 85% argon en 15%
CO2 of 80% argon en 20% CO2
In combinatie met gevulde lasdraad gebruik je bv. 62% argon en
38% CO2
7.6.0.2
Het te lassen materiaal
• Staal met menggas
• R.V.S. massieve draad met argon
• R.V.S. gevulde draad met CO2 of menggas
• Aluminium met argon
• Stifkstof (N2 ) wordt gebruikt bij het lassen op koper.
• Oppervlakteverontreiniging: soms wordt waterstof (H) toegevoegd in een lage concentratie om roest te verwijderen en een
zeer mooi oppervlak te bekomen
©2014 - T. Lenoir
7.6.1
Overzicht beschermgassoorten
In tabel 7.3 op de pagina hiernaastis een vergelijking gemaakt tussen
de lasbaarheid met zuivere CO2 of met menggas AR/CO2.
Voor het lassen van niet-ijzermetalen zoals aluminium en koperlegeringen komen alleen argon en/of helium met een zuiverheid van
99,99% in aanmerking. Kies helium bij dikkere materialen.
.
7.6.2
Belang van het gasdebiet en instelregels
Door een foutieve instelling van het gasdebiet kunnen er porositeiten
in lasmateriaal komen. Bij een teveel aan beschermgas krijg je een
aanzuig van lucht. Bij een te weinig aan beschermgas wordt de lucht
niet weggehouden van het smeltbad.
7.6.2.1
Instelregels:
Enkele instelregels zijn te lezen in algoritme 7.3 op de rechter pagina.
7.7 toevoegmateriaal
beschermgassoort
CO2
AR / CO2
boogstabiliteit
onstabiel
stabiel
kans op poreusheid
kleiner
groter
lasspatten
veel
weinig
uitzicht van de las
ruw, geschulpt
gladder
vorm van de las
bol
vlakker
inbrandingsdiepte
diep
voldoende
druppelovergang
grof, onregelmatig
fijn, regelmatiger
kortsluitbooglassen
goed
zeer goed
sproeibooglassen
niet mogelijk
zuivere sproeiboog
kostprijs
goedkoop
duurder
mechanische
eigenschappen
lage eigenschappen
hogere eigenschappen
lassen op roestig
materiaal
goed
slecht
lassen van materiaal
met onreinheden
goed
slecht
Tabel 7.3: vergelijking beschermgassen
Algoritme 7.3 instelregels gasdebiet bij MIG/MAG lassen
• Bij kortsluitboog lassen van niet- en laaggelegeerd staal is de benodigde hoeveelheid beschermgas ca. 10 keer de draaddiameter.
• Bij gevulde draad is dit 14 keer de draaddiameter.
• Niet-ijzermetalen (bv. Aluminium) en RVS: 15-20 liter/min.
©2014 - T. Lenoir
• Indien gelast wordt met CO2: 1 liter/ min, per 0,1mm draaddiameter.
7.7
toevoegmateriaal
7.7.1
Verpakking van de lasdraad
Op de verpakking moet vermeld worden:
• naam van de fabrikant.
• naam of aanduiding van de draad.
• diameter van de draad - 0.8 - 1.0 - 1.2 - 1.6-2,0 – 3,2 mm.
• gewicht.
• lot nummer.
• keuringsorganisme.
93
94
halfautomaat lassen (mig/mag)
7.7.2
Soorten massieve lasdraad
Lasdraad voor het lassen van:
• staal.
• roestvast staal.
• aluminium.
• non-ferro materiaal.
7.7.3
Soorten gevulde lasdraad
Lasdraad voor het lassen van:
• staal.
• roest vast staal.
7.7.3.1
Soorten vulling
• rutiel gevulde lasdraad.
• basische gevulde lasdraad.
• gasloze gevulde lasdraad. (Engels: fluxed core arc welding of
innershield® welding)
Zie figuur 7.17 op de pagina hiernaast.
7.7.3.2
Wat is het doel van de vulling?
©2014 - T. Lenoir
• Extra bescherming van het smeltbad door de slak. Hierdoor
wordt de invloed van het beschermgas verminderd en kan ook
de hoeveelheid beschermgas worden gereduseerd.
• Herbergen van bepaalde stoffen die het smeltbad van zuurstof
en stikstofverbindingen zuivert.
• Toevoegen van legeringsbestanddelen om de sterkte en de taaiheid van het lasmateriaal te verbeteren.
• Het regelen van de stolsnelheid van het smeltbad.
• Het vormen van een slak die het smeltbad: gelijkmatig afdekt, het
uiterlijk van de las bepaald, de afkoelsnelheid van het smeltbad
regelt, extra bijvoegen van metaalpoeder.
7.8 apparatuur
Figuur 7.17: type naadloos gevulde draad en type gerolde draad
7.7.4
Lasdraad keuze
Volgende factoren spelen een rol in de keuze van de lasdraad:
• Materiaaldikte.
• Materiaalsoort: Ongelegeerd constructiestaal Max. 500 N/mm²;
Gelegeerd constructiestaal boven 500 N/mm²; R.V.S. en hittebestendig staal; Aluminium en non-ferrometalen; Oplassen van
slijtvaste lagen.
• Laspositie.
7.8
©2014 - T. Lenoir
7.8.1
apparatuur
Regeling van de stroom-spanning
Met een standaard halfautomaat wordt de draadsnelheid (stroom) en
spanning geregeld. Dit kan met een continue regeling zijn. bv. van 0
tot 10. Dit kan eveneens met een trappen regeling zijn. bv. de grove
regeling met trappen van 1 tot 4 (de tientallen) de fijn regeling met
trappen van 0 tot 10 (de eenheden).
Richtwaarden voor de draadsnelheid en spanningswaarden voor de
verschillende draaddiameters bij het kortsluitboog- en openbooglassen
is weergegeven in tabel 7.4 op de volgende pagina. Deze waarden zijn
persoonsgebonden en worden aangepast met de kennis uit 7.5.3 op
pagina 87; 7.5.4 op pagina 87 en 7.5.5 op pagina 88.
95
Beschermgas
Materiaal
82%Ar-18%CO2
Staal
98%Ar-2%CO2
RVS
100% Ar
AlMg5
U
1,9
v
14,7
13,7
U
8,0
6,6
4,5
v
14,8
14,3
12,7
11,7
U
1,2 mm
v
14,5
2,5
15,1
8,5
15,4
1,0 mm
U
3,2
15,7
3,2
16,0
9,0
19,5
1,2 mm
v
14,4
5,7
17,0
4,0
17,1
10,0
20,8
1,0 mm
U
2,2
15,8
7,4
18,0
6,0
22,1!
12,0
21,2
0,8 mm
v
15,5
3,4
18,7
8,5
23,6
7,0
22,7!
13,0
22,2!
1,2 mm
2,3
16,1
5,0
19,6
9,0
25,4
7,5
23,2!
15,0
22,4!
1,0 mm
1,0
3,6
17,5
5,5
20,5
10,8
27,2
8,0
24,2!
16,5
0,8 mm
1,5
5,1
18,7
6,0
23,0!
12,5
29,5
9,0
25,4!
Draaddiameter
2,0
6,5
19,0
6,8
25,3!
15,0
30,3
10,2
U
2,5
6,8
19,7
7,5
26,6
16,5
31,1
v
3,0
7,6
24,5!
8,4
29,0
18,0
U
4,0
9,5
25,7!
10,0
30,6
v
5,0
10,2
28,1
12,0
U
6,0
11,5
29,3
v
8,0
13,3
Instelling
10,0
Tabel 7.4: Richtwaarden voor de instellingen bij MAG lassen. De draadsnelheid v is weergegeven in m/min en de spanning U in Volt. Een ! wijst op een instelling
binnen het globulair gebied en dienen naar goeddunken aangepast te worden.
©2014 - T. Lenoir
halfautomaat lassen (mig/mag)
96
7.9 overzicht mag-lassen van staal
7.8.2
Toorts
Figuur 7.18: De MB24 toorts van Binzel. Gasmondstuk A, B, C; gasverdeler
D; contacttip E;contacttiphouder F
7.9
overzicht mag-lassen van staal
©2014 - T. Lenoir
Een overzicht van alle instellingen en hun invloed werd door het
Belgisch lasinstituut (BIL) weergegeven in bijgevoegde afbeeldingen:
97
©2014 - T. Lenoir
©2014 - T. Lenoir
100
halfautomaat lassen (mig/mag)
7.10
mig lassen van aluminium
Bijna alle staalsoorten kunnen gelast worden indien men de juiste
voorschriften hanteert. Bij aluminium is dit anders: er zijn aluminiumlegeringen die gewoon niet kunnen gelast worden via booglassen. Let hiervoor
dus op als constructuur en ontwerper!
Volgende legeringssoorten kunnen gelast worden (indeling volgens
het internationaal registernummer):
• 1xxx
• 3xxx
• 5xxx uitstekend lasbaar!
• 6xxx
©2014 - T. Lenoir
In tabel 7.19zijn de verschillende toepassingsgebieden per legeringsgroep weergegeven. Er wordt aangeraden welk toevoegmateriaal de
voorkeur krijgt.
Figuur 7.19: Lasbare aluminiumgroepen en hun toevoegmaeteriaal (Bron:
Lasbaarheid van materialen: aluminium en aluminiumlegeringen, NIL1999-2009)
Daarnaast moeten we opmerken dat bij aluminiumlegeringen de las
zelden zo sterk zal zijn als het moedermateriaal. Zowel voor warmtebehandelbare als niet-warmtebehandelbare legeringen. Het sterkteverschil tussen de las of de warmtebeïnvloede zone (HAZ) en het
moedermateriaal is vaak 30% of meer!
Omwille van de hoge thermische geleidbaarheid van aluminium is
het niet mogelijk om in het kortsluitbooggebied te lassen.
Vroeger was het niet mogelijk om via MIG lassen dunne aluminiumplaten te lassen. Hier kwam verandering in door de komst van
gepulseerd lassen. Hier wordt de lasstroom gepulseerd tussen de
piekstroom en de veel lagere achtergrondstroom. Dit betekend dat de
7.10 mig lassen van aluminium
©2014 - T. Lenoir
gemiddelde stroom een heel stuk lager ligt. Dit gepulseerd lasproces
(GMAW-P) wordt verkozen bij aluminium dunner dan 3 mm.
Enkele parameters zijn terug te vinden in tabel 7.5 op de pagina
hierna.
101
4043
4043
4043
4043
4043
4043
4043
4043
4043
5356
5356
5356
5356
5356
5356
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
CV*
CV
CV
CV
CV
CV
Pulse
Pulse
Pulse
CV
CV
CV
Pulse
Pulse
5
5
5
10
10
10
5
5
5
5
5
5
5
5
5
PE
PF
PA
PE
PF
PA
PE
PF
PA
PE
PF
PA
PE
PF
PA
hoeklas
hoeklas
hoeklas
hoeklas
hoeklas
hoeklas
hoeklas
hoeklas
hoeklas
hoeklas
hoeklas
hoeklas
hoeklas
hoeklas
hoeklas
100% Argon
100% Argon
100% Argon
100% Argon
100% Argon
100% Argon
100% Argon
100% Argon
100% Argon
100% Argon
100% Argon
100% Argon
100% Argon
100% Argon
100% Argon
7,9
7,6
7,9
9,8
8,9
10,7
8,3
7,7
8,1
11,9
10,9
12,1
11,9
10,9
12,1
200
185,5
200,6
206
190
209
181
151
159
221
196
209
192
163
194
]
25
24,2
24,6
26,8
25,6
25,6
23,2
22,8
24
21,6
20,9
21,6
21,8
20,5
21,7
[m
m]
5
5
5
5
5
5
5
5
5
6,4
6,4
10
5
5
5
ott
e
gro
las
[V
]
Tabel 7.5: Enkele richtwaarden voor het MIG lassen van aluminium. *CV= constant voltage
Pulse
sp
an
nin
g
in]
1161
1052
1148
1161
1052
1148
782
744
795
577
480
236
757
757
757
/m
n]
mi
m/
vd
raa
d[
]
[m
m
k te
pla
atd
i
[m
m
ter
dia
me
s
ga
er m
sch
vo
rm
mm
as
[
vl
ie
po
sit
be
ces
pro
ng
ge
ri
Le
[A
str
oo
m
©2014 - T. Lenoir
halfautomaat lassen (mig/mag)
102
]
7.10 mig lassen van aluminium
aandachtspunten
• Gebruik best een nylon of teflon draadgeleider en draadrollen
met een U-groef om breuk van de draad te vermijden.
• zorg dat de afstand tussen de contactbuistip en het werkstuk
kort is om oxidatie van de aluminium te voorkomen (max 15mm)
©2014 - T. Lenoir
• de contactip is niet dezelfde als deze van staal. De boring is iets
groter of zelfs vijfhoekig.
103
©2014 - T. Lenoir
8
TIG LASSEN
©2014 - T. Lenoir
8.1
inleiding
Het TIG lassen (Tungsten inert gas) is een laswijze waarmee aan zeer
hoge kwaliteitseisen kan worden voldaan. Het proces is bijzonder
op zijn plaats bij de verwerking van relatief dunne materialen en
wel met name van hooggelegeerde staalsoorten en niet-ijzermetalen.
Het proces wordt gekenmerkt door een elektrische boog tussen een
niet-afsmeltende wolfraamelektrode en het te lassen materiaal in een
beschermde gasatmosfeer. Aan de hand van deze kenmerken zal nader
op het TIG-lasproces worden ingegaan. Dit proces is ook gekend onder
de namen: argon arc lassen, heliarc lassen, G.T.A.W.-gas tungsten arc
welding (Engelstalige boeken), W.I.G.-wolfram inert gas schweissen
(Duitstalige literatuur). In de jaren dertig van de 20ste eeuw werd
het TIG proces in de Verenigde Staten ontwikkeld. Het proces werd
ontwikkeld voor het verlassen van niet-ijzerhoudende metalen zoals
aluminium, koper en legeringen hiervan. Het proces bleek echter ook
geschikt voor het lassen van ijzermetalen waaronder ook roestvaste
staalsoorten (RVS). Zowel verbindingslassen als oplassingen kunnen
worden uitgevoerd, met de hand of geautomatiseerd. Met behulp van
dit proces kan aan zeer hoge kwaliteitseisen worden voldaan. Zowel
mechanisch als fysisch (corrosiebestendigheid) als esthetisch. Er is
in veel gevallen geen nabewerking van de lasverbinding meer nodig
wat tot een kostenwinst leidt. De neersmeltcapaciteit is echter wel
een stuk lager in vergelijking met halfautomatische lasprocessen (vb
MIG/MAG) wat dan weer economisch gezien nadelig is. Over het
algemeen is dit proces interessant voor het lassen van dunnere platen van hooggelegeerde staalsoorten en niet-ijzermetalen of voor het
aanbrengen van een grondlas (doorlassing) in cruciale toepassingen
zoals bijvoorbeeld in de ketel van een elektriciteitscentrale. In tabel 8.1
worden de economisch haalbare diktes weergegeven. Dunnere materialen worden veelal voor micro-plasmalassen geopteerd. Bij dikkere
materialen kiest men veel voor MIG/MAG-lassen.
Bij pijp-pijp of pijp-plaatverbindingen in laaggelegeerde of ongelegeerde staalsoorten wordt zeer vaak een grondnaad via het TIG
Te lassen materiaal
dikte [mm]
Aluminium en legeringen
0,6 -2à3
Koper en legeringen
0,5-2
Ongelegeerde en laaggelegeerde staalsoorten
0,4-1 à1,5
Hooggelegeerde staalsoorten
0,2 -1à1,5
Tabel 8.1: Richtwaarde diktereeks voor TIG-lassen [mm]
105
106
tig lassen
Figuur 8.1: voorbeeld RVS buis lassen met toevoegmateriaal
©2014 - T. Lenoir
Figuur 8.2: temperatuurzones bij TIG lassen
proces gelast vanwege de hoge kwaliteit. Voorbeelden van waar men
TIG-lassen kan tegenkomen: metalen meubelen, jachtbouw, voedingsindustrie, leidingwerk, tanks, luchtvaart, plaatwerkerij, automobiel,
reparatie van ferro- en non-ferroproducten, propellers, cilinderkoppen,
röntgenwerk,. . . figuur 8.1
8.2
beschrijving van het proces
Bij het TIG-lassen wordt een elektrische boog tot stand gebracht tussen
een niet afsmeltende elektrode en het te lassen materiaal in een beschermde gasatmosfeer figuur8.4. De niet afsmeltende elektrode en het
te lassen materiaal zijn elk verbonden met een stroombron figuur8.3.
De stroombron houdt samen met het beschermgas de elektrische boog
in stand. Toevoegmateriaal wordt, afhankelijk van de naadvorm, al
dan niet toegepast. De elektrische boog ontwikkelt zoveel warmte
(14000 °C), dat het te lassen materiaal en het toevoegmateriaal tot
smelten gebracht kunnen worden.figuur 8.2
8.2 beschrijving van het proces
Figuur 8.3: schematische voorstelling lastoestel en randapparatuur
Bescherming van het toevoegmateriaal en de niet afsmeltende elektrode tegen oxidatie en stikstofopname vanuit de atmosfeer is noodzakelijk. Hiervoor wordt een inert gas of gasmengsels op basis van
inerte gassen toegepast.
8.2.1
De lasboog
©2014 - T. Lenoir
De niet afsmeltende elektrode en het te lassen materiaal zijn verbonden
met een gelijkstroom- of wisselstroombron afhankelijk van het te
lassen materiaal. Tussen de beide polen wordt een elektrische boog
getrokken die voor de nodige warmte zorgt.
8.2.2
Keuze stroomsoort
Bij het TIG-lassen dient het te lassen materiaal tot smelten te worden
gebracht. De elektrode mag niet afsmelten. Om deze reden zal bij
voorkeur een gelijkstroombron worden toegepast waarbij het werkstuk met de positieve pool en de niet afsmeltende elektrode met de
negatieve pool is verbonden. Aan de anode heerst immers de hoogste
temperatuur. Materialen die een oxidehuid met een hoog smeltpunt
hebben (zoals aluminium en legeringen ervan), kunnen met behulp
van deze werkwijze meestal niet tot smelten worden gebracht. Indien
men nu het te lassen materiaal met de minpool verbindt, dan zal het
werkstuk met positieve ionen gebombardeerd worden (relatief zwaar
ten opzichte van de elektronen). Dit ionenbombardement is in staat
om de oxidehuid te breken. Bij het vrijkomen van het onderliggende
zuivere metaal dat reeds sterk verhit is, zal dit gedeeltelijk verdampen.
107
108
tig lassen
Figuur 8.4: principe TIG-lassen
Hierdoor worden de oxidehuiddeeltjes bovendien nog weggeslingerd.
Dit hele mechanisme noemt men de “reinigende werking” van de
lasboog. De elektrode die bij deze werkwijze aan de pluspool is geschakeld, zal thermisch echter zeer zwaar belast worden en bijgevolg
snel afslijten. Als compromis last men dan niet met gelijkstroom met
de elektrode positief geschakeld, maar met wisselstroom. De elektrode
zal dan afwisselend positief en negatief geschakeld zijn met een periodieke reinigende en inbrandende werking. Dit is voor de levensduur
van de niet-afsmeltende elektrode gunstiger. Bij sommige metalen die
een zware oxidehuid met een hoog smeltpunt hebben last men toch
met de elektrode aan de pluspool. Wisselstroom geeft in deze gevallen
onvoldoende resultaten. In tabel 8.2 is de stroomsoort te vinden in
functie van de te lassen materialen.
Voor stroomsterktes: zie 8.5 op pagina 127 en 8.6 op pagina 128.
©2014 - T. Lenoir
8.2.3
Starten van de boog
De boog tussen de elektrode en het werkstuk zal niet spontaan ontsteken als de stroombron wordt ingeschakeld. De open spanning van
lasstroombronnen is veel te laag om het beschermgas spontaan te
ioniseren. Er zijn echter vier methoden om een boog te ontsteken
tussen een niet afsmeltende elektrode en het te lassen materiaal. De
lasboog begint op het moment dat er een vonkoverslag plaatsvindt,
waardoor het gas ioniseert en geleidend wordt.8.5
8.2.3.1
Met een hoogfrequente spanning (HF) de boog ontsteken
Bij deze methode wordt een spanning van 4000-5000V met een frequentie van 0,2-4 MHz op de normale lasspanning overgebracht. Deze
spanning brengt de vrije elektronen tussen de elektrode en het te
lassen materiaal in beweging, zonder dat de elektronen de anode bereiken. De elektronen botsen tegen de gasatomen en vormen positieve
ionen die zich zullen ontladen waardoor weer zoveel nieuwe ionen
xx
xx
x
-
Aluminiumbrons
Koper en koperlegeringen
Titaan, zirconium
Zilver, goud, platina
Laag-koolstofstaalsoorten
Hoog-koolstofstaalsoorten
Roestvaste staalsoorten < 0,8mm
Roestvaste staalsoorten >0,8mm
Wisselstroom
Aluminium en aluminiumlegeringen
Te lassen materiaal
©2014 - T. Lenoir
xx
xx
xx
xx
xx
xx
xx
-
-
Elektrode aan de – pool
-
-
x
-
xx
-
-
-
x
Electrode aan de + pool
Gelijkstroom
Stroomsoort
8.2 beschrijving van het proces
Tabel 8.2: stroomsoort in functie van te lassen materiaalen bij TIG lassen. xx=
aanbevolen; x= mogelijk
109
110
tig lassen
Figuur 8.5: starten van de boog
ontstaan dat de boog spontaan kan ontsteken. Met andere woorden
het gas wordt geïoniseerd. De hoogfrequente spanning zal bij gelijkstroom enkel bij het starten noodzakelijk zijn, bij wisselstroom continu.
De lasser moet er zich van bewust zijn dat de hoogfrequente spanning
een bron van “vervuiling” op het elektriciteitsnet kan zijn. Pas deze
methode dus niet toe in de buurt waar delicate apparatuur op het net
gekoppeld is. tabel 8.3
©2014 - T. Lenoir
8.2.3.2
Het ontsteken van de boog door aanstrijken (kortsluiting maken)
De niet afsmeltende elektrode wordt hierbij kortstondig in aanraking
gebracht met het werkstuk door middel van aanstrijken. Zodra de
elektrode van het werkstuk (of startplaatje) wordt getrokken ontstaat
een kleine vonk die het gas ioniseert (geleidend maakt) waardoor een
boog kan ontsteken. Deze werkwijze is alleen bruikbaar bij toepassing
van gelijkstroom. Er is bij wisselstroom namelijk telkens een moment
waarbij de stroom nul is. Deze methode vergt enige ervaring want het
vastlassen van de wolfraamelektrode kan voorkomen. Deze methode
is niet geschikt voor laswerk met hoge eisen (bijv. naar roestbestendigheid) omdat er kans bestaat dat wolfraamresten achterblijven. figuur
8.6
8.2.3.3
Spanningspiek
Door een tijdelijk verhoogde spanning die hoger is dan de ionisatiespanning van het beschermgas kan er een boog tussen een niet
afsmeltende elektrode en het werkstuk spontaan ontsteken. De elektrode hoeft hierbij niet met het werkstuk in aanraking te worden
gebracht. Bij gelijkstroom is alleen bij het starten een verhoogde spanningspiek noodzakelijk. Bij wisselstroom zal continu een dergelijke
spanningspiek noodzakelijk zijn. De spanningspiek heeft minimaal
een frequentie van ca. 100 Hz en is afwisselend positief en negatief.
figuur8.7
8.2.3.4
Lift arc
De elektrode rust met de punt op het werkstuk, er is dus contact. De
spanning en stroom worden door het lastoestel zodanig laag gehouden,
©2014 - T. Lenoir
8.2 beschrijving van het proces
De elektrode bevindt zich op +/5mm van het werkstuk (een
grotere afstand is zeer belastend
voor de elektronica in het
lastoestel)
Als het lassen met de schakelaar
op de toorts wordt gestart, stroomt
er beschermgas uit het mondstuk
De stroombron voor gelijkstroom
is aangesloten en er kan een open
spanning van ongeveer 60 V
tussen de elektrode en het
werkstuk worden gemeten
De Hoogfrequent generator wordt
geactiveerd en geeft
piekspanningen van 5000 V
Er springt een vonk over, het gas
ioniseert door de ontlading van de
HF spanningen en wordt
geleidend
Er ontstaat een lasboog, en er kan
gelast worden met een lage
spanning en een regelbare
stroomsterkte
Tabel 8.3: hoogfrequente start
111
112
tig lassen
©2014 - T. Lenoir
Figuur 8.6: aanstrijken met de wolfraamelektrode
Figuur 8.7: high voltage starten (HV)
8.3 de niet afsmeltende elektrode
Figuur 8.8: lift arc
dat er tijdens het contact geen metaal smelt. De elektrode wordt
langzaam van het werkstuk opgetild. Door het doorbreken van de
stroomkring ontstaat een vonk. Het lastoestel neemt deze verandering
waar en verhoogd gelijkmatig de stroom en spanning. Zie figuur 8.8
8.3
de niet afsmeltende elektrode
Aan de niet afsmelten de elektrode kunnen voor het TIG-lassen de
volgende eisen worden gesteld:
• Lage elektrische weerstand
• Hoog smeltpunt
• Goede warmtegeleidingscoëfficiënt (groot warmtegeleidend vermogen)
©2014 - T. Lenoir
• Hoge elektronenemissiecoëfficiënt (voor een stabiele boog en
goede starteigenschappen)
De eerste drie eisen houden verband met de thermische belastbaarheid
van de elektrode. De laatste eis heeft betrekking op het relatieve gemak
waarmee het elektrode materiaal vrije elektronen kan afgeven. Dit is
mede van belang voor het in stand houden van een elektrische boog.
De materialen die aan deze eisen voldoen zijn zuiver wolfraam en legeringen op basis van wolfraam. Het smeltpunt van zuivere wolfraam
ligt bij de 3410°C. Als legeringselementen worden thoriumoxide, zirconiumoxide, lanthaanoxide en ceriumoxide gebruikt. De toevoeging
van deze legeringselementen verhogen de emissie coëfficiënt en de
thermische belastbaarheid. Hierdoor bezitten gelegeerde elektroden
betere ontsteek- en herontsteekeigenschappen en een grotere boogstabiliteit dan zuivere wolfraamelektroden. Na een onderzoek in 2005
uit Nederland is gebleken dat blootstelling aan thorium 232, thorium
230 en thorium 228 zeer schadelijk kan zijn voor de gezondheid en
deze elektroden dus niet meer gebruikt mogen worden. Blootstelling
is mogelijk bij het lassen maar vooral bij het slijpen van de elektrode.
113
114
tig lassen
De elektroden zijn in België wel nog verkrijgbaar in de handel, gebruik
deze dus niet. Voor herkenning van elektrodes zie verder.
8.3.1
Keuze van de elektrode
De keuze van de elektrode met betrekking tot de samenstelling en de
diameter hangt af van de volgende factoren:
• De stroomsoort
• De polariteit van de niet afsmeltende elektrode bij gelijkstroom
• De stroomsterkte
©2014 - T. Lenoir
De stroomsoort is bepalend voor de samenstelling van de toe te passen
elektrode. De stroomsterkte heeft invloed op de thermische belasting
van de elektrode. Zowel te dikke als te dunne elektroden gebruiken
is nadelig. Toepassing van te dunne elektroden heeft kans op afsmelting van de elektrode met verontreiniging van het lasmetaal. Te dikke
elektroden geven sneller aanleiding tot een instabiele boog. Om kostenoverwegingen zijn te dikke elektroden eveneens niet aan te raden.
Zie tabel 8.4
De hoeveelheid legeringselement dat toegevoegd werd aan de wolfraamelektrode is terug te vinden uit de productcode en te achterhalen
aan de hand van het gekleurde uiteinde van de elektrode. zie figuren 8.9 en 8.10. Bijvoorbeeld: code WL20 betekend dat de elektrode
bestaat uit 98% wolfraam en 2% lanthaan (20/100). Het aandeel legeringselement wordt dus altijd honderd maal groter aangegeven in
de code. Deze elektroden hebben een blauwe topkleur. WP staat voor
puur (zuivere) wolfraamelektrode.Deze geeft een groene kleurcode
gekregen.
De E3 elektrode is de laatste nieuwe ontwikkeling en bevat een blend
oxides(lanthaan, zirkonium en yttrium) en garandeert uitmuntende
prestaties:
• De beste ontstekings- en herontstekingseigenschappen
• Bruikbaar voor zowel DC als AC TIG-lassen
• Hoge belastbaarheid
• Zeer lange levensduur
• Geringe vervorming van de elektrodepunt
In onderstaande tabel zijn de kleurcodes van de TIG elektroden te
vinden.
8.3.2
Vorm van de elektrode
Door de elektrode aan te punten kan een stabielere of een geconcentreerdere boog worden verkregen. Het aanpunten gebeurt zeer
1 LET OP: Thorium is kankerverwekkend!
©2014 - T. Lenoir
8.3 de niet afsmeltende elektrode
115
Zuiver
groen
levert een stabiele
boog bij AC lassen.
Aanvaardbare
weerstand tegen
vervuiling. Laagste
elektronentransmissiecoëfficiënt. Minst
duur. Behoud
afgerond einde
AC
Cerium 1,8% tot
2,2%
grijs
gelijkaardige
eigenschappen als
elektroden met
thorium toevoegsel.
Goede
boogontsteking.
Goede
boogstabiliteit.
Lange levensduur
AC/ DC
Thorium 1,7% tot
2,2%1
rood of geel
goede
boogontsteking.
Hogere
elektronentransmissiecoëfficiënt. Grote
boogstabiliteit.
Moeilijk om een
afgerond einde te
behouden bij AC.
DC
Thorium 1,7% tot
2,2% Lanthaan 1,3%
tot 1,7%
goud, zwart,
blauw
(Afhankelijk
van de
hoeveelheid
lanthaan)
gelijkaardige
eigenschappen als
elektroden met
thorium toevoegsel.
Goede
boogontsteking.
Goede
boogstabiliteit.
Lange levensduur.
Hogere
elektronentransmissiecoëfficiënt.
DC/ AC
Zircoon 0,15% tot
0,40%
Bruin, wit
uitstekend voor AC
lassen. Hoge
weerstand tegen
vervuiling. Goede
boogstabiliteit.
AC
E3
Paars
blend van oxides
garandeert
uitmuntende
prestaties
DC/AC
Tabel 8.4: soorten elektroden
©2014 - T. Lenoir
116
tig lassen
8.3 de niet afsmeltende elektrode
Figuur 8.10: kleurcodes TIG elektroden
©2014 - T. Lenoir
Figuur 8.11: tophoek wolrfraamelektrode
zorgvuldig op een slijpsteen, schuurband of met een speciale slijper.
De slijpgroeven moeten in de lengterichting van de elektrode lopen
om een stabiele boog te verkrijgen. Wanneer we lassen met een elektrodepunt aangeschuind op 30° en we kijken naar de breedte van
het smeltbad en de inbrandingsdiepte in het materiaal dan zien we
dat de warmte, door het grote geslepen oppervlak, aan de punt van
de elektrode afneemt. Het resultaat van deze tophoek is een las met
een breed smeltbad en een geringe inbrandingsdiepte. Lassen we met
een elektrodepunt aangeschuind op 60° dan ontstaat er een kleiner
smeltbad met een grotere inbrandingsdiepte. Dit komt doordat de
warmte op een kleiner oppervlak van de tophoek is geconcentreerd.
Zie figuur 8.11.
Belangrijke regel om altijd te onthouden:
”Hoe kleiner de boog, hoe geconcentreerder de warmteoverdacht”.
Wanneer je hier altijd rekening mee houdt, kun je makkelijker bepalen
welke elektrode, slijphoek en kwaliteit je wilt gebruiken.
In figuur 8.12is de invloed van de tophoek van de elektrode op de
breedte en de diepte van het smeltbad te zien:
Bij warmscheurgevoelige materialen kan het ontstaan van scheuren
het gevolg zijn van een verkeerde hoekkeuze van de wolfraamelektrode. Hierbij kan een onbalans ontstaan tussen smeltbadbreedte en
-diepte. Bij een te diepe penetratie ontstaan grote spanningen die door
het relatieve kleine smeltbad niet kunnen opgevangen worden, dit kan
aanleiding geven tot scheuren.
117
118
tig lassen
Figuur 8.12: invloed tophoek
Figuur 8.13: reactie van de elektrodepunt op de wissel stroominstelling voor
het lassen van Aluminium boven 80A.
