De invloed van het materiaal op de keuze van de lasmethode

Lassen is een fundamenteel proces bij metaalbewerking, waarmee sterke, duurzame verbindingen kunnen worden gemaakt tussen verschillende soorten metaal. Niet alle lasmethoden zijn echter geschikt voor elk materiaal. De keuze van de lastechniek hangt sterk af van het soort materiaal dat wordt gelast, de eigenschappen ervan en de beoogde toepassing van de gelaste structuur. Inzicht in de invloed van het materiaal op de keuze van de lasmethode is cruciaal voor het verkrijgen van hoogwaardige, betrouwbare lassen. In dit artikel wordt onderzocht welke invloed verschillende materialen hebben op de keuze van lasprocessen en met welke overwegingen rekening moet worden gehouden.

De eigenschappen van gewone lasmaterialen

De eigenschappen van het te lassen materiaal - zoals het smeltpunt, de warmtegeleiding en de reactiviteit - spelen een belangrijke rol bij het bepalen van de meest geschikte lasmethode. Hier onderzoeken we enkele van de meest gelaste materialen en de factoren die de keuze van de lastechniek beïnvloeden.

Staal (koolstofstaal en laaggelegeerd staal):

Smeltpunt: Koolstofstaal heeft een relatief hoog smeltpunt, waardoor het geschikt is voor een groot aantal lasprocessen. Het wordt vaak gelast met technieken zoals Shielded Metal Arc Welding (SMAW of stoklassen), Gas Metal Arc Welding (GMAW of MIG-lassen) en Flux-Cored Arc Welding (FCAW).

Warmtegeleidingsvermogen: Staal heeft een matig warmtegeleidingsvermogen, wat betekent dat het gelast kan worden zonder overmatig warmteverlies. Voor dikkere secties kan echter voorverwarming nodig zijn om scheurvorming te voorkomen.

Reactiviteit: Staal reageert met zuurstof, dus is een beschermgas (bij MIG-lassen) of een fluxlaag (bij stoklassen) nodig om oxidatie te voorkomen en een schone las te garanderen.

Roestvrij staal:

Corrosiebestendigheid: Roestvast staal staat bekend om zijn corrosiebestendigheid, wat te danken is aan het chroomgehalte. Dit betekent echter ook dat het speciale aandacht vereist tijdens het lassen om te voorkomen dat de corrosiewerende eigenschappen afnemen.

Lastechnieken: Gas Tungsten Arc Welding (GTAW of TIG-lassen) en MIG-lassen worden vaak gebruikt voor roestvast staal. TIG-lassen heeft de voorkeur voor toepassingen waarbij hoogwaardige en nauwkeurige lassen nodig zijn, terwijl MIG-lassen sneller is en geschikter voor grotere projecten.

Hittegevoeligheid: Roestvast staal is gevoelig voor warmte-inbreng. Overmatige warmte kan vervorming of kromtrekken veroorzaken en kan leiden tot de vorming van chroomcarbiden, die de corrosiebestendigheid kunnen verminderen. Het beheersen van de warmte-inbreng en het gebruik van de juiste toevoegmaterialen zijn cruciaal bij het lassen van roestvast staal.

Aluminium:

Warmtegeleidingsvermogen: Aluminium heeft een hoge thermische geleidbaarheid, wat betekent dat het warmte snel afvoert. Deze eigenschap vereist een hogere warmte-inbreng tijdens het lassen om een goede samensmelting te krijgen.

Oxidatie: Aluminium vormt snel een oxidelaag wanneer het aan lucht wordt blootgesteld. Deze oxidelaag heeft een hoger smeltpunt dan het aluminium zelf en moet dus verwijderd worden voor het lassen. TIG-lassen, met zijn nauwkeurige boogcontrole, heeft vaak de voorkeur voor aluminium, terwijl MIG-lassen ook veel wordt gebruikt voor dikkere secties.

