metaalmagazine mei 200632

verbinden

Met moderne volledig gedigitaliseerdestroombronnen kan met een kleinerebooglengte gelast worden dan metconventionele stroombronnen. BijForceArc wordt de booglengte verderverkort door het reduceren van deboogspanning ten opzichte van dekorte sproeiboog. Bij het opvoeren vande draadaanvoersnelheid is het echterniet te vermijden dat de gesmoltenmetaaldeeltjes als een soort kettingtegen elkaar aankomen en contactmaken met het smeltbad. Er treedt

dan kortsluiting op, die zonder eenregelend ingrijpen bij het herontste-ken tot een versterkt spatgedrag zouleiden. De kortsluitspanning is aan-zienlijk lager dan de open-boogspan-ning. De hoge boogspanning van deopen-boog leidt tot een aanzienlijketoename van warmte-inbreng. Bij hetForceArc-proces wordt de sterke toena-me van de warmte-inbreng (stroom xspanning) beperkt. Bij moderne stroombronnen metomvormtechnologie wordt de stroom

P a u l Q u a e d v l i e g T h e o L u i j e n d i j k

elektronisch geregeld en zal bij kort-sluiting niet explosief oplopen, maarpraktisch tot nul teruggebracht kun-nen worden. Daardoor wordt het spat-gedrag onderdrukt. Het stijgen enterugvallen van de stroom gedurendede ‘kortsluitfase’ en het opnieuw ont-steken van de boog wordt zeer snelgeregeld en gestabiliseerd.Volgens EWM zorgt de combinatie vande lage spanning en de relatief hogedraadaanvoersnelheid voor een 20%-30% groter neersmelt bij eenzelfdewarmte-inbreng dan bij conventioneelMIG/MAG-lassen. De smalle geconcen-treerde boog geeft een diepe inbran-ding, een smalle warmtebeïnvloedezone, ongeveer 40%-50% minder rook-ontwikkeling. Het betere inbrandings-gedrag komt onder andere tot zijnrecht bij het grondnaadlassen, vooralwanneer het gaat om kleine en smallenaden. De inbranding is bij hetForceArc-proces bij de grondnaadsmaller, maar belangrijk dieper danbij de normale sproeiboog. Om eenhoge neersmelt te halen, wordt vaakmetaalgevulde draad gebruikt. Bij hetForceArc-proces is dit niet nodig het-geen een kostenbesparing oplevert. Demeest toegepaste massieve draaddia-meters zijn 1,0 mm en 1,2 mm bijstaal en chroomnikkelstaal en 1,2 mmen 1,6 mm bij aluminiumtoepassin-gen. Als beschermgas worden overeen-komstig het basismateriaal inerte ofmenggassen met een hoog argon-gehalte ingezet, bestaande uit 90%Argon en 10% CO2 (M21). Het ForceArc-proces wordt vooral gebruikt in dezware metaalindustrie voor het lassenvan platen met een minimale plaat-dikte 5 mm.

Rapid ArcEen veel oudere ontwikkeling op hetgebied van een hoge draadsnelheid incombinatie met een korte boog is het

Het lassen met een

hoge voortloopsnelheid

en een korte boog is

vooral interessant bij

het zwaardere laswerk,

soms wordt dit ook

gedaan met twee dra-

den voor een hogere

neersmelt

(foto: Fronius)

niet nieuw, wel actueel MIG/MAG-procesLassen met hoge snelheid en korte boog

Enige tijd geleden introduceerde EWM het ForceArc-proces:MIG/MAG-lassen met een hoge draadsnelheid en een kleinebooglengte. Volgens EWM een duidelijke verbetering tenopzichte van conventionele lassystemen. Maar volgens sommi-ge lasdeskundigen gaat het hierbij niet om een echt nieuw las-proces, maar eerder om een verdere ontwikkeling van een vari-ant van het MIG/MAG-lasproces.

