VM115 Lassen Van Ongelijksoortige Metalen

Lassen vanongelijksoortigemetalen

vm 115

Lassen vanongelijksoortigemetalen

vm 115

een uitgave van de

Vereniging FME-CWMvereniging van ondernemingen in demetaal-, kunststof-, elektronica- en elektrotechnischeindustrie en aanverwante sectoren

Boerhaavelaan 40

Postbus 190, 2700 AD ZoetermeerTelefoon: (079) 353 11 00Telefax: (079) 353 13 65E-mail: [email protected]: http://www.fme-cwm.nl

© Vereniging FME-CWM/september 2005

Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaaktdoor middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke ander wijze ookzonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

Hoewel grote zorg is besteed aan de waarborging van een correcte en, waarnodig, volledige uiteenzetting van relevante informatie, wijzen de bij detotstandkoming van de onderhavige publicatie betrokkenen alleaansprakelijkheid voor schade als gevolg van onjuistheden en/ofonvolkomenheden in deze publicatie van de hand.

Vereniging FME-CWMafdeling Technische BedrijfskundePostbus 190, 2700 AD Zoetermeertelefoon 079 - 353 13 41telefax 079 - 353 13 65e-mail: [email protected]: http://www.fme-cwm.nl

Lassen van ongelijksoortige metalen

toelichting:Deze publicatie is tot stand gekomen in het kader van het "Technologie-kennisproject voor de metaal-en kunststofverwerkende industrie" van het NIL in samenwerking met het ITC.

auteurs:A. Gales TNO Industrie & Techniek, EindhovenM. de Wacht TNO Industrie & Techniek, Eindhoven

begeleidingsgroep:ABB Lummus-Crest BV, Voorburg J. BaasC.W.P., Bladel W.G. Essers (coördinatie)DSM-MPS, Geleen H.C.G.M. SchrijenFluor Daniël BV, Haarlem P.J. van AlphenLincoln Electric Europe BV, Nijmegen L. van NassauMeijer, Driebergen H.A. MeijerMinisterie van Defensie-DMKM. Den Haag C. van SevenhovenNIL, Voorschoten W. PorsNijhof Consultancy, Heemstede G.H. NijhofRaytheon Engineers & Constructors BV, Den Haag R.C.A. van RheedenTNO Bouw, Delft F. SoetensTNO Industrie & Techniek, Eindhoven A. Gales; M. de Wacht; J.C. van WortelProjectbureau PMP, Eindhoven G.H.G. VaessenVereniging FME-CWM, Zoetermeer P. Boers

Al deze bedrijven/instellingen hebben een bijdrage geleverd aan dit project. Het Ministerie vanEconomische Zaken heeft in belangrijke mate bijgedragen aan de financiering hiervan.

technische informatie:Nederlands Instituut voor Lastechniek- correspondentie- en bezoekadres Krimkade 20, 2251 KA VOORSCHOTEN- telefoon 071 - 560 10 79- telefax 071 - 561 14 26- e-mail [email protected] internet http://www.nil.nl

informatie over en bestelling van VM-publicaties:Vereniging FME-CWM / Industrieel Technologie Centrum (ITC)- bezoekadres Boerhaavelaan 40, 2713 HX Zoetermeer- correspondentie-adres Postbus 190, 2700 AD ZOETERMEER- telefoon 079 - 353 13 41/353 11 00- telefax 079 - 353 13 65- e-mail [email protected] internet http://www.fme-cwm.nl

Bond voor Materialenkennis- bezoekadres Parallelweg 30, 5223 AL 's-Hertogenbosch- correspondentie-adres Postbus 218, 5201 AE 's-HERTOGENBOSCH- telefoon 073 - 622 18 33- telefax 073 - 623 89 89- e-mail [email protected] internet http://www.materialenkennis.nl

Nederlands Instituut voor Lastechniek- correspondentie- en bezoekadres Krimkade 20, 2251 KA VOORSCHOTEN- telefoon 071 - 560 10 79- telefax 071 - 561 14 26- e-mail [email protected] internet http://www.nil.nl

4

Inhoud1 Algemene inleiding

Deel I Lassen van zwart-wit verbindingen

2 Inleiding

3 Lastechnieken3.1 Lasnaadvormen3.2 Bufferen3.3 Typen lastoevoegmateriaal3.4 Invloed lasprocessen en lasparameters

op opmenging

4 "Zwart-wit" lasverbindingen4.1 Voorbereiding zwart-wit lasverbindingen4.2 Niet destructief onderzoek4.3 Indeling verschillende gebruiksgroepen4.4 Mechanische belastingen4.5 Structuur van het lasmetaal4.6 Opmengzones4.7 Warmscheuren4.8 Koolstofmigratie4.9 Warmtebehandelingen

5 Lasverbindingen in geplateerd staal5.1 Materiaal is toegankelijk aan plateer-

laagzijde5.2 Materiaal is alleen toegankelijk aan de

basismateriaalzijde5.2.1 Vullen met overgelegeerd

lastoevoegmateriaal5.2.2 Vullen met een overeenkomend

lastoevoegmateriaal5.3 Lassen van linings

6 Lasverbindingen tussen verschillendeongelegeerde C-Mn staalsoorten

7 Lasverbindingen tussen C-Mn en Cr-Mostaalsoorten en verschillende kruipvasteCr-Mo staalsoorten7.1 Lasverbindingen tussen ongelegeerde

C-Mn staalsoorten met Re ≤ 360 N/mm2

en kruipvaste Cr-Mo staalsoorten meteen chroomgehalte kleiner dan 3%

7.2 Lasverbindingen tussen ongelegeerdeC-Mn staalsoorten met Re>360 N/mm2


7.3 Lasverbindingen tussen ongelegeerdeC-Mn staalsoorten met Re ≤ 360 N/mm2


7.4 Lasverbindingen tussen kruipvastechroomstaalsoorten met 3% of minderchroom en kruipvaste staalsoorten met5% chroom

7.5 Lasverbindingen tussen C-Mn staal-soorten en Cr-Mo staalsoorten met 9 of12% chroom

7.6 Lasverbindingen tussen kruipvastestaalsoorten met een chroomgehaltekleiner dan 3% en kruipvaste staalsoor-ten met een chroomgehalte van 9 of12% chroom

7.7 Lasverbindingen tussen kruipvastestaalsoorten met een chroomgehaltekleiner dan 5% en kruipvaste staalsoor-ten met een chroomgehalte van 9 of12% chroom

7

8

8

10101010

11

12121212131314141414

15

15

16

16

1616

17

18

18

18

18

19

19

19

19

8 Lassen van combinaties met ≤ 9% nikkelstaalsoorten8.1 Combinaties tussen ongelegeerde C-Mn

staalsoorten met Re≤360 N/mm2 enstaalsoorten met minder dan 9% nikkel

8.2 Combinaties tussen austenitische enferritisch-austenitische roestvaste staal-soorten en staalsoorten met minder dan9% nikkel

9 Lassen van combinaties van ongelegeerdeC-Mn en kruipvaste Cr-Mo staalsoorten metijzerbasis roestvaste staalsoorten9.1 Lasverbindingen tussen ongelegeerde

C-Mn staalsoorten of kruipvaste Cr-Mostaalsoorten en austenitische roest-vaste staalsoorten met δ-ferriet

9.2 Lasverbindingen tussen verschillendeaustenitische roestvaste staalsoorten

9.3 Lasverbindingen tussen ferritisch-austenitische roestvaste staalsoortenen austenitische roestvaste staalsoor-ten met δ-ferriet

9.4 Lasverbindingen tussen austenitischeroestvaste staalsoorten en ferritischeroestvaste staalsoorten

9.5 Lasverbindingen tussen austenitischeroestvaste staalsoorten en martensi-tische roestvaste staalsoorten

9.6 Lasverbindingenen tussen ongelegeerdeC-Mn of kruipvaste Cr-Mo staalsoortenen volaustenitische roest- of hittevastestaalsoorten

9.7 Lasverbindingen tussen ferritisch-austenitische en volaustenitische ofhittevaste roestvaste staalsoorten

9.8 Lasverbindingen tussen ferritischeroestvaste staalsoorten en volausteni-tische roest- of hittevaste staalsoorten

9.9 Lasverbindingen tussen martensitischeroestvaste staalsoorten en vol-austenitische roest- of hittevastestaalsoorten

9.10 Lasverbindingen van ongelegeerdeC-Mn of kruipvaste Cr-Mo staalsoortenaan ferritisch-austenitische roestvastestaalsoorten

