Pin
Send
Share
Send


lassen is een fabricageproces dat materialen, meestal metalen of thermoplasten, samenvoegt door coalescentie te veroorzaken. Het wordt vaak gedaan door de werkstukken te smelten en een vulmateriaal toe te voegen om een ​​pool van gesmolten materiaal te vormen (de lasplas) die afkoelt om een ​​sterk gewricht te worden. Soms wordt de las geproduceerd door middel van druk, met of zonder warmte. Solderen en hardsolderen daarentegen hebben betrekking op het smelten van een materiaal met een lager smeltpunt tussen de werkstukken om een ​​verbinding daartussen te vormen, zonder de werkstukken te smelten.

Een verscheidenheid aan energiebronnen kan worden gebruikt voor het lassen, waaronder een gasvlam, een elektrische boog, een laser, een elektronenstraal, wrijving en echografie. Hoewel het vaak een industrieel proces is, kan lassen worden gedaan in veel verschillende omgevingen, waaronder open lucht, onder water en in de ruimte. Ongeacht de locatie blijft lassen echter gevaarlijk en moeten voorzorgsmaatregelen worden genomen om brandwonden, elektrische schokken, giftige dampen en overmatige blootstelling aan ultraviolet licht te voorkomen.

Tot het einde van de negentiende eeuw was smeedlassen het enige lasproces, dat smeden al eeuwen gebruikten om metalen te verbinden door ze te verwarmen en te stampen. Booglassen en oxybrandstoflassen waren een van de eerste processen die laat in de eeuw werden ontwikkeld, en kort daarna volgde weerstandlassen. De lastechnologie ging snel vooruit in het begin van de twintigste eeuw, toen de Eerste en Tweede Wereldoorlog de vraag naar betrouwbare en goedkope verbindingsmethoden aanzette. Na de oorlogen werden verschillende moderne lastechnieken ontwikkeld, waaronder handmatige methoden zoals afgeschermde metaalbooglassen, nu een van de meest populaire lasmethoden, evenals semi-automatische en automatische processen zoals gasmetaalbooglassen, ondergedompeld booglassen en gevlamd booglassen. De ontwikkelingen gingen door met de uitvinding van laserstraallassen en elektronenstraallassen in de tweede helft van de eeuw. Vandaag blijft de wetenschap vooruitgaan. Robotlassen wordt steeds gebruikelijker in industriële omgevingen en onderzoekers blijven nieuwe lasmethoden ontwikkelen en krijgen meer inzicht in laskwaliteit en -eigenschappen.

In de toekomst zal lassen een essentiële rol spelen in de ontwikkeling van de mens van nieuwe exploratie en constructie. Het lijkt waarschijnlijk dat het gebruik van lassen niet zal worden vervangen, simpelweg vanwege de efficiëntie en duurzaamheid van het proces.

Geschiedenis

De ijzeren pijler in Delhi.

De geschiedenis van het verbinden van metalen gaat verschillende millennia terug, met de vroegste voorbeelden van lasdatering uit de bronstijd en de ijzertijd in Europa en het Midden-Oosten. Lassen werd gebruikt bij de bouw van de ijzeren pijler in Delhi, India, gebouwd rond 310 en met een gewicht van 5,4 ton.1 De middeleeuwen brachten vooruitgang in het smeden van lassen, waarbij smeden herhaaldelijk verhit metaal sloegen totdat binding plaatsvond. In 1540 publiceerde Vannoccio Biringuccio De la pirotechnia, die beschrijvingen van de smeedoperatie bevat. Ambachtslieden uit de Renaissance waren bekwaam in het proces en de industrie bleef groeien gedurende de volgende eeuwen.2 Lassen werd echter in de negentiende eeuw getransformeerd. In 1800 ontdekte Sir Humphry Davy de elektrische boog en de vooruitgang in booglassen ging verder met de uitvindingen van metaalelektroden door een Rus, Nikolai Slavyanov en een Amerikaan, CL Doodskist in de late jaren 1800, zelfs als koolstofbooglassen, die een koolstofelektrode, aan populariteit gewonnen. Rond 1900 bracht A. P. Strohmenger een gecoate metalen elektrode uit in Groot-Brittannië, die een stabielere boog gaf, en in 1919 werd wisselstroomlassen uitgevonden door C. J. Holslag, maar werd nog geen tien jaar populair.3