Lasmethoden: TIG-lassen wordt vaak gebruikt voor aluminium omdat het de warmte kan regelen en schone, esthetisch mooie lassen produceert. MIG-lassen is sneller en beter geschikt voor dikkere aluminium secties, maar vereist een zorgvuldige regeling van de warmte-inbreng om doorbranden en kromtrekken te voorkomen.

Koper en koperlegeringen:

Hoge thermische geleidbaarheid: De uitstekende thermische geleidbaarheid van koper vereist een hoge warmte-inbreng voor het lassen. Hierdoor kan het een uitdaging zijn om het smeltbad te behouden, vooral bij dikkere materialen.

Lastechnieken: TIG-lassen wordt vaak gebruikt voor koper vanwege de precisie en controle, terwijl autogeen lassen ook kan worden gebruikt voor kleinere, minder kritische verbindingen. MIG-lassen kan worden gebruikt voor dikkere koperen secties, maar hiervoor zijn speciale vulmaterialen nodig om scheuren te voorkomen en een goede samensmelting te garanderen.

Oxidatie: Net als aluminium oxideert koper gemakkelijk. Een beschermgas is nodig om het lasgebied te beschermen tegen oxidatie en verontreiniging.

Titanium:

Reactiviteit: Titanium is bij hoge temperaturen zeer reactief met zuurstof, stikstof en waterstof, wat kan leiden tot verbrossing en lasvervuiling. Het vereist een inerte atmosfeer, meestal argon of heliumgas, tijdens het lassen.

Lastechnieken: TIG-lassen is de meest gebruikte methode voor titanium, omdat het de nodige controle biedt en lassen in een volledig inerte omgeving mogelijk maakt. Laserlassen wordt ook gebruikt vanwege de precisie en de minimale warmte-inbreng, waardoor de kans op verontreiniging afneemt.

Hittegevoeligheid: Titanium vereist een zorgvuldige controle van de warmte-inbreng om overmatige korrelgroei te voorkomen, wat de las kan verzwakken. Voorverwarming en warmtebehandeling na het lassen zijn vaak nodig om de gewenste mechanische eigenschappen te behouden.

Nikkel en nikkellegeringen:

Corrosiebestendigheid en sterkte: Nikkellegeringen worden gebruikt in omgevingen met hoge temperaturen en corrosie, zoals chemische verwerking en ruimtevaarttoepassingen. Deze materialen zijn bestand tegen corrosie en behouden hun sterkte bij hoge temperaturen.

Lastechnieken: TIG-lassen wordt vaak gebruikt voor nikkellegeringen, omdat het precieze controle biedt over de warmte-inbreng en de laskwaliteit. MIG-lassen wordt ook gebruikt voor grotere secties, terwijl gespecialiseerde technieken zoals elektronenbundellassen kunnen worden gebruikt voor kritieke toepassingen.

Oxidatie: Nikkellegeringen zijn gevoelig voor oxidatie bij hoge temperaturen, dus een goede afscherming en het gebruik van geschikte vulmaterialen zijn essentieel om defecten te voorkomen.

Factoren die de keuze van de lasmethode beïnvloeden

Naast de inherente eigenschappen van het materiaal moeten er verschillende andere factoren in overweging worden genomen bij het kiezen van een lasmethode.

Dikte materiaal:

Dunne materialen: Dunne materialen zijn gevoeliger voor doorbranden en vervorming, dus wordt vaak de voorkeur gegeven aan lasmethoden waarbij de warmte-invoer nauwkeurig kan worden geregeld, zoals TIG-lassen. MIG-lassen kan ook worden gebruikt met de juiste instellingen.

Dikke materialen: Voor dikkere materialen zijn lasprocessen met diepe inbranding, zoals Stick welding of MIG welding, geschikter. Voorverwarmen kan nodig zijn om een goede samensmelting te garanderen en scheurvorming te voorkomen.

Gezamenlijk ontwerp:

Stootvoegen: Voor stuikverbindingen, waarbij twee stukken metaal rand aan rand worden samengevoegd, is TIG-lassen ideaal voor dunne materialen, terwijl MIG- of stoklassen beter is voor dikkere secties.