8.3.2.1 Richtwaarden voor de tophoek in functie van de stroomsterkte bij
gelijkstroom
• <70A ; maximale lengte van de tophoek= 5xd
• 70A<I<200A ; maximale lengte van de tophoek= 3xd
©2014 - T. Lenoir
• >200A ; maximale lengte van de tophoek= 1xd
Bij wisselstroom wordt de elektrode anders geslepen dan bij gelijkstroom. Hier wordt er bij een ingestelde stroomsterkte boven de 80A
geen punt geslepen aan de elektrode, maar wordt de punt iets rond
geslepen, zie figuur8.13. Bij de wolfram - zirkonium elektrode en de
nieuwere E3 elektrode mag het punt meer scherp worden geslepen,
dit om het punt beter te kunnen richten bij het lassen van dunne
platen (diktes tot 0,8 millimeter zijn mogelijk). Zou men echter geen
punt slijpen aan de elektrode dan krijgt men bijna geen stabiele boog.
De boog gaat dan meestal ronddraaien of scheefbranden. Het is van
belang ervoor te zorgen dat de elektrode volledig symmetrisch blijft.
8.3.3
Uitsteeklengte en booglengte
Bij hoeklassen hanteren we een max. uitsteeklengte van 5 à 7 mm. Bij
buitenhoeken een max. uitsteeklengte van 3 a 5 mm. De booglengte
is afhankelijk van stroomsterkte en lasnaadvorm en is gemiddeld
drie milimeter. Indien gebruik gemaakt wordt van een gaslens kan
8.4 het beschermgas
Figuur 8.14: uitsteeklengte wolfraam elektrode: 3-5mm; maximale booglengte: 1-5 mm
Figuur 8.15: Argonfles steeds met donkergroen ogief
de uitsteeklengte met een factor 2 à 3 vermenigvuldigd worden. Zie
figuur 8.14.
©2014 - T. Lenoir
8.4
het beschermgas
Als beschermgas gebruikt men bij het TIG lassen een inert gas. Een
inert gas is een gas dat onder geen enkele omstandigheid met geen
ander element reageert. Voor het TIG lassen wordt er hoofdzakelijk
gebruik gemaakt van argon of helium. Het meest gebruikte is zeker
argon, hiermee kunnen de meeste metalen gelast worden. Zie figuur
8.15.
Beschermgas is noodzakelijk om ervoor te zorgen dat het smeltbad
en de elektrode tijdens het lassen niet oxideren. De hoeveelheid beschermgas moet worden afgestemd op de diameter van het mondstuk,
de uitsteeklengte en de elektrodediameter.
8.4.1
Argon en helium
In Europa en de VS past men, over het algemeen om kostprijstechnische redenen argon en helium toe. De keuze van het gas is echter niet
alleen afhankelijk van de kostenfactor. Lastechnisch zijn er verschillen
bij het gebruik van de twee gassen. Bij het lassen met argon is de
boogspanning lager dan bij het lassen met helium. De warmte-inbreng
zal bij het lassen met helium dan ook hoger zijn. Om deze reden zal
het verwerken van dunne platen meestal met argon als beschermgas
119
120
tig lassen
gelast worden en zal het verwerken van dikkere materialen met helium als beschermgas gebeuren. Helium is lichter dan argon, daarom
zal om de zelfde bescherming tegen oxidatie de hoeveelheid gas bij
helium ongeveer 2,5 maal zoveel zijn. Daar de ionisatiespanning van
helium hoger ligt zal het moeilijker zijn om de boog te ontsteken. Daar
de argonionen zwaarder zijn dan die van helium zal de “reinigende
werking” bij het lassen van aluminium op wisselstroom hoger zijn.
mogelijkheden:
• Argon 99,998 zuiver; algemeen toegepast voor dun laaggelegeerd
koolstofstaal, RVS en aluminium
• Argon 99,999% zuiver; voedingsindustrie
• Helium voor gemechaniseerd aluminiumlassen of dik laaggelegeerd koolstofstaal
8.4.2
Gasmengsels
Toevoeging van helium (en waterstof) heeft als voornamelijk doel
de boogspanning (warmte-inbreng) te verhogen. Hierdoor kan de
voortloopsnelheid verhoogd worden en neemt het lassen minder tijd
in beslag. Hogere materiaaldiktes zijn mogelijk. Het toepassen van
gasmengsels heeft als nadeel dat de boog instabieler wordt.
Toevoeging van waterstof maakt hiernaast ook het gas licht reducerend waardoor we een mooier lasuiterlijk krijgen. Er bestaat echter een
hoger gevaar voor waterstofscheuren bij koolstofstaal of poreusheid
bij aluminium.
de volgende gasmengsels worden toegepast:
• Argon met 25% helium
©2014 - T. Lenoir
– 2-5% helium voor gemechaniseerd lassen
– hogere heliumpercentages tot 25% toepassen voor
* dikkere aluminium
* RVS met lassnelheid en indringdiepte als prioriteit
• Helium met 25% argon
• Argon met 2% stikstof voor duplex RVS en superduplex
• Argon met 1 à 2% waterstof
– verbeteren van lasuiterlijk
• Argon met 6,5 à 10% waterstof
8.4.3
De hoeveelheid gas
De hoeveelheid gas hangt af van:
• De aard van het te lassen metaal
8.5 backing gas
Figuur 8.16: rechts gascup met gaslens, links gascup zonder gaslens
• De naadvorm
• De lasstroom
Richtwaarden zijn te vinden in de tabel 8.5 op pagina 127 en 8.6 op
pagina 128.
Om verder van het werkstuk te kunnen staan, en bijgevolg meer
zicht te hebben op de las zou je om voldoende gasdekking te behouden
het gasdebiet zeer hoog moeten zetten met eventuele aanzuiging van
omgevingslucht tot gevolg. Een betere oplossing is het gebruik van
een gaslens. Zie figuur 8.16.
©2014 - T. Lenoir
8.5
backing gas
Bij het eenzijdig doorlassen van bijvoorbeeld V- en I naden is het aan
te bevelen om de achterzijde van de las te beschermen tegen oxidatie.
Deze bescherming kan worden verkregen met behulp van een gas
dat men “backing” gas noemt 2 . Meestal gaat het om argon, helium
of mengsels op basis van deze gassen. Toevoeging van stikstofgas
kan de prijs van het backinggas sterk doen dalen maar dit gas kan
niet gebruikt worden bij sommige metalen. Het backinggas dient niet
alleen toegevoegd te worden bij het aanbrengen van de grondlaag
maar ook bij de eerste vullaag. Bij deze laag kan het lasmetaal van de
grondlaag nog een temperatuur boven oxidatietemperatuur bereiken.
In onderstaande figuren wordt weergegeven hoe die bescherming
kan worden gerealiseerd. Indien we bv. een buis zouden lassen, dan
maken we een kamer door beide zijden van de buis af te plakken
(bv. met hittebestendige metaaltape). Langs één zijde laten we dan
het backing gas binnenstromen, langs de andere kant maken we een
kleine opening langs waar het gas kan ontsnappen. Zie figuur 8.17.
Het backing gas wordt toegevoegd met een debiet die ong. 2 liter/min
minder is dan deze die we hebben aan de toorts. 8.18
2 In sommige gevallen is het ook mogelijk om een keramische of koperen onderlegplaat
te gebruiken om oxidatie te voorkomen.
121
122
tig lassen
©2014 - T. Lenoir
Figuur 8.17: backinggas bij het lassen van een butweld aan een pijpverbinding
Figuur 8.18: Via een afzonderlijke flowmeter en afsluiter wordt het backinggas naar het werkstuk geleid. Hier stroomt het gas uit een plaat
met gaatjes.
8.6 toevoegmateriaal en typische instellingen bij het lassen van niet ijzerhoudende metal
Figuur 8.19: Een veel gebruikt toevoegmateriaal bij het TIG lassen van aluminium is ALMg 5.
8.6
toevoegmateriaal en typische instellingen bij het
lassen van niet ijzerhoudende metalen
Gebruik steeds een toevoegmateriaal met de zelfde samenstelling als
het basismateriaal.
8.6.1
Lassen van aluminium
Het toevoegmateriaal AlMg5 wordt regelmatig toegepast vanwege de
scheurongevoeligheid. Een voorbeeld is weergegeven in afbeelding
8.19
©2014 - T. Lenoir
8.6.2
Lassen van koper
Zuiver (rood)koper kan gelast worden maar brengt een aantal specifieke uitdagingen met zich mee.
Er kunnen tijdens het TIG lassen van koper poreusiteiten ontstaan in de las. In extra mate als men last zonder toevoegmateriaal. Deze porositeiten kan men voorkomen door als basismateriaal
(fosofor)gedesoxydeerd koper aan te schaffen.
Het toevoegmateraal ERCuSn-A (2.7022) wordt regelmatig toegepast.
Dit toevoegmateriaal bevat naast koper 5% tin.
Omwille van de zeer goede warmtegeleidbaarheid van koper dient
men het basismateriaal voor te verwarmen tot een temperatuur tussen
de 500°C en 600°C. Dun en klein materiaal kan gelast worden zonder
voorverwarmen. Daarnaast kan gelast worden met stikstof of helium
als beschermgas in plaats van Argon. Dit levert immers een hogere
boogtemperatuur op.
8.7
lastechnieken bij het tig lassen
De lastechnieken kunnen gelijkaardig beschouwd worden aan deze
uitgelegd bij autogeen lassen: zie 1.7. De stand van de toorts en manier
van toevoegen wordt gedemonstreerd in onderstaande filmpjes:
http://www.youtube.com/watch?v=tNYmo2_DI6c
http://www.youtube.com/watch?v=fpIJ8rN7UFc&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=cGoybWZjSis
De hoeveelheid warmte die in het werkstuk gestoken wordt is
afhankelijk van de stroomsterkte en van de lassnelheid. Vooral bij RVS
124
tig lassen
materiaal is het duidelijk zichtbaar als er teveel warmte toegevoegd
werd: de las kleurt grijs. Indien de las op RVS materiaal zalmrood
en blauw kleurt zijn de voortloopsnelheid en stroomsterkte goed
ingesteld.
8.8
http://www.youtube.com/watch?v=tNYmo2_DI6c
de apparatuur en hoe deze in te stellen.
TIG lasapparatuur is samengesteld uit de volgende componenten:
• lastoorts
• stroombron en regelknoppen
• koelapparatuur
8.8.1
Toorts
Naargelang het stroombereik verdeelt men de toortsen in:
• luchtgekoelde lastoortsen
• watergekoelde lastoortsen
Boven een lasstroom van 150 A gebruikt men meestal een watergekoelde toorts. Indien we bij een constante lasstroom van 150 A een
luchtgekoelde toorts zouden gebruiken, dan zal de lastoorts opwarmen tot men ze niet meer kan vasthouden of tot de toorts vernield
is.
©2014 - T. Lenoir
8.8.1.1
Onderdelen van de toorts
Zie figuur 8.20. De elektrische energie wordt via de klemnippel overgebracht op de elektrode. Een goede, stevige aansluiting van de elektrode
in de lastoorts is van groot belang in verband met de stroom geleiding Bij de verschillende elektrodediameters horen ook verschillende
klemnippels. De klemnippelhouder is van belang voor de goede overdracht van de stroom naar de elektrode en vervuld een rol bij het
doorstromen van het beschermgas. De keramische gascup (gasmondstuk) is beschikbaar in verschillende doorstroomdiameters. De keuze
van diameter is gekoppeld aan de nodige stroomsterkte en het soort
las (buitenhoeklas, binnenhoeklas,...).
8.8.2
Stroombron
Er kan gekozen worden uit toestellen die al dan niet drie soorten
stroom kunnen leveren. Indien men kiest voor een gelijkstroom toestel dan moet men weten dat men met dit toestel geen aluminium
of aluminium legeringen kan lassen. TIG toestellen die alleen wisselstroom geven worden bijna niet gebruikt. Met dit toestel kan men
enkel aluminium of aluminium legeringen mee lassen. Indien men
verschillende materialen moet lassen, waaronder koolstof staal, RVS
8.8 de apparatuur en hoe deze in te stellen.
1. Handgreep
2. Schakelaar 3. Spantang 4. Afdicht rondsel 5. Klemnippel 6.
Klemnippelhouder 7. Gasmondstuk (Eng.: Gascup) 8. Wolfraam
elektrode
Figuur 8.20: Onderdelen tigtoorts
©2014 - T. Lenoir
Figuur 8.21: CC (constant current) karakteristiek van de tig-stroombron
en aluminium is een dubbelstroom toestel aan te raden. Met dit toestel
kan men zowel op gelijkstroom als op wisselstroom lassen. De stroombronnen bevatten steeds een dalende karakteristiek. Zie figuur 8.21.
Dat wil zeggen, dat bij variaties van de boogspanning onder invloed
van bijvoorbeeld de booglengteverschillen, de stroomsterkte slechts
een geringe verandering zal ondergaan.
In figuur 8.21 kunnen we zien dat bij 12V een strakke boog met klein
smeltbad en kleine warmtebeïnvloede zone (WBZ) en diepe penetratie
ontstaat. Bij 16V ontstaat een breed smeltbad dat moeilijk beheersbaar
is. Slechte gasbescherming, onvoldoende penetratie en een zeer grote
WBZ.
8.8.2.1 Stroomsterkte
In tabel 8.5 en 8.6 zijn typische instellingen van stroomsterktes te
vinden bij veelgebruikte elektrodendiameters. Eveneens is aangegeven
welke de meest geschikte gasmondstukdiameter en gasdebiet is. Alle
waarden zijn gebaseerd op het gebruik van argon als beschermgas.
125
126
tig lassen
Figuur 8.22: gasgekoelde en watergekoelde stroombronnen
Algoritme 8.1 Vuistregels voor stroomsterkte bij TIG lassen
• Staal I ~ 25 Ampère per 1 mm plaatdikte
• Staal Imax < 10 Ampère per 0,25 mm plaatdikte
• RVS I ~ 20 Ampère per 1 mm plaatdikte
©2014 - T. Lenoir
• Aluminium I~50 Ampère per 1 mm plaatdikte
Raadpleeg de fabrikant voor gerichtere waarden. Er dient opgemerkt
te worden dat- indien de elektrode aan de + pool verbonden wordtmen voor een relatief gezien grotere elektrodediameter moet kiezen
door de hogere thermische belasting.
Als richtwaarde voor de in te stellen stroomsterkte kan je de formule
uit algoritme 8.1 gebruiken.
Als ik bij wijze van voorbeeld op een staalplaat van 1,5 mm wil
lassen dan is de richtwaarde voor de lasstroom 6x10A= 60 Ampère.
Omdat men bij het aluminium lassen vrij vlug met meer dan 150A
last is het aangewezen van een watergekoelde lastoorts te nemen.
8.8.3
Regelapparatuur
Deze apparatuur dient om de gasstroom en de elektrische stroom in
de tijd te regelen. Zie figuur 8.23.
8.8.3.1
2 takt/4 takt schakeling
Bij een 2 tact schakeling (aan/uit ) ontsteekt de boog direct bij het
indrukken van de schakelaar, en gaat naar de ingestelde lasstroom. De
lasstroom wordt verbroken zodra we de toorts schakelaar loslaten in
sommige gevallen zal de lasstroom niet direct uitgaan, op voorwaarde
dat we de schakelknop ingedrukt houden, dan zal de stroom zachtjes
uitgaan. Het is zeker aan te raden dit dan toe te passen. Bij een 4
tact schakeling zal bij de eerste maal indrukken, de stroom naar een
laag ingestelde stroom gaan. Bij een tweede maal indrukken, naar
1,6 mm
1,6-2,4 mm
2,4 - 3,2 mm
3,2 mm
2,4 - 3,2 mm
4 mm
1,0 mm
1,6 - 2,4 mm
2,4 mm
2,4 - 3,2 mm
3,2 mm
4,0 mm
1
2
3
4
5
6
200 tot 500 A
140 tot 160 A
110 tot 200 A
90 tot 180 A
70 tot 110 A
20 tot 55 A
toevoegmateriaalstroomsterkte
gelijkstroom
op -pool *
elektrode
diameter
(materiaal
dikte
[mm])
©2014 - T. Lenoir
8 tot 14 l/min
8 tot 12 l/min
6 tot 12 l/min
6 tot 10 l/min
5 tot 10 l/min
5 tot 8 l/min
argon verbruik
11 of 12,7
11 of 12,7
9,5 of 11
7,8 of 9,5
7,8
6,4 of 7,8
Mondstuk [mm]
6 – 10
6–8
5–6
5
5
4–5
Mondstuk
[gascup nr.]
8.8 de apparatuur en hoe deze in te stellen.
Tabel 8.5: typische instellingen bij TIG lassen van STAAL en RVS (*weergegeven stroomsterkte x0,8). Elektrodediameters 1,6mm en 2,4mm
worden het meest gebruikt.
127
elektrode diameter
2
2,4
3,2
4
4
4,8
4,8
6,4
6,4
6,4
materiaal dikte [mm]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
©2014 - T. Lenoir
argon verbruik
5l
5-6l
6-7l
7-8l
8-9l
9 -10 l
10 - 11 l
11 -12l
11 -12l
11 -12 l
stroomsterkte
30 - 80 A
90 - 160 A
150 - 210 A
200 - 275 A
200 - 275 A
250 - 350 A
250 - 350 A
325 - 450 A
325 - 450 A
325 - 450 A
16 mm
16 mm
16 mm
16 mm
16 mm
12,7 mm
12,7 mm
9,5 of 11 mm
7,8 of 9,5 mm
7 of 8 mm
mondstuk diameter
5,0 mm
4,0 - 5,0 mm
4,0 - 5,0 mm
4,0 - 5,0 mm
3,2 - 4,0 mm
3,2 - 4,0 mm
2,4 - 3,2 mm
2,0 - 2,4 mm
1,6 - 2,0 mm
1,6 mm
lasdraad diameter
128
tig lassen
Tabel 8.6: typische instellingen bij TIG lassen van ALUMINIUM. Meestal
wordt gelast met een elektrodediameter gaande vanaf 2,4mm. De
instellen van balans en frequentie wordt beïnvloed door het type
lasnaad. Verdere info zie tabel8.7 op pagina 134.
8.8 de apparatuur en hoe deze in te stellen.
Figuur 8.23: stroomregeling tigpost: links via potentiometer op het toestel,
rechts via een extern pedaal
Figuur 8.24: up slope bij 4 takt schakelen
de ingestelde lasstroom bij een derde maal drukken, terug naar de
laag ingestelde stroom. Bij de vierde maal drukken zal de lasstroom
uitgaan.
©2014 - T. Lenoir
8.8.3.2 Gasvoor- en nastroom
Gasvoorstroom wordt gebruikt om de leidingen te spoelen om oxidatie
bij het starten te voorkomen. Gasnastroom wordt gebruikt om bij het
eind van het lassen de elektrode en het smeltbad te beschermen tegen
oxidatie. De tijden van de voor- en nagasstromen zijn instelbaar. De
tijd van de nagasstroom hangt af van de gebruikte lasstroom, de
materiaaldikte en het type materiaal.
8.8.3.3 Lasstroom
8.8.3.4
“slope” regelingen
Men laat de lasstroom, van de minimum ingestelde stroomsterkte (
bv. 40 A ) groeien naar de gewenste lasstroom ( bv. 100 A ). De tijd
die nodig is om van de ingestelde minimum stroom naar de gewenste
lasstroom te komen is instelbaar. Deze regeling is zinvol bij het lassen
van dunne plaat of grondlaag waarbij de kans op doorbranden groot
is.Zie figuur 8.24.
8.8.3.5
Kratervulling
Als de lasstroom boven ca. 20A abrupt wordt verbroken dan zal het
vloeibare smeltbad stollen met een slinkholte. Deze is meestal niet
acceptabel. Dit stollingspatroon kan men vermijden door het smeltbad
129
130
tig lassen
Figuur 8.25: kratervulling bij 4 takt schakelen
langzaam te laten afkoelen. Bij kratervulling gaat de lasstroom terug
naar de minimum ingestelde stroomsterkte. Deze regeling is van
belang bij materialen die, door het direct verbreken van de lasstroom,
gevoelig zijn voor kraterscheuren ( bv. RVS, aluminium e.a. ). Zie
figuur 8.25.
8.8.3.6
Pulsatie
Bij het lassen met een constante lasstroom krijgt men een breed en
een relatief ondiep smeltbad. Bij het pulserend lassen ontstaat, door
de strakke boog met een hoge pulsstroom, een smalle las met een
diepe inbranding. Hierbij wordt de lasstroom periodiek gevarieerd
tussen twee vooraf ingestelde stroomsterkten n.l. de pulsstroom en
de basisstroom. Als richtlijn kan men stellen dat voor het laag frequent pulserend lassen een frequentie van 20 tot 60 pulsen per minuut
normaal is. Een hogere pulsfrequentie laat ook een hogere lassnelheid toe. Pulserend lassen geeft eigenlijk een aaneenschakeling van
onafhankelijke lassen.
Instellingen: zie 8.8.4
©2014 - T. Lenoir
8.8.4
8.8.4.1
DC puls TIG lassen
Parameters3
Bij het pulserend lassen heeft men vier in te stellen parameters (zie
figuur 8.26) :
• pulsstroom Ip (piekampèrage).
• pulsstroomtijd tp (piektijd).
• basisstroom IG (soms ook achtergrond ampèrage genoemd).
• basisstroomtijd tG.
3 Bronnen:
http://www.ewm-group.com/en/service/downloads/technicalpapers/wig-welding/828-tig-direct-current-welding-withhigh-frequency-pulses-an-interesting-process-variant.html
http://www.millerwelds.com/resources/articles/Pulsed-DC-TIG-GTAW-BarrettFirearms
8.8 de apparatuur en hoe deze in te stellen.
Figuur 8.26: parameters dc puls tig
• soms dient men niet de basisstroomtijd in te geven maar de
pulsfrequentie f.
De piekstroom wordt ingesteld zoals eerder dit hoofdstuk omschreven.
(zie algoritme 8.1 op pagina 126). De maximale stroom beïnvloed de
inbrandingsdiepte.
De pulsstroomtijd of piektijd beïnvloedt badbreedte in samenhang
met het afkoelend effect van het lastoevoegmateriaal. Deze piektijd
kan ingesteld worden op 40 à 60% van de periode. Indien nodig wordt
deze verhoogd.
De bassisstroom beïnvloedt de mate van stolling. Voor de basisstroom start je op 25% van de pulsstroom. Het smeltbad moet ongeveer halveren in breedte maar moet vloeibaar blijven. Volgende regel
is te hanteren:
1, 25 <
Ip
<4
IG
Dus:
©2014 - T. Lenoir
25
De pulsfrequentie gaat gepaard met de lassnelheid. Hogere frequentie leidt tot hogere lassnelheid, diepere inbranding en minder energieverbruik. Indien de pulsfrequentie boven de 6Hz gekozen wordt zal
de warmte-inbreng niet meer verminderen maar zal omwille van de
lassnelheid er toch minder warmte in het werkstuk terecht komen. Zie
figuur 8.27.
http://www.youtube.com/watch?v=BCqxSJB-xFg
8.8.4.2
Voordelen:
• lassnelheid stijgt
• minder warmte inbreng in het werkstuk
– corrosiebestendigheid bij RVS stijgt
• kleinere elektrodediameter is bruikbaar
131
132
tig lassen
Figuur 8.27: Boven:70A/ 2Hz/40% piektijd/ 25% bassisstroom; onder 70A/
200Hz/40% piektijd/ 25% bassisstroom.
• minder kans op warmtescheuren
• regelmatiger lasuiterlijk
• goede smeltbadbeheersing in alle posities
• grotere penetratiemogelijkheid d.w.z. diepere inbranding
• dunne platen kunnen met en beter resultaat worden gelast
8.8.4.3
Nadelen:
• juist instellen en regelen van de pulsen vergt enige ervaring
8.8.4.4
Toepassingsgebied
©2014 - T. Lenoir
Door de specifieke eigenschappen en voordelen van het pulserend
TIG lassen wordt het toegepast bij:
• buisverbindingen
• buis met plaatverbindingen
• doorlassingen in V- naden dit in alle posities
• dik aan dun materiaalverbindingen
• dunne plaat ( minder vervorming )
8.8.5
AC TIG lassen
Het lassen van aluminium brengt enkele specifieke gevolgen met
zich mee die materiaaltypisch zijn. Aluminium maakt een natuurlijke
oxidelaag aan indien deze bloodgesteld wordt aan de atmosfeer, zie
figuur 8.28. Deze oxidelaag heeft als smelttemperatuur 2050°C. terwijl
de smelttemperatuur van het onderliggende aluminium slechts 660°C
bedraagt. Indien we voldoende warmte inbrengen om de oxidelaag
8.8 de apparatuur en hoe deze in te stellen.
Figuur 8.28: opbouw aluminium (Bron: Kempi)
©2014 - T. Lenoir
Figuur 8.29: poging om aluminium met een DC stroom te lassen (Bron:
Kempi)
weg de smelten dan zou bijgevolg ook het onderliggende basismateriaal doorzakken waardoor lassen onmogelijk wordt. Zie figuur
8.29.
Als oplossing voor dit probleem kan een AC stroom opgelegd
worden. Er zal een reinigende werking ontstaan op het moment dat
de elektrode zich aan de pluspool bevindt. Deze reinigende werking
zorgt ervoor dat de oxidehuid van het werkstuk weggeblazen wordt.
Tijdens dit deel van de periode wordt de wolfraamelektrode zwaarder
belast door de hogere temperatuur (anode is ongeveer 800°C warmer
dan de kathode). De standtijd zal hierdoor verminderen. Tijdens het
tweede deel van de periode, als de elektrode zich aan de minklem
bevindt, zal de las verwezenlijkt worden.
Via de balansregeling van het toestel kan gekozen worden om meer
reinigende werking of meer inbrandende werking te verkrijgen door
de elektrode langer op de +of respectievelijk de – klem te plaatsen. hoe
meer het aluminium verontreinigd is, hoe meer reinigende werking
we nodig zullen hebben.
Enkele richtwaarden zijn te vinden in tabel 8.7.
Indien men dunne aluminium platen wenst te lassen (dikte <2mm;
tot 0,8mm mogelijk) kan bij moderne toestellen op de AC stroom
een extra DC puls geplaatst worden. Regel deze zodanig af dat de
gemiddelde stroom lager is dan de standaard gekozen AC stroom.
Kies voor 1/3e van de periode een stroom die 1/3e hoger ligt.
133
100
80-90
hoeklas
65-70
100-150
90-110
Lap join
70-75
100-200
70-75
100- 125
T-las
65-75
90-120
Butt las
Balans [%]
lasnaad
©2014 - T. Lenoir
voorstelling
Stroomsterkte [A]
60-120
tig lassen
Frequentie [Hz]
134
Tabel 8.7: richtwaarden voor het lassen van aluminium 6061 met een
dikte van 3mm , diameter toevoegmateriaal: 3 mm diameter, 2% cerium elektrode diameter 2,4mm, Argon. (Bron:
http://www.millerwelds.com/pdf/gtawbook.pdf )
9
LASTEKENINGEN
1
9.1
inleiding
Lassymbolen2 worden al vele jaren op tekeningen toegepast en zijn
een eenvoudige manier om details van een technisch ontwerp te communiceren naar verschillende mensen in de werkplaats, waaronder
lassers, toezichthouders, lascoördinatoren en inspecteurs. Daarom is
een goede kennis van de lassymbolen van belang voor alle betrokkenen. In onderstaande pagina’s krijg je een overzicht van de toepassing
van lassymbolen op tekeningen.
Onderaannemers moeten vaak de lassymbolen op ontwerptekeningen van bijvoorbeeld de hoofdaannemer, ontwerpbureau of de klant
interpreteren. Het is dan van essentieel belang dat iedereen een goede
kennis en begrip heeft van de lassymbolen om er zeker van te zijn
dat aan de oorspronkelijke ontwerpcriteria wordt voldaan. Het foutief
interpreteren zou in de meest extreme cases tot juridische discuties
kunnen leiden.
Tegenwoordig hebben we in Europa nog slechts te maken met
de Europese norm voor lassymbolen, die inmiddels redelijk goed is
ingeburgerd. Daarnaast wordt de AWS (American Welding Society)
regelmatig gebruikt. Gelukkig zijn de meeste details vergelijkbaar
of zelfs geheel hetzelfde. Het is echter van het grootste belang dat
iedereen de norm die moet worden toegepast, ook daadwerkelijk kent.
Een van de eerste vragen is dan ook:
©2014 - T. Lenoir
9.1.0.1 Welke norm?
In ons land gebruiken we de Europese norm als standaard: EN 22553.
Deze EN is nagenoeg identiek aan de originele ISO 2553 (internationale
norm)waar hij op gebaseerd is. Voor het doel van dit handboek houden
we het er op dat er geen verschillen zijn, hoewel het soms van belang
kan zijn toch precies de bewuste norm te bekijken. Het Amerikaanse
systeem is eveneens in veel opzichten vergelijkbaar, maar zal hier niet
verder worden behandeld.
9.2
basissymbool en vormsymbolen
Het basissymbool bestaat uit een volle en gestreepte horizontale referentielijn, een pijllijn en een pijlpunt. Zie figuur 9.1 op de volgende
1 Voornaamste bronnen: EN ISO 2553; www.NIL.nl
2 Indien we spreken over “lassymbolen” dan mag men deze term ruim beschouwen.
Ook soldeeraanduidingen, lijmaanduidingen en felsaanduidingen kunnen op gelijkaardige manier aangegeven worden.
135
136
lastekeningen
paginaen 9.2 op pagina 139. De gestreepte lijn symboliseert de achterzijde van het te lassen onderdeel waar de pijl naar wijst. Er dienen een
aantal regels in acht genomen te worden voor een correcte plaatsing:
• De pijl dient altijd te wijzen naar het onderdeel dat voorbewerkt
dient te worden.
• De gestreepte horizontale referentielijn kan boven of onder de
volle horizontale referentielijn geplaatst worden. Dit ter verbetering van de duidelijkheid op de tekening.
• Enkel indien de las symmetrisch is kan de gestreepte referentielijn weggelaten worden. Met symmetrisch wordt bedoeld dat
de las aan de pijlzijde van het werkstuk en de achterzijde gelijk
zijn.
©2014 - T. Lenoir
Figuur 9.1: Hoofdaanduiding
Op de horizontale lijnen worden de vormsymbolen aangebracht.
Deze vormsymbolen geven aan hoe de naad dient voorbewerkt te
worden. Indien het vormsymbool op de volle lijn aangebracht werd
dan wordt bedoeld dat er gelast dient te worden aan de pijlzijde.
Indien het vormsymbool op de streeplijn staat dient gelast te worden
aan de andere kant.
De enkelvoudige vormsymbolen zijn weergegeven in tabel 9.1 op
pagina 139. Sommige van deze symbolen kunnen gecombineerd aangebracht worden. Bijvoorbeeld bij het aanbrengen van een V-las aan
bijde zijden van de platen spreekt men van een X-las. Een combinatie
van twee halve V-lassen vormen een K las,... Indien de lassen aan
bijde zijden volledig identiek zijn (vorm, grootte en lengte) dan kan
de streeplijn weggelaten worden. Zie ook figuur 9.1, links.
Tabel 9.1: Basis vormsymbolen
Benaming (EN 22553)
Vormsymbool
Illustratie
9.2 basissymbool en vormsymbolen
Tabel 9.1: Basis vormsymbolen
Benaming (EN 22553)
Flenslas (opstaande flanken
volledig neergesmolten) (Eng. Butt
weld)
Rechte kantlas (Rechte stompnaad;
I-naad)(Eng. Square Butt weld)
V-las (Eng. single V-butt weld)
Halve V-las (Eng. single bevel
V-butt weld)
Y-las
©2014 - T. Lenoir
Halve Y-las
U-las
J-las
Welf las (Eng. Flare weld)
Halve welf las (Eng. bevel Flare
weld)
Vormsymbool
Illustratie
137
138
lastekeningen
Tabel 9.1: Basis vormsymbolen
Benaming (EN 22553)
Doorlassing of tegenlas (Eng.
Backing weld/run)
Hoeklas (Eng. Fillet weld)
Proplas (Eng. plug or slot weld)
Puntlas
Rollas/ naadlas
©2014 - T. Lenoir
Stijle flank V-las
Stijle flank halve V-las
Kantlas (Eng. Edge weld)
Oplassen (Eng. Surfacing)
Vormsymbool
Illustratie
9.3 plaats van de symbolen
Tabel 9.1: Basis vormsymbolen
Benaming (EN 22553)
Vormsymbool
Illustratie
Oppervlakte verbinding3 (Eng.
Surface joint)
Schuine verbinding (Eng. Inclined
joint or scarf)
Fels verbinding (Eng. Fold joint)
9.3
plaats van de symbolen
©2014 - T. Lenoir
In figuur 9.2 is de plaatsing van de vormsymbolen te zien bij cijfer 3.