Weerstandslassen werd ook ontwikkeld in de laatste decennia van de negentiende eeuw, waarbij de eerste patenten in 1885 naar Elihu Thompson gingen, die de komende 15 jaar verdere vooruitgang boekte. Thermietlassen werd uitgevonden in 1893, en rond die tijd werd een ander proces, oxybrandstoflassen, goed ingeburgerd. Acetyleen werd in 1836 ontdekt door Edmund Davy, maar het gebruik ervan was niet praktisch bij het lassen tot ongeveer 1900, toen een geschikte brander werd ontwikkeld.4 In het begin was oxybrandstoflassen een van de meest populaire lasmethoden vanwege de draagbaarheid en de relatief lage kosten. Naarmate de twintigste eeuw vorderde, viel het echter uit de gratie voor industriële toepassingen. Het werd grotendeels vervangen door booglassen, omdat de metalen bedekkingen (bekend als flux) voor de elektrode die de boog stabiliseren en het basismateriaal beschermen tegen onzuiverheden, verder werden ontwikkeld.5

Wereldoorlog I veroorzaakte een sterke toename van het gebruik van lasprocessen, waarbij de verschillende militaire machten probeerden te bepalen welke van de verschillende nieuwe lasprocessen het beste zou zijn. De Britten gebruikten voornamelijk booglassen en bouwden zelfs een schip, de Fulagar, met een volledig gelaste romp. De Amerikanen aarzelden meer, maar begonnen de voordelen van booglassen te erkennen toen het proces hen in staat stelde hun schepen snel te repareren na Duitse aanvallen in de haven van New York aan het begin van de oorlog. Booglassen werd voor het eerst ook toegepast op vliegtuigen tijdens de oorlog, omdat sommige Duitse vliegtuigrompen werden gebouwd met behulp van het proces.6

In de jaren twintig van de vorige eeuw werden grote vorderingen gemaakt op het gebied van lastechnologie, waaronder de introductie van automatisch lassen in 1920, waarbij elektrodedraad continu werd ingevoerd. Beschermgas werd een onderwerp dat veel aandacht kreeg, omdat wetenschappers probeerden lassen te beschermen tegen de effecten van zuurstof en stikstof in de atmosfeer. Porositeit en brosheid waren de primaire problemen, en de oplossingen die werden ontwikkeld omvatten het gebruik van waterstof, argon en helium als lasatmosfeer.7 Gedurende het volgende decennium maakten verdere vorderingen het lassen van reactieve metalen zoals aluminium en magnesium mogelijk. Dit, in combinatie met ontwikkelingen in automatisch lassen, wisselstroom en fluxen voedde een belangrijke uitbreiding van booglassen in de jaren 1930 en daarna tijdens de Tweede Wereldoorlog.8

In het midden van de eeuw werden veel nieuwe lasmethoden uitgevonden. 1930 zag de lancering van nagellassen, dat snel populair werd in de scheepsbouw en constructie. Ondergedompeld booglassen werd in hetzelfde jaar uitgevonden en is nog steeds populair. Gas wolfraam booglassen, na tientallen jaren van ontwikkeling, werd uiteindelijk geperfectioneerd in 1941, en gas metaal booglassen volgde in 1948, waardoor snel lassen van non-ferromaterialen mogelijk was maar dure beschermgassen vereist waren. Afgeschermd metaalbooglassen werd ontwikkeld in de jaren 1950, met een verbruikbare elektrode en een koolstofdioxide-atmosfeer als beschermgas, en het werd al snel het meest populaire metaalbooglasproces. In 1957 debuteerde het met flux gevulde booglasproces, waarbij de zelfafschermende draadelektrode kon worden gebruikt met automatische apparatuur, wat resulteerde in sterk verhoogde lassnelheden, en datzelfde jaar werd plasmabooglassen uitgevonden. Elektroslaglassen werd geïntroduceerd in 1958 en werd gevolgd door zijn neef, electrogaslassen, in 1961.9

Andere recente ontwikkelingen op het gebied van lassen zijn de doorbraak van elektronenstralen in 1958, waardoor diep en smal lassen mogelijk wordt door de geconcentreerde warmtebron. Na de uitvinding van de laser in 1960, debuteerde laserstraallassen enkele decennia later en is bijzonder nuttig gebleken bij geautomatiseerd lassen met hoge snelheid. Beide processen blijven echter vrij duur vanwege de hoge kosten van de benodigde apparatuur, en dit heeft hun toepassingen beperkt.10

Lasprocessen

Booglassen

Deze processen maken gebruik van een lasstroomvoorziening om een ​​elektrische boog tussen een elektrode en het basismateriaal te creëren en te behouden om metalen op het laspunt te smelten. Ze kunnen gebruikmaken van gelijkstroom (DC) of wisselstroom (AC) en verbruikbare of niet-verbruikbare elektroden. Het lasgebied wordt soms beschermd door een soort inert of semi-inert gas, bekend als een beschermgas, en soms wordt ook vulmateriaal gebruikt.