9.11 Lasverbindingen tussen verschillendeferritisch-austenitische roestvastestaalsoorten

9.12 Lasverbindingen tussen ferritischeroestvaste staalsoorten en ferritisch-austenitische roestvaste staalsoorten

9.13 Lasverbindingen tussen martensitischeroestvaste staalsoorten en ferritisch-austenitische roestvaste staalsoorten

9.14 Lasverbindingen van ongelegeerdeC-Mn of kruipvaste Cr-Mo staalsoortenaan ferritische roestvaste staalsoorten

9.15 Lasverbindingen van ongelegeerde C-Mnof kruipvaste Cr-Mo staalsoorten aanmartensitische roestvaste staalsoorten

9.16 Lasverbindingen tussen ferritischeroestvaste staalsoorten en martensi-tische roestvaste staalsoorten

10 Lassen van combinaties met nikkelbasis-legeringen10.1 Lasverbindingen tussen zuiver nikkel en

ongelegeerde C-Mn of kruipvaste Cr-Mostaalsoorten

20

20

20

21

21

22

22

22

22

22

23

23

24

24

24

24

25

25

25

25

26

26

5

10.2 Lasverbindingen tussen austenitischroestvast staal en zuiver nikkel

10.3 Lasverbindingen tussen ferritisch-austenitisch roestvast staal en zuivernikkel

10.4 Lasverbindingen tussen ferritischroestvast staal en zuiver nikkel

10.5 Lasverbindingen tussen nikkel-chroomen nikkel-chroom-ijzerlegeringen enongelegeerde C-Mn of Cr-Mostaalsoorten

10.6 Lasverbindingen tussen austenitischroestvast staal en nikkel-chroom ofnikkel-chroom-ijzerlegeringen

10.7 Lasverbindingen tussen ferritisch-austenitisch roestvast staal ennikkel-chroom of nikkel-chroom-ijzer-legeringen

10.8 Lasverbindingen tussen ferritischroestvast staal en nikkel-chroom ofnikkel-chroom-ijzerlegeringen

10.9 Lasverbindingen tussen ongelegeerdeC-Mn of kruipvaste Cr-Mo staalsoortenen nikkel-molybdeenlegeringen

10.10 Lasverbindingen tussen austenitischeroestvaste staalsoorten en nikkel-molybdeenlegeringen

10.11 Lasverbindingen tussen ferritisch-austenitische roestvaste staalsoortenen nikkel-molybdeenlegeringen

10.12 Lasverbindingen tussen ferritischroestvast staal en nikkel-molybdeen-legeringen

10.13 Lasverbindingen tussen ongelegeerdeC-Mn of kruipvaste Cr-Mo staalsoortenen nikkel-koperlegeringen

10.14 Lasverbindingen tussen austenitischeroestvaste staalsoorten en nikkel-koper-legeringen

10.15 Lasverbindingen tussen ferritisch-austenitische roestvaste staalsoortenen nikkel-koperlegeringen

Deel II Lassen van ongelijksoortige non-ferrometalen

11 Inleiding lassen van ongelijksoortigenon-ferro metalen

12 Aluminium en aluminiumlegeringen12.1 Codering van aluminium en aluminium-

legeringen12.2 Het gasbooglassen van ongelijksoortige

aluminium-kneedlegeringen12.3 Het gasbooglassen van ongelijksoortige

aluminium-gietlegeringen en vanaluminium-giet/kneedlegeringen

12.4 Het lassen van aluminiumlegeringenaan andere metalen12.4.1 Rechtstreeks lassen van onge-

lijksoortige metalen, directemethode

12.4.2 Het lassen van ongelijksoortigealuminiumlegeringen doormiddel van een tussenmetaal,indirecte methode

26

26

26

26

27

27

27

27

27

28

28

28

28

28

29

29

30

30

30

33

36

36

41

13 Koper en koperlegeringen13.1 Codering van koper en koperlegeringen13.2 Het lassen van koper en koperlege-

ringen13.2.1 Algemene aspecten bij het

lassen van koper13.2.2 Het lassen van koper en

koperlegeringen13.2.3 Lasprocessen voor het lassen

van koper en koperlegeringen13.3 Het lassen van ongelijksoortige koper-

legeringen13.4 Het lassen van koper en koperlegerin-

gen aan andere metalen13.4.1 Het lassen van koperlegeringen

aan ferro-metalen13.4.2 Het lassen van koper en koper-

legeringen aan nikkellegeringen13.4.3 Het lassen van koper aan alu-

miniumlegeringen13.4.4 Lastoevoegmaterialen voor het

lassen van koper en koperlege-ringen aan andere metalen

13.5 Het lassen van koper-geplateerd staal

14 Literatuur

Bijlage A Plateerlagen

Bijlage B Lasprocessen

Bijlage C Korte beschrijving van deverschillende lasprocessen

4545

46

46

49

53

55

56

57

58

58

5960

63

64

65

67

7

Hoofdstuk 1Algemene inleiding

Het verbinden van ongelijksoortige metalen door mid-del van lassen is over het algemeen geen eenvoudigezaak en vereist op een aantal gebieden specialistischekennis. Kennis is nodig op het gebied van de lastech-niek en met name ten aanzien van de mogelijkhedendie de verschillende lasprocessen bieden. Dit is echterniet voldoende, ook kennis met betrekking tot de me-tallurgische eigenschappen van de te lassen metalenis een essentiële voorwaarde om met succes een las-verbinding in ongelijksoortige metalen tot stand tebrengen. En zelfs al is deze kennis voorhanden, dannog is succes niet altijd verzekerd, omdat onverwach-te problemen ervoor kunnen zorgen dat de lasverbin-ding niet de vereiste kwaliteit heeft. Bij het lassen vanongelijksoortige metalen spelen zeer veel factoren eenrol. Belangrijk zijn de fysische eigenschappen van hetmetaal, waaronder de chemische samenstelling, hetsmeltpunt, de warmte- en elektrische geleidbaarheiden de uitzettingscoëfficiënt. Metallurgische eigen-schappen als structuur, textuur, opmenging, oplos-baarheid, enz. spelen eveneens een essentiële rol bijhet vervaardigen van lasverbindingen in ongelijk-soortige metalen.

Als we praten over het verbinden van ongelijksoortigemetalen door middel van lassen, zal het duidelijk zijndat we in het kader van deze voorlichtingspublicatieeen keuze hebben moeten maken. Dit hebben weenerzijds gedaan door in deze publicatie een twee-deling aan te brengen in: Deel I het lassen van zwart-wit verbindingen

(hoofdstuk 2 t/m 10); Deel II het lassen van ongelijksoortige non-ferro

metalen (hoofdstuk 11 t/m 13),

en anderzijds door bij het non-ferro deel alleen maaraluminium en koper aan bod te laten komen.

Deze voorlichtingspublicatie is en kan niet volledigzijn, omdat in de praktijk zeer veel combinaties voorhet lassen van onderling verschillende metalen moge-lijk zijn. Van lang niet al deze materiaalcombinatieszijn gegevens beschikbaar. De verwachting is echterdat, met de kennis die is verzameld in deze publicatie,ook combinaties van metalen die niet direct beschre-ven zijn met een goed resultaat kunnen wordengelast.

De auteurs spreken hun dank uit aan de heer Essers,zonder wiens initiatief deze publicatie niet tot standwas gekomen en aan de begeleidingsgroep, die ervoorheeft gezorgd dat, met hun kritische maar altijdopbouwende commentaar, de publicatie voldoendeinhoud heeft gekregen.

8

Deel I Lassen van zwart-wit verbindingen

Hoofdstuk 2Inleiding

Ongelijksoortige lasverbindingen verbinden materialenmet onderling verschillende fysische of mechanischeeigenschappen of met verschillende chemische sa-menstellingen. Deze lasverbindingen vragen om diereden extra aandacht. In dit deel worden de ongelijk-soortige lasverbindingen tussen ijzerbasis materialenbehandeld.Bij het schrijven is ervan uitgegaan dat de lezer tenminste bekend is met het lassen van de betreffendegelijksoortige lasverbindingen. Getracht is het verhaalzoveel mogelijk te beperken tot de specifieke proble-men van ongelijksoortige lasverbindingen.In de eerste helft van dit deel (hoofdstukken 3 t/m 5)wordt de problematiek in het algemeen besproken,zoals: speciale lastechnieken; zwart-wit lasverbindingen; lassen van geplateerd materiaal.

In de tweede helft (hoofdstukken 6 t/m 10) wordende specifieke materialen afzonderlijk besproken.

Een beperking is gemaakt in het aantal materialen.Overzichten van materiaalcombinaties voor verbin-dingslassen zijn weergegeven in tabel 2.1, voor hetoplassen of geplateerde staalsoorten is die weer-gegeven in tabel 2.2. Uitgegaan is van een ijzerbasis-legering als referentie, zoals verschillende ferritischeof austenitische roestvaste staalsoorten (horizontaalweergegeven in tabel 2.1 en 2.2), waaraan een andermateriaal gelast wordt, zoals nikkel(-legeringen) of desoorten onderling. In tabel 2.2 zijn de basismaterialenhorizontaal weergegeven, die van de plateerlaag ofoplaslegering zijn verticaal weergegeven.De materialen zijn zoveel mogelijk ingedeeld volgensde nieuwste inzichten in de groepsindeling van mate-rialen ten behoeve van de lastechniek, zoals dit isvastgelegd door de commissie CEN/TC 121/SC 1 en isgepubliceerd als CR/ISO TR 15608 als onderdeel vande vernieuwde EN 288 serie. Voor de lastoevoeg-materialen is zoveel mogelijk gebruik gemaakt van deactuele Europese/internationale normalisatie.

In de tabellen 2.1 en 2.2 wordt verwezen naar hethoofdstuk (paragraaf)nummer waarin de betreffendecombinatie uitvoerig wordt besproken.De problematiek van het verbindingslassen, oplassenen verbindingslassen van geplateerd materiaal komenvoor een groot deel met elkaar overeen. Zij wordendaarom in dezelfde paragraaf naast elkaar behandeld.

tabel 2.1 Overzicht van de in deze voorlichtingspublicatie beschreven materiaalcombinaties voor verbindingslassen.Op de horizontale as zijn de ijzerbasislegeringen vermeld, op de verticale as de verschillende legeringen

omschrijving

ongelegeerd C-Mnstaalsoorten

ijzerbasislegeringen

kruipvastechroom-molybdeen

staalsoortenroestvaste staalsoorten

Re ≤ 360N/mm2

Re > 360N/mm2 Cr≤3% Cr≤5% 9% of

12% Cr austenitisch ferritisch/austenitisch ferritisch

ongelegeerdeC-Mn

staalsoorten

Re ≤ 360 N/mm2 6 7.1 7.3 7.5 9.1/9.6 9.10 9.14

Re > 360 N/mm2 6 7.2 9.1/9.6 9.10 9.14

kruipvastechroom-

molybdeenstaalsoorten

Cr≤3% 7.1 7.2 7.4 7.6 9.1/9.6 9.10 9.14

Cr≤5% 7.3 7.4 7.7 9.1/9.6 9.10 9.14

9% of 12% Cr 7.5 7.6 7.7 9.1/9.6 9.10 9.14

Staal met Ni ≤ 9% 8.1 8.1 8.2 8.2

roestvastestaalsoorten

austenitisch 9.1 9.1 9.1 9.1 9.1 9.2 9.3 9.4

vol-austenitischen/of hitte

bestendig staal9.6 9.6 9.6 9.6 9.6 9.2 9.7 9.8

ferritisch/austenitisch 9.10 9.10 9.10 9.10 9.10 9.3 9.11 9.12

ferritisch 9.14 9.14 9.14 9.14 9.14 9.4 9.12

martensitisch 9.15 9.15 9.15 9.15 9.15 9.5/9.9 9.13 9.16

nikkelbasis-legeringen

zuiver nikkel 10.1 10.1 10.1 10.1 10.1 10.2 10.3 10.4

Ni-Cr 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.6 10.7 10.8

Ni-Cr-Fe 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.6 10.7 10.8

Ni-Mo 10.9 10.9 10.9 10.9 10.9 10.10 10.11 10.12

Ni-Cu 10.13 10.13 10.13 10.13 10.13 10.14 10.15

9

tabel 2.2 Overzicht van de in deze voorlichtingspublicatie beschreven oplascombinaties en geplateerde staalsoorten.De basismaterialen zijn vermeld op de horizontale as, de oplaslegeringen en plateerlaaglegeringen op deverticale as

omschrijving

ongelegeerd C-Mnstaalsoorten

ijzerbasislegeringen

kruipvastechroom-molybdeen

staalsoortenroestvaste staalsoorten

Re ≤ 360N/mm2

Re > 360N/mm2 Cr≤3% Cr≤5% 9% of

12% Cr austenitisch ferritisch/austenitisch ferritisch

roestvastestaalsoorten

austenitisch 9.1 9.1 9.1 9.1 9.1 9.2 9.3 9.4

vol-austenitischen/of hitte

bestendig staal9.6 9.6 9.6 9.6 9.6 9.2 9.7 9.8

ferritisch/austenitisch 9.10 9.10 9.10 9.10 9.10 9.3 9.11 9.12

ferritisch 9.14 9.14 9.14 9.14 9.14 9.4 9.12

martensitisch 9.15 9.15 9.15 9.15 9.15 9.5/9.9 9.13 9.16

nikkelbasis-legeringen

zuiver nikkel 10.1 10.1 10.1 10.1 10.1 10.2 10.3 10.4

Ni-Cr 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.6 10.7 10.8

Ni-Cr-Fe 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.6 10.7 10.8

Ni-Mo 10.9 10.9 10.9 10.9 10.9 10.10 10.11 10.12

Ni-Cu 10.13 10.13 10.13 10.13 10.13 10.14 10.15

10

Hoofdstuk 3Lastechnieken

Voor het maken van ongelijksoortige lasverbindingenworden vaak speciale lasmethoden gebruikt. Dithoofdstuk geeft inzicht in veel gebruikte methodenvoor het lassen van ongelijksoortige metalen.

3.1 Lasnaadvormen

Voor stompe naden in pijpen en plaat worden de I, V,X en kelknaad toegepast (zie figuur 3.1).

figuur 3.1 Verschillende lasnaadvormen voor stompenaden

De I-naad wordt toegepast tot een plaatdikte van 4 mmen een wanddikte in pijpen tot circa 2 mm. Wanneerer wordt gelast met een lastoevoegmateriaal is eenvooropening van ½t+1 (t is de wand- of plaatdikte)nodig om een goede doorlassing te verkrijgen. In plaatwordt na het hechten de lasnaad aan de keerzijdegelast. Als deze zijde geheel is afgelast, wordt deplaat gekeerd en de las zodanig uitgeslepen dat alleslakresten en hechtlassen volledig zijn verwijderd. Nacontrole op lasfouten wordt de tegenlas gelegd.

De V-naad wordt toegepast bij plaat- en wanddiktenvan 4 tot 16 mm. Om een goede doorlassing te ma-ken, is - afhankelijk van de plaatdikte en materiaal-combinatie - een openingshoek van 50 tot 70° nood-zakelijk. V-naden in gelegeerde materialen wordenvrijwel alleen met een staand deel van 1 à 2 mm aan-gebracht. Na het hechten wordt de grondlaag gelegd.Als de tegenzijde toegankelijk is, kan de tegenlasworden gelegd nadat de las is uitgeslepen en gecon-troleerd is op lasfouten.

De X-naad wordt gebruikt voor wanddikten groter dan6 mm. De voordelen van de X-naad zijn, dat aanbeide zijden gelijke krimp optreedt en dat de vullingkleiner is.

Kelknaden worden gebruikt bij grote wand- of plaat-dikten. Ook worden deze gebruikt in pijpverbindingenwaarbij de grondlaag wordt TIG-gelast.

Behalve de stompe lassen komen ook hoeklassenveelvuldig voor bij zwart-wit lasverbindingen.