Figuur 9.2: 1. Aanhaallijn 2. Referentielijn 3. Symbool van de las
9.3.1
Ligging van de aanhaallijn
De ligging van de aanhaallijn t.o.v. de lasvoeg is willekeurig. Indien
de lasnaad asymmetrisch is, moet de lijn gericht zijn naar de voorbewerkte plaat. Zie figuur 9.3 op de volgende pagina. De aanhaallijn
maakt steeds een hoek met de referentielijn (̸= 180°)
3 bijvoorbeeld via wrijvingslassen, verlijmen, braseren
139
140
lastekeningen
Figuur 9.3: aanhaallijn
9.3.2
Ligging van de referentielijn
De referentielijn ligt steeds evenwijdig met de onderrand van de tekening (dus evenwijdig met de titelhoek). Deze referentielijn bestaat
eigenlijk uit 2 lijnen: een doorlopende en een streeplijn. De streepreferentielijn moet steeds onder de volle referentielijn getekend worden.
(interne afspraak, d.i. Europees systeem; niet in overeenstemming
met ISO2553) De doorlopende lijn vertegenwoordigt de aanduidingszijde (pijlzijde) van de las terwijl de streeplijn de keerzijde van de
las vertegenwoordigt. Voor symmetrische naden wordt de streeplijn
weggelaten. zie figuur 9.4.
Figuur 9.4: referentielijn
9.4
©2014 - T. Lenoir
9.4.1
bijkomende symbolen
Oppervlak
Met behulp van een rechte, bolle of holle lijn wordt aangegeven hoe
de oppervlakte van de las er moet uitzien. De mogelijkheden zijn te
zien in figuur 9.5.
Figuur 9.5: Oppervlakte symbolen. Links: vlak; centraal: convex (bol), rechts:
concaaf (hol)
9.4.2
Aanvullende informatie
Aanduiding voor rondomrond lassen is te zien in figuur 9.6 op de
pagina hiernaast. Deze cirkel wordt geplaatst op het snijpunt tussen
9.4 bijkomende symbolen
de aanhaallijn en de referentielijn. Dit symbool mag enkel worden
toegepast indien de las overal de zelfde vorm heeft. Indien de koker
in figuur 9.6 gelijk stond met de rand van de horizontale plaat dan
zou dit implementeren dat er aan drie kanten een hoeklas gelegd zou
worden en aan één kant een I-las. In dit geval mag geen rondomrond
symbool gebruikt worden.
Figuur 9.6: symbool omtreklassen
Soms is het noodzakelijk dat een las pas gelegd wordt tijdens montage. Bijvoorbeeld omwille van transportredenen. Dit kunnen we
aanduiden met een vlag op het snijpunt tussen de aanhaallijn en de
referentielijn. Weergegeven in figuur 9.7.
Figuur 9.7: symbool montagelas
Bij hoeklassen gemaakt aan beide zijden van een onderdeel, kan een
versprongen las worden aangegeven door er een "Z" bij te plaatsen
dwars door de referentielijn . Zie figuur 9.8 op de volgende pagina
©2014 - T. Lenoir
9.4.3
Uitvoeringssymbolen
De aanvullende uitvoeringssymbolen zijn te zien in figuur 9.9 op de
pagina hierna. Een glad verlopende naadovergang kan bijvoorbeeld
berijkt worden via zandstralen.
9.4.4
Maataanduiding
De maat/maten die links van het vormsymbool staan hebben betrekking op de doorsnede van de las.
Een stompe naad zonder maataanduiding links van het vormsymbool moet volledig doorgelast worden.
Alle andere afmetingen komen rechts van het vormsymbool (bv.
Lengte van de lasnaad).
Wordt geen lengte van de naad aangegeven, dan betekent dit dat de
las doorlopend moet zijn langs de volledige lengte van de verbinding
d.w.z. tussen plotselinge veranderingen van de richting van de las.
141
142
lastekeningen
©2014 - T. Lenoir
Figuur 9.8: versprongen las bestaande uit 5 lassen van 100 mm met een
tussenafstand van 150 mm. De laatste las heeft een lengte van
100 mm.
Figuur 9.9: uitvoeringssymbolen
Voor hoeklassen zijn er twee mogelijkheden om de dwarsdoorsnede
te bematen. Deze worden weergegeven in figuur 9.10 op de rechter
pagina.
Wij gebruiken enkel de Europese methode; we werken dus met de
keeldoorsnede “a” en niet met de zijde “z”. Met a bedoelen we de
grootte van de grootst ingeschreven gelijkbenige driehoek.
Soms is het noodzakelijk om ook de diepte van de inbranding (wortel) te bematen. Dit levert immers een betere krachtenoverbrenging,
minder warmte-inbreng en kan leiden tot hogere lassnelheden. Dit
wordt gedaan met de letter s. Een voorbeeld is te zien in figuur 9.11
op de pagina hiernaast. Merk op dat het niet evident is om deze maat
te meten na het lassen. Een mogelijkheid is via een breekproef of door
het analyseren van een ingebed stuk. Aanduiding via de inbranding
“s” wordt gebruikt bij alle stompe lassen met inbegrip van flenslassen.
9.5 benamingen van de lasprocessen volgens en 24063
143
Figuur 9.10: links: a = keeldoorsnede (Europese methode); rechts: z = zijde
(Amerikaanse methode)
Figuur 9.11: s “keelhoogte inclusief inbranding”
Na het vormsymbool kunnen volgende afmetingen worden gespecificeert:
• het aantal lassen
• de laslengte
• de tussenruimte tussen de lassen bij kettinglassen
©2014 - T. Lenoir
zie figuur 9.12.
Figuur 9.12: bijkomende maataanduidingen
9.5
benamingen van de lasprocessen volgens en 24063
Elke procesvariant voor lassen, snijden of solderen is te identificeren
aan de hand van een uniek nummer. Deze nummers zijn internationaal
vastgelegd. Wij verwijzen hier naar EN 24063 of ISO 4063. Het eerste
cijfer van dit unieke nummer refereert naar het basisproces volgens
het overzicht in tabel 9.13 op de pagina hierna. Een volledige lijst van
merk op dat bij
processen 9x (harden zachtsolderen)
geen vormsymbool of
uitvoeringssymbool
geplaatst dient te
144
lastekeningen
de lasprocessen met hun nummers is terug te vinden in bijlage 18.2
op pagina 257.
Figuur 9.13: eerste cijfer lasproces
Het eerste cijfer van het referentienummer wordt gevolgd door een
combinatie van één of twee cijfers, waarmee de verdere relevante
kenmerken van het proces worden aangegeven.
Bijvoorbeeld: 138
• 1: booglassen
• 3: met een afsmeltende metaalpoeder gevulde draad
• 8: onder een actief gas
©2014 - T. Lenoir
In figuur 9.14 zien we dat in de vork na de referentielijn , als voorbeeld de cijfercombinatie 111 staan. Dit wil zeggen dat de las moet
aangebracht worden via booglassen met beschermde elektrode.
Verder kan ook nog de kwaliteitsklasse (bijvoorbeeld volgens ISO
5817), laspositie (bijvoorbeeld volgens ISO 6947) en het toevoegmateriaal (bijvoorbeeld volgens ISO 544; ISO 2560 of ISO 3581) aangegeven
worden in de vork zoals wordt weergegeven in figuur9.15 op de rechter
pagina.
Figuur 9.14: aanduiding BMBE lassen
9.6
lastekeningen
De lastekening bevat alle onderdelen die aan elkaar gelast dienen te
worden tot een enkel stuk. Op deze tekening dienen dus geen andere
onderdelen te staan zoals bouten, moeren of andere werkstukken.
Men maakt onderscheid tussen :
• lassamenstelling voor “reeks”-vervaardiging (serieproductie)
9.6 lastekeningen
Figuur 9.15: bijkomende informatie
• lassamenstelling voor “prototypebouw” (éénmalige vervaardiging)
9.6.1
Lassamenstelling voor reeksvervaardiging
Deze samenstelling is een onderdeel van het complete tekendossier
dat bestaat uit :
a) stuktekeningen van de samenstellende delen
b) lassamenstelling
c) afwerkingstekening
d) “de” samenstelling (van het gehele ontwerp)
9.6.1.1 a) stuktekeningen
©2014 - T. Lenoir
Dit zijn de afwerkingstekeningen voor het spaanloos en verspanend
vormgeven van een stuk uit de lassamenstelling.
Hierop staat dan duidelijk:
• de lasnaadvoorbereidingen
• bewerkingen met grove toleranties (dus van onderschikt belang
– denk aan het vervormen t.g.v. het lassen)
• bewerkingen waarmee een grote materiaalafname als voorbewerking op het niet gelaste onderdeel economischer kan gebeuren.
– bv. gaten uitbranden uit platen kan gemakkelijker uit volle
plaat dan wanneer die plaat al aan andere delen is vastgelast.
9.6.1.2 b) lassamenstelling
Op deze lassamenstelling wordt aangeduid hoe de verschillende stukken t.o.v. elkaar gepositioneerd worden en hoe moet worden gelast.
De stuktekeningen kunnen op afzonderlijke formaten of op het formaat van de lassamenstelling zelf getekend worden. De keuze wordt
bepaald door:
145
146
lastekeningen
• de omvang voor de lassamenstelling
• de complexiteit van de af te werken stukken
• afzonderlijke bewerkingscentra en een aparte lasafdeling binnen
het bedrijf of realisatie in een ander bedrijf
• realisatie door eenzelfde of een beperkt aantal uitvoerders in
eenzelfde werkplaats . . .
©2014 - T. Lenoir
Het tekenen op afzonderlijke formaten is organisatorisch interessant
(vb. toelevering van stukken door derden). Daartegenover staat dat
men een beter inzicht in het geheel verkrijgt wanneer de lassamenstelling en de bijhorende stuktekeningen op één formaat zijn samengebracht.
Op de lassamenstelling wordt in of bij de titelhoek de algemene
kwaliteitseis vermeld. Bijvoorbeeld EN ISO 5817 niveau D, C, B of
B+. Eventueel wordt voor een las waar een extra hoge kwaliteit van
verwacht wordt na de referentielijn de zelfde norm vermeld met
de hogere kwaliteitseis (bijvoorbeeld C, B of B+). Zie ook 11.5 op
pagina 178
Naast het borgen van de lassen moet ook de kwaliteit van de samenstelling vastgelegd worden. Welke scheefstelling is nog toelaatbaar,
welke lengteafwijkingen zijn toelaatbaar? Deze lengte- en hoekafwijkingen worden beperkt in de norm ISO 13920. Nauwere toleranties
kunnen op de tekening aangegeven worden. Eventuele andere vormtoleranties dan rechtheid vlakheid en evenwijdigheid kunnen worden
aangegeven volgens EN ISO 1101. Zie tabelen 9.16; 9.17 en 9.18.
Een voorbeeld is te zien 9.6.1.3 op pagina 149.
Figuur 9.16: Toleranties voor lengtematen volgens NBN EN ISO 13920 (NL)
2014
9.6 lastekeningen
Figuur 9.17: Toleranties voor hoekmaten volgens NBN EN ISO 13920 (NL)
2014
Figuur 9.18: Vormtoleranties (enkel rechtheid, vlakheid en evenwijdigheid)
volgens NBN EN ISO 13920 (NL) 2014
©2014 - T. Lenoir
9.6.1.3
c) Afwerkingstekening
De afwerkingstekening is de hertekende lassamenstelling zonder lasaanduidingen of lasbemating. Enkel de maten, vorm- en plaatstoleranties en oppervlaktetoestanden worden gegeven die in dit laatste
productiestadium moeten gerealiseerd worden. Het gelast geheel dat
nog nabewerkt moet worden, wordt dan beschouwd als één stuk
en dus op deze afwerkingstekening als één stuk voorgesteld (dus
bij doorsneden ook 1 arcering). Dit gelaste onderdeel krijgt op “de”
samenstellingstekening slecht één stuknummer, het wordt immers aanzien als zijnde uit één geheel. De opsplitsing in zijn samenstellende
componenten komt pas tot uiting op de lassamenstelling.
147
1
4.10a
2
0,5 A B
0,5 A B
3
3
DETAIL X
2 : 1
©2014 - T. Lenoir
2
SOLIDWORKS Educational Product. For Instructional Use Only.
F
E
D
C
B
A
1
4.10b
a3
B
A
4
(5x)
4
a3
131
4.10d
mm
Schaal :
5
1:5
Formaat : A3
ISO 1101
EN ISO 5817 D
ISO 13920
ISO EN 22553
Eenheid :
s3
7
X
8
OBM
6
Odisee
Studiegebied IWT
Ontwerp- en productietechnologie
Lassamenstelling lagerbus/schijf
Omschrijving
echnologie
roductie
ntwerp
echanische
7
-
Datum :
22/03/2018
OBM-4.10
8
Lassamenstelling lagerbus
12/06/2018 12:56:56
F
Tekeninglabel/-nummer :
R. Tekenaar(s) :
1
2 3 4 5 6 -
D
C
B
A
Klasse 8.8 ISO 4012
M10x25
S355J2
EN 10025-2
Ø70-65
S235JR
EN 10058 2478x78x2,5
S235JR
EN 10058
Ø271x4
Kwaliteits- LeveringsRuwe maat Opmerking
norm
norm
E
NOOT: Alle lassen volgens 131 (halfautomaat) (EN 24063)
C (EN ISO 5817)
6
6
5
4.10d 5 Zeskantbout lagerbus/schijf
4.10c 1
Lagerbus
4.10d 1
Kettingvelg
4.10a 1
Schijf lagerbus
Nr. Kw.
4.10c
5
9.6 lastekeningen
9.6.2
Lassamenstelling voor éénmalige vervaardiging (prototypebouw)
In tegenstelling tot serieproductie worden de lassamenstelling en
afwerkingstekening één tekening m.a.w. op de afwerkingstekening
worden nu wel alle onderdelen apart zichtbaar en staat alle informatie
die de lasser moet weten en alle informatie voor de afwerking. Dus de
afwerkingstekening bevat zowel bewerkingstoleranties als aanduiding
van de vereiste oppervlaktetoestand, vorm- en plaatstoleranties, lasaanduidingen,. . . Een doorgesneden las wordt zwart gemaakt. Ook
hier kunnen de stuktekeningen op afzonderlijke formaten geplaatst
worden of kunnen ze op één formaat rond de samenstelling worden
getekend.
9.6.3
Stukkenlijst
Net als bij een gewone samenstelling worden bij een lassamenstelling
al de onderdelen waar geen stuktekening wordt van gemaakt, in de
stukkenlijst ingeschreven. Dit is vooral van toepassing voor stukken
als staven, profielen, buizen, platen,. . . die na de zaagmachine, plaatschaar,. . . zonder verdere nabewerking in de lasconstructie kunnen
gebruikt worden.
Dit geldt uiteraard ook voor toegeleverde onderdelen als lasbochten,
lasflenzen,. . .
In het vakje “ruwe maat” van de stukkenlijst wordt voor staven
en profielen (net zoals voor de stuktekeningen waar men van deze
halffabricaten uitgaat) de dwarsdoorsnede en de afgezaagde lengte
gegeven.
bv.
©2014 - T. Lenoir
• 10x30 – 400 rechthoekig vol materiaal met doorsnede 10x30 en
lengte 400 mm
• 50x25x2,5-100 rechthoekig kokerprofiel met doorsnede50x25,
wanddikte 2,5 mm en lengte 100 mm
• Ø30 x 2,5 – 250 buis met buiten Ø 30, wanddikte 2,5 en lengte
250 mm
In de afwerkingstekening krijgt het gehele gelaste onderdeel slechts
één stuknummer nl. hetzelfde nummer als in “de samenstelling”. Voor
een afzonderlijke lassamenstelling en afwerkingstekening behoudt
met datzelfde stuknummer maar men vermeldt in titelboek duidelijk
resp. lassamenstelling, afwerkingstekening.
Elk stuk van de lassamenstelling krijgt een verschillend nummer
(bv. 14a, 14b, 14c,. . . indien het geheel stuknummer 14 heeft).
Deze stukken worden getekend of rechtstreeks ingeschreven in de
stukkenlijst van de lassamenstelling.
149
150
lastekeningen
9.7
voorbeeldoefeningen
1. Geef aan met het correcte lassymbool: twee plakken staal van
20 mm dik worden tegen elkaar gelast met basische elektroden.
1 plak wordt voorbewerkt zodat een dubbele halve butweld
kan gelegd worden.vervolgens worden ze aan de twee kanten
opgelast met een hoeklas met keelhoogte van 12mm. Er wordt
een kwaliteitsniveau C geeist.
©2014 - T. Lenoir
2. Bespreek zelf de lastekening uit figuur 9.19. Het antwoord wordt
weergegeven onder de figuur.
Figuur 9.19: Lastekening voorbeeld 2 Het kopvlak van koker 2 wordt op de
uitgesneden cirkel van plaat 1 gepositioneerd (op een afstand
van 60mm van de rand). De lasser controleerd de hoek van 100°.
Daarna wordt deze rondomrond afgelast met een hoeklas met
een zijde van 2 mm via het TIG lasproces. Plaat 3 wordt aan
onderdeel 1 gelast met een halve welf las (Eng. flare) van 107mm.
Deze las moet een indringdiepte hebben van 2 mm en wordt na
het lassen vlakgeslepen. De las dient waterdicht te zijn.
10
LASMETHODEBESCHRIJVING
10.1
inleiding
De kwaliteitseisen voor Europese producten wordt steeds strenger.
Door middel van normeringen is vastgelegd aan welke eisen producten die in Europese bedrijven worden gemaakt moeten voldoen. Deze
normen zijn er niet voor niets. Normen zorgen er voor dat bedrijven
garant kunnen staan voor kwaliteit en veiligheid. Dit is belangrijk voor
de consumenten en de werknemers die binnen een bedrijf werkzaam
zijn. Daarnaast zorgt aantoonbare kwaliteit er voor dat de Europese
producten op de wereldmarkt aantrekkelijker worden voor potentiële
afnemers. De afnemers weten namelijk wat ze van de producten mogen verwachten. De concurrentiepositie van bedrijven wordt door de
invoering en standaardisering van normen verbeterd.
De lasmethode beschrijving of kortweg LMB1 bevat alle gegevens
die een lasser nodig heeft om een las volgens de vooropgestelde regels
te kunnen voorbereiden, te kunnen leggen en afwerken. Hierdoor
kan de kwaliteit van een lasconstructie verzekerd worden en blijft de
kwaliteit constant gedurende de tijd.
De LMB is gebaseered op een PQR ( Procedure Qualification Record,
in het Nederlands lasmethodekwalificatie LMK). Dit document bewijst
dat een gelijkaardige las, gelegd in testomstandigheden, voldoende
sterk is. De lasser die de las legt is gekwalificeert voor een bepaald
lasproces en laspositie.
In bijlage 18.9 is een voorbeeld weergegeven.
©2014 - T. Lenoir
10.2
wat is een lasmethodekwalificatie lmk?
Binnen de meeste bedrijven in de werktuigbouwkunde of metaaltechniek worden verschillende lasmethodes uitgevoerd. De verschillen
tussen de lasmethodes hebben onder andere te maken met het verschil
in lasprocessen zoals bijvoorbeeld TG, MIG/MAG en BMBE- lassen.
Verder verschillend de materiaaldiktes en lasposities binnen een bedrijf. Ook de toevoegdraad en het al of niet voorverwarmen van de
platen is van belang voor de lasmethode.
Een bedrijf die conform de normen producten produceert moet kunnen aantonen dat elke lasmethode is getoetst door een onafhankelijke
instantie. Deze toetsing wordt ook wel kwalificatie genoemd. Binnen
een bedrijf moet elke lasmethode gekwalificeerd zijn. Een lasmethodekwalificatie kan echter wel meerde lasposities dekken. Wanneer een las
bijvoorbeeld op positie G6 of HL-45 (lassen van buis onder hoek van
45 graden) is gelast zijn de eenvoudiger lasposities daarmee gedekt,
1 In het Engels spreken we van WPS of welding procedure specification
151
152
lasmethodebeschrijving
behalve de posities waarbij de lastoorts een neergaande beweging
moet maken.2
©2014 - T. Lenoir
10.3
wat is lasmethodebeschrijving lmb of een welding
procedure specification wps?
Vanuit de lasmethodekwalificaties kunnen verschillende lasmethodebeschrijvingen worden gemaakt. Deze lasmethodebeschrijvingen
worden ook wel afgekort met LMB. In het Engels wordt een lasmethodebeschrijving ook wel Welding Procedure Specification genoemd, dit
wordt afgekort met WPS. Een lasmethodebeschrijving is niet hetzelfde
als een lasmethodekwalificatie. De lasmethodebeschrijving komt echter uit de lasmethodekwalificatie voort. De lasmethodekwalificatie
kan als ‘moederdocument’ worden beschouwd waar de lasmethodebeschrijving als ‘dochterdocument’ aan verbonden is.
De lasmethodebeschrijving bevat informatie die de lasser nodig
heeft om de las conform de normen te maken. Hierin is onder andere
aangegeven welk lasproces door de lasser uitgevoerd dient te worden. Dit kan bijvoorbeeld MIG/MAG of TIG-lassen zijn. Ook BMBE
– lassen komt regelmatig voor. Verder zijn er nog diverse andere lasmethodes die in een lasmethodebeschrijving of WPS kunnen worden
aangegeven.
De lasmethode die gebruikt wordt heeft onder andere te maken
met het soort metaal dat gelast moet worden en de dikte van de plaat.
Daarbij is ook de toevoegdraad van belang. Verder is in de lasmethodebeschrijving of het WPS aangegeven welke lasnaad aangebracht
dient te worden. Dit kunnen bijvoorbeeld een X-naad, V-naad, K-naad
of andere lasnaden zijn. Soms is één laslaag niet voldoende en dienen er meerdere laslagen of zogenoemde ‘snoeren’ aangebracht te
worden. Dit is ook beschreven in de WPS of de lasmethodebeschrijving. Verder is aangegeven of de platen die gelast moeten worden ook
voorverwarmd moeten worden of niet.
Een lasmethodebeschrijving of een WPS is gebonden aan een object of project dit in tegenstelling tot een lasmethodekwalificatie die
bedrijfsgebonden is.3
10.4
wat is een lasser kwalificatie?
Lassers dienen zich te houden aan het WPS of de lasmethodebeschrijving die hoort bij het project of werkstuk dat ze moeten lassen. Men
dient er echter zeker van te zijn dat de lasser onder de normen kan
lassen die in de lasmethodebeschrijving zijn beschreven. Daarom moeten lassers gekwalificeerd worden en een Lasser Kwalificatie (LK)
behalen. Deze kwalificatie wordt in het Engels aangeduid met Welder
Preformance Qualifications (WPQ), ook de term Welders Qualification
(WQ) wordt gebruikt.
2 4 March 2014 by P Geertsma
3 4 March 2014 by P Geertsma
©2014 - T. Lenoir
10.5 lasnaadvoorbereiding
Tijdens de kwalificering van een lasser dient de desbetreffende
lasser een proeflas te leggen conform de lasmethodekwalificatie die
bij het bedrijf gehanteerd wordt. Deze proeflas mag alleen door de
lasser zelf worden gemaakt. Om er zeker van te zijn dat de lasser de
las daadwerkelijk zelf legt is er een onafhankelijke getuige aanwezig.
Deze getuige wordt ook wel aangeduid met de Engelse term ‘witness’.
De witness controleert of de lasser het lasproces uitvoert volgens de
normen en richtlijnen.
Nadat de lasser de proeflas heeft gelegd wordt deze visueel gekeurd. De las wordt bekeken en er wordt beoordeeld of de las er in
eerste instantie goed uitziet, er mag bijvoorbeeld geen sprake zijn van
randinkarteling of weggezakte lassen. Nadat de visuele inspectie of
visuele beoordeling succesvol is verlopen wordt het werkstuk naar
een keuringslaboratorium gestuurd.
In het keuringslaboratorium wordt de proeflas verder onderzocht op
verborgen gebreken. Deze verborgen gebreken kunnen onder andere
naar boven komen bij een niet-destructief onderzoek. 11.4.2
Als de proeven succesvol zijn uitgevoerd krijgt de lasser een certificaat waarop is aangegeven onder welke kwalificatie de lasser mag
lassen. Een lasser kwalificatie is in tegenstelling tot een lasmethodekwalificatie beperkt houdbaar. Dit houdt in dat de lasser binnen
een half jaar doormiddel van een stempel moet kunnen aantonen dat
hij of zij een werkstuk heeft gemaakt onder de zelfde normen die
in het lascertificaat zijn beschreven. Als dit niet meer gebeurd is het
lascertificaat na een half jaar niet meer geldig.
Bovengenoemde documenten zijn allemaal aan elkaar verbonden.
De lasmethodekwalificatie is bedrijfsgebonden. De verschillende lasmethodekwalificaties zorgen er voor dat in het bedrijf bepaalde lasmethodes uitgevoerd mogen worden. Deze lasmethodes zijn beschreven
in een WPS of lasmethodebeschrijving die gekoppeld is aan een project
of werkstuk. Een lasser moet een geldige lasser kwalificatie hebben die
hoort bij de lasmethode. Indien dit het geval is mag de lasser aan het
desbetreffende project werken. Als er geen geldige lasser kwalificatie
kan worden aangetoond mag de lasser niet aan het werkstuk werken.
10.5
lasnaadvoorbereiding
10.5.1 Uitvoering van de lasnaad
Afhankelijk van de plaatdikte en vorm van de las die gelegd dient te
worden zal men de plaatrand anders voorbereiden. Dit om economische en lastechnische redenen. Deze voorbereiding kost nu eenmaal
tijd en dus geld om aan te brengen. Aan de andere hand moeten we
bedenken dat de voorbereiding de kwaliteit van de las ten goede komt,
er soms minder toevoegmateriaal moet gebruikt worden (bv een u
naad ipv een v naad), we kromtrekkingen kunnen tegengaan (bv x
naad ipv een v naad).
153
154
lasmethodebeschrijving
©2014 - T. Lenoir
In EN ISO 9692-1 kunnen we aanbevelingen vinden voor de vorm
van de flanken en de vooropening in functie van de plaatdikte. (zie
tabel 10.1)
Tabel 10.1: plaatdiktes en randvoorbereiding (extract EN ISO 9692-1)
10.5.2 Opzuiveren
De plaatranden moeten zuiver zijn en ontdaan van elk spoor van
roest, verf of vet. De oxidelaag gevormd door het snijbranden van
constructiestaal mag voor sommige lasprocessen behouden blijven,
deze lost op in de slak die boven het smeltbad drijft. De oxidelaag bij
aluminium heeft echter een hoger smeltpunt dan dat van aluminium
zelf waardoor de verbinding belemmerd wordt. Men gebruikt daarom
bij autogeenlassen een vloeimiddel dat met het oxide reageert tot
vorming van een achteraf smeltbare slak. Het vloeimiddel kan als
10.6 praktijkvoorbeeld 1
Figuur 10.1: Lasnaadvoorbereiding voor een V-las met doorlassing op buis:
bijvoorbeeld voor wanddikte 8mm afschuinen met autogeenbrander naar 60°. Voorzie een staande kant van max 2 mm en
een vooropening van maximum 4 mm. Deze vooropening moet
zo blijven na het hechten. Aanslijpen alvorens te hernemen.
poeder of als pasta worden gebruikt. Dit is niet nodig bij TIG of
MIG/MAG lassen van aluminium.
Telkens er herstart wordt met de las dient hier opnieuw een stuk
opgezuiverd te worden om fouten te voorkomen. In figuur 10.1is een
voorbeeld te zien die aansluit bij tabel 10.1.
10.6
praktijkvoorbeeld 1
©2014 - T. Lenoir
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!LASTEKENING TOEVOEGEN MET I LAS EN
MET V LAS!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Wat zijn de toelaatbare toleranties voor fabricage? Elke technische
tekening heeft ze en in elke toepassing is het noodzakelijk toe te staan.
Wat beïnvloedt deze beslissingen? Dingen om te overwegen:
1. Algemene en specifieke tolerantie: deze is van invloed op de
beslissing om materialen precies op de punt te voorbewerken
(lees snijden/ zagen/...) of gewoon een beetje korter om ruimte
te laten voor aanpassingen. De technische tekenaar (ontwerper)
bepaalt de specifieke tolerantie. De lasvoorbereider bepaalt of
een onderdeel korter afgezaagd wordt. Dit wordt beslist in functie van de las en zijn specifiekaties die gelegd moet worden.
M
2. Productiesnelheid: snelheid is ook een factor bij de beslissing
hoeveel u wilt trimmen of snijden, afhankelijk van hoe moeilijk
de montage is. Hoe zit het met laspenetratie? Snij je de materialen
precies zoals de tekening zegt, en schuin je ze vervolgens elk
een stuk af voor de juiste lasplaatsing? Sommige lasprocedures
zijn heel specifiek, en terecht. Sommige dingen zijn zo goed
berekend dat de gecombineerde materiaalsterkte en hoeveelheid
las een specifieke sterktecombinatie oplevert. In die situaties wil
je absoluut geen stappen overslaan.
155
156
lasmethodebeschrijving
©2014 - T. Lenoir
Wat kan je in volgende foto’s zien10.2 op de pagina hiernaast? Deze
onderdelen dienen voor een specifieke palettransportsysteem. De
lassen moesten volledig doorgelast zijn om een voldoende sterke
verbinding te bekomen. Er werden in totaal 110 stuks gemaakt. De
uiteindelijke productiesnelheid (samenstellen + lassen) is 5min30 per
stuk. In totaal dus net iets meer dan 10 productie-uren. Belangrijk dus
om over de voorbereiding na te denken!
In deze situatie werd de middelste plak staal (100x10) een beetje
korter afgezaagd om de passnelheid, algemene en specifieke tolerantie
en laspenetratie allemaal in één stap te maken. Hierdoor kon het
afschuinen van het uiteinde van een plaat omzeild worden terwijk
hetzelfde gewenste resultaat werd verkregen. (Het is trouwens aan
beide kanten gelast)
Is het perfect? In geen geval MAAR, het voldoet aan de toepassing
en het is snel. De las is voldoende gepenetreerd en een vrij vlakke
lashoogte werd mogelijk gemaakt waardoor nabewerking overbodig
werd. Over het algemeen neemt elke lasser / fabrikant deze beslissingen voor ”kleinere” projecten en het wordt gemakkelijker met ervaring.
Na verloop van tijd weet je wat en waar de zaken versneld kunnen
worden. Via een doordachte lastekening kan een technisch tekenaar
de productiesnelheid ook verbeteren.
©2014 - T. Lenoir
10.6 praktijkvoorbeeld 1
Figuur 10.2: Lasnaadvoorbereiding palet transportsysteem
157
©2014 - T. Lenoir
11
LASONVOLKOMENHEDEN
In dit hoofdstuk kan je een overzicht terugvinden van alle mogelijke
lasonvolkomenheden volgens EN ISO 6520-1. Deze worden gelinkt
aan de mogelijke oorzaken en de manieren waarop je de betreffende
onvolkomendheid kan opsporen.
De voornaamste methoden waarmee men lasonvolkomnheden kan
opsporen worden aangereikt.
Tot slot wordt er aangegeven hoe er moet omgegaan worden met
de onvolkomenheden. Wanneer zijn deze toelaatbaar of leiden ze tot
een afkeur van het onderdeel volgens EN ISO 5817.
11.1
soorten
EN ISO 6520-1 bevat een onderverdeling van de soorten lasonvolkomenheden. Dit overzicht bestaat uit 6 hoofdgroepen. Elke hoofdgroep
wordt verder onderverdeeld in subgroepen. Een subgroep wordt dan
ook aangeduidt met het cijfer van de hoofdgroep, gevolgd door een
aantal andere cijfers. Bijvoorbeeld onvolomenheid 301 slakinsluitsels
is onderdeel van groep 3(00) vaste insluitsels.
1. Scheuren
2. Holten
3. Vaste insluitsels
4. Bindingsfouten en onvolkomen doorlassing
©2014 - T. Lenoir
5. Geometrische afwijking
6. Overige onvolkomenheden
Een overzicht (extract) van de soorten lasfouten is weergegeven in
figuur 11.1.
159
lasonvolkomenheden
©2014 - T. Lenoir
160
Figuur 11.1: Indeling lasfouten (extract)
11.2 uitwendige fouten
11.2
uitwendige fouten
11.2.1 Convexe lasnaad (503)
Mogelijke oorzaken: te veel toevoegmateriaal in relatie tot de voortloopsnelheid te grote elektrode diameter
Hoe te voorkomen: verhoog de voorloopsnelheid kies een dunnere
elektrode pas de stand van de elektrode of de toorts aan. Zie figuur
11.2.
Figuur 11.2: Convexe lasnaad
11.2.2 asymmetrie (512)
©2014 - T. Lenoir
Asymmetrie: Mogelijke oorzaken: onjuiste stand elektrode of toorts te
groot smeltbad magnetische blaaswerking
Hoe te voorkomen: kies de juiste stand van de elektrode of toorts
verlaag stroomsterkte bij elektrode lassen verlaag de heatinput bij gasbooglassen verplaats de werkstukklem, las met een zo kort mogelijke
boog, verlaag de stroomsterkte en verhoog het dynamisch gedrag, pas
de elektrodehoek aan in tegengestelde richting.Zie figuur 11.3.
