Technieken voor het lassen van aluminium: Wat u moet weten

Aluminium is een veelgebruikt materiaal in verschillende industrieën, zoals de auto-industrie, lucht- en ruimtevaart, bouw en scheepvaart, vanwege de uitstekende verhouding tussen sterkte en gewicht, corrosiebestendigheid en veelzijdigheid. Het lassen van aluminium brengt echter unieke uitdagingen met zich mee in vergelijking met andere metalen zoals staal. Het begrijpen van de specifieke technieken en overwegingen voor het lassen van aluminium is essentieel voor het verkrijgen van sterke lassen van hoge kwaliteit. Dit artikel onderzoekt de belangrijkste lastechnieken voor aluminium en wat je moet weten om effectief met dit materiaal te kunnen werken.

Waarom aluminium moeilijk te lassen is

Voordat we in de technieken duiken, is het belangrijk om te begrijpen waarom aluminium moeilijker te lassen kan zijn dan andere metalen. Verschillende factoren dragen bij aan deze uitdagingen:

Hoge thermische geleidbaarheid:

Snelle warmteafvoer: Aluminium geleidt warmte ongeveer vijf keer sneller dan staal, wat betekent dat het de warmte snel van het lasgebied afvoert. Deze eigenschap kan het moeilijk maken om de nodige warmte te handhaven voor een goede samensmelting, vooral bij dikkere materialen.

Warmte-input beheren: Lassers moeten de warmte-invoer zorgvuldig beheren om oververhitting van het materiaal of overmatige kromtrekking en vervorming te voorkomen.

Oxidelaag:

Vorming van aluminiumoxide: Aluminium vormt van nature een dunne oxidelaag op het oppervlak wanneer het aan lucht wordt blootgesteld. Deze oxidelaag heeft een veel hoger smeltpunt (ongeveer 2.000°C) dan het aluminium zelf (ongeveer 660°C), waardoor het een belemmering vormt voor succesvol lassen.

Verwijdering van oxide: Een goede voorbereiding en reiniging van het oppervlak zijn cruciaal om deze oxidelaag te verwijderen voor het lassen. Anders kan dit leiden tot zwakke lassen of verontreiniging.

Zachtheid en laag smeltpunt:

Risico op doorbranden: Het lage smeltpunt en de zachtheid van aluminium maken het gevoelig voor doorbranden, vooral bij het lassen van dunne materialen. Dit vereist een nauwkeurige regeling van de lasparameters om beschadiging van het werkstuk te voorkomen.

Waterstof Oplosbaarheid:

Porositeitsrisico's: Aluminium kan waterstof absorberen uit vocht in de atmosfeer of uit oppervlaktevervuiling. Wanneer het metaal na het lassen afkoelt, kan de waterstof gasbellen vormen, wat tot porositeit in de las leidt. Dit probleem moet worden aangepakt door de juiste beschermgassen te gebruiken en grondig te reinigen.

Gebruikelijke technieken voor het lassen van aluminium

Er zijn verschillende lastechnieken die algemeen worden gebruikt voor aluminium, elk met zijn eigen voordelen en toepassingen. De keuze van de techniek hangt af van factoren zoals de materiaaldikte, het ontwerp van de verbinding en de specifieke eisen van het project.

Booglassen met gas (GTAW/TIG):

Precisie en controle: TIG-lassen is een van de populairste methoden voor het lassen van aluminium, vooral wanneer hoge precisie en controle vereist zijn. Het maakt gebruik van een niet-verbruikbare wolfraam elektrode en een inert beschermgas, meestal argon, om het lasgebied te beschermen tegen vervuiling.

AC-stroom voor oxideverwijdering: Bij TIG-lassen wordt vaak wisselstroom (AC) gebruikt bij het werken met aluminium. De wisselstroom helpt om de oxidelaag op het oppervlak af te breken tijdens het lasproces, wat zorgt voor een betere samensmelting.

Toepassingen: TIG-lassen is ideaal voor het lassen van dunne aluminium platen, ingewikkelde onderdelen en wanneer een hoogwaardige, esthetisch mooie las nodig is, zoals in de ruimtevaart en de auto-industrie.