3.2 Bufferen

Veel combinaties waarbij verschillende materialen aanelkaar worden gelast, kunnen niet direct worden ge-last. Redenen hiervoor kunnen zijn: ongewenste koolstofdiffusie in zwart-wit lasverbin-

dingen met een austenitisch lastoevoegmateriaal; door opmenging van basismaterialen in het lasbad

ontstaat bij stolling ongewenste structuren of uit-scheidingen in het lasmetaal;

één van de te verbinden materialen verdraagt degloeibehandeling niet die nodig is voor het anderete verbinden materiaal.

In deze situaties kan de materiaalcombinatie vrijwelaltijd via een geschikte tussenlaag aan elkaar gelastworden. Hiervoor dient op ten minste één van de, ensoms op beide, te verbinden materialen een tussenlaagte worden gelast. Dit heet “bufferen”. Door het buffe-ren wordt feitelijk een verbindingslas gemaakt tussendeze bufferlaag en het andere materiaal of tussen detwee bufferlagen. Een voorbeeld van een lasverbin-ding met een bufferlaag is weergegeven in figuur 3.2.

figuur 3.2 Voorbeeld van een lasverbinding met eenbufferlaag

De dikte van de bufferlaag dient voldoende te zijn.Het lasbad van de verbindingslas mag nooit door debufferlaag smelten. Als de bufferlaag aangebracht isom een gloeibehandeling na het verbindingslassen tevoorkomen, dan dient deze na het slijpen nog tenminste 5 mm dik te zijn, zodat de warmtebehandelingten gevolge van het verbindingslassen niet de onge-wenste structuren in het basismateriaal oplevert diehet zonder bufferlaag ook zou opleveren. In verbin-dingslassen bestaan bufferlagen altijd uit twee ofmeer gelaste lagen.

3.3 Typen lastoevoegmateriaal

Bij ongelijksoortige lasverbindingen worden, afhanke-lijk van de te lassen combinaties, vele verschillendelastoevoegmaterialen gebruikt. In dit deel worden devolgende 5 groepen lastoevoegmaterialen onder-scheiden:

1. ferritische lastoevoegmaterialenVerschillende ferritische lastoevoegmaterialen zijnbekend: on- en laaggelegeerd (C-Mn); verschillende kruipvaste Cr-Mo; ferritisch en martensitisch roestvast staal.Ferritisch roestvast staal wordt bij voorkeur gelastmet austenitische overgangselektroden van hettype 309.

11

2. austenitische lastoevoegmaterialenOmdat een austenitische structuur slechts in zeergeringe mate verontreinigingen kan opnemen, isdeze zeer gevoelig voor warmscheuren die directna stolling ontstaan. De aanwezigheid van enigeprocenten δ-ferriet in het lasmetaal vermindert dewarmscheurgevoeligheid aanzienlijk.In een goede las ontstaat door een juiste balansvan austeniet- en ferriet-bevorderende legerings-elementen, een ferrietpercentage van 3 tot 8%.Met het Schaeffler-diagram kan vooraf een goedeindruk worden verkregen van de hoeveelheidδ-ferriet.Voorbeelden van lastoevoegmaterialen met δ-ferrietdie gebruikt worden voor ongelijksoortige lasverbin-dingen zijn E 309L (23Cr-12Ni), E 312 (30Cr - 9Ni)en E 329 (25Cr - 4Ni).

3. volaustenitische roestvaste lastoevoegmaterialenVoor hitte- en enkele corrosievaste toepassingenvan roestvast staal is δ-ferriet in het lasmetaal niettoegestaan. In sommige corrosieve milieus kanδ-ferriet de corrosieve aantasting van het lasmetaalbevorderen, in hittevaste austenitische staalsoortenbevordert het de vorming van de brosse σ-fase.Vanwege het ontbreken van δ-ferriet, is dit lasme-taal zeer warmscheurgevoelig. Ook het bijlegerenmet koper verhoogt de warmscheurgevoeligheid.Dit kan worden verminderd wanneer het lasmetaalten minste 4% mangaan bevat.De viscositeit van het lasmetaal neemt toe met toe-nemend nikkelgehalte. Omdat deze volaustenitischestaalsoorten over het algemeen meer nikkel bevat-ten dan austenitische staalsoorten die wel δ-ferrietbevatten, is de viscositeit hiervan ook hoger.Een voor het lassen van ongelijksoortige metalengebruikt lastoevoegmateriaal zonder δ-ferriet isbijvoorbeeld E 307 (18Cr-8Ni-6Mn).

4. ferritische-austenitische lastoevoegmaterialen(duplex)Voor ongelijksoortige lasverbindingen tussen ferri-tisch-austenitisch roestvast staal en lager gelegeer-de roestvaste of ongelegeerde staalsoorten kunnenferritisch-austenitische lastoevoegmaterialen wordentoegepast. Ook wordt het veel toegepast voor hetoplassen. Voorbeelden van ferritisch-austenitischelastoevoegmaterialen zijn de typen 22Cr-9Ni-3Mo(duplex) en 25Cr-10Ni-4Mo (super-duplex).

5. nikkel en nikkelbasis lastoevoegmaterialenNikkel of nikkelbasis lastoevoegmaterialen wordentoegepast voor hitte- en corrosievaste toepassin-gen. Voor ongelijksoortige lasverbindingen wordendeze ook wel toegepast, omdat de uitzettings-coëfficiënt ligt tussen die van ferritisch en austeni-tisch staal en omdat het de koolstofdiffusie vanuiton- of laaggelegeerde staalsoorten vertraagt.Nikkel en nikkelbasis lastoevoegmaterialen zijnonder voorwaarden goed te verlassen. De lasbaar-heid wordt door een aantal factoren beperkt: vloeibaar nikkel heeft een bijzonder groot vermo-

gen om gassen als waterstof en zuurstof op tenemen. Tijdens stolling daalt deze oplosbaarheid,hetgeen tot porositeit kan leiden. Zuiver nikkelwordt hierom met enige procenten titaan bijge-legeerd.Nikkellegeringen zijn minder gevoelig voor poro-siteit dan zuiver nikkel;

nikkel kan, net als austenitisch stollend roestvaststaal, slechts geringe hoeveelheden verontreini-gingen oplossen. Het is hierom bijzonder warm-scheurgevoelig. Reinheid bij het lassen en schone

naadflanken zijn hierom noodzakelijk. De warm-scheurgevoeligheid wordt verminderd door bijle-geren met mangaan;

vloeibaar nikkel en vloeibare nikkellegeringen zijnzeer viskeus.

Veel gebruikte typen nikkelbasis lastoevoegmate-rialen voor ongelijksoortige lasverbindingen zijn: E NiCrFe-2 (Ni - 15Cr - 2Nb); E NiCrFe-3 (ca.70Ni - 15Cr - 8Mn - 2Nb); E NiCrMo-3 (Ni - 22Cr - 9Mo - 3,5Nb); E NiCu-7 (Ni - 30Cu).

3.4 Invloed lasprocessen en lasparametersop opmenging

Het smeltbad wordt gevormd door het lastoevoegma-teriaal waarin een deel van het omgesmolten basis-materiaal oplost. De fractie van het omgesmoltenbasismateriaal in het totale smeltbad wordt opmen-ging genoemd (figuur 3.3). Vele combinaties vanongelijksoortige lasverbindingen verdragen slechts eenbeperkte opmenging van het basismateriaal in hetlasbad. De opmenging verschilt sterk per lasproces.Een overzicht hiervan is weergegeven in figuur 3.4.

figuur 3.3 Bepaling van de opmenging

figuur 3.4 Overzicht van de opmengpercentages vandiverse lasprocessen

Ook met de lasparameters kan de opmenging wordenbeïnvloed. Factoren die de opmenging beïnvloeden zijn: stroomtype; stroomsterkte; elektrode diameter; zwaaibreedte; lassnelheid; plaatdikte; voorwarmtemperatuur; booglengte; type las (hoeklas of stompe las); slepend of stekend lassen; overlap.

12

Hoofdstuk 4“Zwart-wit” lasverbindingen

Lasverbindingen tussen on- of laaggelegeerde staal-soorten en roestvaste staalsoorten of nikkelbasislege-ringen worden ook wel zwart-wit lasverbindingen ge-noemd. Deze verbinden materialen van verschillendechemische samenstelling, fysische en/of mechanischeeigenschappen. Zij komen veel voor en worden daar-om uitvoeriger besproken.

4.1 Voorbereiding zwart-wit lasverbindingen

Al in het ontwerpstadium moet rekening gehoudenworden met deze zwart-wit lasverbindingen. Specialeaandacht moet worden besteed aan:1. de plaats van een ongelijksoortige las. Deze moet

zorgvuldig gekozen worden, zodat voorkomenwordt dat zwart-wit lasverbindingen samenvallenmet thermisch of mechanisch hoog belaste zones;

2. de omgeving waar gelast wordt. Zwart-wit lasver-bindingen moeten bij voorkeur in de werkplaatsworden gelast. In uitzonderingssituaties kan eenmontagelas worden gemaakt met geprefabriceerdetussenstukken.

Bij de uitvoering is het verstandig om slechts zeerervaren lassers in te zetten voor het leggen van dezwart-wit lasverbinding.

4.2 Niet destructief onderzoek

De mogelijkheden om achteraf met niet-destructiefonderzoek de kwaliteit van de lasverbinding te contro-leren zijn beperkt. Penetrant en radiografisch scheur-onderzoek zijn mogelijk bij zwart-wit lasverbindingen.

Wanneer austenitische staalsoorten worden gelast,geeft magnetisch scheuronderzoek schijnaanteke-ningen door verschillen in magnetische permeabiliteitover de lasverbinding. Van de ultrasoon onderzoeks-technieken is alleen het semi-geautomatiseerd P-scanonderzoek geschikt. Standaard ultrasoon scheuronder-zoek geeft problemen in chroom-nikkel staalsoorten.Microscheuren zijn nauwelijks te detecteren en sten-gelkristallen zijn moeilijk te onderscheiden van scheu-ren. Macroscheuren in ferriet zijn wel te detecteren,waardoor het mogelijk is scheurdieptes van macro-scheuren af te schatten.

4.3 Indeling verschillende gebruiksgroepen

De eisen die aan een zwart-wit lasverbinding gesteldmoeten worden en de daarbij behorende keuzes diegemaakt moeten worden, zijn afhankelijk van de con-dities waarin deze worden gebruikt. In deze voorlich-tingspublicatie is onderscheid gemaakt tussen de con-dities volgens de Duitse indeling. De Duitse indeling isweergegeven in tabel 4.1

Zwart-wit lasverbindingen uit groep I bevinden zichbuiten het corrosieve milieu. Ook hoeft het onge-legeerde staal geen warmtebehandeling te ondergaan.Deze lasverbindingen kunnen zonder problemen wor-den gelast met een overgelegeerd austenitisch lastoe-voegmateriaal, bijvoorbeeld van het type E 309L(23Cr - 13Ni). Het overgelegeerde austenitische las-toevoegmateriaal moet zodanig worden gekozen datgeen harde martensitische fasen ontstaan in het las-metaal. Ook moet worden gewaakt voor warmscheu-ren door opmenging van verontreinigingen vanuit hetferritische staal.

Zwart-wit lasverbindingen uit groep II bevinden zichwel in het corrosieve milieu. Omdat het ongelegeerdestaal nauwelijks corrosieweerstand heeft, komt dezeniet in aanraking met het corrosieve milieu. Een ty-

tabel 4.1 Duitse indeling van de verschillende gebruiksgroepen

groep kenmerken/gevaar voor typisch voorbeeld

I

kenmerken:- gebruikstemperatuur <300°C en >–20°C- las wordt slechts mechanisch belast- geen warmtebehandeling

gevaar voor:- martensiet vorming- warmscheuren door primair austenitisch stollend

lasmetaal- achteruitgang taaiheid

II

kenmerken:- als I, en/of:- corrosief milieu- warmtebehandeling wordt uitgevoerd na het lassen gevaar voor:- als I, maar ook:- achteruitgang corrosiebestendigheid- te lage rekgrens door warmtebehandeling

III

kenmerken- als I of II en/of- temperatuur van de las >300°C of <–20°C- er vinden temperatuurwisselingen plaats >150°C- er wordt een warmtebehandeling uitgevoerdgevaar voor:- als I en II, maar ook:- koolstofdiffusie- spanningen door verschillen in rekgrens,

hoge-temperatuur sterkte of uitzettingscoëfficiënt

13

pische uitvoeringsvorm hiervan zijn de lassen in gepla-teerd of opgelast materiaal.