Figuur 11.3: Afgezakte lasnaad (asymmetrie)
161
162
lasonvolkomenheden
11.2.3 Afgezakte lasnaad of Randdoorzakking (509)
Randdoorzakking (zie figuur 11.4)is het gevolg van een te hoge
warmte-inbreng. Verlaag de stroomsterkte of draadsnelheid. Gebruik
eventueel (bijgevolg) een dunne elektrode of lasdraad. Las indien
mogelijk in positie PA.
Figuur 11.4: Randdoorzakking
11.2.4 Randinkartelingen (501)
©2014 - T. Lenoir
Mogelijke oorzaken: lassen met een te lange booglengte onjuiste stand
elektrode of toorts onjuiste zwaaibeweging te hoge stroomsterkte bij
elektrode lassen te hoge heat input bij het gasbooglassen
Hoe te voorkomen: las met een korte boog kies de juiste elektrodehoek zorg tijdens het zwaaien voor een goede verdeling van het
smeltbad verlaag stroomsterkte bij elektrode lassen verlaag de heat
input bij gasbooglassen. Zie figuur 11.5.
Figuur 11.5: Randinkartelingen
11.2.5 Overmatige doorlassing (504)
Mogelijke oorzaken van overmatige doorlassing (zie figuur 11.6 op
de rechter pagina): te hoge warmte inbreng bij gasbooglassen te hoge
stroomsterkte bij elektrode lassen te grote vooropening te smalle
lasnaad. Verkeerde naadvoorbereiding.
Hoe te voorkomen: verlaag de warmte inbreng bij gasbooglassen
verlaag de stroomsterkte bij elektrode lassen kies de juiste lasnaadvoorbewerking vergroot de openingshoek
11.2 uitwendige fouten
Figuur 11.6: Overmatige doorlassing
11.2.6 Scheuren (100)
©2014 - T. Lenoir
In veel gevallen zijn de scheuren (zie figuur 11.7) uitwendig zichtbaar
(al dan niet met penetrante vloeistof, magnetisch poeder of een andere
onderzoeksmethode) maar de oorsprong licht meestal in het inwendige van de las. Zie daarom de onderverdeling van voorkomende
scheuren bij inwendige lasfouten.
Figuur 11.7: Scheuren
11.2.7 Verspringende plaatranden (507)
Mogelijke oorzaken van verspringende plaatranden (zie figuur 11.8
op de volgende pagina): onjuiste maatvoering vervorming tijdens het
lassen scheuren van de hechten tijdens het lassen
Hoe te voorkomen: zorg voor een accurate pasvorm op de juiste
plaats hechten, kies de juiste lasvolgorde zorg er voor dat de hechten
voldoende sterk zijn
163
164
lasonvolkomenheden
Figuur 11.8: Verspringende plaatranden
11.2.8 Breedteverandering van lasnaad (507) (513)
Indien de lassnelheid, afstand tot het werkstuk of de lashoek wijzigt
dan zal de breedte van de las mee veranderen. Zie figuur 11.9
Figuur 11.9: Breedteverandering van lasnaad
©2014 - T. Lenoir
11.2.9 Lasspatten (602)
Oorzaken van lasspatten (zie figuur 11.10 op de rechter pagina): onjuiste instelling van de lasparameters bij gasbooglassen te grote booglengte natte of beschadigde elektroden onvolkomenheden op het lasoppervlak en toevoegmateriaal zoals bijvoorbeeld roest magnetische
blaaswerking of onjuiste polariteit.
Gevaar: Naast het esthetische aspect kan bij roestvast materiaal
kunnen spatten leiden tot initiatie van corrosie.
Voorkomen: stel de juiste parameters in las met een korte booglengte
gebruik droge en onbeschadigde elektroden maak het te lassen oppervlak schoon verplaats de werkstukkabel / las naar de werkstukkabel
toe / stuur de lasboog in de gewenste richting kies de juiste polariteit.
11.2 uitwendige fouten
Figuur 11.10: Lasspatten
©2014 - T. Lenoir
11.2.10 Krimpen (500)
Tijdens het lassen wordt toevoegmatteriaal in vloeibare toestand aangebracht op de te lassen onderdelen. Dit gebeurt bij hoge temperaturen.
Tijdens het afkoelen tot omgevingstemperatuur zal deze vloeibare
lasnaad stollen. Hierdoor treedt er een volumevermindering op die
uiteindelijk resulteert in trekspanningen. Hoe meer volume er moet
stollen, des te groter de krimpspanningen zullen worden. Bij laaggelegeerde staalsoorten kan deze volumeverandering tot ca. 7% bedragen
bij afkoeling tot kamertemperatuur.
Het is aan de lasser om rekening te houden met deze krimp en
eventuele vervormingen op voorhand in rekening te brengen door op
voorhand een toeslag in rekening te brengen ( zie figuur 11.11 op de
pagina hierna), de constructie in te klemmen (hoge restspanningen!),
de constructie voor te verwarmen, de lassen en lasvolgorde taktisch
op te splitsen zodat de ontstane krimpspanningen elkaar opheffen.
Ook de ontwerper kan op voorhand rekening houden met de krimpspanningen. Beperk lassen en lasvolumes: misschien is de zelfde constructie te bekomen door bijvoorbeeld een plooi aan te brengen in
een plaat i.p.v. twee platen aaneen te lassen. Plaats de lassen op een
gunstige lokatie. Pas symetrische lassen toe en beperk het lasvolume.
Zo kan je bijvoorbeeld in sommige gevallen opteren voor een U las
i.p.v. een V las of voor een X las i.p.v. een V las.
165
166
lasonvolkomenheden
Figuur 11.11: Krimpen (bron: laskennis opgefrist nr.2, voorkomen van vervorming in het uitvoeringsstadium, NIL 1999-2009)
11.3
inwendige fouten
11.3.1 Bindingsfout op de naadflank (401)
©2014 - T. Lenoir
Zie figuur 11.12.
Figuur 11.12: Bindingsfout op de naadflank
11.3.2 Bindingsfout tussen de lasrupsen (401)
Hoe te voorkomen: kies een juiste lasnaadvoorbereiding de juiste
stand van de elektrode of de toorts geeft een goede aanvloeiing aan de
zijkanten selecteer de juiste lasparameters (voldoende lasstroom, korte
booglengte, en de juiste voortloopsnelheid), deze zijn van grote invloed
op de aanvloeiing en de inbrandingsdiepte reinig de laskanten voor
het lassen Verplaats de werkstukklem, las met een zo kort mogelijke
boog, verlaag de stroomsterkte en verhoog het dynamisch gedrag, pas
de elektrodehoek aan in tegengestelde richting.
11.3 inwendige fouten
11.3.3 Onvoldoende inbranding (401)
Een voorbeeld van onvoldoende inbranding wordt weergegeven in
figuur 11.13.
Mogelijke oorzaken: onjuiste lasnaadvorm en verkeerde lasnaadvoorbewerking te grote booglengte te dikke elektrode diameter te hoge
voorloopsnelheid
Hoe te voorkomen: vergroot de vooropening en de openingshoek las
met korte boog / verlaag de lasspanning kies een kleinere elektrode
diameter verlaag de voortloopsnelheid
Figuur 11.13: Onvoldoende inbranding
©2014 - T. Lenoir
11.3.4 Scheurbenaming i.f.v. positie11.14
Te onderscheiden zijn de kraterscheur (1), de dwarsscheur (2) en de
langsscheur (4) in het lasmetaal, de scheur langs de las (3) en de scheur
onder de lasnaad (underbead crack) (6) in de warmte beïnvloede zone,
de teenscheur (5) in het basismateriaal, de scheur langs de smeltlijn (7),
de wortel12 scheur (8) en de hoedscheuren (9) in het lasmetaal. Veel
van deze typen zijn koudscheuren, die optreden bij een hoog waterstofgehalte in de las, hoge spanningen, brosse structuurbestanddelen
en lage temperatuur.
Figuur 11.14: Scheuren in functie van positie
167
168
lasonvolkomenheden
11.3.4.1
Warmscheuren (100)
©2014 - T. Lenoir
Warmscheuren kunnen ontstaan tijdens of net na het stollen van het
gesmolten materiaal. Een warmscheur heeft meestal een blauwe kleur.
Elementen met een laag smeltpunt zoals zwavel, fosfor en koolstof
drijven af (segregatie) en blijven als gevolg in hoge concentratie over in
het restant van het smeltbad. Uiteindelijk stollen ook deze elementen.
Daar ze echter slechts een lagere spanning kunnen verdragen dan de
rest van het materiaal kan hier de warmscheur ontstaan.
Mogelijke oorzaken van warmscheuren (zie figuur 11.15): onjuiste
breedte – inbrandingsdiepte verhouding van de las hoge krimpspanning als gevolg van te hoge warmte inbreng onjuiste combinatie toevoeg/ basis materiaal vervuiling zoals olie, vet, vocht, roest, etc. te
hoge voortloopsnelheid
Hoe te voorkomen: zorg er voor bij het lassen van ongelegeerd
staal dat de breedte van de las minimaal gelijk is aan de inbrandingsdiepte, bij hoog gelegeerd mag deze verhouding 1.5 zijn verlaag de
krimpspanning door de juiste lasvolgorde toe te passen kies voor
toevoegmateriaal dat scheurbestendig is reinig het te lassen oppervlak
verlaag de voortloopsnelheid
Figuur 11.15: Warmscheuren
11.3.4.2
Koudscheuren (100)
Ook nog waterstofscheuren genoemd. De WBZ trekt waterstof aan,
vooral in staalsoorten met een hoog koolstofgehalte. Waterstof, dat
afkomstig kan zijn van een vervuild oppervlak,van oud of vochtig
lastoevoegmateriaal, van een lekkende toorts, wordt als waterstofionen
(H+) ingevangen in de WBZ maar diffundeert (~lees: “drijft weg”)
langzaam door het materiaal, komt een ander waterstofion tegen en
vormt uiteindelijk moleculair waterstofgas (H2) dat veel meer volume
inneemt. Dit waterstofgas verstoort de kristalstructuur en veroorzaakt
daardoor scheuren. Deze waterstofscheuren treden pas na enige tijd
op. Daarbij kan het gebeuren dat een lasverbinding na verloop van
tijd ineens met een knal kapotspringt. Dit probleem is onder andere
11.3 inwendige fouten
te voorkomen door een juiste materiaalkeuze, door waterstofarme
toevoegmaterialen te gebruiken en voor- en na te verwarmen, zodat het
gevormde waterstofgas de tijd krijgt uit het materiaal te ontsnappen.
Zie figuur 11.16.
Figuur 11.16: Koudscheuren
11.3.4.3
Lamelaire scheuren (100)
Lamelaire scheuren (Eng.Lamellar tearing), ook nog terrasbreuk genoemd is een fenomeen dat zich kan voordoen als gevolg van lassen,
met name in gewalst plaatstaal. Door het walsen ontstaat een karakteristieke walsstructuur, die onder andere gekenmerkt wordt door
sterkteafname in de dikterichting.
1
©2014 - T. Lenoir
Dit type scheuren is eenvoudig te herkennen omdat ze onder hoekverbindingen en hoeklassen voorkomen in het basismateriaal, en wel
onder de smeltlijn die evenwijdig aan het metaaloppervlak loopt (Zie
figuur 11.17 op de pagina hierna).De zwakste lagen in de gewalste
plaat kunnen in het geval van lamelaire scheuren deze spanning niet
aan. De scheuren verlopen trapsgewijs. De scheuren doen zich meestal
voor net onder de sluitlaag van de las en onder de doorlassing maar
de scheuren zijn altijd het directe gevolg van hoge spanningsconcentraties.
1 Z-kwaliteiten
Bij standaardkwaliteit stalen platen worden gewoonlijk een garantie gegeven voor
de mechanische eigenschappen in zowel de walsrichting van de plaat als in de
breedterichting van de plaat (x- en y-richting respectievelijk). De kenmerken in de
doorgaande dikterichting (z-richting) worden niet vermeld.
Met een speciaal productieproces dat vermindering van het zwavelgehalte in het
staal omvat, is het echter mogelijk om platen te leveren (zogenaamde Z-kwaliteiten)
met gespecificeerde eigenschappen in de doorgaande dikterichting. Z-kwaliteiten
minimaliseren het risico op lamellaire scheuren. zo bestaat volgens EN 10164:
Z15, Z25, Z35. Waarbij Z35 de beste kwaliteit is. Het cijfer geeft aan hoeveel %
insnoering er in een specimen ontstaat bij breuk.
Bestellen Z-eigenschappen aanbevolen voor alle plaatsen waar lassen wordt gecombineerd met spanningen in de dikterichting van de plaat. Alle standaardplaat
kwaliteiten kunnen worden geleverd als Z-kwaliteiten.
169
170
lasonvolkomenheden
Figuur 11.17: Lamelaire scheuren
Figuur 11.18: Lamelaire scheuren voorkomen
11.3.4.4
Kraterscheuren (104)
©2014 - T. Lenoir
Idem aan voorgaande maar al naar oppervlak verplaatst.
Oorzaken van kraterscheuren (zie figuur 11.19) : Tijdens het stoppen
van het lasproces zal de krimpspanning een scheur in het net gestolde
smeltbad willen vormen te groot smeltbad en het te snel stoppen met
lassen onjuiste techniek tijdens het stoppen
Voorkomen: beweeg tijdens het stoppen de elektrode terug over de
gestolde las en stop aan de zijkant van de las verklein het smeltbad
door het verlagen van de stroomsterkte Slijp de krater uit voordat een
nieuwe aanhechting wordt gemaakt
Figuur 11.19: Kraterscheuren
11.3 inwendige fouten
11.3.5 Slakinsluiting (301)
Mogelijke oorzaken van slakinsluiting (zie figuur 11.20): aanvloeiing
en penetratie problemen niet verwijderde slakresten te lage heat input
bij het gasbooglassen met gevulde draad vooruitlopen van de slak
tijdens het lassen te lage stroomsterkte bij elektrode lassen
Hoe te voorkomen: Let op de elektrodehoek ten opzichte van het
smeltbad, zorg er voor dat door de juiste handvaardigheid de lassen
vlak zijn verwijder na elke laslaag de slak verhoog de warmte inbreng
richt de elektrode/toorts op het smeltbad
Figuur 11.20: Slakinsluiting
11.3.6 Gasinsluiting (201)
©2014 - T. Lenoir
Mogelijke oorzaken van gasinsluiting (zie figuur 11.21): slechte gasbescherming bij het gasbooglassen vochtige elektrode onvolkomenheden
van het lasoppervlak zoals bijv. roest te dikke lasprimer of verf verkeerde polariteit
Hoe te voorkomen: voorkom lekkage van de gasslang, vermijd tocht
en een te hoge gasflow gebruik droge elektroden reinig de laskanten
voor het lassen vermijd te dikke primer kies de juiste polariteit
Figuur 11.21: Gasinsluiting
171
172
lasonvolkomenheden
11.4
opsporen van lasonvolkomenheden
Er bestaan verschillende methoden om lasonvolkomenheden op te
sporen. Afhankelijk van het toepassingsgebied van het onderdeel zal
een bepaalde methode meer aangewezen zijn.
11.4.1 Destructief onderzoek
Als een bedrijf proefstukken heeft gelast (onder toezicht van een
erkende instantie), worden deze eerst niet-destructief onderzocht.
Daarna worden de proefstukken aangeboden aan een onafhankelijk laboratorium voor het uitvoeren van destructieve beproevingen.
Afhankelijk van de norm of specifieke klanteneisen worden volgende
(combinaties) van proeven uitgevoerd zoals weergegeven in tabel 11.1
Stompe lasverbindingen
Hoeklassen
Trekproeven dwars over de las
Breekproeven
Buigproeven
Macroscopische beoordelingen met foto
Kerfslagproeven
Hardheidsmetingen
Macroscopische beoordeling met foto
Hardheidsmetingen
Tabel 11.1: destructieve lasonderzoeksmethoden
2
©2014 - T. Lenoir
11.4.2 Niet destructief onderzoek (NDO)
Destructief onderzoek kan bijzonder verhelderend zijn, maar is voor
een constructie niet praktisch. Denk maar aan de crashtests bij wagens,
we kunnen moeilijk alle wagens via deze methode testen voor we
ze op de markt brengen. Daarom is er niet-destructief onderzoek
ontwikkeld. Hierbij wordt de lasnaad onderzocht zonder dat het
materiaal hiervan schade ondervindt. Voor lasmethodekwalificaties
en lasserskwalificaties wordt een combinatie van destructief en nietdestructief onderzoek toegepast.
Er zijn vijf soorten niet-destructief lasonderzoek gangbaar: visueel,
magnetisch, penetrant, ultrasoon en radiografisch onderzoek.
3
Als een lasser een las heeft gemaakt wordt deze niet-destructief
onderzocht (NDO). Hierbij wordt de las onderzocht zonder deze kapot
te maken. Elke las wordt over de volledige lengte visueel beoordeeld
(VT, visual test) en in veel gevallen worden er ook andere NDO’s
toegepast. Als het oppervlak van de las wordt onderzocht wordt er
vaak gekozen voor magnetisch onderzoek (MT), penetrant onderzoek
2 bronnen: http://www.cybercomm.nl/~cesmetel/kennisweb/lassen/las0_2.htm
http://www.ndt-ed.org/GeneralResources/MethodSummary/MethodSummary.htm
3 bronnen: lastechniek; april 2013 Bouwen met Staal (juni 2009)
11.4 opsporen van lasonvolkomenheden
173
(PT) of wervelstroomonderzoek. Indien we wensen de binnenkant
van de las te “bekijken”, dan wordt gekozen voor radiografisch -(RT)
of ultrasoon onderzoek (UT). Naast deze technieken zijn er nog een
aantal specifieke niet-destructieve onderzoeksmethoden voorhanden.
11.4.2.1
Visuele inspectie
Bij visueel onderzoek worden de lassen grondig bekeken met het blote
oog. Een deskundig inspecteur (VT) kan aan het uiterlijk van de las
zien of er een goede lasser aan het werk is geweest en of het juiste
lasproces is toegepast. In statisch gelaste constructies is deze vorm van
onderzoek gewoonlijk voldoende. De VT inspecteur kan belichtingsen of vergrootapparatuur gebruiken.
Figuur 11.22: Enkele tools voor visueel onderzoek
©2014 - T. Lenoir
11.4.2.2
Magnetisch onderzoek
Bij magnetisch onderzoek wordt het te onderzoeken materiaal ingesmeerd met een witte, kalkhoudende vloeistof, waardoor het oppervlak wit wordt. Vervolgens wordt het te onderzoeken materiaal
ingesmeerd met een vloeistof, die voorzien is van ijzerdeeltjes. Door
nu een elektromagneet op het materiaal te plaatsen, zullen de ijzerdeeltjes zich richten naar het opgewekte magnetisch veld. Indien zich
een scheur in het materiaal bevindt, zullen de magneetlijnen op die
plaats een afbuiging te zien geven. Met deze methode zijn zeer kleine,
met het oog onzichtbare, scheuren op te sporen. Onvolkomenheden
in het (diepe) inwendige van de las zijn met deze methode echter niet
op te sporen. 4
4 (www.staalsupport.nl )
EN ISO 17637
VT inspecteur EN
ISO 7912
174
lasonvolkomenheden
Figuur 11.23: Magnetisch onderzoek
11.4.2.3
Penetrant onderzoek
©2014 - T. Lenoir
Bij het penetrant onderzoek wordt het te onderzoeken materiaal met
een penetrante vloeistof ingesmeerd. Nadat de vloeistof gedurende
enige tijd heeft kunnen inwerken, wordt het materiaal zorgvuldig
droog gemaakt. Vervolgens wordt het bespoten met een krijtmengsel.
Ter plaatse van eventuele scheuren zal het krijt tekenen doordat het
vocht opneemt uit de scheuren. Ook met deze methode zijn alleen
onvolkomenheden aan de oppervlakte op te sporen.
Figuur 11.24: Principe van penetrant onderzoek
schoonmaken van onderdeel Dit kan variëren van draadborstelen tot het afvegen van het onderdeel met een doek die is bevochtigd
met de reinigingsvloeistof. Het oppervlak moet vrij zijn van vuil, roest,
aanslag, verf, olie en vet en voldoende glad zijn om de penetrante
vloeistof af te vegen zonder residu achter te laten.
11.4 opsporen van lasonvolkomenheden
aanbrengen penetrant Meestal gebeurt dit door de penetrant
uit de spuitbus te sproeien of met een penseel aan te brengen. Er moet
een intrektijd in acht worden genomen om de penetrante vloeistof in
scheuren en holtes te laten doordringen. Dit is meestal 5 tot 30 minuten,
maar zou nooit meer mogen zijn dan de tijd om de penetrante vloeistof
te laten drogen. De aanbevelingen en de procedure van de fabrikant
moeten worden gevolgd.
verwijderen van penetrante vloeistof Alle penetranten
moeten worden verwijderd met schone, droge, pluisvrije doeken totdat
ze grondig zijn gereinigd. Het onderdeel of materiaal moet krachtig
worden gewreven totdat de penetrante vloeistof niet zichtbaar is op
de droge doeken. Vervolgens moet de reiniger / verwijderaar op
een andere schone, droge, niet-pluizende doek worden gesproeid en
gebruikt om het onderdeel krachtig opnieuw te wrijven totdat er geen
penetrant zichtbaar is op het doek.
©2014 - T. Lenoir
ontwikkelaar aanbrengen Een dunne, lichte laag ontwikkelaar moet op het te onderzoeken onderdeel worden gespoten. Er
moet een ontwikkeltijd in acht worden genomen om de kleurstof
tijd te geven om de onvolkomenheden te verlaten en een indicatie
(onvolkomenheid) in de ontwikkelaar te creëren. De verblijftijd voor
de ontwikkelaar is gewoonlijk 10 tot 60 minuten. De aanbevelingen en
de schriftelijke procedure van de ontwikkelaarfabrikant moeten op de
voet worden gevolgd.
evalueer indicaties Het is van cruciaal belang om het onderdeel te onderzoeken binnen het tijdsbestek dat in de schriftelijke
procedure is aangegeven. De lengte van een indicatie kan in de loop
van de tijd toenemen als de penetrante vloeistof uitbloedt, waardoor
een acceptabele indicatie niet meer mogelijk wordt. De lengte van
de indicatie wordt gemeten voor evaluatie, niet lengte van de fout.
In figuur 11.25 op de pagina hierna zijn de twee lineaire indicaties
zichtbaar. De ronde indicatie is niet relevant.
reinigen Het onderdeel moet worden schoongemaakt om alle
ontwikkelaars te verwijderen nadat deze zijn geëvalueerd.
175
176
lasonvolkomenheden
Figuur 11.25: Penetrant onderzoek. In dit voorbeeld is een dwarsscheur en
langsscheur zichtbaar.
11.4.2.4
Radiografisch onderzoek
©2014 - T. Lenoir
Bij radiografie maakt men gebruik van ioniserende straling (röntgenof gammastraling). Omdat het werken met ioniserende straling schadelijk is voor mensen, dieren en planten moet het te onderzoeken
object in een veilige ruimte worden geplaatst. Aan een zijde van het
object wordt een bron van ioniserende straling geplaatst en aan de andere zijde een gevoelige beeldplaat (film). De ioniserende straling gaat
door het materiaal. Waar het materiaal dunner is, of als er een plek is
waar geen materiaal zit, gaat de straling er gemakkelijker doorheen en
belicht de beeldplaat meer. Het eindresultaat is een beeldplaat (foto)
met al of niet donkere gedeeltes. Hoe minder metaal de straal moet
passeren (bv door gasinsluiting) hoe meer de film belicht wordt en dus
donkerder wordt. Hetzelfde principe wordt gebruikt in de medische
wereld om bijvoorbeeld het gebit of botten te onderzoeken. Zie figuur
11.26. Er zijn draagbare RX-toestellen op de markt die het mogelijk
maken om ter plaatse een radiografisch onderzoek uit te voeren.
11.4 opsporen van lasonvolkomenheden
Figuur 11.26: radiografisch onderzoek
©2014 - T. Lenoir
11.4.2.5
Ultrasoon onderzoek
Bij ultrasoon onderzoek worden een zender en een ontvanger op
het te onderzoeken materiaal geplaatst. De zender zendt ultrasone
golven uit, die weerkaatst worden op grensvlakken. Normaal is het
grensvlak het andere oppervlak van het materiaal. Als er zich een
scheur in het materiaal bevindt, zullen de golven (gedeeltelijk) eerder
terugkaatsen dan verwacht. Zo is vast te stellen of zich in het materiaal
een onvolkomenheid bevindt. Door met de zender om de gevonden
onvolkomenheid heen te draaien, kan een vrij goed beeld worden
verkregen van de plaats en soort van de onvolkomenheid. 5
Figuur 11.27: Principe van ultrasoon onderzoek
5 (www.agrarische-techniek.tmfweb.nl )
177
178
lasonvolkomenheden
11.5
toelaatbaarheid van onvolkomenheden
Het kwaliteitsniveau van de lassen of met andere woorden de toelaatbaarheid van onvolkomenheden wordt door de klant bepaald. Duidelijke afspraken met de fabrikant kunnen discussies, tijd en geldverlies
voorkomen. Een eigen afnamecriteria van een product kan vastgelegd
worden of er kan een productnorm zoals de EN1090 gevolgd worden.
In deze laatste worden vier uitvoeringsklassen gedefiniëerd: EXC1 tot
en met EXC4 waarbij klasse 4 de hoogste eisen stelt. (standaard EXC2,
ook als er geen uitvoeringsklasse vermeld staat op de lastekening).
Constructies worden in deze klassen ingedeeld op basis van een
aantal aspecten:
• Materiaal
• Lasprocedure
• Belasting
• Toepassing
• Vormgeving
• Type constrcutie
Bij het lassen in de uitvoeringsnorm EN-1090-2 vanaf uitvoeringsklasse
2 (EXC2) dient er gebruikgemaakt te worden van een lasmethodebeschrijving. Dit document vertelt de lasser welke lasparameters en andere
variabelen er dienen ingesteld te worden tijdens het lassen bij bepaalde
werkstukken.
©2014 - T. Lenoir
11.5.1 Verschillende uitvoeringsklassen van EN1090 nader omschreven:
exc 1 Uitvoeringsklasse 1 is een uitvoeringsklasse die wordt gebruikt voor constructiedelen die van staal worden gemaakt tot sterkteklasse S275 en statisch worden belast. Daarnaast wordt deze uitvoeringsklasse ook gebruikt voor constructiedelen die vervaardigd
zijn van legeringen die aluminium bevatten en eveneens hoofdzakelijk
statisch worden belast. De EXC 1 wordt toegepast bij constructies zoals
trappen en leuningen die worden toegepast in woningen en gebouwen
in de agrarische sector. Daarnaast wordt EXC 1 ook gehanteerd bij
constructies die worden toegepast in serres van woningen en vrijstaande huizen met maximaal vier verdiepingen. Ook bij vergelijkbare
constructiedelen en constructietoepassingen wordt EXC 1 gebruikt als
uitvoeringsklasse-aanduiding.
exc 2 Uitvoeringsklasse 2 is een uitvoeringsklasse die wordt toegepast als aanduiding voor constructiedelen die van staal zijn gemaakt
tot sterkteklasse van S700. Ook wordt EXC 2 gehanteerd voor constructiedelen de gemaakt zijn van aluminiumlegeringen. De constructiedelen die onder EXC 2 vallen worden hoofdzakelijk statisch belast.
De delen die niet hoofdzakelijk statisch belast worden zullen worden
ingedeeld in een andere uitvoeringsklasse.
11.5 toelaatbaarheid van onvolkomenheden
exc 3 Uitvoeringsklasse 3 is van toepassing bij constructie delen
van staal tot sterkte klasse S700 en ook voor constructiedelen die
gemaakt zijn van aluminiumlegeringen. Ook in deze klasse gaat het
om constructiedelen die hoofdzakelijk statisch worden belast. De delen
die niet hoofdzakelijk statisch worden belast zullen in een andere
uitvoeringsklasse worden ingedeeld. De EXC 3 is van toepassing
op gebouwen die hoger zijn dan 15 verdiepingen. Daarnaast wordt
EXC 3 ook toegepast op grote dakconstructies en constructies op
publieke plaatsen zoals treinstations en busstations. Verder is EXC
3 van toepassing op bruggen en paalconstructies. EXC 3 wordt ook
gebruikt voor torens, uitkragende gebouwen en grote schoorstenen
voor bijvoorbeeld fabrieken.
exc 4 Uitvoeringsklasse 4 is de uitvoeringsklasse die de zwaarste
eisen omvat. De EXC 4 van toepassing op alle constructie delen genoemd in EXC 3. Het verschil is dat er grote consequenties voor de
mensen, gebouwen en het milieu in de directe omgeving ontstaan als
deze constructies falen. Men past deze uitvoeringsklasse toe in bijvoorbeeld dichtbevolkte woongebieden. Ook in bruggen en andere civiele
kunstwerken in (water) wegen. Verder wordt EXC 4 ook toegepast in
industriële bouwwerken met een hoog potentieel gevaar hierbij kan
men denken aan constructies in nucleaire kracht centrales.
11.5.2 Laskwaliteit
afhankelijk van de uitvoeringsklasse moeten de lassen
voldoen aan een bepaalde kwaliteit a, b of c die vastgelegd is in en iso 3834. De kwaliteit van de contstructie hangt
van de volgende zaken af:
• lascoördinatie (EN ISO 14731)
©2014 - T. Lenoir
• qualificatie van de lassers (EN 287 and EN 1418
• lasprocedure (EN ISO 156XX)
• Niet destructieve testen (ISO 9712)
• de gebruikte apparatuur (EN ISO 17662 and EN ISO 50504
• kwaliteitsniveau van imperfecties (EN ISO 5817)
In eerste instantie zal de lasser zelf een controle uit voeren van alle
lassen die hij zelf gelegd heeft. Vervolgens zal een lascoördinator
steekproefsgewijs de controles van de lasser inspecteren. Daarnaast zal
een kwaliteitsmedewerker de algemene kwaliteit van de vervaardigde
onderdelen bewaken.
Een overzicht van de kwaliteitborging volgens EN ISO 3834 is weergegeven in figuur 11.28 op de volgende pagina.
179
WPS en PQR
Figuur 11.28: EN ISO 3834: kwaliteitborging voor lasconstructies
Normen-antenne lastechniek 2016: www.NAL-ANS.be
Mat. groep
EN ISO/TR
15608
Lasoperator
EN ISO 14732
Laspersoneel
PWHT
Acceptatie
EN ISO 5817
PWHT
ISO TR 17663
Q
documenten
Keuring &
Beproeving
Uitrusting
apparatuur
Identificatie &
traceren
Gassen
EN ISO 14175
MMA
EN ISO 2560
TIG
W-elektrode:
EN ISO 6848
Toevoegmat.:
EN ISO 636
staalaanduiding
EN 10027
Leveringsvw.
EN 10025-x
Matcertificaat
EN 10204
Basismateriaal
Aanbeveling
EN 1011-x
Toevoeg
materiaal
MIG/MAG
massief
EN ISO 14341
MIG/MAG
gevuld
EN ISO 17632
EN ISO
3834
Beoordeling
contract
Toleranties.
EN ISO 13920
Lascoördinatie
EN ISO 14731
Lasser
EN ISO 9606-X
Lasposities
EN ISO 6947
Kwalificatie
EN ISO 15610 tot
EN ISO 15614
EN ISO 15609-X
WPS
Keuring
personeel
NDT personeel
EN ISO 7912
Algemeen
EN ISO 15607
Subcontractor
Toebehoren
EN ISO 17662
Tekortkoming
Kalibratie &
Validatie
Stroombron
EN 50504
lassymbolen
EN ISO 2553
Lasprocesnr.
EN ISO 4063
Lasnaadvoorb.
EN ISO 9692-1&2
©2014 - T. Lenoir
Macro
EN ISO 17639
Breekproef
EN ISO 9017
Hardheid
EN ISO 90151&2
Algemene
NDT regels
EN ISO 17635
PT
EN ISO 3452-1
EN ISO 17636-1
EN ISO 17636-2
RX
MT
EN ISO 17638
US
EN ISO 17640
Buigproef
EN ISO 5173
Kerfslagproef
EN ISO 9016
Visueel
EN ISO 17637
NDO
meten Temp.
EN ISO 13916
Trekproef
EN ISO 4136
DT
Na het lassen
Voor & tijdens
lassen
180
lasonvolkomenheden
11.5 toelaatbaarheid van onvolkomenheden
11.5.3 Niet destructieve testen volgens ISO 9712
In sommige gevallen worden lassen getest zonder deze daadwerkelijk
te belasten. Dit kan gebeuren via niet destructieve testen (zie paragraaf
11.4.2 op pagina 172) die uitgevoerd worden door een lasinpecteur.