Voedingen

Om de elektrische energie te leveren die nodig is voor booglasprocessen, kunnen een aantal verschillende voedingen worden gebruikt. De meest voorkomende classificatie is constante stroom voedingen en constante spanning voedingen. Bij booglassen is de spanning direct gerelateerd aan de lengte van de boog en de stroom is gerelateerd aan de hoeveelheid ingevoerde warmte. Voedingen met constante stroom worden meestal gebruikt voor handmatige lasprocessen, zoals lassen met gaswolframen en lassen met afgeschermde metalen, omdat ze een relatief constante stroom behouden, zelfs als de spanning varieert. Dit is belangrijk omdat bij handmatig lassen het moeilijk kan zijn om de elektrode perfect stabiel te houden en als gevolg daarvan hebben de booglengte en dus spanning de neiging te fluctueren. Voedingen met constante spanning houden de spanning constant en variëren de stroom, en worden daarom meestal gebruikt voor geautomatiseerde lasprocessen zoals booglassen met gasmetaal, booglassen met fluxkern en booglassen onder water. In deze processen wordt de booglengte constant gehouden, omdat elke fluctuatie in de afstand tussen de draad en het basismateriaal snel wordt gecorrigeerd door een grote stroomverandering. Als de draad en het basismateriaal bijvoorbeeld te dichtbij komen, zal de stroom snel toenemen, waardoor de warmte toeneemt en de punt van de draad smelt, waardoor deze terugkeert naar de oorspronkelijke scheidingsafstand.11

Het type stroom dat wordt gebruikt bij booglassen speelt ook een belangrijke rol bij het lassen. Verbruikbare elektrodeprocessen zoals afgeschermd metaalbooglassen en gasmetaalbooglassen gebruiken over het algemeen gelijkstroom, maar de elektrode kan zowel positief als negatief worden geladen. Bij het lassen zal de positief geladen anode een grotere warmteconcentratie hebben, en als gevolg daarvan heeft het veranderen van de polariteit van de elektrode invloed op de laseigenschappen. Als de elektrode positief is geladen, zal deze sneller smelten, waardoor de laspenetratie en de lassnelheid toenemen. Als alternatief resulteert een negatief geladen elektrode in meer ondiepe lassen.12 Niet-verbruikbare elektrodeprocessen, zoals gaswolflassen, kunnen beide soorten gelijkstroom en wisselstroom gebruiken. Met gelijkstroom, omdat de elektrode alleen de boog creëert en geen vulmateriaal levert, veroorzaakt een positief geladen elektrode ondiepe lassen, terwijl een negatief geladen elektrode diepere lassen maakt.13 Wisselstroom beweegt snel tussen deze twee, resulterend in lassen met gemiddelde penetratie. Een nadeel van AC, het feit dat de boog opnieuw moet worden ontstoken na elke nuldoorgang, is verholpen met de uitvinding van speciale krachteenheden die een blokgolfpatroon produceren in plaats van de normale sinusgolf, waardoor snelle nuldoorgangen mogelijk zijn en het minimaliseren de gevolgen van het probleem.14

Processen

Afgeschermd metaal boog lassen

Een van de meest voorkomende vormen van booglassen is afgeschermde metaalbooglassen (SMAW), ook bekend als handmatig metaalbooglassen (MMA) of stoklassen. Elektrische stroom wordt gebruikt om een ​​boog te slaan tussen het basismateriaal en een verbruikbare elektrodestaaf, die is gemaakt van staal en is bedekt met een flux die het lasgebied beschermt tegen oxidatie en besmetting door CO te produceren2 gas tijdens het lasproces. De elektrodekern zelf fungeert als vulmateriaal, waardoor een afzonderlijke vulstof niet nodig is.