Zwart-wit lasverbindingen uit groep III worden aanzeer hoge of lage bedrijfstemperatuur blootgestelden/of ondergaan na het lassen een warmtebehande-ling. Ook wanneer de lasverbinding op temperatuur-wisselingen wordt belast die groter zijn dan 150°C,valt deze lasverbinding onder groep III.Deze lassen worden gelast met nikkelbasis lastoe-voegmateriaal, omdat: de uitzettingscoëfficiënt ligt tussen die van ongele-

geerd staal en austenitisch roestvast staal; de diffusiecoëfficiënt van koolstof in nikkel zeer

laag is, waardoor bij temperaturen boven 300°Cminder ont- of opkoling optreedt;

het bij warmtebehandelingen een goede weerstandheeft tegen het vormen van de brosse σ-fase;

geen gevaar bestaat voor omzetten van metasta-biel austeniet naar ferriet bij zeer lage temperatu-ren.

Voorbeelden van de belangrijkste corrosievormen zijn: oxidatie

Tijdens een gloeibehandeling of tijdens langdurigeexpositie aan hoge temperatuur kunnen met namede on- of laaggelegeerde staalsoorten snel wordenaangetast;

corrosie vermoeiingWanneer een materiaal in een corrosief milieu aaneen vermoeiingsbelasting wordt onderworpen, kandeze combinatie versneld leiden tot breukschade;

galvanische corrosieIndien een elektrolyt aanwezig is, kan het potenti-aalverschil tussen de legeringen versnelde aantas-ting veroorzaken van de minst edele zijde. Vaakvormt zich een kerf op de overgang, waaruitscheuren kunnen initiëren;

spanningscorrosieSpanningscorrosie ontstaat wanneer trekspannin-gen aanwezig zijn in een materiaal dat zich bevindtin een hiervoor gevoelige milieu/materiaal combina-tie. Hierbij moet vooral gedacht worden aan chlo-ride-houdende milieus bij austenitisch roestvaststaal en nitraat-houdende milieus bij ongelegeerdstaal;

waterstof geïnduceerde spanningscorrosieIn zwart-wit lasverbindingen moeten lokale hardemartensietstructuren worden vermeden. Martensietin de overgangszone van de las kan waterstofgeïnduceerde spanningscorrosie veroorzaken.Bronnen van atomaire waterstof zijn zuren en zwa-velwaterstof of koolmonoxide in combinatie metwater. Beitsen kan eveneens de vorming van ato-maire waterstof tot gevolg hebben en moet der-halve met grote omzichtigheid worden toegepast.

4.4 Mechanische belastingen

Naast corrosie moet ook rekening worden gehoudenmet mechanische belastingen, met name bij hoge-temperatuur belasting of temperatuur-wisselbelas-tingen. Doordat materialen met een verschillendeuitzettingscoëfficiënt met elkaar worden verbonden,ontstaan dilatatiespanningen. In dit opzicht zijn nikkel-basis lastoevoegmaterialen gunstig, omdat de uitzet-tingscoëfficiënt tussen die van ongelegeerd staal enaustenitisch roestvast staal ligt.Als temperatuurwisselingen regelmatig voorkomen,zoals bij batchprocessen in de chemische industrie,dan kan bij een temperatuur royaal onder de 300°C alvroegtijdig schade ontstaan door thermische vermoei-

ing. Als algemeen aanvaarde grens geldt dat, indientemperatuurwisselingen groter dan 150°C frequentvoorkomen, een zwart-wit lasverbinding moet wordenvoorkomen. Deze lasverbindingen moeten in iedergeval gelast worden met een nikkelbasis lastoevoeg-materiaal.

4.5 Structuur van het lasmetaal

Indien austeniet-ferriet overgangslassen worden ge-maakt zonder of met eenzelfde lastoevoegmateriaalals één van beide basismaterialen, dan ontstaan hardemartensitische fasen in een lasmetaal. Deze hebbeneen zeer geringe taaiheid en zijn daarom niet toelaat-baar.Het probleem bij het bepalen van de structuur van hetgestolde smeltbad is, dat deze in grote mate wordtbeïnvloed door de afkoelsnelheid. Hierdoor zijn debekende evenwichtsdiagrammen niet toepasbaar.Op basis van lasexperimenten heeft Schaeffler eendiagram opgesteld dat een bruikbare benadering geeftvoor de te verwachten structuren van het gestoldesmeltbad (figuur 4.1).

figuur 4.1 Het Scheaffler-diagram: F=ferriet;A=austeniet; M=martensiet

Uit het Schaeffler-diagram kan de structuur van hetlasmetaal worden bepaald met een nikkel- en chroom-equivalent. De austeniet vormende elementen zijn inhet nikkelequivalent en de ferriet vormende elementenin het chroomequivalent verwerkt. Het nikkelequiva-lent Nieq en het Creq kunnen worden berekend met devolgende formules:

Nieq = Ni% + 0,5 x Mn% + 30 x C%Creq = Cr% + 1,5 x Si% + Mo% + 0,5 x Nb%

Het Schaeffler-diagram is in de loop der tijd diversekeren lokaal aangepast, waardoor ook Schaeffler-De-Long, Sievert en WRC-diagrammen zijn ontstaan. Demeest recente is het WRC-1992-diagram (figuur 4.2).

Het bepalen van de chroomen nikkelequivalenten opbasis van samenstelling is een benadering. Daarommoet bij de interpretatie van de resultaten rekeningworden gehouden met een onnauwkeurigheid. Debepaalde structuur mag niet als vaststaand wordenbeschouwd en het is aan te bevelen enige marge in tebouwen, wanneer de samenstelling zich in het diagramin de buurt bevindt van brosse fasen.

Uit het diagram blijkt, dat wanneer een ferritisch mate-riaal (zoals de in de figuur aangegeven St 37 (S235)en St 52 (S355)) aan een austenitisch roestvast staal(zoals AISI 304, 316, 321 of 347) wordt gelast zon-

14

figuur 4.2 Het WRC-1992-diagram

der lastoevoegmateriaal, er een volledig martensitischlasmetaal ontstaat (figuur 4.1, punt 1). Ook wanneerer wordt gelast met een lastoevoegmateriaal passendbij roestvast staal, dan zal er een lasmetaal met mar-tensiet ontstaan, wanneer de opmenging groter is dancirca 25%. Pas wanneer lasverbindingen worden ge-last met overgelegeerd of nikkelbasis lastoevoegma-teriaal, ontstaan structuren zonder harde fasen. Alsovergelegeerd lastoevoegmateriaal worden meestalE 309L (23Cr-13Ni), E 307 (18Cr-8Ni-6Mn), E 312(29Cr-9Ni) of E 329 (25Cr-Ni) type lastoevoegmate-rialen gebruikt. Er moet wel rekening mee wordengehouden dat, ook wanneer overgelegeerde austeni-tische of nikkelbasis lastoevoegmaterialen toegepastworden, de toelaatbare opmenging beperkt is.

4.6 Opmengzones

Door opmenging van het on- of laaggelegeerde mate-riaal in het smeltbad ontstaat naast de smeltlijn eenzone die martensiet vormt tijdens de afkoeling. Ditkan niet worden voorkomen. Wanneer met laag wa-terstof elektroden wordt gelast, dan veroorzaakt dezezone geen lasproblemen. Het in de WBZ (warmtebeïnvloede zone) opgenomen waterstof lost goed opin het zachte austenitische lasmetaal. Problemen indeze zone ontstaan over het algemeen wanneer dooropname van verontreinigingen te veel waterstof in hetlasmetaal wordt opgenomen. Hoge spanningen wor-den ook opgevangen door vervorming van het zachteaustenitische lasmetaal.

4.7 Warmscheuren

Een tweede scheurfenomeen dat kan voorkomen inzwart-wit lasverbindingen zijn warmscheuren. Vaakworden deze veroorzaakt door verontreinigingen inhet lasmetaal die afkomstig zijn van on- of laaggele-geerd basismateriaal. Volaustenitische en nikkelbasislastoevoegmaterialen zijn het meest gevoelig voorwarmscheuren. De gevoeligheid in volledig austeni-tisch of nikkelbasis lasmetaal kan drastisch wordenverminderd door verhoging van het mangaangehaltein het lastoevoegmateriaal. In austenitische lasmeta-len met δ-ferriet is de warmscheurgevoeligheid nau-welijks aanwezig. Om deze reden moeten zwart-witlasverbindingen altijd worden gelast met lastoevoeg-materiaal dat met voldoende mangaan gelegeerd is ofmet lastoevoegmateriaal dat bij stolling 3 tot 8%δ-ferriet vormt. Overgelegeerd lastoevoegmateriaal vanhet type E 310 moet hierom sterk worden afgeraden.

De warmscheurgevoeligheid neemt toe wanneer deopmenging van ongelegeerd staal toeneemt, omdathet percentage δ-ferriet afneemt bij toenemende op-menging.

4.8 Koolstofmigratie

Wanneer zwart-wit lasverbindingen aan hoge tempe-ratuur worden blootgesteld, ontstaat het risico vankoolstofmigratie over de smeltlijn bij het laaggele-geerde basismateriaal, hetgeen leidt tot opkoling vanhet lasmetaal en ontkoling van het basismateriaal.Met name austenitische lasmetalen zijn hiervoor ge-voelig. De door de ontkoling veroorzaakte sterktere-ductie van het basismateriaal heeft meerdere malentot schade geleid.Vanwege de geringere diffundeerbaarheid van kool-stof in nikkelbasis lasmetaal, treedt dit probleem bijnikkelbasis lastoevoegmaterialen nauwelijks op.Als algemeen toegepaste grens waarboven een nik-kelbasis lastoevoegmateriaal wordt voorgeschreven,is een gebruikstemperatuur boven 300°C, of wanneerna het lassen een warmtebehandeling moet wordenuitgevoerd.Het voordeel van een nikkelbasislegering is tevens datdeze een uitzettingscoëfficiënt heeft dat tussen dievan ongelegeerd staal en roestvast staal in ligt, waar-door dilatatiespanningen lager zijn. Wanneer de las-verbinding door temperatuurverschillen op spannings-wisselingen wordt belast, dan is de belasting veroor-zaakt door 300°C te hoog. Als algemeen aanvaardegrens geldt dat, indien temperatuur-wisselingen groterdan 150°C frequent voorkomen, een zwart-wit las-verbinding moet worden voorkomen.Indien niet met een nikkelbasis las kan worden vol-staan, zoals bijvoorbeeld onder hoge-druk waterstof,moet worden uitgeweken naar een flensverbinding.

4.9 Warmtebehandelingen

Voor vele staalsoorten is na het lassen een gloeibe-handeling (PWHT, Post Weld Heat Treatment) nood-zakelijk. De temperaturen waarbij deze warmtebehan-delingen bij ongelegeerde C-Mn en kruipvaste Cr-Mostaalsoorten worden uitgevoerd, liggen tussen 580 en760°C. In dit temperatuurtraject sensitiseert (gevoeligraken voor interkristallijne corrosie) austenitisch roest-vast staal of het vormt σ-fase. Dit leidt tot verbros-sing of teruggang in corrosieweerstand. Deze gloei-behandeling is daarom ongewenst voor veel roest-vaste staalsoorten.Indien het roestvaste staal niet mag worden gegloeid,dan dient het ongelegeerde C-Mn staal of kruipvastCr-Mo staal eerst met een nikkelbasis lastoevoegma-teriaal gebufferd en gegloeid te worden, waarna deverbindingslas kan worden gemaakt zonder gloeibe-handeling. Wanneer deze materialen worden opgelast,is het aan te bevelen de gloeibehandeling uit te voe-ren nadat de eerste laag is gelast.Wanneer geplateerde materialen na het lassen moetenworden gegloeid, ontkomt het roestvaste staal nietaan een PWHT. Hierbij moet worden geëvalueerd ofde corrosiebestendigheid door de gloeibehandeling nahet lassen (PWHT) niet onacceptabel wordt aange-tast. Dit kan bijvoorbeeld door een corrosieproef uit tevoeren, waarmee wordt vastgesteld of er wel of geenontoelaatbare sensitisering is opgetreden.