Een lasinspecteur kan 3 niveaus/ levels behalen volgens ISO 9712.
Bij het behalen van een hoger niveau mag hij meer taken verrichten
die bij de keuring van lasonderdelen van belang zijn.
• Level 1 (onder toezicht van level 2 of 3)
– uitvoeren van NDO volgens werkinstructie en rapporteren
– geen beoordeling van resultaten
• Level 2
– opstellen van werkinstructies voor Level 1. Hierbij worden
de inspectietechnieken vastgelegd.
– uitvoeren
– rapporteren
– interpreteren en evalueren
• Level 3 (in België zijn minder dan 100 inspecteurs die in het
bezit zijn van een LEvel 3)
– interpreteren van normen
– valideren en opstellen van procedures
©2014 - T. Lenoir
– opleiden en ondersteunen van voorgaande levels
Naast de productnorm wordt op een lastekening ook een specifiek
kwaliteitsniveau van een las vereist. Deze wordt aangegeven op de
lastekening als algemene eis in de titelhoek of specifiek aangegeven
bij een las. Er wordt aangegeven dat de las(sen) moet(en) gelegd
worden volgens goed vakmanschap. Deze zijn weergegeven in norm
EN ISO 5817. Hierbij moet in functie van het doel van het werkstuk
een kwaliteitsniveau meegegeven worden, namelijk D, C, B of B+ (van
matig tot goed). één zelfde trap kan als goed worden beschouwd of
worden afgekeurd in functie van waar deze zal geplaatst worden: in
een woning of in een voetbalstadion...
Een voorbeeld van de vermelding van normen op een lastekening
is te zien onder 9.6.1.3 op pagina 149.
Soms wordt ook gewerkt via het fitness for purpose systeem (FFP,
bijvoorbeeld in de petrochemie). Dit systeem kan men toepassen als er
bijvoorbeeld maar één onderhoudsbeurt per jaar is aan de installatie.
11.5.4 Kwaliteitsniveau van imperfecties volgens EN-ISO 5817
Deze norm kent verschillende kwaliteitsniveaus D, C en B (van zwak
naar streng). Elk kwaliteitsniveau geeft een grenswaarde voor een
onvolkomenheid. Een uittreksel is te zien in figuur 11.29. Deze norm is
geldig voor staal, nikkel, titanium en hun legeringen vanaf plaatdiktes
0,5 mm. Voor aluminium zie ISO 10042.
181
182
lasonvolkomenheden
©2014 - T. Lenoir
voorbeeldoefening aan de hand van 11.29. gegeven: twee
plakken staal met een dikte van 15 mm en 10 milimeter worden
aan elkaar gelast via een hoeklas met keelhoogte van 6 mm. De las
moet voldoen aan kwaliteit C volgens EN-ISO 5817 Er wordt nadien
tijdens de visuele inspectie op 1 plaats over een lengte van 10mm een
randinkarteling van 0,4mm waargenomen.
oplossing: de plaatdikte t is meer dan 3 mm en de vereiste kwaliteit
is C. Bijgevolg geldt: h ≤ 0, 1t met een maximum van 0,5mm. voor de
dunste plaatdikte van 10 mm moet de randinkarteling kleiner zijn dan
0,5mm. Deze lasonvolkomenheid is dus toegelaten.
Men legt vast een korte onvolomenheid als volgt vast: “één of
meerdere onvolkomenheden met een gezamelijke lengte < 25mm
binnen elke lengte van 100 mm. (of 25%)
©2014 - T. Lenoir
11.5 toelaatbaarheid van onvolkomenheden
Figuur 11.29: Uittreksel EN ISO 5817; toelaatbaarheid van lasonvolkomenheden
183
©2014 - T. Lenoir
12
KOSTPRIJSBEREKENING
[Nog in opbouw]
Het doel van de berekening is om tot een totale kostprijs van het
laswerk te komen. Om tot de berekening van de kosten te komen dien
je volgende factoren te bepalen:
• Cnetto [EUR]
• Cu de uurkost,
• Cw het uurloon van de lasser,
• Ca de uurkost van apparatuur,
• Ct de kosten van het toevoegmateriaal.
• Cg de kost van het basismateriaal
• L de laslengte [mm]
• A de lasdoorsnede [mm²]
• v de neersmeltsnelheid [mm³/u]
©2014 - T. Lenoir
• ID inschakelduur [%/100]
Voor de bepaling van de uurkost C dient het uurloon van de lasser
Cw opgeteld te worden bij het bedrag dat de apparatuur je per uur
kost Ca. Stel dat een lastoestel je 2000 euro in aankoop kost, dat je
deze 10 jaar wenst te gebruiken en dat je dit toestel nadien verkoopt
voor 200 euro dan is Ca 0,13 euro/ uur als je het toestel 1500 uur per
jaar wenst te gebruiken en je 200 euro onderhoudskosten hebt. (De
neventijden werden hier meegerekend)
C [ EUR/uur ] = Cw[ EUR/uur ] + Ca[ EUR/uur ]
De uurkost kan naar eigen noodzaak uitgebreid worden met een kost
van extra personeel, apparatuur, voorzieningen,... die onrechtstreeks
ook betaald dienen te worden door de inkomsten van het laswerk.
Voor de bepaling van de werkuren dienen van elke activiteit die bij
het lassen horen de werktijden bekend te zijn.
De netto laskost kan als volgt berekend worden:
Cnetto =
C.L.A
+ Ct + Cg
v.ID
De neersmeltsnelheid v kan opgesplitst worden in een volume per
uur per ampère vermenigvuldigd met de lasstroom.
De netto laskost is slechts een deel van de totale kost van het te
lassen werkstuk. Volgende zaken kunnen hierbij gevoegd worden om
tot een brutto laskost te komen:
185
186
kostprijsberekening
• Voorbereidingskost (slijpen, uitsnijden,...)
• Positioneerkost
• Kost voor het aanmaken van kalibers
• Nabewerkingskost (slijpen, schuren, polieren, beitsen, lakken,...)
• Nabehandelingskost (warmtebehandeling)
• Onderzoekskost (niet destructief of destructief)
12.1
toevoegmateriaal
Het lasoppervlak is afhankelijk van de gekozen lasnaadvorm. Indien
deze oppervlak vermenigvuldig wordt met de laslengte dan kennen
we de hoeveelheid theoretisch neergesmolten toevoegmateriaal.
12.2
theoretische lastijd
©2014 - T. Lenoir
12.2.1 Theoretische lastijd bij BMBE
Bij de lastijd dient als eerste stap het volume bepaald te worden, dit
is het lasoppervlak berekend uit de lasnaadvorm vermenigvuldigd
met de lengte van de te lassen plaat. De tweede stap is het bepalen
van het volume wat er per elektrode weggesmolten wordt, dit is een
vast gegeven van de elektrode fabrikant en wordt neersmelt genoemd.
De derde stap is het lasvolume delen door het elektrode volume
wat resulteert in het aantal elektroden. Stap 4 is het bepalen van de
totale boogtijd, dit is de boogtijd vermenigvuldigd met het aantal
elektroden. De totale boogtijd is de netto tijd dat er werkelijke een
boog ontstoken is bij de maximale stroom over de gehele laslengte,
ook dit is een gegeven van de elektrode fabrikant. Als laatste stap
kan de lastijd berekend worden, dit is de totale boogtijd gedeeld door
de inschakelduur. Onder inschakelduur wordt verstaan de relatieve
lastijd ten opzichte van de werktijd, uitgedrukt in procenten. Een
inschakelduur van 25% wil dus zeggen dat de lasser 75% procent
van zijn tijd bezig is aan allerlei andere dingen zoals slijpen, rusten,
hechten, stellen etc.
In formule vorm:
Volume [mm³] = Lengte [mm] x Breedte [mm] x Dikte [mm]
Lasvolume [mm³]
Aantal elektroden = Neersmelt [mm³]
Totale boogtijd [sec] = Boogtijd [sec] x Aantal elektroden
Booggtijd/3600 [uur ]
Lastijd [uur] =
.100%
Inschakelduur
12.2.2 Theoretische lastijd bij het MAG lassen
Het bepalen van de lastijd bij het MAG lassen verschilt met dat van
BMBE, stap 1 is echter gelijk aan dat van BMBE, ook bij het MAG
lassen dient als eerste het te lassen volume vastgesteld te worden.
12.3 werkuren
Wanneer het volume berekend is kan bij stap 2 door vermenigvuldiging van het soortelijk gewicht met het te lassen staal het volume
in kilogram berekend worden. De laatste stap is het berekenen van
de lastijd, deze is het volume (in kg) gedeeld door de neersmelt. De
neersmelt is net als bij BMBE het aantal kilogram lasdraad dat per uur
weggesmolten wordt en is een gegeven dat door de fabrikant bepaald
is.
In formule vorm:
Volume [mm³] = Lengte [mm³] x Breedte [mm3] x Dikte [mm³]
Volume [kg] = Volume [mm³] x Soortelijk gewicht [kg/mm³]
Volume [kg]
Lastijd [uur] = Neersmelt [kg/uur]
12.3
werkuren
©2014 - T. Lenoir
Indien de lastijd gekend is kan deze worden vermeerderd met de
eventuele neventijd. Dit is de tijd nodig om alle opstellingen te maken,
om eventuele voorbewerkingen en nabewerkingen uit te voeren. Nadien wordt dit totaal vermenigvuldigd met een uurtarief. Naast dit
uurtarief wordt er ook een overheadtarief per uur meegerekend. Dit is
een extra kost die moet gedragen worden om materiaal, gebouwen,
vaste kosten,. . . mee te dragen.
187
©2014 - T. Lenoir
13
B E R E K E N I N G VA N L A S N A D E N
Het doel van dit hoofdstuk is om op een eenvoudige manier een
idee te hebben van de aanwezige spanning in lasnaden. Hiervoor zijn
veel voorkomende belastingen opgesplitst in een aantal basisgevallen.
Gedetailleerde berekeningen vallen buiten het bestek van dit handboek.
Deze berekeningen zijn gebaseerd op de rekenregels uit EN 1993-1-8.
13.1
definiëringen en rekenregels
Voor het berekenen van lassen wordt een onderscheid gemaakt tussen
hoeklassen en stompe lassen.
Een hoeklas is ...
Een stompe las is... Stompe lasverbindingen zonder spleet worden niet afzonderlijk berekend. De optredende spanning in deze
verbinding komt overeen met de spanning in het zwakste verbonden
onderdeel.
Voor berekeningen
• wordt er verondersteld dat de sterkte van het toevoegmateriaal
minstens gelijk is aan de sterkte van het basismateriaal.
• geldt dat een hoeklas mininmaal 30 mm of 6 keer de keeldoorsnede lang moet zijn om spanningen te mogen opvangen.
voor het berekenen van lasverbindingen zullen we de aanwezige
spanning eerst opsplitsen in normale en schuifspanningen. Deze zijn:
©2014 - T. Lenoir
• σ⊥ : de normaalspanning loodrecht op het vlak van de keeldoorsnede (loodecht op de lasrichting)
• σ∥ : de normaalspanning volgens de lasrichting. Deze wordt verwaarloosd daar het oppervlak van het basismateriaal in deze
richting veel groter is dan het oppervlak van de las
• τ⊥ : de schuifspanning in het vlak van de keeldoorsnede, loodrecht op de lasrichting
• τ∥ : de schuifspanning volgens de lasrichting
Deze spanningen worden weergegeven in figuur13.1 op de pagina
hierna
Voor de berekeningen zullen de symbolen uit tabel 13.1 op de
volgende paginagebruikt worden.
13.2
de spanning in een dubbele hoeklas
De totale aanwezige spanning is het resultaat van onderstaande formule:
189
190
berekening van lasnaden
©2014 - T. Lenoir
Figuur 13.1: De spanningen in de keeldoorsnede
notatie
betekenis
Toepassing
a
keeldoorsnede [mm]
Voor berkeningen rekenen we met de
effectieve keeldoorsnede. Dit is de hoogte
van de grootst mogelijke ingeschreven
driehoek, loodrecht op de lasrichting, met
de langste zijde als basis. Met
ae f f ≥ 3mm.
F
kracht [N]
L
totale lengte van één las [mm]
σv
normaalspanning [MPa]
τ
schuifspanning [MPa]
σvtrek
nominale treksterkte [MPa]
M
moment [Nmm]
Voor berkeningen rekenen we met de
effectieve laslengte. Dit is de volledige
laslengte verminderd met tweemaal de
effectieve keeldoorsnede. Indien een stuk
van de lasnaad niet perfect is uitgevoerd
moet dit ook in vermindering worden
gebracht.
...van het zwakst verbonden onderdeel
Tabel 13.1: definiëringen
13.2 de spanning in een dubbele hoeklas
σtot =
q
2 + 3( τ 2 + τ 2 ))
(σ⊥
⊥
∥
(13.1)
Deze totale spanning dient kleiner of even groot te zijn als de
toelaatbare spanning.
Voor het bepalen van de toelaatbare spanningen voor lasnaden in de
machinebouw kan men zich baseren op DS 95201 waarvan een extract
in de bijlage18.6 op pagina 262 werd opgenomen. Deze toelaatbare
spanning is afhankelijk van de belastingsvorm (wisselbelasting, belastingssprong, trilbelasting of statische belasting) en de soort spanning
of spanningscombinaties die in de onderzochte las ontstaan.
In onderstaande paragrafen worden de mogelijke spanningen die
kunnen optreden opgesplitst in enkele basisgevallen. Voor enkelzijdige
zij- of koplassen moet de verkregen spanning uit onderstaande basisgevallen
verdubbeld worden, rekening houdende met de plaatselijke excentriciteiten. Gebruik de formules met de eenheden aangegeven in tabel
13.2.1 Basisgeval 1: een axiale kracht F1
√
σ⊥ =τ⊥ =
F
2F
≃ 0, 354
4ae f f Le f f
ae f f Le f f
(13.2)
©2014 - T. Lenoir
13.2.2 Basisgeval 2: een langskracht F2
τ∥ =
F
2ae f f Le f f
(13.3)
13.2.3 Basisgeval 3: een dwarskracht F3
De spanning die ontstaat is de zelfde als in situatie 1
√
2F
σ⊥ =τ⊥ =
4ae f f Le f f
(13.4)
191
192
berekening van lasnaden
13.2.4 Basisgeval 4: een buigmoment M4 in het vlak van plaat A
√
3 2M
σ⊥ =τ⊥ = 2
Le f f 2ae f f
(13.5)
©2014 - T. Lenoir
13.2.5 Basisgeval 5: een buigmoment M5 uit het vlak van plaat A
Deze situatie kunnen we herleiden tot situatie 1 indien F gelijk wordt
genomen aan:
F= M
√ ae f f 2
d+ 2
(13.6)
F is nu een fictieve kracht die kan ingevuld worden in de formule
onder situatie 1. Deze kracht genereerd even veel spanning in de
las als het werkelijke moment M. Het moment M dient ingevuld te
worden in Nmm.
13.3 rekenvoorbeeld 1
13.2.6 Basisgeval 6: een wringmoment M6
Deze situatie kunnen we herleiden tot situatie 2 indien F gelijk is aan:
©2014 - T. Lenoir
F= 13.3
M
a
√ 2
(13.7)
d + e f 2f
rekenvoorbeeld 1
Een proefstuk wordt belast zoals weergegeven in figuur 13.2 op de
volgende pagina. De groene pijlen (links in de figuur) geven een
inklemming aan. De rechtse pijlen (paars) geven een opgelegde trekkracht aan van 20 kN. Welke spanning ontstaat in de lassen? De
193
194
berekening van lasnaden
theoretische keeldoorsnede is 4mm en de theoretische laslengte is
30mm.
Figuur 13.2: trekstaaf
13.3.1 Oplossing:
Deze belasting kunnen we herleiden naar belastingsgeval 3. De totale
spanning die we als resultaat van de berekening zullen verkrijgen
moeten we maal twee vermenigvuldigen omdat alle kracht hier opgevangen wordt door slechts één hoeklas.
√
√
2F
2 20000 [ N ]
σ⊥ =τ⊥ =
=
= 59 [ MPa]
4ae f f Le f f
4 4 30 [mm²]
©2014 - T. Lenoir
De bekomen normaal- en schuifspanning vullen we in vergelijking
13.1 op pagina 191 in:
q
σtot = 592 + 3(592 + 02 ) = 118MPa
Deze totaalspanning is de spanning die zou optreden indien er 2
hoeklassen voorkwamen 13.2 op pagina 191. Volgens deze berekening
zal de spanning in de las 236MPa bedragen.
In de afbeelding hieronder is een EEM simulatie van deze belasting
te zien. Door de vorm van het testopject en de aangebrachte inklemming en kracht heeft het testobject de neiging om opengewrongen
te worden waardoor dat de spanningen in de keeldoorsnede hoger
oplopen.
13.4
rekenvoorbeeld 2
Een aan een constructie gelast hijsoog (S355) wordt schuin en excentrisch belast met een kracht van 100 kN (zie figuur op pagina 196).
Voldoen de lassen?
De belasting van de hijsoog kunnen we opsplitsen in 3 basisgevallen,
namelijk basisgeval 1, 2 en 4. We kunnen deze afzonderlijk uitregenen.
De bekomen σ⊥ normaalspanningen loodrecht op het vlak van de
keeldoorsnede (loodecht op de lasrichting) kunnen vervolgens worden
opgeteld. Dit doen we ook voor τ⊥ de schuifspanningen in het vlak
13.4 rekenvoorbeeld 2
©2014 - T. Lenoir
Figuur 13.3: EEM simulatie trekstaaf
van de keeldoorsnede, loodrecht op de lasrichting. De bekomen resultaten kunnen samen met τ∥ : de schuifspanning volgens de lasrichting
worden ingevuld in 13.1.
We berekenen eerst de X en Y component van de kracht F en en het
moment dat de lassen belasten:
FX = 100.cos50◦ = 64, 28kN = 64280N
FY = 100.sin50◦ = 76, 60kN = 76600N
M = 76, 60 . 0, 1 = 7, 66kNm = 7 660 000Nmm
We berekenen het moment dat kracht F opwekt ten opzichte van
het centrum van de lassen.
• Basisgeval 1
195
196
berekening van lasnaden
Figuur 13.4: hijsoog
√
σ⊥ =τ⊥ =
F
76600
2F
≃ 0, 354
= 0, 354
= 18, 30MPa
4ae f f Le f f
ae f f Le f f
3 . 494
• Basisgeval 2
τ∥ =
F
64 280
=
= 21, 69[ MPa]
2ae f f Le f f
2.3.494
• Basisgeval 4
©2014 - T. Lenoir
√
√
3 2M
3 2 . 7 660 000
σ⊥ =τ⊥ = 2
=
= 21, 67[ MPa]
5002 .2. 3
Le f f 2ae f f
Spanningscontrole in het rechter punt van de las (= zwaarst belaste
punt)
q
σtot = (39, 972 + 3(39, 972 + 21, 692 )) = 88, 33[ MPa]
Een eindige elementensimulatie wordt weergegeven in figuur 13.5
op de rechter pagina. We zien dat de maximale spanning in de lassen
gelegen is tussen de 90 en de 100 MPa. Deze bevestigd de berekeningen.
1
13.5
rekenvoorbeeld 3
In figuur 13.6 op pagina 198 is een verticale koker te zien waar een
kracht van 2350N ingrijpt op 2,3m van de grond. Deze kracht grijpt
niet in volgens de aslijn van de koker maar staat 0,25m excentrisch. De
1 Bron: De weergegeven formules werden afgeleid uit EN 1993-1-8
13.5 rekenvoorbeeld 3
Figuur 13.5: EEM simulatie. In de bovenste figuur worden de Von Mises
spanningen weergegeven. De onderste figuur geeft met de rode
zone aan waar de veiligheidsfactor van 3 werd overschreden.
kracht zwelt aan van 0 tot maximum. De koker heeft volgende maten
100x100-6 mm en wordt onderaan op een bodemplaat rondomrond
gelast met proces 135 met een keelhoogte van 4 mm. Welke is de
maximale spanning die ontstaat in de lassen?
We berekenen eerst moment 1 en 2:
©2014 - T. Lenoir
M1 = F.s = 2350N . 2300mm = 5405000[ Nmm]
M2 = F.s = 2350 . 250mm = 587500[ Nmm]
De spanning die veroorzaakt wordt door de kracht kan opgesplitst
worden in belastingsgeval 4 + belastingsgeval 5 + belastingsgeval 6.
Deze worden hier uitgewerkt:
Belastingsgeval 4:
√
√
3 2M1
3 2 . 5405000
σ⊥ =τ⊥ = 2
= 286, 64[ MPa]
=
1002 .2. 4
Le f f 2ae f f
Belastingsgeval 5:
F= M1
5405000
√ = 52563, 29[ N ]
√ = 4 2
ae f f 2
100
+
d+ 2
2
De bekomen kracht vullen we in belastingsgeval 1 in:
197
198
berekening van lasnaden
Figuur 13.6: Rekenvoorbeeld 2
√
σ⊥ =τ⊥ =
2F
52563, 29
≃ 0, 354
= 50, 5[ MPa]
4ae f f Le f f
4.92
Belastingsgeval 6:
©2014 - T. Lenoir
F= M2
587500
√ = 5713, 4[ N ]
√ = 4 2
ae f f 2
100
+
d+ 2
2
De bekomen kracht vullen we in belastingsgeval 2 in. Merk hierbij op
dat de spanning wordt opgevangen door 4 lassen in plaats van 2.
τ∥ =
F
1 5713, 4 1
. = 3, 88[ MPa]
. =
2ae f f Le f f 2 2.4.92 2
De bekomen spanningen worden samengevoegd, in de veronderstelling dat de hoekpunten de gekombineerde belasting zullen voelen:
σ⊥ = 286, 64 + 50, 5 = 337, 14[ MPa]
τ⊥ = 286, 64 + 50, 5 = 337, 14[ MPa]
τ∥ = 3, 88[ MPa]
13.5 rekenvoorbeeld 3
Tot slot kunnen we de totale spanning berekenen aan de hand van
vergelijking 13.1 op pagina 191:
q
σtot = (337, 142 + 3(337, 142 + 3, 882 )) = 674, 31[ MPa]
Zie ook de eindige elementensymulatie 13.7 op de pagina hierna.
In de praktijk is onze inschatting bij belastingsgeval 4 overdreven
aangezien het vooral de 2 lassen uit belastingsgeval 5 zullen zijn die
de last opvangen.
q
σtot = (50, 52 + 3(50, 52 + 3, 882 )) = 101, 2[ MPa]
©2014 - T. Lenoir
Om de toelaatbare spanning te kennen maken we gebruik van bijlage
18.6 op pagina 262. We volgen lijn E5. De kracht zwelt aan van 0 tot
maximum waardoor de grensspanningsverhouding K=0. We lezen een
toelaatbare spanning af van 80[MPa].
199
berekening van lasnaden
©2014 - T. Lenoir
200
Figuur 13.7: EEM simulatie berekeningsvoorbeeld 2
14
M E TA A L K U N D E V O O R L A S S E R S ( M E TA L L U R G I E )
DIT HOOFDSTUK IS NOG IN OPBOUW
Door het lassen brengen we warmte in de te lassen werkstukken.
Lassers moeten daarom een basiskennis hebben over hoe metalen
reageren op warmte.
We hebben het daarom over de eigenschappen van metalen, de
kristalstructuur ervan en hoe warmte deze veranderd. We leggen
hierbij het belang van het ijzer koolstofdiagram uit. We verklaren het
harden, temperen en warmtebehandelen van metalen en leggen uit
waarvoor legeringselementen gebruikt worden. We kijken naar de
indeling van staal en overschouwen de verschillende soorten gietijzer.
Met deze achtergrond bekijken we mogelijkheden om de negatieve
effecten van laswarmte te verminderen.
Door de warmte-inbreng zal bij veel lasprocessen een deel van
het basismateriaal smelten. Na het stollen noemen we dit lasmetaal.
Naast het lasmetaal situeert zich een zone van metaal waar de hoge
temperatuur een invloed heeft gehad op de eigenschappen van het oorspronkelijke metaal. We noemen dit de warmte-beïnvloede zone (WBZ)
of in het Engels heat affected zone (HAZ).
1
14.1
mechanische eigenschappen van metalen
14.1.1 Wat zijn de vier basis types van spanning?
• Trekspanning
©2014 - T. Lenoir
• Compressie of samendrukken
• Afschuiving
• Torsie
Alle spanningen in metalen kunnen beschouwd worden als een combinatie van twee of meer van bovenstaande basistypes.
FIGUUR
14.1.2 Wat is treksterkte?
Dit is de mogelijkheid van een werkstuk om te voorkomen dat het
in stukken getrokken wordt. We berekenen de treksterkte door de
belasting te delen door de doorsnede. Dit geeft ons een resultaat in
N/mm² of MPa.
1 gebaseerd op NIL, cursus materiaalkunde lasingenieur (~IWE) en Welding essentials,
William Galvery en Frank Marlow
201
202
metaalkunde voor lassers(metallurgie)
14.1.3 Hoe kunnen we de treksterte bepalen?
Dit kunnen we doen met een trekbank. Hiermee kunnen we teststukken belasten en breken door op trek of druk te belasten. Tijdens de test
wordt de aangebrachte belasting (of spanning) en de verandering in
lengte tegelijkertijd opgemeten. De grafiek die we verkrijgen noemen
we de trekcurve.
Uit de trekcurve kunnen we ook nog volgende informatie halen:
0,2% rekgrens Dit is de maximum spanning die we kunnen
aanbrengen op een werkstuk zonder dat er blijvende vervorming
optreedt. Meestal houden we als ontwerper de belasting die in de
praktijk op het onderdeel zal komen ver onder deze spanning.
vloeipunt voorbij dit punt op de rekcurve is er geen rechtevenredige verhouding tussen toenemende spanning en lengtetoename.
©2014 - T. Lenoir
maximale treksterkte de maximale spanning die aangebracht
kan worden op een teststuk.
elastisiteitsmodulus of E-modulus (modulus van Young)
de rechtlijnige relatie tussen spanning en verlenging onder het
vloeipunt. Hoe steiler deze lijn ligt des te stijver en vormvaster het
materiaal is.
wat is de relatie tussen ductiliteit en elasticiteit? Elasticiteit is de relatie tussen spanning en verlenging onder het vloeipunt.
Deze verhouding noemen we ductiliteit of ”vloeibaarheid” eens we
voorbij het vloeipunt gaan. Aluminium en koper zijn bijvoorbeeld
behoorlijk ductiel en hierdoor kunnen we deze materialen in dunne
draden trekken. Alle staalsoorten hebben ongeveer dezelfde elasticiteit
maar de ductiliteit of vloeibaarheid verschilt sterk van de samenstelling. Algemeen gezien zijn laagkoolstofstalen behoorlijk ductiel en
hoge koolstofstalen niet.
We kunnen de ductiliteit meten in:
• Procentuele vermindering in de dwarsdoorsnede van het teststuk
• Procent van de verlening
14.1.4 Hoe kunnen we de hardheid van een metaal bepalen?
Met een diamant of een wolfraamcarbide kogel kunnen we een indrukking maken in een teststuk. Hoe dieper de indrukking is bij een
bepaalde last, hoe zachter het testmetaal is.
Hardheid is een belangrijke indicator om de sterkte van een metaal
te testen zonder het metaal stuk te trekken. Met mobiele hardheidstesters en een convertietabel kunnen we een inschatting maken van de
treksterkte: hoe harder, hoe sterker.
FIGUUR/ GRAFIEK
14.2 thermische uitzetting
14.1.5 Wat zijn de belangrijkste eenheden van hardheid?
Rockwel en Brinell.
14.1.6 Wordt de samendrukbaarheid van metalen getest?
De mogelijkheid van een metaal om weerstand te bieden tegen het
samendrukken wordt niet veel onderzocht. Dit komt omdat deze
waarde altijd hoger zal zijn dan de treksterkte.
14.1.7 Wat is vermoeiing en hoe bepalen we deze?
Vermoeiingssterkte is de mogelijkheid van een materiaal om herhaalde
belasting te weerstaan
14.1.8 Is vermoeiing belangrijk?
Na herhaalde belastingscyclusen ondergaan te hebben kan een materiaal al falen (~breken, scheuren) bij een veel lagere spanning dan de
maximum grens.
14.1.9 Wat is impact sterkte en hoe wordt dit gemeten?
©2014 - T. Lenoir
Deze term geeft de mogelijkheid van een metaal weer om te weerstaan
tegen een grote schokbelasting. De impact sterkte is de energie die
nodig is om een teststuk met een inkeping te breken. We meten dit via
een kerfslagtest: Een gewicht aan een slinger wordt van een hoogte
losgelaten en botst teken het teststuk. Nadien slingert het gewicht
verder omhoog. Deze hoogte heeft ons aan hoeveel energie we nodig
hadden om het teststuk te breken.
FIGUUR
14.2
thermische uitzetting
Wat is de thermische uitzettingscoëfficitënt en waarom is het belangrijk
om dit te kennen als lasser?
Deze coëfficiënt geeft aan hoeveel verandering in lengte per lengteeenheid een materiaal heeft bij één graad temperatuursverandering.
Dit wordt aangegeven in micrometer/meter °C.
De formule voor het berekenen van de lengteverandering △ L bij
veranderende temperatuur △ T over een werkstuklengte L is:
△ L = uitzettingsco ë f f ici ënt × L × △ T
(14.1)
Beeld je in: een stalen brug van 90 m lang. In de winter kan de temperatuur er -32°C zijn en in de zomer kan de zon het staal opwarmen
tot 70°C. Hierdoor kan de brug 76 mm langer worden in de zomer! Er
moeten dus voldoende grote uitzettingsvoegen voorzien worden.
203
204
metaalkunde voor lassers(metallurgie)
Een tweede voorbeeld: een bus van 150 mm± moet opgewarmd
worden zodat hij over een as ± geschoven kan worden. Wat is dan
dan de minimale opwarmtemperatuur? Weet dat het te ver opwarmen
de nadelige gevolgen doet toenemen.
14.3
structuur van metalen
14.3.1 Wat zijn de kristalstructuren van gewone metalen?
• Kubiek vlakken gecenterd
• kubiek ruimtelijk gecenterd
• hexagonaal opgebouwd rooster
14.3.2 Hoe vormt de kristalstructuur zich in een las?
FIGUUR
14.3.3 Wat bepaald te korrelgrootte?
De korrelgrootte wordt bepaald door de afkoelsnelheid. Snelle afkoeling zorgt voor kleine korrels en trage afkoeling voor grote korrels.
©2014 - T. Lenoir
14.3.4 Waarom is korrelgrootte belangrijk?
De korrelgrootte en z’n grenzen bepalen de bruikbaarheid van een
legering. Vervorming van de microstructuur door koudversteviging
(bijvoorbeeld hameren of plooien) maakt het metaal harder. Toevoeging van legeringselementen doen dit ook.
Algemeen gezien hebben materialen met een fijnere korrel betere
mechanische eigenschappen op kamertemperatuur.
De korrelgrenzen bevatten atomen met een lager smeltpunt omdat
deze als laatste overgaan van vloeibare naar vaste fase. Deze atomen
verminderen de sterkte.
14.4 fase transitie diagram???
14.4
fase transitie diagram???
14.5
koolstofgehalte van staal en gietijzer
14.5.1 Wat is het koolstofgehalte van staal dat we kunnen harden?
14.5.2 Wat zijn de vier types van gietijzer en hun belangrijkste eigenschappen?
14.6
ijzer-koolstof diagram
14.7
technieken om metalen sterker te maken
14.7.1 Wat zijn de vier technieken om de sterkte van metalen te verhogen?
14.7.2 Hoe kunnen we de temperatuur van het metaal bepalen tijdens het
harden?
14.8
hoe beïnvloed lassen metalen?
Wat zijn de negatieve effecten van laswarmte op metalen?
welke metallurgische processen treden er op tijdens het lassen?
14.8.1 Welke temperatuurverandering voelt het metaal tijdens het lassen?
Normaal gezien wordt tijdens het lassen het metaal zeer snel opgewarmd waarna het traag afkoelt.
©2014 - T. Lenoir
14.8.2 Hoe kunnen we inschatten hoeveel warmte we in het werkstuk steken
tijdens het lassen?