06mek006z032.01.ps 22-05-2006 15:37 Pagina 32

metaalmagazine mei 2006 33

Rapid Arc-proces. Tegenwoordig zijner meer stroombronleveranciers diedat kunnen leveren. Alleen is het zodat leveranciers daar nog geen apartesynergische lijnen en regelsystemenvoor ontwikkeld hebben. Maar dit zalslechts een kwestie van tijd zijn. Demeeste leveranciers beschikken tegen-woordig over hoogvermogen lasappa-ratuur die digitaal geregeld wordt.Door de diverse lasparameters (draad-snelheid, spanning, voortloopsnel-heid) dusdanig in te stellen, wordt eenvergelijkbaar proces gecreëerd alsForceArc.Lincoln Electric presenteert het lassenmet een hoge draadsnelheid en eenkorte booglengte onder de naamRapid Arc. Rapid Arc is een verfijndspatarm pulserend lasproces. Het pro-ces verbetert het lassen met een laagvoltage bij een hoge draadsnelheid,omdat het regelsysteem de verkortelasboog stabiliseert. Bij Rapid Arcwordt de kortsluitcyclus nauwkeuriggeregeld en is in vier stukken ver-deeld. In het eerste deel, de zogenaam-de ‘pulse’, veroorzaakt een toenemen-de spanning een hogere boogenergieen vormt er zich een gesmolten drup-pel aan het uiteinde van de lasdraad.In het tweede deel (‘puddle rise’)

neemt door de afnemende spanningde plasmadruk van de boog af,waardoor het smeltbad omhoog komtrichting de gesmolten druppel. In het derde deel (‘short’) klapt deboog in elkaar en maakt de druppelcontact met het smeltbad. In het vier-de deel (‘puddle repulsion’) wordt deonderbreking van de boog opgehevendoor een kleine stroomstoot, die hetresterende gesmolten materiaal vande elektrode afstoot en tevens deelektrode reconditioneert. Dit resul-teert in een betrouwbare druppelaf-splitsing en een stabiele cadans van delascyclus. Het verbreken van de kort-sluiting is een resultante van de voor-waartse beweging én de lasstroom.Ook Lincoln Electric claimt een rende-mentsverbetering van 10%-30% dank-zij de hogere draadaanvoersnelheid.

Hoogvermogen MIGBij Kemppi spreekt men over het hoog-vermogen MIG/MAG-lassen. Kemppi,producent van moderne booglasappa-ratuur, geeft de voorkeur aan dit las-proces met een digitale stroombron telaten plaatsvinden. Digitale techniekkan zeer snel reageren op het boogge-drag en veranderende lasomstandig-heden en draagt bij aan een stabieleboog.Minimale vereiste voor een stroom-bron voor het hoogvermogenMIG/MAG-lassen is een hoge inschakel-duur. De moderne Kemppi stroom-bronnen hebben door hun toegepastetechniek veelal 100% ED bij eenstroomsterkte van 400 A tot 450 A.Ook is het draadtransport van grootbelang bij een hoge lassnelheid.Kemppi gebruikt daarvoor het nieuwevierrolssysteem Duratorque, al danniet voorzien van heavy duty of gekar-telde aandrijfwielen. Een watergekoel-de installatie is noodzakelijk voor eenoptimale koeling van het laspistool.Deze ontwikkelingen zijn gericht opde ergonomie van de lasser. Volgens

Kemppi zijn de parameters op denieuwste hoogvermogen lasappara-tuur zodanig in te stellen dat er ookmet deze stroombronnen met eenhoge draadsnelheid en korte booggelast kan worden.

Hogere neersmeltEen hogere neersmelt kan ook verkre-gen worden door te lassen met tweedraden. Cloos en Fronius zijn daarbijde belangrijkste spelers voor deze vari-ant van het MIG/MAG-proces. Cloosheeft recent een laskop ontwikkeld,waarmee het tandemlassen heel snelvervangen kan worden door de combi-natie van laser-MIG/MAG, het zoge-noemde hybride lassen. Fronius com-bineert sinds kort het tandemlassenmet het hybride lasproces onder de

naam LaserHybridTimeTwin, een com-binatie van de laser met maar liefstdrie elektrische bogen. Twee van hettandemlassen en een van het hybride-lasproces (laser met MIG/MAG). Erwordt dan een lastechnische synergieverkregen, die uitermate geschikt isvoor het lassen van dikkere staalpla-ten. De drie lasdraden in combinatiemet de laser geven een zeer hoge neer-smeltsnelheid en dus de productiviteitneemt daardoor aanzienlijk toe.

Het betere inbrandingsgedragkomt onder andere tot zijn rechtbij het grondnaadlassen zoals tezien is bij deze macro van eenhalve V-naad gelast met ForceArc(foto: EWM)

De smalle geconcen-

treerde boog geeft een

diepere inbranding

(links) dan een stan-

daard boog (rechts)

(foto: EWM)

Het stijgen en terugvallen van de stroom gedurende

de ‘kortsluitfase’ en het opnieuw ontsteken van de

boog wordt zeer snel geregeld en gestabiliseerd

(boven: MIG/MAG standaard boog, onder: EWM-

ForceArc boog)(foto: EWM)

V o o r d e l e n M I G / M A G - l a s s e n m e t h o g ed r a a d s n e l h e i d e n k o r t e b o o g :

hoge voortloopsnelheid;geringe warmte inbreng;verkorte lastijd;minder rookontwikkeling; enminder spatten.