Het proces is zeer veelzijdig, kan worden uitgevoerd met relatief goedkope apparatuur en is vanwege zijn veelzijdigheid zeer geschikt voor werkplaatsen en veldwerk.15 Een operator kan redelijk bekwaam zijn met een bescheiden hoeveelheid training en kan meesterschap bereiken met ervaring. De lastijden zijn vrij langzaam, omdat de verbruikbare elektroden regelmatig moeten worden vervangen en omdat slak, het residu van de flux, na het lassen moet worden afgebroken.16 Verder is het proces in het algemeen beperkt tot het lassen van ijzerhoudende materialen, hoewel speciale elektroden het lassen van gietijzer, nikkel, aluminium, koper en andere metalen mogelijk hebben gemaakt. Onervaren operators kunnen het moeilijk vinden om met dit proces goede uit-positie lassen te maken.

Gasmetaalbooglassen (GMAW), ook bekend als metaal inert gas (MIG) lassen, is een semi-automatisch of automatisch proces dat een continue draadtoevoer gebruikt als een elektrode en een inert of semi-inert gasmengsel om de las te beschermen tegen besmetting. Net als bij SMAW kan met een bescheiden training een redelijke vaardigheid van de bestuurder worden bereikt. Omdat de elektrode continu is, zijn lassnelheden hoger voor GMAW dan voor SMAW. Ook maakt de kleinere booggrootte in vergelijking met het afgeschermde metalen booglasproces het gemakkelijker om uit positie gelaste lassen te maken (bijvoorbeeld bovenliggende verbindingen, zoals onder een structuur zou worden gelast).

De apparatuur die nodig is om het GMAW-proces uit te voeren, is complexer en duurder dan die vereist is voor SMAW en vereist een complexere installatieprocedure. Daarom is GMAW minder draagbaar en veelzijdig en vanwege het gebruik van een afzonderlijk beschermgas niet bijzonder geschikt voor buitenwerk. Vanwege de hogere gemiddelde snelheid waarmee lassen kunnen worden voltooid, is GMAW echter zeer geschikt voor productielassen. Het proces kan worden toegepast op een breed scala aan metalen, zowel ferro als non-ferro.17

Een verwant proces, fluxkernlassen (FCAW), maakt gebruik van vergelijkbare apparatuur, maar maakt gebruik van draad bestaande uit een stalen elektrode die een poedervulmateriaal omgeeft. Deze gevulde draad is duurder dan de standaard massieve draad en kan dampen en / of slakken genereren, maar maakt een nog hogere lassnelheid en een grotere metaalpenetratie mogelijk.18

Gas wolfraam booglassen

Gas wolfraam booglassen (GTAW) of wolfraam inert gas (TIG) lassen (ook soms ten onrechte aangeduid als heliarclassen), is een handmatig lasproces dat een niet-verbruikbare wolfraamelektrode, een inert of semi-inert gasmengsel en een afzonderlijk vulmateriaal. Deze methode, die vooral handig is voor het lassen van dunne materialen, wordt gekenmerkt door een stabiele boog en hoogwaardige lasnaden, maar vereist aanzienlijke vaardigheden van de operator en kan alleen worden bereikt bij relatief lage snelheden.

GTAW kan worden gebruikt op bijna alle lasbare metalen, hoewel het meestal wordt toegepast op roestvrij staal en lichte metalen. Het wordt vaak gebruikt wanneer kwaliteitslassen uiterst belangrijk zijn, zoals in fiets-, vliegtuig- en marine-toepassingen.19 Een gerelateerd proces, plasmabooglassen, maakt ook gebruik van een wolfraamelektrode, maar gebruikt plasmagas om de boog te maken. De boog is meer geconcentreerd dan de GTAW-boog, waardoor transversale controle kritischer wordt en dus de techniek in het algemeen beperkt tot een gemechaniseerd proces. Vanwege de stabiele stroom kan de methode worden gebruikt op een breder scala aan materiaaldiktes dan het GTAW-proces, en bovendien is het veel sneller. Het kan worden toegepast op alle dezelfde materialen als GTAW behalve magnesium, en geautomatiseerd lassen van roestvrij staal is een belangrijke toepassing van het proces. Een variatie op het proces is plasmasnijden, een efficiënt stalen snijproces.20

Ondergedompeld booglassen (SAW) is een lasmethode met een hoge productiviteit waarbij de boog wordt geslagen onder een deklaag van flux. Dit verhoogt de boogkwaliteit, omdat verontreinigingen in de atmosfeer worden geblokkeerd door de flux. De slak die zich op de las vormt, komt meestal vanzelf los en gecombineerd met het gebruik van een continue draadtoevoer is de lasafzettingssnelheid hoog. De werkomstandigheden zijn veel verbeterd ten opzichte van andere booglasprocessen, omdat de flux de boog verbergt en er bijna geen rook wordt geproduceerd. Het proces wordt veel gebruikt in de industrie, vooral voor grote producten en bij de productie van gelaste drukvaten.21 Andere booglasprocessen omvatten atoomwaterstoflassen, koolstofbooglassen, elektroslaklassen, elektrogaslassen, en booglassen.