Voor sommige toepassingen is het zeer belangrijk om te kunnen voorspellen en nagaan hoeveel wartme door het lassen in een werkstuk
wordt gebracht. De hoeveelheid warmte die we inbrengen heeft namelijk een groot effect op de fysische (bijvoorbeeld treksterkte) en
chemische eigenschappen (bijvoorbeel corosiebestendigheid) van het
onderdeel. Deze warmte-inbreng is afhankelijk van:
• het lasproces, in rekening gebracht via het boogrendement k
• de boogspanning, U
• de lasstroom I
• de lassnelheid of voortloopsnelheid v
De hoeveelheid warmte die in het werkstuk wordt gebracht door
het lasproces is volgens EN1011 als volgt te berekenen:
Q[kJ/cm] =
60.k.U [V ].I [ A]
1000.v[cm/min]
(14.2)
205
206
metaalkunde voor lassers(metallurgie)
Figuur 14.1: warmte-inbreng bij BMBE lassen, zichtbaar gemaakt met een
thermografische camera
Bij een moderne TIG en MIG/MAG toestel is het mogelijk om de
lasstroom en de boogspanning af te lezen. Bij het lassen met bekleed
elektrodes is dit niet het geval. Je zou de parameters wel apart kunnen
meten met een volt-en ampèremeter maar de norm EN 1011 voorziet
een extra mogelijkheid om de warmte-inbreng te berekenen aan de
hand van:
• de kerndiameter van de elektrode,
• het elektroderendement,
• de verbruikte lengte van de elektrode, meestal is dit de oorspronkelijke lengte min 40 mm voor de inklemming
• de rupslengte,
• een factor F die staat voor het elektroderendement en is terug te
vinden in tabel 14.1
©2014 - T. Lenoir
Q[kJ/cm] =
10.kerndiameter2 .L[mm].F [kJ/mm³]
rupslengte[mm]
rendement
F
tot 95%
0,0368
95%<x<110%
0,0408
110%<x<130%
0,0472
130%<x
0,0608
Tabel 14.1: elektroderendement
(14.3)
14.9 laseffect op metaal versterkende technieken
14.9
laseffect op metaal versterkende technieken
14.10
warmtebehandeling van metalen
14.11
herkennen en identificeren van metalen
14.11.1
Wat zijn de voornaamste testen om metalen te herkennen?
Uiteraard zijn er nauwkeurige testen beschikbaar in laboratoria zoals
spectrometers. Hieronder worden enkele snelle en goedkope methodes
weergegeven om metalen in de ...
14.12
indeling van aluminiumsoorten
Niet alle aluminiumsoorten zijn (goed) lasbaar. Het is daarom belangrijk als lasser om inzicht te hebben in de soorten aluminium.
Aluminium (kneed)legeringen worden binnen Europa ingedeeld
in acht groepen (EN 573). Elke groep geeft aan welk element naast
aluminium het meest voorkomt in de legering. Afhankelijk van de materiaalgroep en de afwerkingstoestand is het aluminium goed lasbaar,
sterk, nog vervormbaar en kan het zich beschermen tegen corrosie.
Een algemeen overzicht is terug te vinden in tabel 14.2 op pagina 209.
• 1xxx: Aluminium met minder dan 1% andere elementen. Uitstekend corrosiebestendig, maar de sterkte is gering.
• 2xxx: Aluminium gelegeerd met koper. Dit zijn hoog- sterke legeringen, die voornamelijk in de vlieg- tuigbouw worden gebruikt.
Met enkele uitzonde- ringen zijn ze slecht lasbaar;
©2014 - T. Lenoir
• 3xxx: Aluminium gelegeerd met mangaan. Een groep legeringen
met matige sterkte, geschikt voor algemeen gebruik;
• 4xxx: Aluminium gelegeerd met silicium. Het smeltpuntverlagende effect van dit element maken deze legeringen geschikt
voor lastoevoegmateriaal en soldeerdraad;
• 5xxx: Aluminium gelegeerd met magnesium. Goede lasbaarheid
en corrosiebestendigheid in zeewater, samen met een gunstige
sterkte zijn kenmerkend voor deze groep legeringen;
• 6xxx: Aluminium gelegeerd met magnesium en silicium. Goede extrusie-eigenschappen en lasbaarheid in combinatie met een redelijke
sterkte, maken deze typen geschikt voor dragende constructies;
deze legeringen worden veel toegepast in bouwconstructies.
• 7xxx: Aluminium gelegeerd met zink, magnesium en soms koper.
Een groep hoogsterke legeringen met veelal een grotere gevoeligheid voor (spannings)corrosie. Typen zijn ontwikkeld die minder
gevoelig zijn en toch een hoge sterkte bezitten. De koperhoudende
typen zijn niet goed lasbaar;
207
208
metaalkunde voor lassers(metallurgie)
• 8xxx: Aluminium gelegeerd met andere elementen. Voor deze
groep is geen algemene karakteristiek te geven. Bijvoorbeeld
aluminium gelegeerd met lithium valt in deze groep.
©2014 - T. Lenoir
Het is duidelijk dat het eerste cijfer aangeeft wat het belangrijkste
legeringselement is. Het tweede cijfer geeft aan of de legering als
eerste geregistreerd werd. Als dit het geval is dan is het tweede cijfer
een “0”. Indien het tweede cijfer geen “0” is dan wil dit zeggen dat het
om een aangepaste legering gaat. Legering 5754 is de 7e aanpassing.
De laatste twee cijfers worden willekeurig toegekend
Tabel 14.2: Verwerkbaarheid aluminium. (+= goed; ++=uitstekend; +-redelijk;
ja
ja
ja
ja
-
+-;+
+-
++
+
++
++
+
+
-
+
-
3xxx
5xxx
5454
6xxx
7xxx
7010
7020
7050
8xxx
nee
++
+-;+
+
+- ;+
+
+-
+-
+
+
+
+-
normaal ja
ja
nee
nee
ja
nee
-
++
2xxx
++
-
++
warmtebehandelbaar
1xxx
corrosieweerstand
sterkte
lasbaar
Registernummer (EN 573)
vervormbaar
©2014 - T. Lenoir
alle andere
Niet maritieme lasconstructies,
voertuigen, pantserplaat
luchtvaart, transport, dynamisch belaste
constructies.
electrische geleiders, constructies,
scheepsbouw, carosseriedelen, roldeuren,
hekwerken, decoratief anodiseren
Scheepsbouw, carroseriebouw en
transport, rioolzuiveringsinstallaties,
lasdraad
scheepsbouw, carosseriedelen, constructie,
gevelbekleding, kozijnen,
drankenblikjes, kookgerei,
warmtewisselaars, opslagtanks, meubels,
dakbedekking, rolluiken,
scheidingswanden
vliegtuig- en vrachtwagenwielen,
constructie, transport, machinebouw,
automatendraaiwerk
reflectoren, warmtewisselaars,
hoogspanningskabel, lasdraad,
keukengerei, verpakkingen, verlichting,
chemie, levensmiddelen
gebruik
14.12 indeling van aluminiumsoorten
209
210
metaalkunde voor lassers(metallurgie)
Eigenschappen van aluminiumlegeringen worden niet alleen bepaald door de legeringselementen, maar ook de toestand waarin het
materiaal verkeert, is bepalend voor de eigenschappen van het materiaal. Veranderingen in de toestand komen tot stand door het materiaal
koud te deformeren of het een (warmte)behandeling te laten ondergaan of een combinatie van beiden.
Zie overzicht in figuur 14.2.
• Bij toevoeging van “F” bevestigd de fabrikant enkel de chemische
samenstelling.
©2014 - T. Lenoir
• Bij toevoeging van “O” is het materiaal zo zacht mogelijk. Het
werd getemperd tussen de 343°C en de 400°C.
Figuur 14.2: Schema van de toestandsaanduiding van Aluminium conform
EN 515-1995
Meer info over aluminium en lasbaarheid:
https://www.induteq.nl/metaal-werktuigbouw/bestanden/VM83%
20Lassen%20van%20aluminium%20en%20aluminiumlegeringen.pdf
Lassen van
aluminium
14.12.1
Welk toevoegmateriaal heb je nodig om aluminium te lassen?
Toevoeglegeringen (lasdraden) zijn te vinden in tabel 14.3 op de rechter
pagina.
5554
5183
4043
5356
5454
5083 en 5456
6xxx
7xxx
5356
4043
5052
5xxx
5556
4047
4xxx
5356
4043
3xxx
5356
4043
2xxx
4145
1100
1xxx
1188
toevoegmaterialen
Registernummer (EN 573)
kies een 5xxx met iets meer magnesium
14.13 rvs
Tabel 14.3: Toevoegmateriaal Aluminium
©2014 - T. Lenoir
14.13
rvs
Verwerkbaarheid: zie tabel 14.4 op pagina 213.
14.13.1
Enkele kenmerken van nieuwe(re) ferritische en martensitische
roesvaste staalkwaliteiten
(in principe zijn minimale sterktewaarden opgenomen, 1 N/mm²=1
Mpa)
211
©2014 - T. Lenoir
212
metaalkunde voor lassers(metallurgie)
14.13.2
Enkele kenmerken van nieuwere soorten warmgewalst austenitisch
roestvast staal
14.13.3
Enkele kenmerken van nieuwere duplex roestvaste staalkwaliteiten
14.14 koudgewalst blank staal
©2014 - T. Lenoir
Tabel 14.4: Verwerkbaarheid RVS
14.14
koudgewalst blank staal
lasbaarheid: zie EN 10130 § 5.10
14.15
warmgewalste constructiestalen
Lasbaarheid: zie NEN EN 10111 § 5.8
14.16
hoog sterkte stalen
213
©2014 - T. Lenoir
15
S N I J P R O C E S S E N V O O R P L A AT B E W E R K I N G
15.1
zuurstofsnijden
Zuurstofsnijden wordt vaak toegepast als lasnaadvoorbereiding. Een
V-naad, K- naad of X- naad kan gemakkelijk met een snijtoorts, gemonteerd op een tractor of CNC-tafel aangebracht worden.
http://www.youtube.com/watch?v=2IDcgvgJxCk
http://www.youtube.com/watch?v=PBPHrj0zZ_U
15.1.1 Theorie van het zuurstofsnijden van staal
©2014 - T. Lenoir
De snijbrander creëert een zuurstofstraal, omringt door een vlam die
het staal gaat verwarmen tot ongeveer 1200°C. Hierdoor is het mogelijk om de verbranding van het staal te starten (ijzer met zuurstof
laten reageren tot ijzeroxides gevormd worden). De functie van de
verwarmingsvlam gaat verder tijdens het snijden, dit om de temperatuur voldoende hoog te houden en zo te verhinderen dat de reactie
stilvalt. De warmte-energie die wordt gebruikt bij zuurstofsnijden
wordt voornamelijk geproduceerd door de verbrandingsreactie van
het staal, bovendien levert de verwarmingsvlam, bovenaan het snijfront, een nodige aanvulling. Deze warmtetoevoeren veroorzaken de
vorming van een vloeistof samengesteld uit gesmolten ijzeroxide die
een film vormen op het vloeibare staal. Het uitstoten van de vloeistof
wordt verwezenlijkt door de kinetische energie van de zuurstofstraal.
De snijstraal loopt niet continu, maar wel pulserend verder in het
metaal. Dit is zichtbaar via de snijstrepen in het gesneden staal. De
snijstraal ter hoogte van het snijfront gebeurt in twee stappen die zich
regelmatig herhalen met een periode T.
15.1.2 Principe van de snijbrander
Bij het zuurstofsnijden moet men enerzijds beschikken over een warmtebron en anderzijds over een zuurstofstraal. De warmtebron wordt
eerst onbeweeglijk gehouden waardoor de ontstekingstemperatuur
in het startpunt van het staal bereikt wordt. Dit gedeelte van de
bewerking heet “aanzetten”. Daarna stelt men de zuurstofstraal in
werking en deze wordt verplaatst volgens een doorlopende lijn. De
warmtebron verplaatst zich tegelijk mee. In de meeste gevallen wordt
de warmtebron gevormd door een brandervlam: meestal zuurstofacetyleen. De combinatie brandervlam en zuurstofstraal noemen we
een snijbrander. Het al of niet stromen van de zuurstof wordt in de
praktijk verwezenlijkt door het bedienen van een hefboom of door
een hendel gemonteerd op de brander. De lasser kan de stand van de
215
216
snijprocessen voor plaatbewerking
Figuur 15.1: snijbrander
hefboom behouden of blokkeren tijdens het snijden. Zie figuur 15.1
op de volgende pagina.
Voorverwarmvlammen bij het zuurstofsnijden
In de praktijk worden acetyleen, gassen met acetyleen toegevoegd
(Mapp, Tétrène,. . . ), propaan en aardgas gebruikt als verbrandingsgassen. Waterstof wordt nog slechts gebruikt voor onder water snijden,
wanneer de diepte meer dan zeven meter is.
De keuze van het brandbaar gas steunt op technische en economische overwegingen.
©2014 - T. Lenoir
15.1.2.1
Zuurstofacetyleenvlam
De hoge temperatuur van de vlam en haar concentratie zorgen ervoor
dat zij op prijs wordt gesteld omwille van het snelle aansnijden en
haar grote snelheid op dunne staalplaten met goede economische
resultaten. Een nadeel is de kostprijs van acetyleen en het gelimiteerd
debiet van de in flessen opgeloste acetyleen.
1 volume acetyleen per 1,1 volume zuurstof
15.1.2.2
Zuurstof-propaanvlam
Haar gebruik is zeer interessant voor gemiddelde en grote diktes
(vanaf 20 mm). De prijs wordt niet sterk beïnvloed door de lange
aansnijtijden indien deze niet te talrijk zijn. Voor propaanbronnen
moet men rekening houden met de lage wintertemperaturen en met
belangrijke debieten. In dit geval kunnen de flessen gemakkelijk bevriezen.
0,6 volume propaan per 2,7 volume zuurstof
15.1 zuurstofsnijden
Figuur 15.2: Drukregeling en snijopening in functie van de plaatdikte
15.1.2.3
Zuurstof-acetyleenderivaat vlam (propyleen)
Deze brandbare gassen zijn zeer geschikt voor het zuurstofsnijden. De
aansnijtijden en de snijsnelheden zijn van dezelfde grootteorde als voor
de zuurstofacetyleenvlam. Deze gassen bieden dezelfde eenvoudige
opslag en behandeling als propaan. Het is in het bijzonder geschikt
voor kleine en gemiddelde diktes.
0,7 volume acetyleenradikalen per 2,5 volume zuurstof
15.1.2.4
Zuurstof-aardgas vlam
©2014 - T. Lenoir
Het zuurstofsnijden is mogelijk maar de vlam is moeilijk regelbaar,
de aansnijtijden zijn groot en de snijsnelheden zijn lager dan bij de
bovenvermelde gassen. Om frequente stoppen van de snijactie te
voorkomen zijn zuivere platen vereist. De prijs van het gas is gering,
maar er zijn grote hoeveelheden gas vereist en ook een vrij hoge
hoeveelheid zuurstof. De vlam is darbij ook nog volumineus met
een slechte lokalisering van de warmte op het stuk tot gevolg. De
thermische vervormingen zijn dan ook veel belangrijker en dit vooral
voor dunne plaat.
1,8 volume aardgas per 3,5 volume zuurstof
15.1.3 Regeling van de ontspanners
De kraan met brandgas (acetyleen, Mapp, propaan,. . . ) is volledig
geopend en men regelt dan de druk van het gas, in het algemeen is
deze maximum 0,5 bar. De indicaties van de fabrikant dienen gevolgd
te worden om het beste resultaat te bekomen. Men gaat vervolgens
op dezelfde wijze te werk, voor de zuurstof. De druk wordt gekozen
volgens tabel 15.2, rekening houdend met eventuele ladingsverliezen.
15.1.4 Ontsteken en regeling van de voorwarmvlam
In vergelijking met de lasbranders hebben de snijbranders de eigenschap dat ze gevoed worden met een zuurstofdruk die veel hoger is
dan nodig voor de voorwarmvlam. De stroming van de voorwarmzuurstof wordt laminair gemaakt door middel van een injectienaald
217
218
snijprocessen voor plaatbewerking
Figuur 15.3: aansnijden bij dunne en dikke (>20mm) platen
die gemonteerd staat op een zijleiding van de snijzuurstofleiding,
waarvan de druk functie is van de te snijden dikte. De vlamregeling
gebeurt toch steeds door middel van het kraantje van de voorwarmzuurstof. De ontstekingsmethode bestaat in het uitvoeren van volgende
opeenvolgende stappen:
• 02 kraan iets opendraaien.
• Openen van brandgaskraan.
• Ontsteken van het brandgas met eventuele vermindering van
het gasdebiet indien de vlam blaast.
• Verder openen van de zuurstofkraan tot een neutrale vlam wordt
bekomen, voor acetyleen moet de carburerende aureool verdwenen zijn.
• Toelaten van de snijzuurstof wat een meer carburerende vlam
tot gevolg heeft, als gevolg van het verminderen van de zuurstof
in de leiding van de voorwarmzuurstof.
©2014 - T. Lenoir
• Terug regelen van de voorwarmvlam: open de zuurstofkraan
verder tot de vlam neutraal is.
• Sluiten van de snijzuurstofkraan, dit heeft een oxiderende voorwarmvlam tot gevolg. Dit is geschikt voor het aansnijden.
http://www.youtube.com/watch?v=7EGmrPiumEU
15.1.5 Aansnijden
Aansnijden gebeurt bij voorkeur aan de rand van de stukken. De
afstand tussen vlam en plaat is ongeveer 2mm en komt iets buiten de
plaat zodanig dat de plaatrand ook verwarmt is. Indien de stukken
dikker zijn dan 20 mm moet het voorverwarmen gericht zijn op de
ganse hoogte van de plaatrand (dus de toorts wordt onder hoek
gehouden). Zie figuur 15.3.
Het aansnijden middenin de plaat is soms nodig en wordt uitgevoerd volgens een speciale methode:
• Kies het aansnijpunt in het afvalgedeelte van het stuk.
15.2 plasmasnijden
• Verwarm deze plaat met de snijkop loodrecht op de plaat tot
een helderrode kleur bekomen wordt.
• Laat de brander overhellen en trek deze iets terug. Open de
snijzuursof. De oxiden komen op deze manier niet in de snijkop
terecht.
• Na het doorboren wordt de brander terug loodrecht gehouden
en volgt het traject.
15.1.6 Snedekwaliteit
In figuur 15.4 is de kwaliteit van de snede te zien.
1. een ideale rechte, gladde snede te zien. vrij van slak met fijne
dunne, rechte nalooplijnen.
2. Te hoge snelheid. Sterke naloop is te herkennen aan de achteruitgebogen lijnen. Veel hechtende slak aan de onderzijde van de
snede.
3. De afstand tussen mondstuk en plaat is te groot. Onregelmatig
snijoppervlak (kolkingen) is te herkennen aan de onderkant.
De bovenkant is gesmolten en afgerond. De ideale afstand is
ongeveer 1 cm.
4. Te hoge zuurstofdruk. Veel hechtende slak aan de onderkant en
kolkingen. Wegsmelten van de bovenzijde van de snede .
15.2
plasmasnijden
http://www.youtube.com/watch?v=f5TwzRW_DtY
©2014 - T. Lenoir
15.2.1 Principe
De basis van het plasmaproces is een elektrische boog, die via een
kleine boring in een (meestal) koperen mondstuk, getrokken wordt
tussen een wolfraam elektrode en het werkstuk. In tegenstelling tot de
positionering van de elektrode bij het TIG proces komt deze hier niet
uit het mondstuk. Hierdoor wordt de temperatuur en snelheid van het
boogplasma dat uit het mondstuk naar buiten treedt sterk verhoogd.
De temperatuur van het plasma ligt boven de 20 000 °C en de snelheid
kan die van het geluid benaderen. De hoeveelheid plasmagas wordt
zodanig gekozen dat het, door de plasmaboog gesmolten materiaal,
uit de snede verwijderd wordt.
Het plasmasnijden wordt gezien als een alternatief voor het autogeen snijden. Het verschil zit hem in het feit dat de plasmaboog
enkel het materiaal tot smelten brengt. Het uitblazen gebeurt door de
kinetische energie van het plasmagas. Bij autogeensnijden daarentegen
wordt het materiaal door de zuurstofstraal verbrand en uit de snede
geblazen. Een rechtstreeks gevolg van dit verschil is het feit dat het
219
220
snijprocessen voor plaatbewerking
Figuur 15.4: snedekwaliteit
plasmaproces ook kan gebruikt worden voor het snijden van roestvast
staal (RVS), gietstaal en aluminium, wat niet mogelijk is met autogeen
snijden.
Er worden zowel hand- als machinegestuurde plasmasnijders gebruikt in de metaalbewerking. Dit is weergegeven in figuur 15.5.
©2014 - T. Lenoir
15.2.2 Stroombron
De stroombron die voor het plasma snijden gebruikt wordt is een
gelijkrichter met een dalende karakteristiek en een hoge openspanning
van +-400V. De werkspanning tijdens het snijden varieert tussen de 50
à 60V.
Zie figuur 15.6 op de rechter pagina: bij het starten van het proces
wordt in de toorts eerst een hulpboog (pilootboog) gestart tussen de
elektrode en het mondstuk. Dit gebeurt met behulp van een hoogfrequente ontsteking. (net zoals bij moderne TIG toestellen). Tijdens het
snijden zelf staat de boog tussen de elektrode, die met de negatieve
pool van de stroombron verbonden is en het werkstuk, die met de
positieve pool verbonden is.
15.2.3 Gas samenstelling
In conventionele plasmasnijsystemen met een wolfraamelektrode
wordt argon, argon waterstofmengsel of stikstof gebruikt.
15.2 plasmasnijden
©2014 - T. Lenoir
Figuur 15.5: handbediende plasmasnijder; 2 assige CNC gestuurde plasmasnijder, robotgestuurde plasmasnijder
Figuur 15.6: principe plasmasnijden
221
222
snijprocessen voor plaatbewerking
Figuur 15.7: Dubbelgassysteem
In sommige procesvarianten worden ook oxiderende gassen (of
mengsels) gebruikt zoals lucht of zuurstof. In die gevallen maakt men
gebruik van een koperen elektrode in een hafnium inzetstuk.
De hoeveelheid plasmagas wordt gekozen in functie van de snijstroom en de diameter van de boring in het snijmondstuk. Is de
plasmagasstroom te laag, dan bestaat de kans dat de boog eerst naar
het mondstuk springt en dan pas naar het werkstuk. Dit fenomeen
noemt men “double arking”. Hierdoor kan het mondstuk wegsmelten.
15.2.4 Snijkwaliteit
©2014 - T. Lenoir
De snijkwaliteit van standaard plasmasnijtoestellen is te vergelijken
met dat van autogeensnijden. Het plasmasnijden is echter een smeltproces waardoor er meer vermogen bovenin de snede beschikbaar
zal zijn. Een gevolg hiervan is een ronding aan de bovenkant van de
snede en een conische vorm. Er bestaan procesvarianten die aan deze
tekortkomingen zullen tegemoetkomen. In veel gevallen zal er dus
nog een nabewerking nodig zijn.
De snijkwaliteit van moderne precisieplasmasnijtoestellen komt in
de buurt van de te halen snijkwaliteit bij lasersnijden.
15.2.5 Procesvarianten
1
Dubbelgassysteem: zie figuur15.7.
Waterinjectie: zie figuur15.8.
Waterscherm zie figuur15.9 op de pagina hiernaast.
Plasmalucht-snijden zie figuur15.10 op de rechter pagina.
Fijnstraal plasma (high-definition plasma): zie figuur15.11.
15.3
lasersnijden
2
1 Bron: Lastechniek nr 38
2 Trumpf, the quick guide to laser technology (2013)
15.3 lasersnijden
Figuur 15.8: Waterinjectie
©2014 - T. Lenoir
Figuur 15.9: Waterscherm
Figuur 15.10: Plasmalucht-snijden
223
224
snijprocessen voor plaatbewerking
Figuur 15.11: Fijnstraal plasma
Figuur 15.12: gewoon licht vs. laser straal
3
4
5
©2014 - T. Lenoir
6
Laser is een afkorting van de Engelse benaming: Light Amplification
by Stimulated Emission of Radiation (lichtversterking door gestimuleerde stralingsemissie) en wordt sinds de ontwikkeling in de jaren
zestig gezien als een techniek die in de metaalindustrie borg staat voor
snelle en hoogwaardige bewerkingen. De laser biedt een totaal nieuwe
vorm van energie, die geschikt is voor toepassingen in de productie-,
medische- en communicatietechniek.
De laser zendt een speciale lichtbundel uit:
• straling met zelfde golflengtes,
• die (ongeveer) parallel-,
• en in fase lopen.
Hierdoor is het mogelijk om de straal te bundelen en te focusseren.
Zie figuur 15.12.
Het is geschikt voor het opwarmen, smelten en zelfs verdampen
van materialen en kan beschouwd worden als de ideale combinatie
van intense en goed beheersbare energie. Op dit moment is in de
productietechniek het snijden, zeker voor de CO2-laser, het grootste
toepassingsgebied.
3 [Plaatbewerking, stand van de techniek, dr. Wim Serruys ]
4 NIL, laskennis opgefrist nr. 39, Snijprocessen –Laser snijden.
5 [www.ntg-emmen.nl ]
6 http://www.nl.trumpf.com/nl/producten/lasertechniek/oplossingen/toepassingsgebieden/lasersnijden.htm
15.3 lasersnijden
225
Figuur 15.13: 1: laser medium, 2: bron, 3: resonator
Naast het snijden kan men ook doorboren, lassen, oplassen en
graveren.
Naast de CO2 laser winnen ook de solid state lasers (diode-laser,
fiber-laser, disc-laser) aan terrein.
CO2 buizensnijmachine:
http://www.youtube.com/watch?v=vDSn9bp51JY
solid state platensnijmachine: http://www.youtube.com/watch?
v=0GbtLuKXuao
http://www.youtube.com/watch?v=FYLhQ2XWfX8
http://www.youtube.com/watch?v=q_gF5ExE0mc&list=PLB230823A90CB40C2
http://www.youtube.com/watch?v=0GbtLuKXuao
15.3.1 Laserlicht genereren
Om laserlicht te genereren zijn drie basiscomponenten nodig: (zie
figuur 15.13 op de rechter pagina)
©2014 - T. Lenoir
15.3.1.1
Laser medium:
energie wordt gevoed in het laser medium, hierdoor wordt het uitzenden van laserstralen gestimuleerd. Het lasermedium kan gasvormig
(bv. CO2), vast (bv. Disc, fiber, diode), of vloeibaar. Welk materiaal ook
gekozen wordt, dit materiaal zal altijd twee energie stadia ondervinden
waardoor bij het veranderen van energie stadia een elektromagnetische
straling gecreëerd wordt.
15.3.1.2
Bron:
een lamp, diode of radiofrequentie toestel kunnen dienst doen als
bron. Deze pompen de nodige energie in het laser-medium.
15.3.1.3
Resonator:
het laservermogen wordt verhoogd in de resonator. Deze is hoofdzakelijk gemaakt uit spiegels.
15.3.2 Het snijproces
Lasersnijden is een thermisch proces waarbij een gefocusseerde laserstraal wordt gebruikt om het materiaal plaatselijk sterk te verhitten.
226
snijprocessen voor plaatbewerking
Figuur 15.14: schematische voorstelling van een lasersnijkop
Een coaxiale gasstroom wordt gebruikt om het gesmolten materiaal
uit de snijvoeg te blazen. Zie figuur 15.14 op de pagina hierna.
15.3.2.1
Brandsnijden:
Brandsnijden is een standaardmethode die overwegend wordt gebruikt
voor het scheiden van constructiestaal.
Voor het brandsnijden is zuurstof en snijgas nodig. De zuurstof
wordt met drukwaarden tot 6 bar in de snijvoeg geblazen. Daar reageert het opgewarmde metaal met de zuurstof: de oxidatie zet zeer veel
energie vrij – tot het vijfvoudige van de laserenergie – en ondersteunt
de laserstraal. Met brandsnijden kunnen hoge snijsnelheden bereikt
en dikke platen bewerkt worden. Constructiestaal kan bijvoorbeeld tot
diktes van meer dan 30 millimeter worden gesneden.
©2014 - T. Lenoir
15.3.2.2
Smeltsnijden:
Lasersmeltscheiden scheidt alle smeltbare materialen.
Als snijgas wordt bij het lasersmeltscheiden stikstof of argon gebruikt. Dit wordt met drukwaarden tussen 2 en 20 bar door de snijvoeg
gedreven. Argon en stikstof zijn inerte gassen. Dat betekent dat ze niet
reageren met het opgesmolten metaal in de snijspleet, maar blazen
deze naar onderen uit. Tegelijkertijd schermen ze de snijrand van de
lucht af.
Het voordeel: de randen blijven oxidevrij en hoeven niet meer te
worden nabewerkt. Voor het snijden is echter alleen de energie van de
laserstraal beschikbaar.
In dunne platen is de snijsnelheid zo hoog als bij het brandsnijden.
Bij dikkere platen en bij het insteken is de processnelheid lager dan
bij het brandsnijden. Enkele snij-installaties bieden de mogelijkheid
om met zuurstof in te steken en dan met stikstof verder te snijden.
15.3 lasersnijden
15.3.2.3
(Sublimatiesnijden:)
Hoogwaardige snijranden voor fijne snijtaken. Bij deze methode verdampt de laser het materiaal waarbij er zo min mogelijk gesmolten
materiaal ontstaat. De materiaaldamp wekt in de snijvoeg een hoge
druk op, die de smelt naar boven en onderen toe eruit slingert.
Het procesgas, stikstof, argon of helium isoleert de snijvlakken
alleen van de omgeving. Het zorgt ervoor dat de snijranden oxidevrij
blijven. Daarom is een gasdruk van 1 tot 3 bar voldoende.
Er is meer energie nodig om metaal te verdampen dan het te smelten.
Daarom is voor sublimatiesnijden hoge laservermogens nodig en is
deze methode langzamer dan andere snijmethoden. Daartegenover
worden met deze methode wel hoogwaardige snijranden bereikt.
In de plaatbewerking wordt deze methode nauwelijks toegepast. Pas
als de snijtaken bijzonder fijn zijn, wordt deze methode aantrekkelijk.
Daartoe behoort bijvoorbeeld het snijden van stents in de medische
techniek.
Tot de typische materialen tellen:
• kunststoffolie en textiel, die al bij een lage energie verdampen,
en
• materialen die niet kunnen smelten, zoals hout, karton en schuimstoffen.
15.3.3 Warmte beïnvloede zone
©2014 - T. Lenoir
De door de warmte beïnvloede zone is dat gebied, gemeten vanaf de
snijkant, dat door de warmte qua structuur veranderd is. De breedte
hiervan is van belang omdat soms door een vermindering van materiaaleigenschappen dit gedeelte mechanisch verwijderd moet worden
voordat het gesneden product verder in de productie gebruikt kan
worden. Bij lasersnijden is dit < 0,5mm.7
15.3.4 CO2 lasers
De belangrijkste toepassingen van de CO2-laser liggen in de metaalbewerking: lassen en snijden van metaal. Dit is dan ook de meest
gebruikte soort laser in de metaalbouw.
De CO2-laser wordt gebruikt voor het zwaardere werk. Van de
industriële lasers in Europa is ca. 75% van dit type.
Een koolstofdioxidelaser of CO2-laser is een elektrisch gedreven
gaslaser. Het gas in de ontladingsbuis bestaat uit een mengsel van koolstofdioxide, stikstofgas, waterstofgas en helium. CO2-lasers zenden
infrarood licht uit met een golflengte tussen 9600 en 10640 nanometer.8
7 (www.NIL.nl )
8 bron: http://nl.wikipedia.org/wiki/Koolstofdioxidelaser
227
228
snijprocessen voor plaatbewerking
Figuur 15.15: solid state laser
15.3.5 Solid state lasers (Nd:YAG-laser)
Nd:YAG is een acroniem voor "neodymium-gedoteerd YAG-kristal"
(Nd:Y3Al5O12), waarbij YAG staat voor yttrium-aluminium-granaat,
en is een scheikundige verbinding die wordt gebruikt als actief lasermedium voor bepaalde vastestoflasers.
Nd:YAG lasers emitteren licht met een golflengte van 1064 nm, in
het infrarood. Van dit type zijn er ook lasers op 940, 1120, 1320, en
1440 nm.9
Bv.: disclasers; fiberlaser en diodelaser
15.3.5.1
Voordeel ten opzichte van lasers met gasvormig medium:
©2014 - T. Lenoir
snelheid. Doordat deze laser licht ontwikkeld die een golflengte bezit
die door glasvezelkabels verplaatst kan worden is het mogelijk de
bron en de snijtoorts te scheiden. Hierdoor moet er tijdens het snijden
minder massa verplaatst worden wat de snijsnelheid ten goede komt.
Zie figuur 15.15 op de volgende pagina.
