metaalmagazine 6 2008 31

verbinden

www.metaalmagazine.nl

Draadoppervlak én deklaag Theo Luijendijk, TU Delft

massieve draden beïnvloeden lasproces

Bij het MIG/MAG-lassen wordt gebruikgemaakt van lasdradenmet een diameter van 0,8 mm tot 1,4 mm. De meest toege-paste draaddiameters zijn 1,2 mm en 1,0 mm. Naast dezezogenoemde massieve draden wordt er meer en meer gebruik-gemaakt van gevulde draad. Gevulde draad heeft vaak een dia-meter van 1,2 mm of 1,4 mm. In dit artikel wordt alleen aan-dacht besteed aan massieve draden die al dan niet zijnvoorzien van een koperlaag om oxidatie van de lasdraad bijopslag en gebruik in de lashal te beperken.

Massieve draden voor het MIG/MAG-lassen zijn vaak verkoperd. De koper-laag wordt elektrolytisch aangebrachten het gaat dus om een dunne laag. Erheerst een wijdverbreid misverstanddat die koperlaag de stroomdoorgangtussen contactbuis en lasdraad bevor-dert (minder overgangsweerstand),maar dat is niet het geval. De koper-laag dient alleen om de oxidatie vande staaldraad te beperken. Naast ver-koperde draden worden ook dradenaangeboden met een dunne bronslaagen draden die voorzien zijn van eendunne oxidelaag (blanke draad). Dedunne oxidelaag op de draden heefteveneens geen merkbare invloed op destroomoverdracht in de contactbuisen dat zal ook het geval zijn voor deverbronsde draden.

Het aanbrengen van de koperlaag opde lasdraad gebeurt elektrolytisch.Een goede hechting tussen het staalen het koper is daarbij van belang.Voorkomen moet worden dat tijdenstransport van de draad van de spoel,via de draadaanvoerrollen en linernaar de contactbuis de koperlaag los-laat. Losgeraakte koperdeeltjes vervui-len namelijk de contactbuis en veroor-zaken stroomoverdrachtsproblemenen uiteindelijk vastlopers. Het verwij-deren van een tussen draadaanvoerrol-len en invoer van de liner verfrommel-de draad is een lastige en tijdrovendeklus. Dat is niet alleen vervelend voorde lasser, maar werkt ook kostenverho-gend. Uit bovenstaande zal duidelijk zijn dateen draadleverancier uiterste zorg zalbesteden aan de oppervlaktekwaliteitvan zijn draden. Echter, aan alles ziteen prijskaartje en vaak moet naareen compromis worden gezocht om dedraad betaalbaar en concurrerend tekunnen leveren. Naast het stan-daardpakket aan massieve draden wor-den dan ook speciale draden aangebo-den. Draden waarbij niet alleen meer

Lassen is soms lastiger

dan men denkt (foto

en afbeeldingen

Lincoln Electric)

mek006_31_Lasdraden.qxp:06mek000_Metaalbewerken1.qxd 17-06-2008 15:21 Pagina 31

metaalmagazine 6 200832

aandacht is besteed aan de opper-vlaktekwaliteit van de lasdraad, maarwaar ook de chemische samenstellingbinnen nauwe grenzen constantwordt gehouden. Verschillende leve -ranciers van massieve draden voor hetlassen van staal hebben dergelijke dra-den in hun leveringspakket. Echter, indit artikel worden alleen gegevens enmeetresultaten gepresenteerd van dedoor de Lincoln Electric geproduceer-de massieve draad SupraMIG.

Spatten voorkomenBij het MIG/MAG-lassen kan het mate-riaaltransport van lasdraad naar las-bad op een aantal manieren plaatsvin-den, zoals kortsluitbooglassen, enlassen met open-boog (sproeibooglas-sen). Soms wordt ook gelast in hetovergangsgebied tussen kortsluitboogen open-boog. Bij het kortsluitbooglas-sen maakt de draad regelmatig con-tact met het lasbad en vindt materi-aaltransport tijdens de kortsluitingplaats. Deze wijze van materiaaltrans-port veroorzaakt meer spatten dan hetlassen met open-boog, waarbij geencontact optreedt tussen lasdraad enlasbad. Bij het lassen met open-boog

verloopt het materiaaltransport viaeen gestaagde stroom van kleine drup-peltjes, die door het lasbad wordenopgenomen. Om op het oppervlakhechtende spatten te voorkomen, dezespatten moeten vaak mechanisch ver-wijderd worden, zal een lasser bijvoorkeur lassen in het open-boog -gebied. Het spatgedrag wordt ookbeïnvloed door het toegepastebescherm gas. Voor het lassen van con-structiestaal met massieve draad inhet open-booggebied wordt inNederland veelal gebruikgemaakt vanargonrijke gasmengsels met een CO2-gehalte van 15% of 20%. Het lassenmet 100% CO2 in het open-booggebiedis niet mogelijk. Hoe lager het CO2-gehalte des te geringer het spatgedrag.Een beschermgas met slechts 8% of10% CO2 zal dus minder spatten gevendan de twee eerder genoemdebeschermgasmengsels.