Schootverbindingen: Voor overlapverbindingen, waarbij een stuk metaal een ander overlapt, is een lasmethode nodig die door beide lagen heen kan dringen zonder overmatige warmteontwikkeling. MIG-lassen wordt vaak gebruikt voor overlapverbindingen in plaatmetaal, terwijl TIG-lassen kan worden gebruikt voor preciezere toepassingen.

Vijlverbindingen: Vullasverbindingen, waarbij twee stukken onder een hoek worden samengevoegd, worden meestal gelast met MIG- of stoklassen voor algemene fabricage. TIG-lassen kan worden gebruikt als een hoogwaardige afwerking vereist is.

Productiesnelheid:

Lassen met hoge snelheid: Voor hoogproductieve omgevingen, zoals de autoproductie, wordt vaak de voorkeur gegeven aan MIG-lassen vanwege de snelheid en efficiëntie. Het maakt continu lassen mogelijk met minimale stilstandtijd.

Precisie versus snelheid: Als het project zowel precisie als snelheid vereist, kan een combinatie van lasmethoden worden gebruikt. TIG-lassen kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor kritieke secties waarvoor lasnaden van hoge kwaliteit nodig zijn, terwijl MIG-lassen kan worden gebruikt voor minder kritieke gebieden waar snelheid essentieel is.

Omgevingsomstandigheden:

Binnen- vs. Buitenlassen: Omgevingsfactoren, zoals wind of vochtigheid, kunnen de keuze van de lasmethode beïnvloeden. MIG- en TIG-lassen vereisen beschermgassen, waardoor ze meer geschikt zijn voor gebruik binnenshuis of in gecontroleerde omgevingen. Stoklassen daarentegen kan buiten onder verschillende omstandigheden worden gebruikt vanwege de met flux beklede elektrode die zelf voor afscherming zorgt.

Netheid van het werkgebied: In omgevingen waar het werkgebied niet gemakkelijk kan worden schoongemaakt, kan de voorkeur worden gegeven aan stoklassen, omdat het beter bestand is tegen vuile, roestige of geverfde oppervlakken dan TIG- en MIG-lassen, waarvoor schonere oppervlakken nodig zijn voor optimale resultaten.

Kostenoverwegingen:

Uitrusting en materiaalkosten: De kosten van lasapparatuur en verbruiksmaterialen, zoals elektroden, toevoegstaven en beschermgas, kunnen per methode aanzienlijk verschillen. MIG-lassen kan bijvoorbeeld hogere initiële materiaalkosten met zich meebrengen, maar lagere kosten voor verbruiksmaterialen in vergelijking met TIG-lassen.

Arbeidskosten: Het vaardigheidsniveau dat voor elke lasmethode vereist is, heeft ook invloed op de arbeidskosten. TIG-lassen levert weliswaar een superieure kwaliteit, maar is arbeidsintensiever en vereist hoogopgeleide lassers, wat de arbeidskosten kan verhogen. MIG-lassen is gemakkelijker te leren en sneller, waardoor de arbeidskosten in hoogvolume productieomgevingen lager kunnen uitvallen.

Conclusie

De keuze van de lasmethode wordt sterk beïnvloed door het te lassen materiaal. Elk materiaal brengt zijn eigen uitdagingen en eisen met zich mee, waardoor het essentieel is om een lastechniek te kiezen die is afgestemd op de eigenschappen van het materiaal en de specifieke eisen van het project. Door de eigenschappen van verschillende materialen te begrijpen en rekening te houden met factoren zoals dikte, ontwerp van de verbinding, productiesnelheid, omgevingsomstandigheden en kosten, kunnen lassers en fabrikanten weloverwogen beslissingen nemen die de integriteit en kwaliteit van de las garanderen. Naarmate de technologie zich blijft ontwikkelen, zal de ontwikkeling van nieuwe materialen en lasmethoden de mogelijkheden voor metaalbewerking verder uitbreiden, waardoor de keuze van het juiste lasproces nog belangrijker wordt voor succes.