15.4
10
waterstraalsnijden
Met abrasief: http://www.youtube.com/watch?v=9_Y8Fn9ciWY
Zonder abrasief: http://www.youtube.com/watch?v=bsDkH5ICRec
Waterstraalsnijden is een manier om vormen uit diverse materialen
te snijden. Er is bijna geen beperking: aluminium, staal, roestvast staal,
glasvezel versterkte plastic, zachte en harde plastic, hout, homogene
9 bron: http://nl.wikipedia.org/wiki/Nd-YAG-laser
10 bronnen:
Omax: http://www.omax.com/news/videos/autoplay/DirectDrivePumps5
http://watersnijmachine.nl/pomp-verschillen
Knuth Werkzeugmaschinen GmbH
http://wetenschap.infonu.nl/techniek/67783-watersnijden-de-techniek-vansnijden-met-water-en-abrasief.html
http://nl.wikipedia.org/wiki/Waterstraalsnijden
gelaagd en gehaard
glas snijden is niet
15.4 waterstraalsnijden
229
©2014 - T. Lenoir
Figuur 15.16: vijf assige CNC waterjet voor het snijden van complexe 3D
stukken
en niet homogene stenen, glas, voedingswaren. . . en dit tot honderden
millimeters werkstukdikte.
Een 2D watersnijmachine kan bewegingen maken in het XY vlak.
Eventueel kan de snijkop enkele graden worden bijgeregeld ten opzichte van het XY vlak. Dit noemt men de A-as.
Een 3D watersnijmachine heeft 5 vrijheidsgraden. De Z-as (op en
neer) en de C-as (rotatie om de Z-as) komen erbij. Met deze machine
kunnen 2,5D stukken geproduceerd worden. De beperking zit hem in
het feit dan de waterstraal altijd volledig door het te snijden product
heen gaat. De Z- as blijft altijd op dezelfde hoogte van het materiaal.
De A-as kan uitwijken tot 60° ten opzichte van een haakse snede.
Deze 3D techniek is nog sterk in ontwikkeling. Zie figuur 15.16 op de
pagina hiernaast.
Een groot voordeel van een waterstraalsnij installatie is de diverse
te snijden materialen. Daar tegenover staat de hoge kost van de verbruiksgoederen ten opzichte van andere snijmethoden. Hierdoor blijkt
een waterjet installatie zich vooral nuttig te bewijzen bij de prototype
bouw.
15.4.1 Werkingsprincipe
15.4.1.1
fase 1: opbouw van de waterdruk
De waterdruk wordt afhankelijk van de gekozen leverancier op twee
mogelijke manieren opgebouwd. De eerste mogelijkheid is door een
mechanische pomp direct aan te drijven via een elektromotor. De
tweede mogelijkheid is door gebruik te maken van een intensifier
pomp, welke op zijn beurt bediend wordt door hydraulische druk.
Beiden zijn schematisch weergegeven in figuur 15.17 op pagina 231.
Bij het direct drive systeem wordt een elektromotor rechtstreeks
gekoppeld aan een krukas. Het toerental van de elektromotor kan
men laten variëren met behulp van een frequentieregelaar. Hierdoor
Bij sommige
toestellen is het
mogelijk om de Z-as
een gekromt
werkstuk “te laten
volgen”.
230
snijprocessen voor plaatbewerking
kan men een gewenste hoeveelheid water op een gewenste druk brengen. De krukas bedient drie lineaire en radiaal geplaatste keramische
plunjers die elk na 120° verdraaiing van de krukas hun bovenste dode
punt bereiken en dus afwisselend en overlappend hun waterinhoud
zullen persen in de persleiding. Via deze methode wordt 90 tot 95%
van het elektrische vermogen naar de snijkop overgebracht. 11
De tweede methode is door gebruik te maken van een intensifier. Dit
is een hydraulisch bediende dubbelwerkende axiale plunjerpomp, al
dan niet uitgevoerd met keramische plunjers. Doordat het oppervlak
waar de hydraulische olie op werkt veel groter is dan het oppervlak
waar het water kracht op uitoefent kan men de waterdruk verhogen
tot de werkdruk. Het debiet van de hydraulische olie is uiteraard veel
hoger dan dat van het water. De benodigde hydraulische druk wordt
opgewekt aan de hand van een elektrisch aangedreven hydraulische
pomp. De bewegingsrichting van de cilinder in de intensifier wordt
door een controleklep bediend. De hydraulische olie kan vervolgens
terug naar het oliereservoir afgevoerd worden waarna het terug kan
hergebruikt worden in een volgende cyclus. Om dit oliereservoir niet
onnodig groot te moeten uitvoeren zal de olie moeten afgekoeld worden voor het in het reservoir uitkomt. Dit type waterjet kan 60 tot 65%
van het geleverde elektrische vermogen naar de snijkop overbrengen.
Voor meer info over het vermogen aan de snijkop bij deze twee type
waterjets kan je volgende link raadplegen:
http://www.drolsenslab.com/abrasive-waterjet-technology/
how-50-hp-at-60000-psi-outperforms-50-hp-at-87000-psi-in-abrasive-waterjet-c
©2014 - T. Lenoir
15.4.1.2
fase 2: vormen van de snijstraal
Zie figuur 15.18 op pagina 232. Door een met robijn of (kunst)diamant
belegde spuitkop en een straalbuis (10) wordt water met een druk
gaande tot 6000 bar gespoten. De waterstraal is door de combinatie
met een abrasief snijzand (~schuurmiddel) zó krachtig dat vrijwel elk
materiaal ermee gesneden kan worden. Om ervoor te zorgen dat de
straal niet door de machine snijdt wordt het te snijden werkstuk boven
of in een waterreservoir geplaatst. Het water vangt de energie van de
straal op.
Waterstraalsnijden kan met en zonder abrasief (snijzand). Waterstraalsnijden zonder abrasief wordt toegepast om dunne kunststoffen,
schuimen, papier, textiel en (bevroren) voedsel mee te snijden. De
straalbuis heeft doorgaans een diameter van 0,1 - 0,3 mm.
Om harde en/of slijtvaste materialen, zoals staal, keramiek of graniet, te snijden wordt fijn snijzand aan de waterstraal toegevoegd.
Dit heet ’abrasiefsnijden’. Het snijden met abrasief zal sneller gaan
dan zonder en zal een nauwkeurigere snede opleveren. Een normaal
watersnijbedrijf gebruikt per liter water, 0,631 kg abrasief met een
korrelgrootte van 80 mesh. Om de machine zo min mogelijk te beschadigen wordt het abrasief op het laatst mogelijke moment aan de
waterstraal toegevoegd, dit is in de spuitkop.
11 ref: http://www.youtube.com/watch?v=_cc7CUOzmLM&feature=youtu.be
©2014 - T. Lenoir
15.4 waterstraalsnijden
Figuur 15.17: waterjet intensifier vs. direct drive
231
232
snijprocessen voor plaatbewerking
©2014 - T. Lenoir
Figuur 15.18: schematische weergave waterjet
De abrasiefsnijmachine gebruikt water dat op druk is gebracht tot
6000 bar door een hogedrukpomp en wordt geleid door een smalle
opening van saffier (2) met een extreem hoge snelheid. Dit is ongeveer
twee en een half keer de snelheid van het geluid (+- 850m/s of 3060
km/u). Een hogere druk betekent een verhoging van de snijsnelheid
(alhoewel dat het water volumedebiet verminderd) maar resulteert
ook in een snellere slijtage van de slijtonderdelen.
Na de (kunst)diamant of saffier (2) komt de mengkamer (3) en
vervolgens de toevoer van het abrasief (11). Door het venturi effect
ontstaat een onderdruk in de mengkamer (3) en wordt het abrasief
aangezogen en vermengen zich het water en het abrasief in de mengpijp (nozzle) (10). Als er meer watervolume door de mengkamer gaat,
wordt de onderdruk groter en wordt er meer abrasief aangezogen. Dit
resulteert in een hogere snijsnelheid. De waterstraal met slijpmiddel
verlaat met een snelheid van 300 meter per seconde de mengpijp.
Bij abrasiefsnijden is de diameter van de mengbuis 0,35 (ref: OMAX
MicroJet Nozzle) tot 1,1 mm.
De straal met abrasief spuit door het werkstuk (6). De snijbeweging
is een slijpproces, waarbij de krachten en bewegingen door het water
worden veroorzaakt. Deze methode geeft een beter resultaat dan door
middel van een massieve slijpsteen.
De snelheid en de kwaliteit van de snede waarmee de verschillende
materialen gesneden kunnen worden zijn afhankelijk van vele factoren:
• de druk van het water (aan de snijkop),
• de hoeveelheid water wat door de (kunst)diamant gaat,
• de kwaliteit van het abrasief,
• de maat van het abrasief, 50 tot 220 mesh (korrelgrootte),
• de aansturende software,
15.4 waterstraalsnijden
• de gebruikte hardware (type geleidingen, spindels, tandheugels,...)
• de te snijden contour.
Figuur 15.19: Snijsnelheid [mm/min] in laaggelegeerd staal in functie van de
werkstukdikte [mm]. Parameters:druk:3500[bar], gemiddelde
kwaliteit, abrasief mech 80, nozzle 0.030” (0,762mm)
15.4.2 Typische product flow
12
©2014 - T. Lenoir
Om de watersnijmachine in zijn geheel uit te leggen, volgen we
een ontwerp van begin tot eind, geïllustreerd door middel van een
schematische tekening van een doorsnee watersnij machinehal: zie
figuur 15.20.
Een ontwerper zendt zijn CAD-bestand (.dxf) naar het watersnijbedrijf. Een medewerker schoont dit bestand op en kijkt wat de snelheid
moet zijn van de afzonderlijke lijnen. Rechte lijnen kunnen veel sneller
gesneden worden om een bepaalde kwaliteit de behalen dan krommen. Het bestand gaat vervolgens door een nesting-programma. Dit
programma past alle te snijden onderdelen zo efficiënt mogelijk in de
plaat. Vervolgens gaat dit bestand naar een computer in de machinehal
(1). Deze berekent de meest ideale route van de spuitkop.
12 Bron www.wetenschap.infonu.nl
Figuur 15.20: schematische weergave waterjet machinehal
233
234
snijprocessen voor plaatbewerking
©2014 - T. Lenoir
In de computer staan alle platen uit het magazijn (2). De plaat waar
de onderdelen uit gesneden zullen worden wordt nu op de steunbalken in de snijbak (4) gelegd. De steunbalken zijn dunne metalen
platen die naast elkaar liggen in de snijbak en de te snijden plaat ondersteunen. De steunbalken beschermen de machine voor de snijstraal.
Deze gaan ongeveer twee maanden mee.
Vervolgens wordt de materiaalsoort, dikte en nulpunt ingesteld in
de machine. In sommige gevallen moet de plaat worden vastgeklemd.
Wanneer op start wordt gedrukt beginnen de machinepompen (5)
het water op druk te brengen. Om de machine en de pompen te beschermen tegen corrosie is dit water eerst behandeld. Eens op druk
gebracht gaat het via enkele leidingen naar de spuitkop (6). De leidingen gaan vanwege de hoge druk en corrosie niet zo lang mee.
Leidingen van 6 mm gaan zo’n 1200 snijuren mee, dunnere leidingen
van 2 mm zo’n 500 uur.
Naast de pomp staat een silo met abrasief (7), door de zwaartekracht en de eerder beschreven onderdruk wordt het abrasief in de
snijkop aangezogen. Het abrasieve water gaat nu door de snijkop met
diamanten opening. Deze diamant gaat zo’n 1200 uur mee. Daarna is
de snijkwaliteit niet meer te waarborgen. Vervolgens gaat het water
door de plaat, met een snelheid van 4500 km/uur. De spuitmond staat
3 mm boven de plaat om botsen te voorkomen. Hoe dichter de snijkop,
hoe beter de snijkwaliteit.
Het water met abrasief komt terecht in een grote snijbak en wordt
van onder af weggezogen (8). Het water komt in een grote zak (9)
terecht. Het water stroomt weg en het zand blijft zitten. Als de zak vol
zit wordt deze tijdelijk opgeslagen (10) en wordt vervolgens als chemisch afval weggebracht. Het water, waar ondertussen een groot deel
van het zand uit gefilterd werd wordt terug in de bak gevoerd en opgezogen (11). In twee tanks (12) moet dit water 24 uur bezinken waarna
het via de riolering afgevoerd mag worden. Als de machine klaar is
met snijden kunnen de onderdelen opgepakt worden. Nabewerking is
in veel gevallen niet nodig.
15.4.3 Te snijden materialen
• Steenachtige materialen: marmer, graniet, keramiek, porselein,
gips etc.
• Glas: vlakglas, dubbel glas, gewapend glas etc.
• Metalen: roestvast staal, staal, messing, koper, titanium, aluminium etc.
• Speciale materialen: hout, cement, pakkingen, composietmateriaal etc.
• Technische materialen: rubber, isolatiemateriaal, foam, plexiglas,
leer, glaswol, steenwol en kunststoffen.
• Samengestelde materialen: hout met verlijmde metalen, trespa
met dubbelzijdig verlijmd aluminium, etc.
15.4 waterstraalsnijden
Gehard glas kan niet door middel van waterstraalsnijden bewerkt
worden.
15.4.4 Voordelen
• vrijwel braamloze snede.
• de snede is van constante, hoge kwaliteit.
• koel snijden, dus ook geschikt voor composieten en plastics.
• geen vervorming of verkleuring.
• er wordt geen warmte in het materiaal gebracht waardoor de
eigenschappen van het materiaal gelijk blijven.
• niet chemisch: er ontstaan tijdens het scheidingsproces geen
giftige dampen (zoals bij laser snijden)
15.4.5 Nadelen
Doordat het een proces is waarbij het medium water gebruikt wordt,
mag het te bewerken materiaal geen reactie aangaan met water. Daarbij
zijn o.a. fluorescerende kunststoffen (welke bekend zijn doordat ze
in het donker oplichten), een materiaalsoort welke met water kan
reageren. Door het vrijkomen van zichtbare rookontwikkeling uit de
reactie met water zijn zo onverwachte situaties voor het bedienend
personeel ontstaan.
Andere ongeschikte materialen zijn papier, karton en zacht hout
waarbij het water in het materiaal kan trekken. Kromtrekken kan zo
het gevolg zijn.
©2014 - T. Lenoir
15.4.6 Kosten
• Investering in de machine (al snel 120 000 euro)
• Benodigd oppervlak
Tijdens het snijden:
• Water (tot 5 liter per minuut)
• Snijzand (tot 3 kg per minuut)
• Olie om de machine te smeren
• Zand (met stukjes materiaal) af te voeren als chemisch afval
Onderhoudskosten
Onderhoudskosten
• Leidingen (500 tot 1000 uur)
• mengpijp (na 70 snijuren vervangen)
235
236
snijprocessen voor plaatbewerking
materiaaldikte [mm]
2
5
10
15
20
25
30
S235
1,1
2,6
5,5
8,9
12,7
16,9
21,5
Al2024
0,5
1,1
2,2
3,5
4,9
6,4
7,9
Tabel 15.1: Richttijd waterstraalsnijden per lopende meter (in minuten) voor
het waterstraalsnijden (zonder perforaties, gemiddelde snijkwaliteit). (orifice 0.320 mm; 4136 bar)
©2014 - T. Lenoir
Figuur 15.21: snijparameters waterjet
• snijkop(na 300 snijuren vervangen)
Gemiddeld gezien kan 25 euro per uur gerekend worden enkel en
alleen om de verbruikskosten te dekken! Dit is dus een kostprijs
zonder manuren, afschrijving en winst in rekening te brengen. Indien
je de snijtijden uit tabel 15.1 op de pagina hierna verrekend, samen
met een realistisch ingeschatte opstel- en nabehandeltijd, uurloon van
de werknemer, winst per uur en afschrijfkost, dan kan je een idee
krijgen van de kostprijs voor het snijden van een bepaald werkstuk.
15.4.7 Snijparrameters
In tabel 15.1 op de volgende pagina wordt een richttijd weergegeven voor het snijden in S235 en Al2024. Voor RVS kan ongeveer de
zelfde waarde gebruikt worden als S235. Deze snijtijden gelden zonder
perforaties en met een gemiddelde snijkwaliteit.
Zie figuur 15.21 op de pagina hierna.
15.5 overzicht en vergelijking snijprocessen
Figuur 15.22: toleranties waterjetsnijden
15.4.8 Haalbare toleranties
Zie figuur 15.22.
15.5
overzicht en vergelijking snijprocessen
©2014 - T. Lenoir
Zie tabel 15.2 op de pagina hierna.
237
Waterstraal
snijden (met
abrasief)
Laser snijden
*Zacht staal
Plasma
snijden
Alle materialen
RVS
**Staal
+- 0,10
+- 0,05
+- 0,2
+- 1,0
5
12
10
3
1000 slagen/min of 5 m/min
150
3 -1000
0,2-10
0,2-10
1-200
20
35
100
Niet-en laaggelegeerd staal
Autogeen
snijden
0,1
60 slagen/min
Maximale dikte [mm]
aluminium
Alle metalen
Ponsen /
nibbelen
0,1
Maximale snelheid [m/min]
120
Alle metalen
Knippen
Maximale nauwkeurigheid [mm]
RVS
Materiaal
Proces
©2014 - T. Lenoir
238
snijprocessen voor plaatbewerking
Tabel 15.2: overzicht snijprocessen *Alle elektrisch geleidende metalen; **alle
metalen
VEILIGHEID: DE BELANGRIJKSTE RISICO’S BIJ HET
LASSEN
1
16.1
lasrook
De lucht die we inademen moet zo schoon mogelijk zijn. Zelfs de
kleinste stofdeeltjes kunnen al grote schade aanrichten. Ook gassen
en dampen kunnen een groot risico vormen voor de gezondheid. Als
onvoldoende maatregelen genomen worden dan kan op korte termijn
acute vergiftiging optreden en op lange termijn een ernstige ziekte.
Eerst moet blootstelling worden voorkomen door de ontwikkeling van
lasrook helemaal tegen te gaan. Lukt dit niet, dan moet de vrijkomende
rook bij de bron worden aangepakt, door plaatselijke (zie figuur 16.1
op de volgende pagina) of (in tweede instantie) ruimtelijke ventilatie.
Als de voorgaande opties onvoldoende bescherming bieden dan wordt
adembescherming toegepast. Zie figuur 16.2 op de pagina hierna.
16.2
boogstraling
2
De boog kan drie soorten straling opwekken: ultraviolette straling,
zichtbaar licht en infrarode (warmte) straling. De risico’s hierbij worden weergegeven in tabel 16.1.
De straling op het lichaam kan direct van de boog komen of worden
weerkaatst via een glimmend of reflecterend oppervlak.
©2014 - T. Lenoir
16.2.0.1
Beschermende maatregelen
zie figuur 16.3.
• Bescherm gelaat en ogen met een geschikte lashelm voorzien
van lasglas met het juiste beschermfilter (“shadenummer” met
overeenkomende grijstint: zie figuur 16.2 op pagina 242. Zie
tabellen 16.2 en 16.3 op pagina 242).
• Bescherm het lichaam door het dragen van geschikte kleding.
1 Bron: Lastechniek juli/augustus 2011, Maurice Mol en Leo Vermeulen
2 Bron: www.ntg-emmen.nl
Ultraviolet licht
Huidaandoeningen en lasogen
Zichtbaar licht
Verminderd gezichtsvermogen
Infrarood licht
Huid- en oogaandoeningen
Tabel 16.1: risico’s bij straling
239
16
240
veiligheid: de belangrijkste risico’s bij het lassen
©2014 - T. Lenoir
Figuur 16.1: plaatselijke afzuiging
Figuur 16.2: persoonlijke luchttoevoer
16.3 elektriciteit
241
Figuur 16.3: stralingsbescherming
Figuur 16.4: Toegelaten openboogspanning. De vermelde waarden zijn effectieve waarden voor wisselspanning en gemiddelde waarden
voor gelijkspanning. De waarden tussen haakjes gelden voor een
automatisch toestel in een afgesloten ruimte zonder aanwezige
personen.
• Bescherm personen in de omgeving van de lasboog met nietreflecterende gordijnen of schermen.
©2014 - T. Lenoir
16.3
elektriciteit
Het lassen met gelijkstroom is in het algemeen veilig omdat hierbij
meestal geen hogere spanningen dan 100V worden gebruikt. De open
spanning van gelijkstroomtoestellen ligt bij het elektroden- en TIGlassen gemiddeld tussen 45 en 95 V met een rimpel van maximaal 1,5
%. Wanneer er met wisselstroom wordt gelast, levert de lastransformator gewoonlijk een open spanning van 65 tot 80 V Zie figuur16.4 3 , die
nodig is om de boog te ontsteken (nullast- of ontsteekspanning). Alle
onder spanning staande delen van de lastransformator, ook die van
de laszijde (secundaire zijde) moeten volledig tegen aanraking zijn
beschermd. De las- en werkstukkabels moeten goed geïsoleerd zijn en
in degelijke staat verkeren. Het is ook zeer belangrijk om de kleding
en vooral lashandschoenen goed droog te houden.
16.3.1 Brand
4
3 Bron: http://users.telenet.be/my_site/Documenten%20BTV/VLAMBOOGLASSEN.PDF
4 Bron: www.ntg-emmen.nl
100V gelijkspanning
wordt in normale
(droge)
omstandigheden
beschouwd als de
grens tussen veilig
en onveilige
spanning.
50V wisselspanning
wordt in normale
(droge)
omstandigheden
beschouwd als de
grens tussen veilig
en onveilige
spanning.
©2014 - T. Lenoir
15
15
15
Tabel 16.2: Correcte beschermfilter (shadenummer) ifv stroomsterkte in lasproces, stroom in Ampère
Toepassing
Shadenummer
Solderen
2
Braseren
3 of 4
Snijden tot 25 mm
3 of 4
25mm< Snijden< 125mm
4 of 5
125mm<Snijden
5 of 6
Lassen =< 3mm
4 of 5
3mm< Lassen<12mm
5 of 6
12mm<Lassen
6 of 8
Tabel 16.3: beschermfilter (shadenummer), te gebruiken bij het werken met
een zuurstofacetyleenvlam
≥500
≥450
14
14
14
14
≥400
≥350
≥300
≥275
13
13
13
13
14
14
14
13
13
12
≥250
≥225
≥200
≥175
12
12
12
12
13
13
10
12
≥150
≥125
≥100
11
11
11
11
12
11
10
10
10
≥80
10
≥60
≥40
9
≥30
11
11
10
≥20
11
9
≥15
10
(+CO2 )
Alu
Staal
Staal
Stroom
Aluminium
BMBE (MMA)
Shade
BMBE (MMA)
MIG
MIG
TIG
MAG
Gutsen
12
veiligheid: de belangrijkste risico’s bij het lassen
Plasma
242
16.4 explosie
Aan het werken met gassen zijn risico’s verbonden. Bovendien kunnen de vlam en de boog bij het lassen en snijden een gevaar voor brand
opleveren. Bij het bestrijden van brand moet het voor het materiaal
geschikte blusmiddel worden gebruikt. Klasse C branden, zoals bijvoorbeeld bij brandbare gassen als acetyleen, kunnen het best worden
gedoofd door de gastoevoer af te sluiten. Water en schuimblussers
dienen niet te worden gebruikt in de nabijheid van onder spanning
staande elektrische apparatuur.
16.3.1.1
Veiligheidsmaatregelen
• Verwijder brandbare materialen uit de omgeving van de lasplek.
• Dek achtergebleven brandbare materialen af met brandwerend
materiaal.
• Kijk voor het lassen of de geschikte blusmiddelen voorhanden
zijn.
• Controleer na het lassen de omgeving van de lasplek nog gedurende een uur.
16.4
explosie
Indien gelast wordt aan een tank of vat waarin een explosieve of
brandbare stof opgeslagen was bestaat de kans op een explosie.
16.4.0.1
Veiligheidsmaatregelen
• Verwijder explosieve materialen door uitstomen of uitkoken.
©2014 - T. Lenoir
• Indien voorgaande niet mogelijk is vul dan het vat met water,
een inert gas of laat er stoom door stromen. Wees ervan bewust
dat er tijdens het lassen zeker geen zuurstof in de tank/vat kan
binnendringen.
Lassen in besloten ruimten
In besloten ruimten kan een concentratieverhoging ontstaan van
giftige dampen of gassen die tijdens het lassen ontstaan.
Indien beschermgassen gebruikt worden tijdens het lassen kan
verstikkingsgevaar ontstaan door zuurstoftekort.
16.4.0.2
Veiligheidsmaatregelen
• Zorg voor zo veel mogelijk ventilatie.
• Gebruik persoonlijke adembeschermingsmiddelen (de leeflucht
wordt van buiten de besloten ruimte gehaald.)
• Neem geen gascilinders mee in de besloten ruimte.
• Controleer de apparatuur op gaslekkage.
• Zorg voor getraind personeel die kan ingrijpen in geval van
nood.
243
244
veiligheid: de belangrijkste risico’s bij het lassen
16.5
lawaai
Als algemene richtlijn geldt, dat als een gesprek in een ruimte moeilijk
te verstaan is, het aannemelijk is dat het geluidsniveau onaanvaardbaar
hoog is. Vanaf lawaai boven de 85dB(A) is het verplicht gehoorbeschermers te dragen. Sommige lasprocessen produceren lawaai, vooral de
hoogfrequente lasprocessen, dus zal er in bepaalde gevallen moeten
gelast worden met gehoorbescherming. Slijpen met een handslijpmachine kan geluid produceren met een niveau in de orden van 108
dB(A).
16.5.0.1
Veiligheidsmaatregelen
• Isoleer de geluidsbron.
• De operator dient zicht te beschermen door het dragen van
geschikte gehoorbescherming.
16.6
werkhouding
Het is belangrijk om het lassen vanuit een moeilijke positie zoveel
mogelijk te voorkomen. Dit kan door de juiste werkvolgorde te kiezen.
Goede arbeidsomstandigheden beginnen op het tekenbord. Raadpleeg
als constructeur/ ontwerper daarom een ervaren lasser. Er kan in
sommige gevallen gebruik gemaakt worden van lasmanipulatoren ter
bevordering van de werkhouding.
16.6.0.1
Voorkom dat de lasser:
• Lange tijd moet rechtstaan in dezelfde positie.
• Voorovergebogen moet staan of zitten.
©2014 - T. Lenoir
• Zijwaarts geleund moet staan of zitten.
• Liggend moet werken.
• Knielend moet werken.
16.7
gouden tips en informatie om veilig om te gaan met
een autogeen las- en snijinstallatie
16.7.1 Drukregelaars (EN 2503)
onderhoud
• Controleer de schroefdraadaansluitingen op hun lekdichteid,
gebruik hiervoor een leakfinder.
• Controleer of de manometers een juiste druk aangeven door
eraan te draaien.
16.7 gouden tips en informatie om veilig om te gaan met een autogeen las- en snijinstallat
– Draai hiervoor de instelknop pas open (= indraaien) na het
openen van de flessen en controleer of de druk gelijkmatig
stijgt
gouden tips
• Gebruik nooit smeermiddel!
• Het wordt aangeraden om de drukregelaars te vervangen na vijf
jaar dienst, zelfs als ze nog werken.
• Nooit afdichten met vlas en vet.
16.7.2 Slangen (EN 559)
onderhoud
• Inspecteer de volledige lengte van de slangen door ze te plooien,
om er zeker van te zijn dat ze in goede staat zijn.
• Controleer op scheuren, verduring en zwellingen. Indien dit
aanwezig is niet meer gebruiken en vervangen.
gouden tips
• Controleer elk half jaar.
• Vervang minstens om de drie jaar.
• Kies voor koppelingen met nijpverbinding of hydraulisch.
16.7.3 Snelkoppelingen (EN 561)
onderhoud
©2014 - T. Lenoir
• Controleer of de koppelingen veilig sluiten.
• Controleer de lekdichtheid in gebruik, met correcte werkdruk.
Eerst met de koppelingen gekoppeld, dan met het vrouwelijke
deel ontkoppeld
gouden tip Vervang altijd uw snelkoppelingen als er een incident
is (pletting, beschadiging) of in geval van lekkage.
16.7.4 Terugslagveiligheden (EN 730-1)
Dit zijn vitale veiligheidselementen. Ze voorkomen vlamterugslag (als
de vlam van de brander terugslaat). Best plaatst men ze bij de brander
of gebruikt men een type brander met ingebouwde terugslagkleppen.
Het is aangeraden om bij de flessen ook een set terugslagkleppen te
plaatsen.
246
veiligheid: de belangrijkste risico’s bij het lassen
gouden tips
• Altijd vervangen als er een terugslag of beschadiging is.
• Aanbevolen wordt om de terugslagkleppen te vervangen om de
drie jaar, ongeacht hun staat.
16.7.5 Vlamdovers
Een vlamdover is niet hetzelfde als een terugslagveiligheid. Een vlamdover wordt gemaakt van poreus sintermateriaal en heeft meestal de
vorm van een holle cilinder.
Een vlamdover wordt als extra veiligheid gemonteerd op de ontspanners aan de fles, zeker als er zich personen in de buurt van de
potentiële explosiezone kunnen bevinden. Het gekozen type hangt af
van het totale debiet dat noodzakelijk is om alle aangesloten units te
voeden.
16.7.6 Brander (EN 5172)
onderhoud
• Controleer de inlaataansluitingen.
• Controleer de kranen op hun lekdichtheid.
• Controleer of de lastip en snijbek in goede staat en lekdicht zijn.
©2014 - T. Lenoir
vlaminslag Vlaminslag wordt veroorzaakt, doordat de uitstroomsnelheid van een gas bij lassen en branden, lager is dan de verbrandingssnelheid.
Bij vlaminslag gaat de vlam terug tot het punt waar het gas wordt
gemengd en brandt daar met een sissend geluid verder. Zet men de
brander niet uit, dan zal deze beschadigen of zelfs worden vernield.
Wanneer de vlam in de mengkamer is geslagen, dan hoort
men bij een vlaminslag meerdere knallen of fluiten van de
brander.
Een vlaminslag kan veroorzaakt worden door:
• Te langzaam uitstromen van het gasmengsel door te laag ingestelde zuurstofdruk.
• Opspattend materiaal sluit het mondstuk gedeeltelijk af(brandersmond
afstrijken op het houten balk of plank).
• De brandersmond raakt het smeltbad en wordt tijdelijk geblokkeerd.
• Het mondstuk van de brander is te heet geworden (afkoelen in
water, met een geopende zuurstofkraan).
• De boring van het mondstuk is uitgesleten (monteer een nieuw
mondstuk).
16.7 gouden tips en informatie om veilig om te gaan met een autogeen las- en snijinstallat
• Er is te weinig acetyleen in het gasmengsel
• Er wordt gesneden in sterk verroeste materialen.
©2014 - T. Lenoir
vlamterugslag Bij vlamterugslag dringt de vlam via de mengkamer in de gasleiding, treedt ongewenste vermenging op en kan
de vlam zich een weg vreten door de gehele leiding. Bij ‘knallen’ en
‘vlaminslag’ blijft de schade beperkt tot de brander.
Bij vlamterugslag wordt schade toegebracht aan de gasleiding en
het overige gassysteem. De neiging tot vlamterugslag en ongewenste
vermenging hangt voor een deel af van de brander-constructie. De
meeste vlamterugslag incidenten zijn echter terug te voeren op bedieningsfouten en/of een slechte staat van onderhoud van de brander.
Figuur 16.5: Vlaminslag
voorkomen van vlamterugslag Om een vlamterugslag te
voorkomen dient men als volg te handelen:
• Zorg dat de wartelmoer van de brander goed vastzit.
• Blaas voor het aansteken van de brander eerst de slangen door.
• Controleer vooraf de zuigwerking van de brander, door de acetyleenslang los te draaien en een (natte) vinger tegen de inlaat
van het slang puntstuk of tule te houden. Is de zuig-werking
gering, dan mankeert er iets aan de brander.
©2014 - T. Lenoir
17
“ WAT H E B B E N W E VA N D A A G G E L E E R D ? ”
1. Informatie links van het lassymbool verwijst naar:
a) De lengte van de las
b) lasgrootte
c) De grootte van de elektrode
d) Het aantal benodigde lasrupsen (passen)
Figuur 17.1: vraag 1
Antwoord 1: b Uitleg: Het getal links naast het symbool geeft de
grootte van de lasdoorsnede aan. Dit kan de keelhoogte a zijn,
de zijdelengte z of de keelhoogte inclusief de inbrandingsdiepte
s.
2. Welke van de volgende elektroden mag alleen in vlakke en
horizontale posities worden gebruikt?
a) E7024
b) E6010
c) E7018
©2014 - T. Lenoir
d) E6013
Antwoord 2: a Toelichting: In de AWS A5.1-classificatie verwijst
het derde cijfer van BMBE-elektroden (Eng. SMAW-elektroden)
naar de laspositie. Een "1" geeft aan dat de elektrode geschikt
is voor alle posities, A "2" betekent dat het gesmolten metaal zo
vloeibaar is dat de elektrode alleen in de vlakke positie voor alle
lassoorten en alleen in horizontale positie voor hoeklassen kan
worden gebruikt.
3. De thermische behandeling die gewoonlijk volgt op afschrikken
en de ductiliteit van het metaal verhoogt:
a) Stressverlichting
b) Tempering
c) Harden
d) Normaliseren
249
250
“wat hebben we vandaag geleerd?”