15

Hoofdstuk 5Lasverbindingen in geplateerd staal

Door on- of laaggelegeerd staal van een dunne laagroestvast staal of nikkelbasislegering te voorzien, kandeze aan de plateerlaagzijde corrosievast wordengemaakt. De functie van sterkte en corrosievastheidwordt hierdoor gescheiden. Vooral bij dikwandige ma-terialen kan dit prijstechnisch gunstig zijn. Een over-zicht van veel voorkomende geplateerde materialen enplateerlagen is weergegeven in bijlage A.

Als basismaterialen worden onder ander toegepast:1. ongelegeerd staal (zoals St 37 of St 52);2. ketelplaat (zoals H II);3. laaggelegeerde kruipvaste staalsoorten (zoals

15Mo3 en 13CrMo44).

Er zijn vele plateerlegeringen mogelijk, zoals:1. ferritische roestvaste staalsoorten;2. austenitische roestvaste staalsoorten;3. ferritisch-austenitische roestvaste staalsoorten

(duplex);4. corrosievaste nikkelbasislegeringen;5. koperbasislegeringen.

Met inachtneming van enkele randvoorwaarden zijngeplateerde materialen goed lasbaar. Deze zijn:1. Bij het lassen van het basismateriaal met een on-

of laaggelegeerde elektrode mag het lasmetaal nietmet de platering in aanraking komen. Een hoogte-verschil door een verschuiving van de plateerlaag(zogenaamde “high-low”, zie figuur 5.1) leidt zon-der meer tot harde zones in het lasmetaal. Daarommoeten geplateerde staalsoorten exact tegenelkaar aanliggen.

2. Het lassen van de laag, die basismateriaal en pla-teerlaag met elkaar verbinden, moet geschiedenmet een overgangselektrode.

3. Een las zoals weergegeven in figuur 5.1a zou dangelast moeten worden met:- roestvast staal aan roestvast staal, roestvast

staal lastoevoegmateriaal;- bufferlaag, zie punt 2;- ongelegeerd aan ongelegeerd staal met een

ongelegeerd lastoevoegmateriaal (indien gelastvanaf de plateerlaagzijde).

De werkwijze voor het verbindingslassen van gepla-teerde materialen wordt sterk bepaald door de toe-gankelijkheid van de plateerlaagzijde. De plateerlaagzou nog gelast kunnen worden na de gloeibehande-ling.

figuur 5.1 Las met high-low (a) en las met goedaanliggende plateerlaag (b)

5.1 Materiaal is toegankelijk aanplateerlaagzijde

Als het geplateerde materiaal aan beide zijden toegan-kelijk is, dan dient het basismateriaal eerst te wordengelast. Voor het lassen moet de dikte van de plateer-laag + ongeveer 1 mm van het basismateriaal wordenverwijderd. De randen van de plateerlaag dienen teworden afgerond om slakinsluitingen te voorkomen.

Verwijdering kan worden gecontroleerd met een keu-kenzout- of kopersulfaatoplossing. Voorbeelden vanlasnaadvoorbewerkingen zijn gegeven in figuur 5.2.De volgorde van handelingen is schematisch weerge-geven in figuur 5.3. De eerste laag moet altijd worden

figuur 5.2 Voorbeelden van lasnaadvoorbewerkingen

figuur 5.3 Volgorde van handelingen

uitgeslepen voordat met het lassen aan de plateer-laagzijde wordt aangevangen. Als op het basismate-riaal na het lassen een gloeibehandeling (PWHT) moetworden uitgevoerd, dan ontkomt de plateerlaag nietaan een gloeibehandeling.

16

5.2 Materiaal is alleen toegankelijk aan debasismateriaalzijde

Als het lassen uitsluitend vanaf de zijde van het basis-materiaal kan worden uitgevoerd, zoals bij het lassenvan inwendig geplateerde pijpen, dan moet eerst deplateerlaag worden gelast. Meestal wordt deze TIG-gelast. Voorbeelden van lasnaadvoorbewerkingen zijnweergegeven in figuur 5.4.

figuur 5.4 Voorbeelden van lasnaadvoorbewerkingen

5.2.1 Vullen met overgelegeerd lastoevoeg-materiaal

Als de plateerlaag gelast is met een overeenkomendlastoevoegmateriaal, kan, zonder speciale maatrege-len, niet worden overgestapt naar een laag- of on-gelegeerd lastoevoegmateriaal. Door de opmengingvan het lasbad met een hooggelegeerd plateerlaag-materiaal ontstaat een harde martensitische structuurin het lasmetaal. Daarom moet de gehele las wordengevuld met een overgelegeerd (bijvoorbeeld typeE 309L) of nikkelbasis (bijvoorbeeld E NiCrFe-3) las-toevoegmateriaal. Een voorbeeld van een las gevuldmet een overgelegeerd lastoevoegmateriaal is weer-gegeven in figuur 5.5.

figuur 5.5 Las gevuld met een overgelegeerd toevoeg-materiaal

5.2.2 Vullen met een overeenkomend lastoe-voegmateriaal

Overgang naar een on- of laaggelegeerd lastoevoeg-materiaal is mogelijk door een lastoevoegmateriaal tekiezen dat een lasmetaal met een laag koolstofper-centage oplevert. Hierdoor blijft de hardheid van degevormde martensiet beperkt. Er zijn voor dit doelzuiver ijzer elektroden van het basische type en eenzeer laag koolstofgehalte ontwikkeld. Door het lagekoolstofpercentage zal de eventueel gevormdemartensiet relatief zacht en taai zijn. Een voorbeeldvan een lasverbinding is weergegeven in figuur 5.6.Daar de sterkte van de zuiver ijzerelektrode laag is, zalde totale sterkte van de lasverbinding ook afnemen.De constructie zal hierop moeten worden geëvalueerd.

Tijdens het lassen dient de lasser erop te letten dat:1. de opmenging van het basismateriaal in het lasbad

gering is, omdat anders het koolstofgehalte vanhet lasmetaal toch aanzienlijk verhoogd wordt(denk bijvoorbeeld aan St. 52 van het klassieketype met C=0,18%);

2. er echter ook weer niet zo weinig inbrandingplaatsvindt dat aanvloeiingsproblemen ontstaan.

figuur 5.6 Voorbeeld van een lasverbinding waarbij isgebruikgemaakt van een zuiver ijzer elektrode

5.3 Lassen van linings

Linings bestaan uit loshangende of -liggende platendie aan de rand zijn vastgelast. In het midden wordendeze dunwandige platen ondersteund door de tank- ofpijpconstructie. Zo kan een tank of pijp inwendig vancorrosiebestendig materiaal worden voorzien.

Er zijn verschillende technieken om linings vast telassen. In principe kunnen alle lasprocessen wordentoegepast. In Duitsland zijn grote oppervlakken inrookgasontzwavelingsinstallaties bij kolengestookteelektriciteitscentrales gelast met een geautomatiseerdTIG-lasproces met warme draadtoevoer.Er zijn vele uitvoeringen mogelijk (figuur 5.7). Eenbelangrijke factor die de lasgeometrie bepaald, is decorrosiviteit van het medium. In een sterk corrosiefmilieu mag het lasmetaal niet te veel opgemengd zijnmet het onderliggende basismateriaal. Door te werkenmet overlappingen kan opmenging geheel wordenvoorkomen.

figuur 5.7 Verschillende mogelijkheden om linings aante brengen

Als dit niet gewenst is, kan worden gelast met de3-bead methode, waardoor opmenging van het basis-materiaal ook beperkt is (figuur 5.8).

figuur 5.8 Voorbeeld van de 2-bead en de 3-beadmethode

17

C %C%Mn

6%Cr %Mo %V

5%Ni %Cu

15eq = + +

+ ++

+

Hoofdstuk 6

Lasverbindingen tussen verschillendeongelegeerde C-Mn staalsoorten

Lasverbindingen tussen verschillende on- of laaggele-geerde staalsoorten komen veel voor in de machine-industrie. Hier worden staalsoorten met verschillendesterkte veel aan elkaar verbonden.De lasbaarheid van deze combinatie wordt in sterkemate bepaald door het materiaal met het hoogstekoolstofequivalent Ceq. Het koolstofequivalent is eenmaat voor de mate van harding die optreedt in deWBZ bij het lassen en kan als volgt uit de samen-stelling worden bepaald:

Voor het lassen van ongelijksoortige metalen in on- oflaaggelegeerd staal met verschillende Ceq gelden devolgende richtlijnen: de lasparameters, voorwarmtemperatuur en PWHT

temperatuur, worden geselecteerd voor het staalmet het hoogste Ceq;

het lastoevoegmateriaal wordt geselecteerd voorhet staal met de laagste Ceq;

lastoevoegmateriaal met zeer laag waterstofgehaltetoepassen;

de sterkte van het lasmetaal dient minimaal over-een te komen met die van het minst sterke staal.

Wanneer de lasparameters en -toevoegmateriaal goedgekozen zijn, ontstaat een lasverbinding die eengemiddelde sterkte heeft van beide afzonderlijkematerialen.

De materiaalcombinaties komen voornamelijk alsverbindingslas voor, oplassen gebeurt minder.

In principe kan deze materiaalcombinatie met iederlasproces voor verbindingslassen worden gemaakt (ziebijlage B).

18

Hoofdstuk 7

Lasverbindingen tussen C-Mn enCr-Mo staalsoorten en verschillendekruipvaste Cr-Mo staalsoorten

De lasbaarheid van deze combinaties wordt voorna-melijk bepaald door de verschillende gloeitemperatu-ren. Als deze teveel van elkaar verschillen, dan be-staat het risico dat de sterkte van de laagst gelegeer-de staalsoort te ver daalt.Als algemene richtlijnen voor het lassen van dezecombinaties gelden:1. het lastoevoegmateriaal wordt geselecteerd bij het

laagst gelegeerde staal;2. de voorwarmtemperatuur wordt bepaald door het

hoogst gelegeerde staal (zie tabel 7.1);3. de temperatuur van de gloeibehandeling na het las-

sen (PWHT) is het gemiddelde van de temperatuurvan beide materialen afzonderlijk (zie tabel 7.1). Degloeitijd is 50% langer dan die van de gemiddeldevan beide staalsoorten.

4. indien het verschil in geadviseerde gloeitempera-tuur tussen beide afzonderlijke staalsoorten meerdan 80°C bedraagt, dan moet deze combinatiegelast worden met een bufferlaag (zie § 3.2).De volgorde van de werkzaamheden is dan alsvolgt:- de hooggelegeerde zijde wordt eerst gebufferd

met een lastoevoegmateriaal voor een tussenlig-gende legering;

- deze combinatie wordt gegloeid zoals hierbovenbeschreven;

- deze gebufferde en gegloeide staalsoort lassenmet het laagst gelegeerde staalsoort met eenlastoevoegmateriaal dat geselecteerd is voor hetlaagst gelegeerde staalsoort;

- tenslotte een gloeibehandeling uitvoeren zoalsbeschreven onder punt 3, waarbij de gloeitempe-ratuur het gemiddelde is van de laaggelegeerdestaalsoort en het gebufferde materiaal.

Lassen tussen deze combinaties komen in de praktijkalleen voor als verbindingslassen. In principe komenalle lasprocessen in aanmerking voor deze materiaal-combinaties (bijlage B).

7.1 Lasverbindingen tussen ongelegeerdeC-Mn staalsoorten met Re ≤ 360 N/mm²en kruipvaste Cr-Mo staalsoorten meteen chroomgehalte kleiner dan 3%

Het verschil tussen de gloeitemperaturen na hetlassen (PWHT) is kleiner dan 80°C. Daarom kan wor-den volstaan met een PWHT temperatuur die het ge-middelde is van beide legeringen (dus tussen 600 en640°C, zie tabel 7.1) afzonderlijk en een gloeitijd die50% langer is dan het gemiddelde van beide legerin-gen. Lastoevoegmateriaal wordt geselecteerd passendbij het C-Mn staal.

7.2 Lasverbindingen tussen ongelegeerdeC-Mn staalsoorten met Re>360 N/mm²en kruipvaste Cr-Mo staalsoorten meteen chroomgehalte kleiner dan 3%

In principe geldt voor deze combinatie dezelfde con-dities als beschreven in §7.1.Als de sterkte van het hoge-rekgrens staal door dePWHT warmtebehandeling te ver achteruitgaat, dandient de Cr-Mo zijde eerst gebufferd en gegloeid teworden. Deze combinatie kan dan zonder warmte-behandeling achteraf aan elkaar worden gelast.