Boogstabiliteit en startgedragVoor het spatgedrag bij het lassen isnaast de aard van het beschermgaseen stabiele elektrische boog vangroot belang. De stabiliteit van deelektrische boog wordt door een groot

aantal factoren bepaald.Onregelmatigheden in de draadaan-voersnelheid en stroomoverdrachts-problemen in de contactbuis kunneneveneens spatten veroorzaken. Hoeschoner de lasdraad en hoe gladder enregelmatiger het lasdraadoppervlak,des te geringer is de kans op spattenen des te kleiner zullen de variaties indraadaanvoersnelheid zijn. Om dedoorvoerbaarheid van de lasdraad teverbeteren, passen draadfabrikantensoms ook deklagen of additieven toe.Bij het niet meer bestaande PhilipsLastechniek werd molybdeendisulfidein combinatie met grafiet toegepastom de doorvoerbaarheid van de las-draad en de stroomoverdracht in decontactbuis te bevorderen. Het gevaarvan dergelijke deklagen is dat dezeook voor vervuiling van de contact-buis zorgen en daarmee juist stroom-overdrachtsproblemen veroorzaken.In figuur 1 wordt een voorbeeld gege-ven van de voordelen van het toepas-sen van deklagen op de draad. Debenodigde kracht voor het doorvoerenvan een draad in de liner is voor deSupraMIG-lasdraad aanzienlijk gerin-ger en het verloop van de doorvoer-kracht in de tijd ook veel gelijkmati-ger dan voor de standaard lasdraad.

Uit eigen onderzoek aan lasdraden,een samenwerkingsonderzoek tussenTNO en TU Delft, is gebleken datdeklagen wel degelijk de doorvoer-baarheid en de stabiliteit van de boogkunnen beïnvloeden. Dergelijke dekla-gen bevatten elementen die gemakke-lijk (bij relatief lage temperatuur) inde boog ioniseren en daarmee de elek-trische boog stabiliseren. Dit is gun-stig voor het ontsteken van de boog enhet resulteert in geringere stroomvari-aties bij het lassen met constantestroom. In figuur 2 wordt het ont-steekgedrag van de SupraMIG-lasdraadvergeleken met een standaard massie-ve draad. Uit deze opnames blijkt dui-delijk dat bij de SupraMIG-lasdraadveel sneller een stabiele boog wordtverkregen dan bij de standaard las-draad. De snelle en stabiele ontstekingonderdrukt daarmee het spatgedragtijdens het lassen. Lincoln is er zoalsuit figuur 2 blijkt in geslaagd hetstartgedrag te verbeteren en nietalleen het startgedrag maar ook tre-den met deze deklaag geringerestroomvariaties op tijdens het lassen.

verbindenFiguur 1. Doorvoer -

kracht van de lasdraad

in de liner als functie

van de tijd voor twee

lasdraden. De bovenste

figuur geldt voor de

speciale Lincoln las-

draad SupraMIG, de

onderste figuur voor

een standaard lasdraad

www.metaalmagazine.nl

Figuur 2. Startgedrag van de SupraMIG-lasdraad vergeleken met een standaard lasdraad

mek006_31_Lasdraden.qxp:06mek000_Metaalbewerken1.qxd 17-06-2008 15:21 Pagina 32

M a s s i e v e d r a a d v o o r M A G - l a s s e nSupraMIG is een massieve draad voor het MAG-lassenvan staal. Aan deze lasdraad is extra aandacht besteedaan de oppervlaktekwaliteit en chemische samenstel-ling. Het is de topklasse van alle door Lincoln ElectricEurope geleverde massieve draden. De draad wordt ver-koperd om oxidatie van de lasdraad te beperken. Nahet verkoperen en natrekken van de draad worden alleresiduen die afkomstig zijn van het draadtrekken metbehulp van hoge waterdruk zorgvuldig verwijderd. Nadrogen wordt de draad voorzien van een speciale coa-ting ter verdere verbetering van de laseigenschappenvan de draad. De kenmerken van de draad zijn een uit-stekende doorvoerbaarheid, een perfect startgedrag(geen spatten), een stabiele boog en geringere slijtagevan de contactbuis. Omdat het hier om een duurderedraad gaat, heeft de fabrikant extra aandacht kunnenbesteden aan het opspoelen van de draad ter verbete-ring van de doorvoerbaarheid en stabiliteit van dedraaddoorvoer. De draad kan op spoel met een massavan 15 kg of in een drum met een massa van 250 kgof 500 kg worden geleverd.