Gaslassen van een stalen armatuur met behulp van het oxy-acetyleenproces

Gas lassen

Het meest voorkomende gaslasproces is oxybrandstoflassen, ook bekend als oxyacetyleenlassen. Het is een van de oudste en meest veelzijdige lasprocessen, maar de laatste jaren is het minder populair geworden in industriële toepassingen. Het wordt nog steeds veel gebruikt voor het lassen van pijpen en buizen, evenals reparatiewerkzaamheden. De apparatuur is relatief goedkoop en eenvoudig, waarbij in het algemeen de verbranding van acetyleen in zuurstof wordt gebruikt om een ​​lasvlamtemperatuur van ongeveer 3100 ° C te produceren. Omdat de vlam minder geconcentreerd is dan een elektrische boog, veroorzaakt deze langzamere laskoeling, wat kan leiden tot grotere restspanningen en lasvervorming, hoewel het het lassen van hooggelegeerd staal vergemakkelijkt. Een soortgelijk proces, in het algemeen oxyfuel snijden genoemd, wordt gebruikt om metalen te snijden.22 Andere gaslasmethoden, zoals luchtacetyleenlassen, zuurstofwaterstoflassen en drukgaslassen zijn vrij gelijkaardig en verschillen in het algemeen alleen in het type gebruikte gassen. Een waterbrander wordt soms gebruikt voor het nauwkeurig lassen van artikelen zoals sieraden. Gaslassen wordt ook gebruikt bij kunststoflassen, hoewel de verwarmde stof lucht is en de temperaturen veel lager zijn.

Weerstandslassen

Weerstandslassen omvat het genereren van warmte door stroom door de weerstand te leiden die wordt veroorzaakt door het contact tussen twee of meer metalen oppervlakken. Kleine plassen gesmolten metaal worden gevormd op het lasgebied terwijl een hoge stroom (1000-100.000 A) door het metaal wordt geleid. Over het algemeen zijn weerstandlasmethoden efficiënt en veroorzaken ze weinig vervuiling, maar hun toepassingen zijn enigszins beperkt en de apparatuurkosten kunnen hoog zijn.

Puntlasmachine

Puntlassen is een populaire weerstandslasmethode die wordt gebruikt om overlappende metaalplaten tot 3 mm dik te verbinden. Twee elektroden worden tegelijkertijd gebruikt om de metalen platen aan elkaar te klemmen en stroom door de platen te laten gaan. De voordelen van de methode zijn onder meer efficiënt energieverbruik, beperkte vervorming van het werkstuk, hoge productiesnelheden, eenvoudige automatisering en geen vereiste vulmaterialen. De lassterkte is aanzienlijk lager dan bij andere lasmethoden, waardoor het proces alleen geschikt is voor bepaalde toepassingen. Het wordt veelvuldig gebruikt in de auto-industrie - gewone auto's kunnen enkele duizenden puntlassen hebben die zijn gemaakt door industriële robots. Een gespecialiseerd proces, genaamd shotlassen, kan worden gebruikt om roestvrij staal te puntlassen.

Net zoals puntlassen, is naadlassen afhankelijk van twee elektroden om druk en stroom uit te oefenen om metalen platen te verbinden. In plaats van puntige elektroden rollen wielvormige elektroden echter het werkstuk vaak door, waardoor het mogelijk is om lange ononderbroken lassen te maken. In het verleden werd dit proces gebruikt bij de productie van drankblikken, maar nu is het gebruik ervan beperkter. Andere weerstandslasmethoden zijn flitslassen, projectielassen en stuiklassen.23

Lassen met energiestraal

Lasmethoden met energiestralen, namelijk laserstraallassen en elektronenstraallassen, zijn relatief nieuwe processen die vrij populair zijn geworden in toepassingen met een hoge productie. De twee processen lijken sterk op elkaar en verschillen met name in hun krachtbron. Laserstraallassen maakt gebruik van een zeer gerichte laserstraal, terwijl elektronenstraallassen gebeurt in een vacuüm en een elektronenstraal gebruikt. Beide hebben een zeer hoge energiedichtheid, waardoor diepe laspenetratie mogelijk is en de grootte van het lasgebied wordt geminimaliseerd. Beide processen zijn extreem snel en gemakkelijk te automatiseren, waardoor ze zeer productief zijn. De primaire nadelen zijn hun zeer hoge uitrustingskosten (hoewel deze afnemen) en een gevoeligheid voor thermisch kraken. Ontwikkelingen op dit gebied omvatten laserhybride lassen, waarbij principes van zowel laserstraallassen als booglassen worden gebruikt voor nog betere laseigenschappen.24