7.3 Lasverbindingen tussen ongelegeerdeC-Mn staalsoorten met Re ≤ 360 N/mm²en kruipvaste Cr-Mo staalsoorten meteen chroomgehalte kleiner dan 5%

Het verschil in gloeitemperatuur na het lassen (PWHT)bedraagt 140°C (zie tabel 7.1). Hierdoor zal de sterktevan het C-Mn staal te ver dalen. Om deze reden dienthet 5Cr-1Mo staal eerst gebufferd te worden met eentussenliggend lastoevoegmateriaal en hierna gegloeidte worden. De bufferlaag dient na het slijpen nog tenminste 5 mm dik te zijn. Als dit is gebeurd, kan deverbindingslas worden gemaakt met een lastoevoeg-materiaal van het C-Mn staaltype.

Dit proces laat zich het best illustreren met een voor-beeld:Een tussenliggend lastoevoegmateriaal is een kruip-vaste 1Cr-0,5Mo staalsoort (E 8018). Deze kan eerstop de 5Cr-1Mo laskant gebufferd worden met eendikte na slijpen van ten minste 5 mm. Deze combina-tie kan dan worden gegloeid op een gemiddelde tem-peratuur (680-720°C). De gloeiduur is 50% langer isdan het gemiddelde van beide.

tabel 7.1 Voorwarm- en PWHT temperaturen voor verschillende ongelegeerde C-Mn en kruipvaste Cr-Mo staalsoorten

voorwarmtemperatuur PWHT temperatuur

C-Mn staalsoorten 20°C 580-620°C

Cr-Mo staalsoorten met Cr≤3%0,3% Mo staal1Cr-0,5Mo staal2,25Cr-1Mo (maximale sterkte)2,25Cr-1Mo (waterstof condities)

100-150°C 1)

100-150°C 1)

200°C 1)

200°C 1)

580-620°C640-680°C630-670°C680-720°C

Cr-Mo staalsoorten met Cr≤5%5Cr-1Mo staal 200-250°C 720-760°C

Cr-Mo staalsoorten met Cr=9% of 12%9Cr-1Mo staalT91 / P91X20

200-250°C200-250°C200-250°C

720-780°C720-760°C720-760°C

1) indien noodzakelijk

19

Hierna kan de verbindingslas worden gemaakt tussenhet C-Mn staal en het gebufferde 5Cr-1Mo staal meteen lastoevoegmateriaal passend bij het C-Mn staal.De PWHT gloeibehandeling hierna kan met eengemiddelde temperatuur van C-Mn staal en die van1Cr-0,5Mo staal uitgevoerd worden (610-650°C).

Alle lasprocessen voor het verbindingslassen komenin aanmerking voor het lassen van deze combinatie(bijlage B).

7.4 Lasverbindingen tussen kruipvastechroomstaalsoorten met 3% of minderchroom en kruipvaste staalsoorten met5% chroom

Als de 1Cr-0,5Mo of 2,25Cr-1Mo kruipvaste staal-soorten verbonden moeten worden met een 5Cr-1Mokruipvaste staalsoort, dan is het verschil in gemiddeldePWHT temperatuur minder dan 80°C. Deze combina-ties mogen met een lastoevoegmateriaal passend bijde laagst gelegeerde staalsoort worden gelast (dusE 8018 voor 1Cr-0,5Mo en E 9018 voor 2,25Cr-1Mostaal). De gloeitemperatuur na het lassen (PWHT) iscirca 700°C, de gloeiduur is 50% langer dan die vanhet gemiddelde van beide materialen afzonderlijk.

Het verschil in gloeitemperatuur tussen kruipvastestaalsoorten met 0,3% Mo (15Mo3) en 5Cr-1Mostaal is meer dan 80°C. Om deze reden dient gelastte worden met een bufferlaag van bijvoorbeeld1Cr-0,5Mo (E 8018) op de laskant van het 5Cr-1Mostaal. De bufferlaag dient na het slijpen nog tenminste 5 mm dik te zijn. Deze werkwijze is uitvoeringbeschreven in § 7.3.


7.5 Lasverbindingen tussen C-Mn staal-soorten en Cr-Mo staalsoorten met 9%of 12% chroom

Het verschil in de gloeitemperatuur (PWHT) tussenbeide staalsoorten is 150°C (zie tabel 7.1). Daaromdient deze combinatie te worden gelast met eenbufferlaag op het 9Cr-1Mo staal.

Eén mogelijkheid is het bufferen van de lasflanken vanhet 9Cr-1Mo staal met bijvoorbeeld type 2,25Cr-1Molastoevoegmateriaal (type E 9018). De laagdikte hier-van dient na slijpen nog ten minste 5 mm te bedra-gen. Deze combinatie dient men een gloeibehandeling(PWHT) te geven op bijvoorbeeld 680-720°C gedu-rende een tijd die 50% langer is dan van beide com-ponenten afzonderlijk. Deze combinatie kan dan ver-volgens worden gelast met het C-Mn staal met eenlastoevoegmateriaal passend bij het C-Mn staal.Vervolgens kan op de gehele lasverbinding eengloeibehandeling worden uitgevoerd van bijvoorbeeld610-650°C gedurende een tijd die 50% langer is dandie van het gemiddelde van de beide staalsoorten.


7.6 Lasverbindingen tussen kruipvastestaalsoorten met een chroomgehaltekleiner dan 3% en kruipvaste staal-soorten met een chroomgehalte van 9of 12%

Het lassen van deze combinatie kan op exact dezelfdewijze worden uitgevoerd als beschreven in § 7.4.

7.7 Lasverbindingen tussen kruipvastestaalsoorten met een chroomgehaltekleiner dan 5% en kruipvaste staal-soorten met een chroomgehalte van 9of 12%

De voorwarm en gloeitemperaturen van deze staal-soorten zijn gelijk.Om deze reden zijn de gloeibehandelingen hetzelfdeals wanneer gelijksoortige lasverbindingen gemaaktzouden worden. Het lassen van deze combinatie kanworden uitgevoerd met een lastoevoegmateriaal pas-send bij het kruipvaste 5Cr-1Mo staal (type E 502).


20

Hoofdstuk 8

Lassen van combinaties met ≤ 9%nikkel staalsoorten

Met nikkel gelegeerde staalsoorten worden toegepastvoor lage-temperatuur toepassingen. Tot en met circa3,5% nikkel gelegeerde staalsoorten kunnen met eenmatching lastoevoegmateriaal worden gelast, hierbo-ven worden deze gelast met nikkelbasis lastoevoeg-materiaal type E NiCrFe-3 (ca.70Ni-15Cr-8Mn-2Nb) ofE 309 L (23Cr-12Ni). Nikkelbasis lastoevoegmateriaalwordt geselecteerd wanneer een geringer verschil inuitzettingscoëfficiënt vereist is, bijvoorbeeld wanneerin een constructie temperatuurfluctuaties optreden.De sterkte van de lasverbinding is over het algemeenlager. Daarom moet de sterkte van de gehele lasver-binding geëvalueerd worden.

8.1 Combinaties tussen ongelegeerde C-Mnstaalsoorten met Re ≤ 360 N/mm² enstaalsoorten met minder dan 9% nikkel

Op plaatsen waar een ongelegeerd staal met eennikkel gelegeerd materiaal moet worden gelast, zal degebruikstemperatuur stijgen tot minimaal –40°C.De beide staalsoorten zijn niet corrosiebestendig.In principe kan met een ongelegeerd lastoevoeg-materiaal worden gelast. Als het nikkelgehalte in hetlasmetaal hoger dan 2,5% wordt, dan moet wordenovergegaan op een nikkelbasis lastoevoegmateriaaltype E NiCrFe-3.Ook zijn deze staalsoorten met type E-309L lastoe-voegmateriaal gelast. Dit heeft twee voordelen:1. het is sterker dan E NiCrFe-3;2. het laat zich veel beter lassen met wisselstroom,

hetgeen een voordeel is, omdat het staal magne-tisch is.

8.2 Combinaties tussen austenitische enferritisch-austenitische roestvastestaalsoorten en staalsoorten metminder dan 9% nikkel

Deze combinaties kunnen worden gelast met een nik-kelbasis lastoevoegmateriaal, bijvoorbeeld E NiCrFe-3(ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb).

Een kritisch punt is de verarming van stikstof in deWBZ van het ferritisch-austenitische roestvaste staaldoor niobium gelegeerd lastoevoegmateriaal. Demeeste nikkelbasis lastoevoegmaterialen zijn metniobium gelegeerd. Door de verarming van stikstofneemt het percentage ferriet in de WBZ toe, waardoorde ductiliteit hiervan afneemt. Indien mogelijk wordtaanbevolen een niobiumvrij nikkelbasis lastoevoeg-materiaal te selecteren.

21

Hoofdstuk 9

Lassen van combinaties van ongele-geerde C-Mn en kruipvaste Cr-Mostaalsoorten met ijzerbasis roestvastestaalsoorten

9.1 Lasverbindingen tussen ongelegeerdeC-Mn staalsoorten of kruipvaste Cr-Mostaalsoorten en austenitische roest-vaste staalsoorten met δ-ferriet

De eisen die aan de las moeten worden gesteld, zijnsterk afhankelijk van het milieu waaraan het wordtgeëxposeerd.Als een las niet aan een corrosief milieu wordt bloot-gesteld en geen gloeibehandeling hoeft te ondergaan(groep I, zie § 4.3), dan kan de las worden gemaaktmet een type E 309L (23Cr-12Ni) lastoevoegmate-riaal. Om harde martensitische fasen of warmscheurenin het lasmetaal te voorkomen, is het toegestaneopmengpercentage beperkt.Om deze reden moet het OP lassen zonder bufferenworden afgeraden. Alle andere lasprocessen zijn inprincipe mogelijk voor verbindingslassen (bijlage B).

Als een austenitisch materiaal wordt opgelast (groepII), dan moet (met uitzondering van OP- en ES-band-oplassen, zie volgende alinea) eerst een laag met eenovergangslaag worden gemaakt met een type E 309L(23Cr-12Ni) lastoevoegmateriaal. Als opgelaste delenmoeten worden gegloeid, dan wordt meestal eersteen tussenlaag gelast en vervolgens hierop een gloei-behandeling (PWHT) uitgevoerd. Hierna kan de corro-sievaste laag worden opgelast zonder gloeibehande-ling (PWHT). Er moet rekening worden gehouden metkoolstofmigratie over de smeltlijn tijdens de gloeibe-handeling (PWHT) en sensitisering en verbrossing vanhet lasmetaal.

Bij verbindingslassen in geplateerd materiaal wordt deplateerlaag altijd gelast met een lastoevoegmateriaaldat overeenkomt met die van de plateerlaag. Alsvanaf de plateerlaagzijde wordt gelast, moet via eenovergangslastoevoegmateriaal ervoor worden gezorgddat dit mogelijk is (zie § 5.1).Als een lasverbinding in geplateerd staal vanaf deniet-plateerlaagzijde wordt gelast, moet eerst de pla-teerlaag worden gelast met een overeenkomend las-toevoegmateriaal. Hierna kan op twee manieren de lasworden gevuld:1. met een type E 309L (23Cr-12Ni) lastoevoegmate-

riaal (zie § 5.2.1). Als de bedrijfstemperatuur hogeris dan 300°C, dan moet worden gevuld met eennikkelbasis lastoevoegmateriaal type E NiCrFe-3(ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb)

2 via een basische laag waterstof elektrode van zui-ver ijzer met een zeer laag koolstofgehalte, kan wor-den overgegaan naar een overeenkomend lastoevoeg-materiaal voor het basismateriaal (zie § 5.2.2).