Gasmetaalbooglassen (GMAW/MIG):

Snelheid en efficiëntie: MIG-lassen is een andere veelgebruikte techniek voor aluminium, vooral voor dikkere materialen en grote projecten. Het maakt gebruik van een elektrode die continu door het laspistool wordt gevoerd, samen met een beschermgas om de las tegen vervuiling te beschermen.

Push-Pull toorts en spoelpistool: Door de zachtheid van aluminiumdraad vereist MIG-lassen vaak speciale apparatuur zoals een push-pull toorts of een spoelpistool om een consistente draadaanvoer te garanderen en verwarring of vervorming te voorkomen.

Toepassingen: MIG-lassen is zeer geschikt voor het lassen van dikkere aluminium secties, zoals in de scheepsbouw, fabricage van zware apparatuur en autoframes.

Wrijvingsroerlassen (FSW):

Solid-state proces: Wrijvingsroerlassen is een lasproces in vaste toestand, wat betekent dat het basismateriaal niet smelt. In plaats daarvan wordt een roterend gereedschap gebruikt om wrijvingswarmte op te wekken, waardoor het materiaal plastisch wordt en samengevoegd kan worden zonder het smeltpunt te bereiken.

Geen vulmateriaal nodig: Voor FSW is geen toevoegmateriaal nodig, wat het risico op verontreiniging en porositeit vermindert. De resulterende lassen zijn doorgaans erg sterk en vrij van veelvoorkomende defecten die geassocieerd worden met smeltlassen.

Toepassingen: FSW wordt vaak gebruikt in toepassingen waar lassen met een hoge sterkte en zonder defecten nodig zijn, zoals in de luchtvaart-, auto- en spoorwegindustrie.

Lassen met laserstralen:

Precisie en snelheid: Laserlassen maakt gebruik van een geconcentreerde lichtstraal om materialen te smelten en samen te voegen. Het biedt extreem hoge precisie en kan zeer dunne materialen lassen met minimale vervorming.

Geautomatiseerde processen: Laserlassen wordt vaak gebruikt in geautomatiseerde productieomgevingen vanwege de snelheid en de mogelijkheid om de lasparameters nauwkeurig te regelen.

Toepassingen: Laserlassen is ideaal voor het verbinden van aluminium in elektronica, medische apparatuur en andere industrieën waar kleine, nauwkeurige lassen nodig zijn.

Beste praktijken voor het lassen van aluminium

Om lassen van hoge kwaliteit te maken bij het werken met aluminium, is het essentieel om de beste werkwijzen te volgen die rekening houden met de unieke uitdagingen van het materiaal.

Oppervlaktevoorbereiding:

De oxidelaag reinigen: Reinig het aluminium oppervlak grondig om de oxidelaag te verwijderen voor het lassen. Dit kan gedaan worden met mechanische methoden, zoals draadborstelen met een roestvrijstalen borstel speciaal voor aluminium, of chemische methoden, zoals het gebruik van aceton of gespecialiseerde aluminium reinigers.

Verontreinigingen verwijderen: Zorg ervoor dat het aluminium vrij is van vet, olie en vocht. Zelfs kleine hoeveelheden verontreinigingen kunnen leiden tot defecten zoals poreusheid.

Juist afschermingsgas:

Gebruik van inerte gassen: Argon is het meest gebruikte beschermgas voor het lassen van aluminium vanwege zijn inerte eigenschappen, die verontreiniging helpen voorkomen. In sommige gevallen kan een mengsel van argon en helium worden gebruikt om de penetratie te verbeteren en het risico op porositeit te verminderen.

Concepten vermijden: Zorg ervoor dat de lasomgeving vrij is van tocht die het beschermgas kan verstoren en tot vervuiling of oxidatie van de las kan leiden.

Warmtebeheer:

Warmtetoevoer regelen: Regel de warmte-inbreng tijdens het lassen zorgvuldig om overmatig smelten of doorbranden te voorkomen, vooral bij het werken met dunne materialen. Dit kan worden bereikt door de lasparameters aan te passen, pulslastechnieken te gebruiken of gebruik te maken van koellichamen.

Voorverwarmen: In sommige gevallen kan het voorverwarmen van het aluminium werkstuk tot een gematigde temperatuur (meestal rond 100°C tot 150°C of 212°F tot 302°F) het risico op barsten verminderen en de laspenetratie verbeteren. Voorverwarmen moet echter voorzichtig gebeuren om overmatige verweking van het materiaal te voorkomen.