Figuur 5. Periodieke lengte en amplitude van een doorgevoerde lasdraad

Kl e i n e h e l i x e n g r o t e c a s t g u n s t i g p o s i t i o n e r i n g b o o gVan belang voor de doorvoerbaarheid van een lasdraadzijn ook de cast, de helix, de amplitude en de periodie-ke lengte. Niet snel zullen deze zaken een rol spelen bijde aanschaf van een draad, maar ze zijn wel degelijkvan belang en spelen vooral een rol bij het gemechani-seerd en gerobotiseerd lassen. De cast van een las-draad is de diameter van de cirkel die de lasdraadvormt als deze vlak op de lasvloer wordt uitgespreid.Deze ligt voor de meeste draden zo rond de 2 m. Doorde helix van de draad zal deze niet over de gehele dia-meter vlak op de lasvloer liggen, maar enigszinsomhoog steken. De helix zorgt er voor dat de draad inde contactbuis gaat ronddraaien (kwispelen) en dit isstorend bij het lassen. Het uiteinde van de draadbeschrijft als het ware een cirkel over het te lassenoppervlak. De positie van de afsplitsende druppels ligtdaarmee niet meer eenduidig vast en vooral bij hetmaken van een hoeklas is dit bij het gemechaniseerdlassen vervelend. Een kleine helix en een grote cast zijnvoor een exacte positionering van de boog gunstig. Eenkleine cast en grote helix zijn nadelig voor een goededraaddoorvoerbaarheid. Een groot voorraadvat als eendrum is dus gunstiger dan een draadspoel van 15 kg.Als de draad door de liner en de contactbuis wordtgevoerd, zal deze enigszins vervormen en is er sprakevan een periodieke lengte en amplitude, zie figuur 5.Voor een nauwkeurige positionering van de boog iseen grote periodieke lengte en een kleine amplitudegewenst; dit geldt met name bij het gemechaniseerdlassen.

www.metaalmagazine.nl metaalmagazine 6 2008 33

Figuur 3. Een lasdraadvoorraadvat (drum) met een

massa van 250 kg of 500 kg voorzien van een uit-

loopconus (FlowCone) voor een probleemloze aan-

voer van de lasdraad. In de inzet een standaard

draadrol met een massa van 15 kg

Figuur 4. Schematische voorstelling in de vorm van

een normaalverdeling van de chemische samenstel-

ling voor een standaard massieve draad en voor

een draad als SupraMIG. Het spreidingsgebied voor

de laatste draad is aanzienlijk kleiner dan voor de

standaard draad

Slijtage contactbuisDeklagen en kwaliteit van het draad-oppervlak hebben ook hun invloed opde slijtage van de contactbuis. Vaakwordt een contactbuis na het verlas-sen van een spoel lasdraad gelijktijdigvervangen bij het opzetten van denieuwe spoel (een spoel lasdraad voorhet lassen van constructiestaal heefteen gewicht van 15 kg). Het vervangenis niet altijd nodig, maar het vervan-gen van de contactbuis tussendoor isvervelend en tijdrovend. Wordt echtergebruikgemaakt van een drum meteen massa van 250 kg of 500 kg, ziefiguur 3, dan is het prettig als de con-tactbuis langer mee gaat. Deklagen eneen glad lasdraadoppervlak kunnengunstig uitwerken als het gaat om deslijtage in de contactbuis.Niet alleen het geringere gebruik vancontactbuizen, maar ook het uitspa-ren van de tijd die nodig is om eencontactbuis te vervangen werkt

kostenverlagend. De extra draadkostenvoor de SupraMIG-lasdraad wordendaarbij terugverdiend door een hogereproductiesnelheid.

Chemische samenstelling lasdraadDe chemische samenstelling van hetlasbad wordt bepaald door de chemi-sche samenstelling van de lasdraad ende mate van opmenging met het basis-materiaal. Voor reproduceerbaremechanische eigenschappen is naasteen nauwkeurige handhaving van dewarmte-inbreng de spreiding in dechemische samenstelling van de las-draad van belang. Voor een iets duur-dere draad zoals SupraMIG kan defabrikant ook wat meer aandachtbesteden aan een nauwkeurigheidchemische samenstelling. In figuur 4is schematisch aangegeven wat hetverschil in spreiding in de chemischesamenstelling is tussen lasdraden uitverschillende batches voor een stan-daard massieve draad en voor eendraad als SupraMIG.

SamenvattingVoor kritische toepassingen en bij hetgemechaniseerd en gerobotiseerd las-sen van constructiestaal valt de keuzevan een lasdraad als SupraMIG te over-wegen. De hogere kwaliteitseisen dieaan deze draad worden gesteld zorgenvoor een betere draaddoorvoerbaar-heid en geringere slijtage van de con-tactbuis en daarmee minder draadsto-ringen.

Het startgedrag en de boogstabiliteitworden verbeterd door toepassing vaneen deklaag, waardoor minder spattenen minder nabewerking van hetgelaste onderdeel of constructie nodigis. De genoemde voordelen geven eenkostenbesparing die ruimschoots deextra kosten van de lasdraad compen-seert. Een lasdraad met een grote casten een kleine helix is gunstig voor eennauwkeurige positionering van de las-boog. Strakkere lassen en een gunstige las-badgeometrie en inbrandingsvormzijn daarvan het gevolg. De groterenauwkeurigheid in de chemischesamenstelling van de lasdraad zorgtvoor uiterst goed reproduceerbaremechanische eigenschappen. Dit isniet alleen gunstig voor het gemecha-niseerd lassen, maar heeft ook voorde-len bij het lassen met de hand. ■

mek006_31_Lasdraden.qxp:06mek000_Metaalbewerken1.qxd 17-06-2008 15:21 Pagina 33