De opmenging van OP-bandoplassen en zeker het ES-bandoplassen is zo gering, dat zonder een overgangs-legering kan worden opgelast zonder dat martensi-tische fasen ontstaan in het lasmetaal. Voor het ES-bandoplassen zijn lastoevoegmaterialen beschikbaardie zodanig gecorrigeerd zijn, dat het in één laag degewenste samenstelling oplast. Wel moet wordenopgemerkt dat niet kan worden voorkomen dat door

het oplassen de legering wordt opgemengd met kool-stof vanuit het onderliggende basismateriaal. Hierdoorsensitiseert de opgelaste corrosievaste legering tijdenseen PWHT, met name daar waar lasrupsen elkaarraken. Om deze reden is het vaak noodzakelijk datmeerdere lagen worden opgelast wanneer een PWHTwordt uitgevoerd. Bij voorkeur wordt een PWHT uit-gevoerd voordat de laatste laag wordt gelast. Nio-bium gelegeerde lastoevoegmaterialen van het typeE 309Nb (24Cr-13Ni-0,8Nb) hebben dit probleem inmindere mate.Als een niet gestabiliseerd lastoevoegmateriaal in 1laag wordt opgelast, moet geëvalueerd worden of decorrosiebestendigheid door de gloeibehandeling na hetlassen (PWHT) niet wordt aangetast. Dit kan bijvoor-beeld door een corrosieproef uit te voeren, waarmeewordt vastgesteld of er wel of geen ontoelaatbaresensitisering is opgetreden.

Lassen die een gloeibehandeling ondergaan of die aantemperaturen hoger dan 300°C of lager dan –20°Cworden geëxposeerd (groep III), worden gelast meteen nikkelbasis lastoevoegmateriaal. Austenitischeroestvaste staalsoorten met δ-ferriet verbrossen bijverhoogde temperatuur, zoals tijdens hoge tempera-tuur toepassingen en PWHT. Bij lage temperaturenbestaat het gevaar voor omzetting van metastabielausteniet in martensiet.Lasverbindingen die aan een bedrijfstemperatuur van300°C of meer worden blootgesteld, worden gelastmet een type E NiCrFe-3 (ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb)lastoevoegmateriaal. Een type E NiCrMo-3(Ni-22Cr-9Mo-3,5Nb) lastoevoegmateriaal wordt bijvoorkeur niet toegepast bij temperaturen hoger dan300°C. Vanwege de goede corrosiebestendigheidwordt type E NiCrMo-3 lastoevoegmateriaal weltoegepast bij temperaturen hoger dan 900°C.

Nikkelbasis lastoevoegmaterialen kunnen gloeibehan-delingen in principe goed verdragen. Als een austeni-tisch type lastoevoegmateriaal wordt toegepast, moetrekening worden gehouden met koolstofdiffusie enteruggang in ductiliteit. Het ferrietpercentage in hetlasmetaal moet in dit geval beperkt blijven (tussen 3en 8%).Als het austenitische roestvaste staal geen gloeibe-handeling verdraagt, dan dient de niet-roestvastestaalzijde eerst te worden gebufferd met een nikkel-basis lastoevoegmateriaal type E-NiCrFe-3(ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb) en vervolgens een gloeibe-handeling te ondergaan. Hierna kan de lasverbindingworden afgelast met hetzelfde nikkelbasis lastoevoeg-materiaal zonder PWHT.

Enkele ongelegeerde C-Mn en kruipvaste Cr-Mo staal-soorten moeten worden voorgewarmd. Door het voor-warmen zal het opmengpercentage vanuit het ongele-geerde staal in principe toenemen. Opgelet moet wor-den voor de vorming van harde martensitische fasenin het lasmetaal door te hoge opmenging.Vanwege de lage hardheid van het austenitische roest-vaste staal en het goede vermogen om waterstof uitde WBZ op te nemen, is het gevaar voor koudscheu-ren in de WBZ van het ongelegeerde C-Mn of kruip-vaste Cr-Mo staal geringer dan wanneer gelijksoortigelassen gemaakt worden. Het voorwarmen kan omdeze reden in principe bij een lagere temperatuurplaatsvinden.

Lasverbindingen die worden blootgesteld aan tempe-raturen lager dan –20°C worden met een nikkelbasislastoevoegmateriaal type E NiCrFe-3 (ca.70Ni-15Cr-8Mn-2Nb) gelast.

22

9.2 Lasverbindingen tussen verschillendeaustenitische roestvaste staalsoorten

Deze combinatie is even goed lasbaar als die vangelijksoortige austenitische roestvaste staalsoorten.

Het lastoevoegmateriaal moet een voldoende corro-sieweerstand hebben (ten minste gelijk aan één vanbeide). Als één van beide roestvaste staalsoorten vaneen gestabiliseerd type is, dan moet deze met eenniobium gestabiliseerd lastoevoegmateriaal wordengelast. Als één van beide roestvaste staalsoorten vanhet laag-koolstof type is, dan moet het lastoevoeg-materiaal ook van het laag-koolstof type of gestabili-seerd zijn.


9.3 Lasverbindingen tussen ferritisch-austenitische roestvaste staalsoortenen austenitische roestvaste staalsoortenmet δ-ferriet

De combinatie is even goed lasbaar als die van gelijk-soortige lasverbindingen tussen ferritisch-austeniti-sche (duplex) roestvaste staalsoorten.

Verbindingslassen tussen de lager gelegeerde austeni-tische roestvaste staalsoorten, waartoe roestvastestaalsoorten met δ-ferriet behoren, worden gelast meteen type E 309L (23Cr-12Ni) of een ferritisch-austenitisch (duplex) lastoevoegmateriaal, bijvoor-beeld de typen 22Cr-9Ni-3Mo en 25Cr-10Ni-4Mo.

De corrosieweerstand van het lastoevoegmateriaalmoet ten minste gelijkwaardig zijn aan één van beidebasismaterialen. Austenitische roestvaste staalsoortenmet laag-koolstof moeten in principe worden gelastmet een laag-koolstof lastoevoegmateriaal, titaan- ofniobium-gestabiliseerde basismaterialen in principemet niobium-gestabiliseerd lastoevoegmateriaal.Molybdeen gelegeerde roestvaste staalsoorten moetenmet molybdeen gelegeerde lastoevoegmaterialen wor-den gelast (dus E 309L-Mo of molybdeenhoudendeferritisch-austenitische lastoevoegmaterialen).

Lasverbindingen met een type E 309L (23Cr-12Ni),E 309L-Mo (22Cr-12Ni-3Mo) of ferritisch-austenitisch(22Cr-9Ni-3Mo en 25Cr-10Ni-4Mo) lastoevoegmate-riaal zijn meestal sterker dan die van de basismate-rialen.


9.4 Lasverbindingen tussen austenitischeroestvaste staalsoorten en ferritischeroestvaste staalsoorten

De lasbaarheid van deze combinatie wordt bepaalddoor de slechte lasbaarheid van het ferritische roest-vaste staal. Ferritisch roestvast staal (ook wel ferri-tisch chroom staal genoemd) blijft zijn ferritischestructuur tot aan het smeltpunt houden. Doordat tengevolge van het lassen het basismateriaal gedurendeenige tijd op een temperatuur hoger dan 950°C wordtgegloeid, ontstaat korrelgroei. Hierdoor ontstaat een

zone met een grove structuur die erg bros is.Voorwarmen op 100 tot 200°C vermindert de scheur-gevoeligheid aanzienlijk, doch de mate van korrelgroeineemt toe. Het wordt daarom lang niet altijd toege-past. Lassen in gelijksoortige verbindingen vanferritisch roestvast staal worden in de regel gelegdmet een type E 309L (23Cr-12Ni) lastoevoegmate-riaal.


9.5 Lasverbindingen tussen austenitischeroestvaste staalsoorten en martensi-tische roestvaste staalsoorten

De lasbaarheid van deze combinatie wordt bepaalddoor de slechte lasbaarheid van het martensitischeroestvaste staal.Martensitische roestvaste staalsoorten worden meest-al gebruikt daar waar naast corrosiebescherming slijt-vastheid verlangd wordt. Ze worden bijvoorbeeld veeltoegepast voor messen, pompen en kleppen. In gelas-te constructies komen ze bijna niet voor.De kritische afkoelsnelheid is gewoonlijk zo laag datluchtharding optreedt. Hierdoor ontstaat na het lasseneen relatief hard en weinig ductiel materiaal met alsgrootste probleem koudscheuren. Om deze reden isvoorwarmen op 200 tot 300°C noodzakelijk en nahet lassen moet langzaam worden afgekoeld. Erwordt meestal geen gloeibehandeling na het lassen(PWHT) uitgevoerd.De lasbaarheid van martensitische roestvaste staal-soorten met een lager koolstofgehalte (zoals bijvoor-beeld 410S in plaats van 410) is beter dan die meteen hoger koolstofgehalte.

In principe kan een lasverbinding tussen een austeni-tisch roestvast staal en een martensitisch roestvaststaal rechtstreeks worden gelegd met een austeni-tisch lastoevoegmateriaal, bijvoorbeeld E 309L(23Cr-12Ni), E 308L (18Cr-10Ni) of E 316L(18Cr-10Ni-3Mo).


9.6 Lasverbindingen tussen ongelegeerdeC-Mn of kruipvaste Cr-Mo staalsoortenen volaustenitische roest- of hittevastestaalsoorten

Volaustenitische roestvaste staalsoorten zijn alle ho-ger gelegeerd dan die met δ-ferriet. In deze hoog-gelegeerde austenitische roestvaste staalsoorten isδ-ferriet afwezig, omdat het een negatieve invloedheeft op de corrosieweerstand of, zoals in hittevastestaalsoorten, het de vorming van de brosse σ-fasebevordert. Door de afwezigheid van δ-ferriet zijn dezematerialen zeer warmscheurgevoelig.

Voor lasverbindingen uit groep I geldt in principehetzelfde als beschreven in § 9.1.

Voor lasverbindingen uit groep II moet worden aange-nomen dat een volaustenitisch materiaal geselecteerdis vanwege de goede corrosieweerstand. De corrosie-weerstand van volaustenitische roestvaste staalsoor-

23

ten is meestal beter dan die van het type E 309L(23Cr-12Ni) of E 309L-Mo (22Cr-12Ni-3Mo), die welδ-ferriet bevatten. Daarom moet de corrosiebesten-dige zijde worden afgelast met een overeenkomendvolaustenitisch lastoevoegmateriaal.Hooggelegeerde volaustenitische lastoevoegmateria-len vormen in ongelijksoortige lasverbindingen meest-al geen martensitische fasen. Dit kan met behulp vanhet Schaeffler diagram worden gecontroleerd. Welzijn deze lastoevoegmaterialen warmscheurgevoeligals het mangaangehalte kleiner is dan 4 á 5%.Daarom moet het opmengpercentage beperkt blijven.Enkele volaustenitische roestvaste staalsoorten meteen hoog molybdeengehalte worden in gelijksoortigelasverbindingen gelast met een molybdeengelegeerdnikkelbasis lastoevoegmateriaal type E NiCrMo-3(Ni-22Cr-9Mo-3,5Nb). In die materialen kunnen over-gangslassen en het oplassen van de corrosievastezijde bij geplateerd materiaal met hetzelfde type las-toevoegmateriaal worden uitgevoerd.

Groep IIIEen typisch voorbeeld van een verbindingslas is die vaneen ongelijksoortige lasverbinding tussen kruipvast2,25Cr-1Mo staal en 304H in oververhitterpijpen. Las-verbindingen kunnen worden gelast met een nikkel-basis lastoevoegmateriaal van het type E NiCrFe-3(ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb). Op deze combinatie kan zon-der problemen een gloeibehandeling worden uitgevoerd.Alle lasprocessen met een beperkte opmenging kun-nen in principe worden gebruikt. Om deze reden moethet verbindingslassen met het OP lasproces wordenvermeden.

De corrosieweerstand van met name de molybdeen-gelegeerde volaustenitische roestvaste staalsoortenwordt negatief beïnvloed door een gloeibehandelingna het lassen (PWHT). Als een gloeibehandeling nietgewenst is voor het volaustenitische roestvaste staal,dan kan de tegenzijde eerst worden gebufferd meteen molybdeenvrij nikkelbasis lastoevoegmateriaal zo-als E NiCrFe-3 (ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb) en een gloei-behandeling (PWHT) worden uitgevoerd. Vervolgenskan worden afgelast zonder gloeibehandeling (PWHT).

Volaustenitische roestvaste staalsoorten kunnen meest-al direct worden opgelast zonder dat er een martensi-tisch lasmetaal ontstaat. Als dit niet kan, moet meteen overgangslaag van bijvoorbeeld type E 309L(23Cr-12Ni) worden gelast. Als een niet gestabiliseerdlastoevoegmateriaal in 1 laag wordt opgelast, moetworden geëvalueerd of de corrosieweerstand door degloeibehandeling na het lassen (PWHT) niet onaccep-tabel aangetast is. Dit kan bijvoorbeeld door een corro-sieproef uit te voeren, waarmee wordt vastgesteld ofer wel of geen ontoelaatbare sensitisering is opgetre-den.