06mek006z033.ps 22-05-2006 12:13 Pagina 33

verbinden

metaalmagazine mei 200634

Het LaserHybrid-proces is destijdsontwikkeld vanuit het idee om devoordelen van het MIG/MAG-lassen enhet laserlassen te combineren.Conventioneel laserlassen garandeerthoge lassnelheden, maar de mogelijk-heid om de spleet tussen twee te las-sen delen te overbruggen, is vanwegede geringe brandvlekdiameter gering.Bij het traditionele MIG/MAG-lasprocesis dit net andersom.Het MIG/MAG-lasproces vormt eenrelatief goedkope energiebron en ken-merkt zich door een goede spleetover-brugging terwijl de eigenschappenvan het lasmetaal kunnen wordenbeïnvloed door het gekozen toevoeg-materiaal. Het laserlasproces onder-scheidt zich door een grote inbran-

ding, maakt hoge lassnelheden moge-lijk en heeft een geringe thermischebelasting en een geringe naadbreedtetot gevolg. Het digitale TimeTwin-proces is eenvariant op het MIG-tandemlassen dievooral is ontwikkeld om een hogeneersmeltsnelheid te bereiken. Hierbijwerken twee afzonderlijk regelbarestroombronnen met twee van elkaargeïsoleerde draadelektroden samen inslechts één gasmondstuk en in ééngemeenschappelijk smeltbad. De digi-tale besturing zorgt voor een goederegelbaarheid en repeteerbaarheid.Tussen de beide stroombronnen ziteen synchronisatie-inrichting. Dezestemt onder meer de afsmelting vande twee draadelektroden zodanig opelkaar af, dat een optimaal resultaatverkregen wordt. De materiaalovergang van de beidedraadelektroden kan zeer nauwkeurigworden gestuurd, wat een stabiel enspatarm tandemlasproces oplevert. Bij

het tandemlassen is het mogelijk omper uur 30 kg lasmetaal neer te smel-ten.

ConclusieHet lassen met een hoge voortloop-snelheid en een korte booglengte isniet nieuw. De eerste testen met ditlasproces zijn reeds 20 jaar geledenuitgevoerd. Wel zijn tegenwoordig inde lasapparatuur veel meer para-meters elektronisch in te stellen en teregelen, waardoor een lasproces veelnauwkeuriger verloopt. EWM is nu alseerste op de markt gekomen met eenproductlijn die specifiek ingaat op eenhoge snelheid en een korte boog. Maarveel stroombronnen zijn tegenwoor-dig, dankzij digitale techniek, univer-seel inzetbaar. In dit artikel is gespro-ken over stroombronnen entechnieken van EWM, Lincoln Electric,Kemppi en Fronius, maar ook leveran-ciers waaronder Cloos, Migatronic,ESAB en anderen kunnen stroombron-nen leveren voor het lassen met hogestroomsterktes. Het lassen met een hoge voortloop-snelheid en een korte boog is vooralinteressant bij het zwaardere laswerk,waar de warmte-inbreng beperkt moetblijven. Verkorting van de lastijd leverteen aanzienlijk economisch voordeelop en welk productiebedrijf is hierinniet geïnteresseerd? Denk hierbij aanhet lassen in de machine- en installa-tiebouw, transportmiddelenindustrie,scheepsbouw en offshore, staalcon-structies en container-, ketel en appa-ratenbouw. ■

Het materiaaltransport in de

boog wordt bepaald door de

ingestelde boogspanning en

draadaanvoersnelheid

(stroomsterkte). Daarnaast heb-

ben stroom en spanning en ook

het materiaaltransport invloed op

de geometrie van het lasbad.

Een hoge stroomsterkte en lage

boogspanning resulteert in een

diepe en smalle inbranding. Een

hoge boogspanning daarentegen

veroorzaakt in het algemeen een

breed lasbad (foto: Kemppi)

Bij Rapid Arc wordt de kortsluitcy-

clus nauwkeurig geregeld en is in

vier stukken verdeeld: pulse,

puddle rise, short en puddle

repulsion (foto: Lincoln Electric)

Fronius combineert

sinds kort het tandem-

lassen met het hybride

lasproces onder de

naam

LaserHybridTimeTwin,

een combinatie van de

laser met drie elektri-

sche bogen. Dit zorgt

voor een verhoogde

neersmelt en dus ook

een reducering van de

lastijd (foto: Fronius)

06mek006z034.ps 22-05-2006 12:13 Pagina 34