Antwoord 3: b Uitleg: Tempereren is een warmtebehandelingstechniek toegepast op ferrolegeringen, zoals staal of gietijzer, om
grotere taaiheid te verkrijgen door de hardheid van de legering
te verminderen. De vermindering van de hardheid gaat meestal
gepaard met een toename van ductiliteit, waardoor de brosheid
van het metaal wordt verminderd.
4. Vraag: De lasvariabelen die invloed hebben op de warmteinbreng zijn:
a) Spanning en stroom
b) Stroom en voortloopsnelheid
c) Spanning, stroom en voortloopsnelheid
d) Voltage, voortloopsnelheid en voorverwarmingstemperatuur
Antwoord 4: c Uitleg: De factoren die van invloed zijn op de
warmte-invoer zijn: Amperage (I), Voltage (U) en voortloopsnelheid (v). Warmte-inbreng (Eng. Heat Input HI) = I.U / v
5. Vraag: Gebruik van voorverwarmen resulteert in:
a) Een snellere koelsnelheid en een bredere door warmte beïnvloede zone (HAZ)
b) Een snellere koelsnelheid en een smallere door warmte
beïnvloede zone (HAZ)
c) Langzamere koelsnelheid en bredere door warmte beïnvloede zone (HAZ)
d) Langzamere koelsnelheid en smallere door warmte beïnvloede zone (HAZ)
©2014 - T. Lenoir
Antwoord 5: c Uitleg: Voorverwarmen verlaagt de koelsnelheid
en vergroot de warmte beïnvloede zone (HAZ)
6. Vraag: In BMBE (Eng. SMAW) resulteert een toename van de
booglengte in:
a) Verhoogde stroom; Verhoogde spanning
b) Verminderde stroom; Verhoogde spanning
c) Verhoogde stroom; Verminderde spanning
d) Verminderde stroom; Verminderde spanning
Antwoord 6: b Toelichting: Naarmate een lasser de booglengte
vergroot, neemt de weerstand in het lascircuit toe vanwege de
grotere opening die de stroom moet kruisen. Deze toename
in weerstand veroorzaakt een afname van de stroom door de
boogopening en een toename van de spanning.
7. Vraag: Welke soort wolfraamelektrode is in TIG (Eng. GTAW)
geschikt voor het lassen van aluminium?
a) EWPLa-1
b) EWPTh-2
“wat hebben we vandaag geleerd?”
c) EWZr
d) EWP
Antwoord 7: d Uitleg: EWP (zuiver wolfraam) wordt vrij vaak gebruikt voor het lassen van aluminium vanwege het vermogen om
een "bol" -uiteinde te vormen bij verhitting. Met een kogeleinde
in plaats van een scherpere punt, is er een lagere stroomconcentratie die de kans op beschadiging van de wolfraamelektrode
verkleint.
8. Vraag: Wat is de mogelijke oorzaak van een onvolledige doorlassing in een V-las met doorlassing?
a) Lage stroominstelling
b) Overmatige grootte van de wortelhoogte
c) Beide (a) & (b)
d) Overmatige grootte van de wortelopening
Antwoord 8: c Uitleg: Onvolledige doorlassing is wanneer de
las niet door de onderkant van de plaat of binnenkant van
de buis komt. Onvolledige doorlassing treedt op wanneer het
wortelgebied van beide zijden niet is gebruikt. Typische onvolkomenheden kunnen zich voordoen in de volgende situaties: een
te dikke wortelhoogte in een stuiklas; een te kleine vooropening
(Eng. root gap); misplaatste lassen; onvolledige wortelfusie bij
gebruik van een te lage stroomsterkte (warmte); een te kleine
schuine hoek; een te grote elektrodediameter.
9. Vraag: Welke soorten BMBE- elektroden (Eng. SMAW-elektroden)
hebben extra behandeling nodig?
a) Basis
b) Cellulose
©2014 - T. Lenoir
c) Rutiel
d) Allemaal
Antwoord 9: a Uitleg: basiselektroden zijn bedekt met een flux
die hygroscopisch is (~absorbeert gemakkelijk vocht uit de lucht).
Deze fluxcoating brandt en wordt omgezet in een beschermend
gas dat het smeltbad beschermt tegen atmosferische verontreinigingen zoals waterstof, stikstof, zuurstof en andere. Als deze
verontreinigingen in het smeltbad terechtkomen, zullen ze defecten zoals scheuren en porositeit (wormopeningen) veroorzaken.
Als gevolg hiervan moeten basiselektroden worden gebakken en
in de oven worden gehouden tot gebruik.
10. Vraag: Welke van de NDO-methoden is niet geschikt om defecten
onder het oppervlak te detecteren?
a) Magnetisch onderzoek (MT)
b) Radiografisch testen (RT)
c) Ultrasone testen (UT)
251
252
“wat hebben we vandaag geleerd?”
d) Penetrant testen (PT)
Antwoord 10: d Uitleg: Penetrant testen (PT) wordt gebruikt
voor het detecteren van het gietstukken, smeden en lassen van
oppervlaktegebreken zoals haarscheurtjes, porositeit van het oppervlak, lekken in nieuwe producten en vermoeiingsscheuren op in
gebruik zijnde componenten.
11. Vraag: Welk oxide wordt niet gebruikt in zuiver wolfraam om
TIG elektroden (Eng. GTAW-elektroden) te produceren?
a) Zirkonium (ZrO2)
b) Thorium (ThO2)
c) Aluminium (Al2O3)
d) Cerium (CeO2)
Antwoord 11: c Uitleg: De toevoeging van Zirconium, Cerium,
Thorium en Lanthaan aan zuiver wolfraam verbetert de "elektronenemissiecapaciteit", wat de stabiliteit van de boog verbetert en
ook kan helpen bij het starten van de boog.
12. Vraag: Wat is de minimale treksterkte van E7018 op MPa-schaal?
a) 460 MPa
b) 480 MPa
c) 510 MPa
d) 570 MPa
Antwoord 12: b Uitleg: Twee (of drie) begincijfers van elektrodeidentificatie geven de minimale treksterkte aan gemeten in ksi.
Minimale treksterkte van E7018: 70 ksi = 70.000 psi 1 MPa x 146
= 1 psi. Dus, minimale treksterkte van E7018: 480 MPa.
13. Vraag: De staart van een lassymbool kan worden gebruikt voor:
©2014 - T. Lenoir
a) aanduiding van de lasprocesvereisten
b) aanduiding van de vereisten van de lasprocedure
c) geeft de vereisten voor de laselektrode aan
d) Al het bovenstaande
Antwoord 13: d Toelichting: De staart van het lassymbool wordt
gebruikt om de las- of snijprocessen aan te geven, evenals de
lasspecificatie, procedures of de aanvullende informatie die moet
worden gebruikt bij het maken van de las.
14. Vraag: Welk type MIG/MAG (Eng. GMAW)-metaaloverdracht
heeft de minste penetratie tot gevolg?
a) Globulaire boog
b) Kortsluitboog
c) Sproeiboog
d) Gepulseerde boog
“wat hebben we vandaag geleerd?”
253
Antwoord 14: b Uitleg: Omdat kortsluitbooglassen plaatsvindt
bij de laagste stroom- en spanningsbereiken, is de penetratie
lager dan bij andere typen MIG/MAG-metaaloverdracht.
15. Vraag: Wat betekent het derde nummer van het elektrode-identificatiesysteem
volgens AWS A5.1 in BMBE (Eng. SMAW)? (Exxxx)
a) Minimale treksterkte
b) Chemische samenstelling
c) Laspositie
d) Elektrische stroom
Antwoord 15: c Uitleg: In de AWS A5.1-classificatie, Exxxx: E:
staat voor elektrode xx: Twee (of drie) begincijfers geven de treksterkte aan gemeten in ksi x: derde cijfer verwijst naar laspositie
(1: Alle posities, 2: alleen vlakke en horizontale fillet) x: Het
laatste cijfer geeft de bruikbaarheid van de elektrode aan, d.w.z.
het type stroom en het type coating (0 & 1: High Cellulose - 3 &
4: Rutile - 5, 6 & 8: Low Hydrogen)
16. Vraag: Wat is de naam van het lasproces waarbij een niet-afsmeltende
elektrode wordt gebruikt?
a) MIG/MAG (Eng. GMAW)
b) TIG (Eng. GTAW)
c) BMBE
d) OP-lassen
Antwoord 16: b Uitleg: Gas wolfraambooglassen (GTAW), ook
bekend als wolfraam inert gas (TIG) lassen, is een booglasproces
dat een niet-afsmeltende wolfraamelektrode gebruikt om de las
te produceren.
©2014 - T. Lenoir
17. Vraag: Welke soort stroom moet in TIG (Eng. GTAW) worden
gebruikt bij het lassen van aluminium?
a) DCEN
b) DCEP
c) AC
d) Alles van hierboven
Antwoord 17: c Uitleg: wisselstroom, vaak gebruikt bij het lassen
van aluminium, combineert de twee directe stromen door de
elektrode en het basismateriaal afwisselend positief en negatief
te laten laden. In halfcyclus negatief, vindt de penetratie van lasen toortoeling plaats. In positieve halve cyclus, de grote positieve
ionen die het oppervlak raken, verwijderend de oxydelaag van
Aluminium.
18. Vraag: Welke is geen type booglassen?
a) Zuurstof-acetyleen
b) Elektro-slaklassen
254
“wat hebben we vandaag geleerd?”
c) Plasmalassen
d) Onderpoederdeklassen (Eng. SAW)
Antwoord 18: a Uitleg: De plasmaboog, elektro-slak en ondergedompelde boog zijn typen booglassen. Air-acetyleen is een van
de vormen van gaslasprocessen.
19. Vraag: In welk type stroom is de smeltsnelheid van de elektrode
hoger dan bij andere typen?
a) AC
b) DCEP
c) DCEN
d) Het is hetzelfde in alle soorten
Antwoord 19: b Uitleg: Bij een booglasproces ondervindt de
positieve pool van de elektrode twee derde van de hitte en aan
de andere kant ervaart de negatieve pool een derde van de hitte.
Daarom brandt de positieve pool sneller weg dan de negatieve
pool.
20. Vraag: Wat is het percentage koolstof in staal waarbij men niet
dient voor te verwarmen?
a) 0,4% - 0,45%
b) 0,35% - 0,4%
c) 0,25% - 0,3%
d) 0,3% - 0,35%
©2014 - T. Lenoir
Antwoord 20: c Uitleg: Koolstofarm staal met een lage hoeveelheid koolstof hoeft niet voorverwarmd te worden. In koolstofarme staalsoorten is de benodigde hoeveelheid koolstof 0,25%
tot 0,3%, als voorverwarming moet worden vermeden.
21. Vraag: welke van de volgende microstructurele componenten is
harder dan andere?
a) Martensiet
b) Ferriet
c) Bainiet
d) Austeniet
Antwoord 21: a Uitleg: Martensiet wordt gevormd in koolstofstaal door de snelle koeling (uitdoving) van de austenitische
vorm van ijzer met zo’n hoge snelheid dat koolstofatomen geen
tijd hebben om uit de kristalstructuur te diffunderen in groot genoeg hoeveelheden om cementiet te vormen (Fe3C) . De hoogste
hardheid van een perlitisch staal is 400 Brinell, terwijl martensiet
700 Brinell kan bereiken.
18
BIJLAGEN
overzicht van europese normen voor smeltlassen
©2014 - T. Lenoir
18.1
255
Arc welding
Aluminium
EN ISO 9606-2
EN ISO 17663
EN ISO 17662
Calibration/validation
Pressurized comp. / Steel constr.
EN ISO 9692-1 & -2
EN ISO 13919-1
EN ISO 5817
Steel
EN ISO 9692-3
EN ISO 13919-2
EN ISO 10042
Aluminium
“Standards do not replace education, sound judgment and good engineering practice”, Mathias Lundin
b The ISO reference in brackets is in most cases identical with or is based on corresponding EN
See continued
CEN ISO/TS 17845
EN ISO 17658
EN ISO 6520-1 / -2
EN 1708-1 & -3 / -2 (ISO ’missing’)
Other
EN ISO 9013
a References in fields with this colour are directly linked to EN ISO 3834
Designation system
Geometric imperfections - Fusion welding / Pressure welding
Definitions
Thermal cuts
Joint details
Joint preparation
Quality levels for cutting
Quality levels for beam welding
Qual.lev. fusion welding (not beam)
EN ISO 3452-1
Post-weld heat treatment
Quality levels & Joint preparation
EN ISO 17639
- Penetrant testing (general)
EN ISO 17638
EN ISO 17640, 10863, 13588 & 22825
EN ISO 17636-1 & -2
EN ISO 17637
EN ISO 17635
CEN ISO/TR 17844
EN 1011-4
(ISO/TR 17671-4)
- Macro- & microscopic testing
- Magnetic particle testing
- Ultrasonic testing
- Radiographic testing
- Visual testing
Inspection & testing after welding
- NDT – General rules
- Comparison of methods for
avoidance of cold cracks
- Recommendations for welding
EN 1011-2 & -3
(ISO/TR 17671-2 & -3)
Shielding gas
Gas welding
Cored wires
Fluxes for
submerged arc
Electrodes etc for
submerged arc
TIG
MIG/MAG
MMA
Environm. checklist
Welding curtains
Protective clothing
Eye protection
Filters
Fume sampling in
breathing zone
Fume sampling in
laboratory
EN 1011-6
(ISO/TR 17671-6)
EN 1011-5
EN ISO 13916
(ISO/TR 17671-5)
Inspection & testing during welding
- Measurement of preheat and
interpass temp.
Laser
Clad steel
EN ISO 14731
Welding coordination
EN 1011-7
(ISO 20378)
EN 12536
EN ISO 17632
EN ISO
14171
EN ISO 636
EN ISO 14341
EN ISO 2560
Non-alloy and
fine grain
EN 1011-8
High strength
Steel
(ISO 20378)
EN 12536
EN ISO
17634
EN ISO 14174
EN ISO
24598
EN ISO
21952
EN ISO 3580
Creep resistant
Hard facing
TIG electrodes
Testing
Type testing
Procurement
EN 12074
Quality req. for
manufacturing
Technical delivery conditions
EN ISO
24373
EN ISO
17777
Copper
EN ISO
18273
Aluminium
Other materials
Visual testing (+
macro/micro etc)
Penetrant
Magnetic particle
Ultrasonic
Radiography
Delta ferrite
EN ISO
1071
EN ISO
1071
Cast iron
EN ISO
24034
Titanium
For all imperfections EN ISO
5817 etc apply
EN ISO 23277
EN ISO 23278
EN ISO 11666,
15626, 22825, 23279
EN ISO 10675-1 & -2
Acceptance levels for NDT
EN ISO 17655
EN ISO 17642-1, -2 & -3
EN ISO 17641-1, -2 & -3
Hot crack
Cold crack
EN ISO 17639,
CR 12361 (ISO/TR 16060)
EN ISO 9015-1 & -2
EN ISO 9017
EN ISO 5173
EN ISO 9018
EN ISO 4136
EN ISO 5178
EN ISO 9016
Destructive testing
Macroscopic
Hardness
Fracture
Bend
Tensile cruc.
Tensile perp.
Tensile long.
Impact
Mathias Lundin, Swedish Welding Commission, November 2019
EN ISO
12153
EN ISO
18274
EN ISO
14172
Nickel
EN ISO 14175
EN ISO
17633
EN ISO
14343
EN ISO 3581
Stainless and
heat resisting
Classification of welding consumables
EN 14700 (ISO/TR 13393)
EN ISO 6848
EN ISO 15792-1, -2 & -3, 6847, 14372,
8249, 3690 & ISO 2401
EN 14532-1, -2 & -3
EN ISO 14344
EN ISO 544
EN 13479
Update available at www.svets.se/overview
EN ISO
18276
EN ISO
26304
EN ISO
16834
EN ISO 17660
Reinforcing steel
Welding consumables
EN ISO 6947,
CEN/TR 14633
EN ISO 13920
EN ISO 17659
EN 14610
ISO/TR 25901-parts,
CEN/TR 14599
EN ISO 4063
ISO 2553
Welding
positions
Tolerances
Terms on joints
& welds
Def. weld proc.
Terms & Def.
Proc. numbers
Symbolic repr.
Other continued
Product
(ISO/TR 17671-8)
EN ISO 18275
EN 14717
EN 1598
EN ISO 11611, EN 12477
EN 169, 170, 171, 175 & 379
EN ISO 15012-1, -2 & -4
EN ISO 10882-1 & -2
EN ISO 15011-1 to -5
Environment, health & safety
(ISO/TR 17671-7)
Cast iron
EN ISO 15614-11
Beam welding
EN ISO 15614-6
Electron beam
EN ISO 15614-8
EN ISO 15614-7
EN ISO 9712
NDT-personnel
EN ISO 15614-5
Tube to tube plate
EN ISO 15614-3
Copper
EN ISO 15609-4
EN ISO 15609-3
Titanium & Zirconium
Laser welding
EN ISO 9606-5
Titanium & Zirconium
Electron beam welding
EN ISO 9606-4
Nickel
Overlay welding
EN ISO 15614-2 & -4
Cast iron
EN ISO 15609-2
Gas welding
EN ISO 9606-3
Copper
EN ISO 14732
EN ISO 15614-1
EN ISO 15607, 15610, 15611, 15612, 15613
EN ISO 15609-1
EN ISO 9606-1
CEN ISO/TR 15608, 20172, 20173, 20174
Steel
Welding operator qualification
Welding procedure qualification
WPS
Welder qualification
Grouping of materials
EN ISO 3834
European (internationalb) standards for fusion welding
©2014 - T. Lenoir
QUALITY REQUIREMENTS
for weldinga
18.2 benaming van de lasprocessen volgens en 24063 (din 1910; iso 4063)
• ISO 544: toevoegmateriaal
• EN 1090: productnorm (EXC 1 t/m 4)
• EN ISO 1101: vormtoleranties
• ISO 2553: lasaanduidingen
• ISO 2560: toevoegmateriaal
• ISO 3581: toevoegmateriaal
• ISO 3834: kwaliteitsnorm (niveaus A; B; C)
• ISO 4063: benaming van lasprocessen
• ISO 5817: kwaliteit van lassen (niveau D,C, B of B+)
• ISO 6947: lasposities
• EN ISO 9692: aanbevelingen lasnaadvoorbereiding
• ISO 13920: kwaliteit van lassamenstelling:
– toleranties voor lengtematen (A;B;C;D)
– toleranties voor hoekmaten (A;B;C;D)
– vormtoleranties: rechtheid/vlakheid/ evenwijdigheid (E;F;G;H)
• EN 22553: lasaanduidingen
• EN 24063: benaming van lasprocessen
• EN 25817: kwaliteit van lassen (niveau D,C, B of B+)
©2014 - T. Lenoir
18.2
benaming van de lasprocessen volgens en 24063 (din
1910; iso 4063)
257
Gasbooglassen
met
afsmeltende elektrode
14
137
136
135
131
niet
Gasbooglassen met afsmeltende
elektrode
Gasbooglassen
met afsmeltende massieve
draad onder bescherming
van een inert gas (MIG)
Gasbooglassen
met afsmeltende massieve
draad onder bescherming
van een actief gas (MAG)
Gasbooglassen met gevulde
draad onder bescherming
van een actief gas (MAG)
Gasbooglassen met gevulde
draad onder bescherming
van een inert gas (MIG)
13
125
124
123
122
Onderpoeder lassen
Onderpoeder
met draadelektrode
Onderpoeder
met bandelektrode
Onderpoeder
met meervoudige elektroden
Onderpoeder met toevoeging
van een metalliek poeder
Onderpoeder met gevulde
draadelektrode
12
121
Andere booglasprocessen
Booglassen met koolelekrode
Booglassen
met
een
roterende (wervelende) boog
(MIAB)
Weerstandslassen
Puntlassen
Indirect puntlassen
Direct puntlassen
Rolnaadlassen
Rolnaadlassen
van overlapnaden
Rolnaadlassen
met onderlegstrip
Projectielassen
Indirect projectielassen
Direct projectielassen
Afbrandstuiklassen
Afbrandstuiklassen
met voorwarmen
Afbrandstuiklassen
zonder
voorwarmen
Weerstandstuiklassen
Andere weerstandlasprocessen
Hoog-frequent
weerstandslassen
Autogeen lassen
Autogeen lassen met zuurstofbrandstof gasmengsel
Autogeen lassen
met
zuurstof-acetyleen
gasmengsel
(gewone
gassmeltlassen)
Lassen met zuurstof-propaan
mengsel
Lassen
met
zuurstofwaterstof mengsel
18
181
185
2
21
211
212
22
221
3
31
313
312
311
25
29
291
242
23
231
232
24
241
226
Plasmalassen
MIG plasmalassen
Poeder plasmalassen
TIG lassen
Atomair waterstoflassen
15
151
152
141
149
van het lasproces volgens EN
©2014 - T.Benaming
Lenoir
24063 (DIN 1910)
Benaming van het lasproces volgens EN
24063 (DIN 1910)
1 Booglassen
11
Booglassen
zonder gasbescherming
111
Booglassen met beschermde
elektrode
112
Zwaartekrachtlassen
met beklede elektrode
113
Booglassen met blanke draad
114
Booglassen
met poedergevulde draad
(gasloze draad)
115
Booglassen met beklede
draad
118
Booglassen met aanliggende
elektrode
Solderen
Hardsolderen
Snijden en gutsen
Brandsnijden
Boogsnijden
Plasmasnijden
Lasersnijden
Vlamgutsen
Booggutsen
Booggutsen met lucht
Booggutsen met zuurstof
Plasmagutsen
8
81
82
83
84
86
87
871
872
88
9
91
Andere lasprocessen
Thermietlassen
Elektroslaklassen
Elektrogaslassen
Inductielassen
Lassen met lichtenergie
Infraroodlassen
Percussielassen
Stiftlassen
Bundellassen
Elektronenbundellassen
Elektronenbundellassen
in vacuum
Atmosferisch EB-lassen
Laser lassen
Vaste stof laser lassen
Gas laser lassen
Druklassen
Ultrasoon lassen
Wrijvingslassen
Lassen met hoge mechanische
energie
Explosielassen
Diffusielassen
Gasdruklassen
Kouddruklassen
7
71
72
73
74
75
753
77
78
512
52
521
522
5
51
511
441
45
47
48
4
41
42
44
Benaming van het lasproces volgens EN
24063 (DIN 1910)
32
Lucht-gaslassen
321
Lucht acetyleenlassen
322
Lucht-propaanlassen
Benaming van het lasproces volgens EN
24063 (DIN 1910)
911
Infraroodsolderen
912
Vlamsolderen
913
Ovensolderen
914
Dompelsolderen
915
Zoutbadsolderen
916
Inductiesolderen
918
Weerstandsolderen
919
Diffusiesolderen
923
Frictiesolderen
924
Vacuumsolderen
93
Andere hardsoldeer processen
94
Zachtsolderen
941
Infraroodsolderen
942
Vlamsolderen
943
Ovensolderen
944
Dompelsolderen
945
Zoutbadsolderen
946
Inductiesolderen
947
Ultrasoonsolderen
948
Weerstandsolderen
949
Diffusiesolderen
951
Golfsolderen
952
Boutsolderen
954
Vacuumsolderen
956
Sleepsolderen
96
Andere zachtsoldeer processen
97
Soldeerlassen
971
Gassoldeerlassen
972
Boogsoldeerlassen
18.3 aws a5.1
18.3
aws a5.1
Figuur 18.1: AWS A 5.1
18.4
lasposities
©2014 - T. Lenoir
In figuur 18.2zijn de europese (EN) en amerikaanse (AWS) codes voor
de verschillende lasposities weergegeven.
259
260
bijlagen
Figuur 18.2: lasposities
©2014 - T. Lenoir
18.5
voorbeeld bekleed elektroden voor reparatie en
onderhoudswerken.
Overzicht ROL-kit®
voor Reparatie & Onderhoud Lassen
Type
Lasposities
Stroomsoort
Toepassing
2,5 - 3,2 - 4,0 mm
(1 kg) kokers / VAC
All-round basisch(-rutiel) beklede dubbel mantel elektrode speciaal voor reparatie-werk van
staal. Lasmetaal is uiterst taai- en scheurbestendig. Zeer goede laseigenschappen.
UTP 65 D
2,5 - 3,2 - 4,0 mm
(1 kg) kokers / 3,2 VACMP
Alleskunner voor vele toepassingen, uitermate geschikt voor het verbinden en oplassen van
moeilijk lasbare staalsoorten.
UTP 86 FN
2,5 - 3,2 - 4,0 mm
(1 kg) kokers / 3,2 VACMP
Gietijzer elektrode (nikker-ijzer type) voor verbindingen waar hoge eisen aan de sterkte van
de las gesteld worden.
3,2 - 4,0 mm
(1 kg) kokers
Oplaselektrode, slijtvast op on- en laaggelegeerde C-stalen onderhevig aan abrasie, slagen stootbelasting, hardheid ca. 56 HRc.
3,2 - 4,0 mm
kokers / 3,2 VACMP
Oplaselektrode, slijtvast op staal, gietstaal en Mn-staal onderhevig aan sterke abrasie, druken stootbelasting, hardheid ca. 58 HRc.
UTP LEDURIT 61
3,2 - 4,0 mm
kokers
Hardoplaselektrode, slijtvast op onderdelen onderhevig aan zware schurende slijtage in
combinatie met lichte stoten, hardheid 60-62 HRc.
UTP A 651
1,2 mm
15 kg spoelen
Massieve draad voor het lassen van moeilijk lasbare staalsoorten, bijv. Mn-staal, verenstaal,
gereedschapstaal, hoog koolstofstaal.
UTP A DUR 600
1,2 mm
15 kg spoelen
Massieve oplasdraad, slijtvast op on- en laaggelegeerde C-stalen onderhevig aan abrasie,
slag- en stootbelasting, hardheid ca. 56 HRc.
SK 350-G
1,2 mm
15 kg spoelen
Metaalpoeder gevulde draad speciaal geschikt voor metaal-op-metaal slijtage. Tevens
geschikt voor bufferlagen t.b.v. een hardere oplassing.
SK 600-G
1,2 mm
15 kg spoelen
Metaalpoeder gevulde oplasdraad, slijtvast op on- en laaggelegeerde C-stalen onderhevig
aan abrasie, slag- en stootbelasting, hardheid ca. 56 HRc.
SK A43-O
1,6 mm
15 kg spoelen
Gevulde hardoplasdraad, slijtvast op onderdelen onderhevig aan zware schurende slijtage
in combinatie met lichte stoten. Hardheid 60-62 HRc.
UTP 614 Kb
UTP DUR 600
UTP 670
©2014 - T. Lenoir
Diameters
verpakking
voestalpine Böhler Welding Nederland B.V.
Haarlemmerstraatweg 89, 1165 MK Halfweg, The Netherlands
T. +31 (0)20 4486622
E. welding.nederland@voestalpine.com
www.voestalpine.com/welding
262
bijlagen
©2014 - T. Lenoir
18.6
toelaatbare spanning in lasconstructies
©2014 - T. Lenoir
©2014 - T. Lenoir
©2014 - T. Lenoir
266
bijlagen
18.7
lasbaarheid
1
18.7.1
18.8
kleurcodes gasflessen
Zie figuur 18.3
Figuur 18.3: kleurcodes gasflessen
top 5 meest voorkomende veiligheidsfouten bij gebruik
van gassen in het lab of werkplaats: https://blog.airliquide-benelux.
com/belgie-nederland/item/continuity/research-analysis/top-5-meest-voorkomend
voorbeeld lasmethodebeschrijving (lmb)
©2014 - T. Lenoir
18.9
1 Bronnen: NIL en www.demetaalgids.nl
LMB- WPS Lasmethodebeschrijving
BMBE 3
Benaming lasstuk
Lastoestel
Naam/groep/lab.nr.
Norm
EN ISO 15609-1
cabine nr.
Nummer Lasproces
111
Soort lasnaad
stompe las/ hoeklas
Laspositie
PA/PB/PC/PD/PE/PF/PG
lasnaadvoorbereiding
zie schets onder
Type Beschermgas
Debiet beschermgas [L/min]
Type backinggas
Debiet backinggas [L/min]
/
Tegenbewerking
/
Smeltbadondersteuning
/
/
/
/
Materiaalovergang
druppel
schuurband
bikhamer
Wijze van reinigen
+slijpschijf
+staalborstel
elektrode/ draad
E38 0 RC 11
type
elektrode/draad/bek
diameter
d 2,5/ d 3,2 / d 4
Voorverwarmtemperatuur [C°]
min. 5
Tussenlaagtemperatuur [C°]
max. 200
Figuur van elektrodestand,
lasrichting en lasbeweging
Figuur van lasnaadvoorbereiding (lijnen, V hoek,…)
Figuur van hecht- en lasvolgorde in opstelling
voortloopsnelheid v
[cm/min]
/
DC-
/
…………………
4
120
/
DC-
/
…………………
7,2
d 4
111
160
/
DC-
/
…………………
20,2
Overige gegevens (indien van toepassing)
zwaaien/ pendelbeweging
elektrodehoek
70 à 80°
hoek toevoegmateriaal
70 à 80°
Q[kJ/cm]
warmteinbreng *
Draadsnelheid
90
111
I[A] of
p C2H2
111
d 3,2
Proces
d 2,5
n° laag
©2014 - T. Lenoir
U[V; trap] of
p O2
Stroomsoort
& polariteit
Lasparameters
ja +-10 mm
andere:
Visueel onderzoek door lasser, naar EN ISO 5817-D
schets + nummer onvolkomenheid
nr.
soort onvolkomenheid
511
onvolledige lasnaadvulling
h ≤ 2 mm
thomas.lenoir@odisee.be
602
spatten
515
holle doorlassing ≤ 2 mm
A/NA
268
bijlagen
©2014 - T. Lenoir
18.10
checklist “werken met een acetyleen-zuurstofbrander”
Checklist “Werken met een acetyleen-zuurstofbrander”
Identific atie van de werken
Opdrachtbeschrijving:
Opdrachtnummer:
Naam opdrachtgever:
Handtekening controleur:
Naam controleur:
Voor akkoord:
OK
NOK (zie opmerkingen)
Controle voor aanvang der werken
Ja
Neen
Opmerkingen
Ja
Neen
Opmerkingen
Ja
Neen
Opmerkingen
Zijn er duidelijke veiligheidsprocedures omtrent het werken met de acetyleenzuurstofbrander en zijn deze gekend door alle medewerkers?
Zijn de gasflessen verankerd op de flessenwagen?
Is er een metalen tussenschot tussen de zuurstoffles en de acetyleengasfles?
Bevindt er zich bij elke gasfles een sleutel?
Is er een controle van alle componenten zoals de brander, drukregelaars,
reduceerventielen en manometers?
Is er controle van de drukslangen (inkepingen, slijtage, …) en hun
aansluitpunten?
Is er periodieke controle van alle slangfittingen?
Zijn de drukslangen voorzien van een slangbreukbeveiliging?
Is de brander voorzien van een vlamterugslagbeveiliging?
Worden alle rubberen afdichtingen tussen de afsluiter en drukregelaar
gecontroleerd?
Is er een brandblustoestel (ABC-blusser of CO2-blusser) op de flessenwagen?
Zijn er geen oliën en/of vetten aanwezig op of rond de gasflessen?
Is de werkpost ordelijk en veilig?
Opleiding en toezicht
Heeft de werknemer die werkzaamheden uitvoert met de acetyleenzuurstofbrander de verplichte opleidingen genoten?
Heeft de werknemer die werkzaamheden uitvoert met de acetyleenzuurstofbrander de verplichte instructies en informatie bekomen?
Is er een periodieke controle van de werkzaamheden door de hiërarchische
verantwoordelijke voorzien?
©2014 - T. Lenoir
Gebruik en werkzaamheden
Is er afzuiging/voldoende natuurlijke verluchting aanwezig?
Zijn er voldoende anti-actinische schermen aanwezig en zijn ze op de juiste
manier geplaatst?
Draagt de werknemer alle verplichte PBM’s (lasbril/lasmasker, gesloten
laskleding, veiligheidsschoenen, veiligheidshandschoenen)?
Heeft de werknemer geen plastieken aansteker of lucifers op zak?
Zijn alle zakken en openingen, ook de kraag, van de kleding gedicht?
Gebruikt de werknemer handschoenen die olie- en vetvrij zijn?
Staat de flessenwagen op voldoende afstand van de werkzaamheden?
Zijn de slangen zorgvuldig uitgelegd om geen schade aan de slangen te
veroorzaken?
Zijn de slangen uitgelegd zodat er geen struikelgevaar is?
Zijn alle medewerkers die zich in de omgeving kunnen bevinden op de hoogte
gesteld van de werkzaamheden?
Zijn er geen brandbare stoffen en andere materialen opgeslagen in de nabijheid
van de werkzaamheden?
04
InfoRisk | Februari 2012 | Infofiche
©2014 - T. Lenoir