Lassen in vaste toestand

Net als het eerste lasproces, smeedlassen, houden sommige moderne lasmethoden niet in dat de te smelten materialen worden gesmolten. Een van de meest populaire, ultrasone lassen, wordt gebruikt om dunne platen of draden van metaal of thermoplast te verbinden door ze met hoge frequentie en onder hoge druk te vibreren. De betrokken apparatuur en methoden zijn vergelijkbaar met die van weerstandlassen, maar in plaats van elektrische stroom levert trillingen energie-input. Bij het lassen van metalen met dit proces worden de materialen niet gesmolten; in plaats daarvan wordt de las gevormd door mechanische trillingen horizontaal onder druk te introduceren. Bij het lassen van kunststoffen moeten de materialen vergelijkbare smelttemperaturen hebben en worden de trillingen verticaal geïntroduceerd. Ultrasoon lassen wordt vaak gebruikt voor het maken van elektrische verbindingen van aluminium of koper, en het is ook een veel voorkomend polymeerlasproces.

Een ander veel voorkomend proces, explosielassen, omvat het samenvoegen van materialen door ze onder extreem hoge druk samen te drukken. De energie van de impact plastificeert de materialen en vormt een las, hoewel er slechts een beperkte hoeveelheid warmte wordt gegenereerd. Het proces wordt gewoonlijk gebruikt voor het lassen van ongelijksoortige materialen, zoals het lassen van aluminium met staal in scheepsrompen of samengestelde platen. Andere lasprocessen in vaste toestand zijn co-extrusielassen, koudlassen, diffusielassen, wrijvingslassen (inclusief wrijvingsroerlassen), hoogfrequent lassen, warmdruklassen, inductielassen en rollassen.25

Geometrie

Gebruikelijke soorten lasverbindingen: (1) Vierkante stootvoeg, (2) Single-V-voorbereidingsvoeg, (3) Lapverbinding, (4) T-voeg

Lassen kunnen op veel verschillende manieren geometrisch worden voorbereid. De vijf basistypen lasverbindingen zijn de stootvoeg, schootverbinding, hoekverbinding, randverbinding en T-verbinding. Er zijn ook andere variaties, bijvoorbeeld dubbele V-voorbereidingsvoegen worden gekenmerkt door de twee stukken materiaal die elk taps toelopen naar een enkel middelpunt op de helft van hun hoogte. Single-U- en Double-U-voorbereidingsverbindingen zijn ook vrij gebruikelijk - in plaats van rechte randen zoals de enkele-V- en dubbele-V-voorbereidingsverbindingen, zijn ze gebogen en vormen de vorm van een U. Lapverbindingen zijn meestal ook meer dan twee stukken dik - afhankelijk van het gebruikte proces en de dikte van het materiaal, kunnen veel stukken aan elkaar worden gelast in een geometrie met overlappende verbindingen.26

Vaak worden bepaalde verbindingsontwerpen uitsluitend of bijna uitsluitend gebruikt door bepaalde lasprocessen. Bijvoorbeeld, weerstandspotlassen, laserstraallassen en elektronenstraallassen worden het vaakst uitgevoerd op overlappende verbindingen. Sommige lasmethoden, zoals afgeschermde metalen booglassen, zijn echter extreem veelzijdig en kunnen vrijwel elk type verbinding lassen. Bovendien kunnen sommige processen worden gebruikt om multipass-lassen te maken, waarbij één las mag afkoelen en vervolgens een andere las wordt uitgevoerd. Dit maakt het lassen van dikke secties mogelijk, bijvoorbeeld gerangschikt in een single-V voorbereiding.27

De dwarsdoorsnede van een gelaste stootvoeg, waarbij het donkerste grijs de las- of smeltzone vertegenwoordigt, het medium grijs de door warmte beïnvloede zone en het lichtste grijs het basismateriaal