Het juiste vulmateriaal kiezen:

Compatibele legeringen: Kies een toevoegmateriaal dat compatibel is met het basismetaal om een sterke, kneedbare las te garanderen. 4043 en 5356 zijn bijvoorbeeld veelgebruikte aluminium vullegeringen die elk geschikt zijn voor verschillende toepassingen en basismaterialen.

Porositeit minimaliseren: Om het risico op poreusheid te verminderen, moet je vulmateriaal gebruiken met een lage waterstofabsorptie en ervoor zorgen dat het op de juiste manier wordt opgeslagen in een droge omgeving.

Lastechnieken:

Constante rijsnelheid: Zorg voor een constante rijsnelheid om oververhitting te voorkomen en een gelijkmatige lasparelvorming te garanderen. Een onregelmatige snelheid kan leiden tot onregelmatigheden, zoals ondersnijden of gebrek aan lasnaadvorming.

Juiste toortshoek: Gebruik de juiste toortshoek om een goede afscherming te garanderen en vervuiling te voorkomen. Over het algemeen wordt een duwtechniek aanbevolen voor aluminium MIG-lassen om de gasdekking en laskwaliteit te verbeteren.

Behandeling na het lassen:

Verlichting van stress: Na het lassen kan aluminium profiteren van nabehandelingen, zoals spanningsverlagende processen, om restspanningen te verminderen en de mechanische eigenschappen van het materiaal te verbeteren.

Afwerking oppervlak: Afhankelijk van de toepassing kan het gelaste aluminium oppervlakteafwerking nodig hebben, zoals slijpen, polijsten of anodiseren om het uiterlijk en de corrosiebestendigheid te verbeteren.

Veelvoorkomende problemen en probleemoplossing

Ondanks het volgen van best practices kunnen lassers veel voorkomende problemen tegenkomen bij het lassen van aluminium. Het begrijpen van deze problemen en hoe ze aan te pakken is essentieel voor het produceren van lassen van hoge kwaliteit.

Poreusheid:

Oorzaak: Poreusheid in aluminium lassen wordt vaak veroorzaakt door waterstofabsorptie, verontreiniging of onjuiste beschermgasdekking.

Oplossing: Zorg voor een grondige reiniging van het materiaal, gebruik zeer zuiver beschermgas en zorg voor een goede gasstroom om porositeit te voorkomen.

Kraken:

Oorzaak: Scheuren kunnen ontstaan door snelle afkoeling, onjuist vulmateriaal of overmatige spanning in het lasgebied.

Oplossing: Controleer de koelsnelheid, gebruik de juiste vullegeringen en overweeg voorverwarming of warmtebehandeling na het lassen om het risico op scheuren te verminderen.

Onvolledige fusie:

Oorzaak: Onvolledige fusie kan het gevolg zijn van onvoldoende warmte-inbreng, onjuiste bewegingssnelheid of slechte voorbereiding van de verbinding.

Oplossing: Pas de warmte-inbreng aan, zorg voor een goede voorbereiding van de verbinding en behoud een constante bewegingssnelheid om volledige fusie te bereiken.

Vervorming:

Oorzaak: Vervorming wordt vaak veroorzaakt door ongelijkmatige verwarming of overmatige warmte-inbreng tijdens het lassen.

Oplossing: Gebruik technieken zoals back-stepping, koellichamen of klemmen om vervorming te minimaliseren en de vorm van het werkstuk te behouden.

Conclusie

Het lassen van aluminium vereist een grondige kennis van de eigenschappen en uitdagingen van het materiaal, evenals de juiste technieken en beste praktijken om deze te overwinnen. Of je nu TIG, MIG, wrijvingsroerlassen of laserlassen gebruikt, het maken van aluminium lassen van hoge kwaliteit vereist precisie, aandacht voor detail en zorgvuldig beheer van hitte en verontreiniging. Door deze richtlijnen te volgen en voorbereid te zijn op het oplossen van veelvoorkomende problemen, kunnen lassers ervoor zorgen dat hun aluminium lassen sterk en duurzaam zijn en geschikt voor een breed scala aan veeleisende toepassingen.