Na het lassen kunnen in het lasgebied een aantal afzonderlijke gebieden worden geïdentificeerd. De las zelf wordt de fusiezone genoemd, meer specifiek, het is waar het vulmetaal werd gelegd tijdens het lasproces. De eigenschappen van de fusiezone hangen voornamelijk af van het gebruikte vulmetaal en de compatibiliteit met de basismaterialen. Het wordt omgeven door de door warmte beïnvloede zone, het gebied waarvan de microstructuur en de eigenschappen door de las zijn veranderd. Deze eigenschappen zijn afhankelijk van het gedrag van het basismateriaal wanneer het wordt blootgesteld aan hitte. Het metaal in dit gebied is vaak zwakker dan zowel het basismateriaal als de fusiezone, en is ook waar restspanningen worden gevonden.28

Kwaliteit

Meestal is de belangrijkste maatstaf die wordt gebruikt voor het beoordelen van de kwaliteit van een las de sterkte en de sterkte van het materiaal eromheen. Veel verschillende factoren beïnvloeden dit, waaronder de lasmethode, de hoeveelheid en concentratie van warmte-inbreng, het basismateriaal, het vulmateriaal, het vloeimateriaal, het ontwerp van de verbinding en de interacties tussen al deze factoren. Om de kwaliteit van een las te testen, worden gewoonlijk destructieve of niet-destructieve testmethoden gebruikt om te controleren of lassen defectvrij zijn, acceptabele niveaus van restspanningen en vervorming hebben en acceptabele warmte-beïnvloede zone (HAZ) eigenschappen hebben. Er zijn lascodes en specificaties om lassers te begeleiden bij de juiste lastechniek en bij het beoordelen van de kwaliteit van lassen.

Door warmte aangetaste zone

De HAZ van een pijplas, waarbij het blauwe gebied het metaal is dat het meest door de hitte wordt beïnvloed

De effecten van lassen op het materiaal rondom de las kunnen nadelig zijn, afhankelijk van de gebruikte materialen en de warmte-inbreng van het gebruikte lasproces kan de HAZ van verschillende grootte en sterkte zijn. De thermische diffusiviteit van het basismateriaal speelt een grote rol - als de diffusiviteit hoog is, is de koelsnelheid van het materiaal hoog en is de HAZ relatief klein. Omgekeerd leidt een lage diffusiviteit tot langzamere koeling en een grotere HAZ. De hoeveelheid warmte die wordt geïnjecteerd door het lasproces speelt ook een belangrijke rol, aangezien processen zoals oxyacetyleenlassen een niet-geconcentreerde warmte-inbreng hebben en de grootte van de HAZ vergroten. Processen zoals laserstraallassen geven een zeer geconcentreerde, beperkte hoeveelheid warmte, wat resulteert in een kleine HAZ. Booglassen valt tussen deze twee uitersten, waarbij de afzonderlijke processen enigszins variëren in warmte-inbreng.2930 Om de warmte-invoer voor booglasprocedures te berekenen, kan de volgende formule worden gebruikt:

waar Q = warmte-invoer (kJ / mm), V = spanning (V), ik = stroom (A), en S = lassnelheid (mm / min). De efficiëntie is afhankelijk van het gebruikte lasproces, met afgeschermde metaalbooglassen met een waarde van 0,75, gasmetaalbooglassen en ondergedompeld booglassen, 0,9, en gaswolframbooglassen, 0,8.31

Vervorming en scheuren

Lasmethoden waarbij metaal op de plaats van de verbinding wordt gesmolten, zijn onderhevig aan krimp wanneer het verwarmde metaal afkoelt. Krimp kan op zijn beurt restspanningen en zowel longitudinale als rotatievervorming veroorzaken. Vervorming kan een groot probleem vormen, omdat het eindproduct niet de gewenste vorm heeft. Om rotatievervorming te verminderen, kunnen de werkstukken worden verplaatst, zodat het lassen resulteert in een correct gevormd stuk.32 Andere methoden om vervorming te beperken, zoals het op zijn plaats klemmen van de werkstukken, veroorzaken de opbouw van restspanning in de door warmte beïnvloede zone van het basismateriaal. Deze spanningen kunnen de sterkte van het basismateriaal verminderen en kunnen leiden tot catastrofale mislukking door koud kraken, zoals in het geval van verschillende Liberty-schepen. Koud kraken is beperkt tot staal en wordt geassocieerd met de vorming van martensiet terwijl de las afkoelt. Het kraken treedt op in de door warmte beïnvloede zone van het basismateriaal. Om de hoeveelheid vervorming en restspanningen te verminderen, moet de hoeveelheid warmte-invoer beperkt zijn en mag de gebruikte lasvolgorde niet van het ene uiteinde rechtstreeks naar het andere, maar eerder in segmenten zijn. Het andere type kraken, heet kraken of stollen, kan in alle metalen voorkomen en gebeurt in de smeltzone van een las. Om de kans op dit soort scheuren te verkleinen, moet overmatige materiaalbeperking worden vermeden en moet een geschikt vulmateriaal worden gebruikt.33

Lasbaarheid

De kwaliteit van een las is ook afhankelijk van de combinatie van materialen die worden gebruikt voor het basismateriaal en het vulmateriaal. Niet alle metalen zijn geschikt voor lassen en niet alle vulmetalen werken goed met acceptabele basismaterialen.

Steels

De lasbaarheid van staal is omgekeerd evenredig met een eigenschap die bekend staat als de hardbaarheid van het staal, die het gemak van het vormen van martensiet tijdens warmtebehandeling meet. De hardbaarheid van staal is afhankelijk van de chemische samenstelling, met grotere hoeveelheden koolstof en andere legeringselementen resulterend in een hogere hardbaarheid en dus een lagere lasbaarheid. Om legeringen samengesteld uit veel verschillende materialen te kunnen beoordelen, wordt een maat die bekend staat als het equivalente koolstofgehalte gebruikt om de relatieve lasbaarheid van verschillende legeringen te vergelijken door hun eigenschappen te vergelijken met een gewoon koolstofstaal. Het effect op de lasbaarheid van elementen zoals chroom en vanadium, hoewel niet zo groot als koolstof, is groter dan dat van bijvoorbeeld koper en nikkel. Naarmate het equivalente koolstofgehalte stijgt, neemt de lasbaarheid van de legering af.34 Het nadeel van het gebruik van gewoon koolstof en laaggelegeerd staal is hun lagere sterkte - er is een wisselwerking tussen materiaalsterkte en lasbaarheid. Hoogwaardige, laaggelegeerde staalsoorten werden speciaal ontwikkeld voor lastoepassingen in de jaren 1970 en deze over het algemeen gemakkelijk te lassen materialen hebben een goede sterkte, waardoor ze ideaal zijn voor vele lastoepassingen.35

Roestvrij staal gedraagt ​​zich vanwege zijn hoge chroomgehalte anders met betrekking tot de lasbaarheid dan ander staal. Austenitische soorten roestvrij staal zijn meestal het meest lasbaar, maar ze zijn vooral gevoelig voor vervorming vanwege hun hoge thermische uitzettingscoëfficiënt. Sommige legeringen van dit type zijn ook gevoelig voor barsten en verminderde corrosieweerstand. Heet kraken is mogelijk als de hoeveelheid ferriet in de las niet wordt geregeld - om het probleem te verlichten, wordt een elektrode gebruikt die een lasmetaal afzet dat een kleine hoeveelheid ferriet bevat. Andere soorten roestvrij staal, zoals ferritisch en martensitisch roestvrij staal, zijn niet zo gemakkelijk gelast en moeten vaak worden voorverwarmd en gelast met speciale elektroden.36

Aluminium

De lasbaarheid van aluminiumlegeringen varieert aanzienlijk, afhankelijk van de chemische samenstelling van de gebruikte legering. Aluminiumlegeringen zijn gevoelig voor heet kraken, en om het probleem te bestrijden, verhogen lassers de lassnelheid om de warmte-invoer te verlagen. Voorverwarmen vermindert de temperatuurgradiënt over de laszone en helpt dus bij het verminderen van heet kraken, maar het kan de mechanische eigenschappen van het basismateriaal verminderen en mag niet worden gebruikt wanneer het basismateriaal wordt vastgehouden. Het ontwerp van de verbinding kan ook worden gewijzigd, en een meer compatibele vullegering kan worden gekozen om de kans op heet kraken te verminderen. Aluminiumlegeringen moeten ook voorafgaand aan het lassen worden gereinigd, met als doel alle oxiden, oliën en losse deeltjes van het te lassen oppervlak te verwijderen. Dit is vooral belangrijk vanwege de gevoeligheid van een aluminiumlas voor porositeit door waterstof en schuim door zuurstof.37

Ongebruikelijke omstandigheden

Onderwater lassen

Hoewel veel lastoepassingen worden uitgevoerd in gecontroleerde omgevingen zoals fabrieken en reparatiewerkplaatsen, worden sommige lasprocessen vaak gebruikt in een breed scala van omstandigheden, zoals open lucht, onder water en stofzuigers (zoals ruimte)

Pin
Send
Share
Send