Als na het oplassen een gloeibehandeling (PWHT) niettoegestaan is vanwege de afname van de corrosie-weerstand, dan moet eerst een tussenlaag wordenopgelast. Nadat een PWHT is uitgevoerd, kan wordenafgelast zonder PWHT. Indien koolstofdiffusie tijdenseen PWHT niet is toegestaan, moet een tussenlaagmet een nikkelbasislegering type E NiCrFe-3 (ca.70Ni-15Cr-8Mn-2Nb) worden uitgevoerd, anders kanmet een austenitisch lastoevoegmateriaal van bijvoor-beeld het type E 309L (23Cr-12Ni) worden volstaan.Opgelaste volaustenitische roestvaste staalsoorten dieworden gebruikt bij een temperatuur hoger dan300°C, moeten met een nikkel tussenlaag wordenopgelast. In principe kunnen alle lasprocessen wordentoegepast die worden gebruikt voor het oplassen.

Lasverbindingen in geplateerd staal die vanaf de pla-teerlaagzijde toegankelijk zijn, worden afgelast meteen volaustenitisch lastoevoegmateriaal aan de pla-teerlaagzijde. Voordat deze wordt afgelast, wordtmeestal eerst een bufferlaag gelast. Als op het basis-materiaal een PWHT moet worden uitgevoerd, ont-komt het austenitische roestvaste staal niet aan eenongunstige gloeibehandeling.

Lasverbindingen die vanaf de niet-plateerlaagzijdeworden gelast, kunnen worden gelast zoals beschre-ven in § 5.2.1 en 5.2.2.

Voor het gebruik van lasverbindingen bij temperaturenlager dan –20°C wordt nikkelbasis lastoevoegmate-riaal toegepast.


9.7 Lasverbindingen tussen ferritisch-austenitische en volaustenitische ofhittevaste roestvaste staalsoorten

De lasbaarheid van deze combinatie is vergelijkbaarmet die van gelijksoortige lasverbindingen tussen éénvan beide materialen.Deze lasverbindingen worden in principe niet gebruiktvoor hoge-temperatuur toepassing, omdat ferritisch-austenitisch roestvast staal daar niet geschikt voor is.Voor deze ongelijksoortige lasverbinding tussen hoog-gelegeerde austenitische roestvaste staalsoorten enferritisch-austenitische roestvaste staalsoorten wordteen corrosievaste nikkelbasislegering geselecteerd, bij-voorbeeld een type E NiCrMo-3 (Ni-22Cr-9Mo-3,5Nb).Een ferritisch-austenitisch lastoevoegmateriaal moetworden afgeraden, omdat het molybdeen- enchroomgehalte in het ferriet te hoog wordt.

Een kritisch punt is de verarming van stikstof van deWBZ van het ferritisch-austenitische roestvaste staaldoor niobium gelegeerd lastoevoegmateriaal. Demeeste nikkelbasis lastoevoegmaterialen zijn metniobium gelegeerd. Door de verarming van stikstofneemt het percentage ferriet in de WBZ toe, waardoorde ductiliteit hiervan afneemt. Indien mogelijk wordtaanbevolen een niobiumvrij nikkelbasis lastoevoeg-materiaal toe te passen.


9.8 Lasverbindingen tussen ferritischeroestvaste staalsoorten en volausteni-tische roest- of hittevaste staalsoorten

De lasbaarheid hiervan wordt beperkt door het ferri-tische roestvaste staal. Voor de lasbaarheid van ferri-tisch roestvast staal wordt verwezen naar § 9.4.

In principe kan deze lasverbinding zonder bufferlagenworden gelast met een austenitisch lastoevoegmate-riaal type E 309L (23Cr-12Ni) of een nikkelbasislege-ring, bijvoorbeeld type E NiCrFe-3(ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb) of E NiCrFe-2 (Ni-15Cr-2Nb).Omdat de maximale interpass temperatuur van vol-austenitsch roestvast staal vaak zeer laag is, moetvoorwarmen worden afgeraden. Indien voorwarmen

24

noodzakelijk is, dan wordt geadviseerd eerst hetferritische roestvaste staal te bufferen met eenaustenitisch lastoevoegmateriaal (bijvoorbeeld E 309L)en daarna af te lassen zonder voorwarmen.


9.9 Lasverbindingen tussen martensitischeroestvaste staalsoorten en volausteni-tische roest- of hittevaste staalsoorten

Martensitische roestvaste staalsoorten moeten bij hetlassen worden voorgewarmd. De minimale voorwarm-temperatuur is meestal hoger dan de maximale inter-pass temperatuur voor het austenitische roestvastestaal.Daarom wordt aanbevolen eerst het martensitischeroestvaste staal te bufferen met een austenitischroestvast lastoevoegmateriaal, bijvoorbeeld E 309L(23Cr-12Ni). Daarna kan de verbindingslas wordengelegd zonder voorwarmen.


9.10 Lasverbindingen van ongelegeerdC-Mn of kruipvaste Cr-Mo staal-soorten aan ferritisch-austenitischeroestvaste staalsoorten

Ferritische-austenitische (duplex en super-duplex)roestvaste staalsoorten verdragen geen hoge tempe-ratuur expositie of PWHT.

Als op het ongelegeerde C-Mn of kruipvaste Cr-Mostaal geen PWHT uitgevoerd hoeft te worden en hetniet aan een corrosief milieu wordt blootgesteld(groep I), dan kan deze lasverbinding zonder buffer-lagen worden gelast. Type E 309L (23Cr-12Ni) offerritisch-austenitische lastoevoegmaterialen (bijvoor-beeld 22Cr-9Ni-3Mo en 25Cr-10Ni-4Mo) kunnenworden gebruikt.Als na het lassen op het on- of laaggelegeerde mate-riaal een gloeibehandeling moet worden uitgevoerd,dan moet deze zijde eerst worden gebufferd met eennikkelbasis lastoevoegmateriaal type E NiCrFe-3 (ca.70Ni-15Cr-8Mn-2Nb) en vervolgens de gloeibehandelingondergaan. Hierna kan de lasverbinding worden gelegdzonder PWHT met bij voorkeur een niobiumvrij nikkel-basis lastoevoegmateriaal. Als dit niet mogelijk is, kanbijvoorbeeld type E NiCrFe-3 (ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb)of E NiCrFe-2 (Ni-15Cr-2Nb) nikkelbasis lastoevoeg-materiaal worden gebruikt. De ductiliteit van de WBZvan het ferritisch-austenitische roestvaste staal, metverhoogd ferrietgehalte, is dan de kritische factor.

De lassen komen ook veel voor als opgelaste of ge-plateerde combinaties (groep II). Als het on- of laag-gelegeerde basismateriaal geen PWHT nodig heeft,kan het oplassen in principe zonder tussenlaag gebeu-ren. Een tussenlaag kan nodig zijn om de toplaag vol-doende corrosieweerstand te geven. Als in één laagwordt opgelast, moet worden geëvalueerd of de cor-rosieweerstand door de gloeibehandeling na het las-sen (PWHT) niet is aangetast. Dit kan bijvoorbeelddoor een corrosieproef uit te voeren, waarmee wordt

vastgesteld of er wel of geen ontoelaatbare sensitise-ring is opgetreden.

Als het on- of laaggelegeerde basismateriaal wel eengloeibehandeling na het lassen (PWHT) moet onder-gaan, dan moet met een tussenlaag worden gelastvan bijvoorbeeld het type E 309L (23Cr-12Ni). Nadatdeze combinatie gegloeid is, kan het materiaal wordenafgelast met een ferritisch-austenitisch lastoevoeg-materiaal zonder dat een PWHT hoeft te wordenuitgevoerd.

Het lassen van geplateerde staalsoorten wanneer deplateerlaagzijde toegankelijk is, kan worden uitgevoerdzoals beschreven in § 5.1. Als lastoevoegmateriaalvoor de bufferlaag kan ook een ferritisch-austenitischlastoevoegmateriaal worden gebruikt. Als op het basis-materiaal na het lassen een gloeibehandeling (PWHT)moet worden uitgevoerd, ontkomt de ferritisch-austenitische plateerlaag hier niet aan. Omdat dit decorrosieweerstand negatief beïnvloedt, komt dezecombinatie niet voor.Het lassen van geplateerd materiaal vanaf de niet-plateerlaagzijde kan worden uitgevoerd zoals beschre-ven in § 5.2.

Alle lasprocessen met een beperkte opmenging kun-nen in principe worden gebruikt (bijlage B).OP-verbindingslassen zonder bufferlagen moet omdeze reden worden afgeraden.

9.11 Lasverbindingen tussen verschillendeferritisch-austenitische roestvastestaalsoorten

De lasbaarheid van deze combinatie is niet gecompli-ceerder dan het lassen van gelijksoortige verbindingenin ferritisch-austenitisch (duplex of super-duplex)roestvast staal. Gelast wordt met een ferritisch-auste-nitisch lastoevoegmateriaal, waarvan de corrosiebe-stendigheid ten minste even goed is als die van deminst corrosiebestendige van beide basismaterialen.


9.12 Lasverbindingen tussen ferritischeroestvaste staalsoorten en ferritisch-austenitische roestvaste staalsoorten

Ferritisch-austenitische (duplex en super-duplex)roestvaste staalsoorten verdragen geen hoge-tempe-ratuur expositie. Daarom komt deze combinatie nietvoor in hoge-temperatuur toepassingen.De lasbaarheid van deze combinatie wordt beperktdoor de slechte lasbaarheid van het ferritische roest-vaste staal. Voor de lasbaarheid van ferritisch roest-vast staal wordt verwezen naar § 9.4. Deze combi-natie kan goed worden gelast met een type E 309L(23Cr-12Ni) lastoevoegmateriaal.Als voorwarmen van het ferritische roestvaste staalnoodzakelijk is, dan dient eerst het ferritische roest-vaste staal te worden gebufferd met een type E 309L(23Cr-12Ni) lastoevoegmateriaal. Hierna kan zondervoorwarmen de verbindingslas worden gemaakt.

25

9.13 Lasverbindingen tussen martensitischeroestvaste staalsoorten en ferritisch-austenitische roestvaste staalsoorten

Ferritisch-austenitische roestvaste staalsoorten ver-dragen geen hoge-temperatuurexpositie. Daaromkomt deze combinatie niet voor in hoge-temperatuurtoepassingen.De lasbaarheid van deze combinatie wordt beperktdoor het martensitische roestvaste staal (§ 9.5). Ditmoet worden voorgewarmd tussen 200 en 300°C.Na het lassen moet deze langzaam worden afgekoeld.De minimale voorwarmtemperatuur is hoger dan demaximale interpass temperatuur voor het ferritisch-austenitische roestvaste staal. Om deze reden moethet martensitische roestvaste staal eerst worden ge-bufferd, voordat het kan worden gelast met ferritisch-austenitisch roestvast staal.Het martensitische roestvaste staal moet worden ge-bufferd met een type E 309L (23Cr-12Ni) lastoevoeg-materiaal. Daarna kan zonder voorwarmen de verbin-dingslas worden gemaakt met het ferritisch-austeni-tische (duplex type 22Cr-9Mi-3Mo of super-duplextype 25Cr-10Ni-4Mo) roestvaste staal.


9.14 Lasverbindingen van ongelegeerdeC-Mn of kruipvaste Cr-Mo staalsoor-ten aan ferritische roestvaste staal-soorten

Verbindingslassen van deze combinatie kunnen inprincipe direct worden gelast. Gelast wordt met eentype E 309L (23Cr-12Ni) of nikkelbasis lastoevoeg-materiaal type E NiCrFe-3 (ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb).Indien moet worden voorgewarmd, zowel het ferri-tische roestvaste staal als de C-Mn of de kruipvasteCr-Mo staalsoorten kunnen het voorwarmen goed ver-dragen of moeten zelfs worden voorgewarmd. Voorhogetemperatuur toepassingen is er een voorkeurvoor het nikkelbasis lastoevoegmateriaal, omdat hetuitzettingsverschil dan minder is. Er zijn voorbeeldenwaarbij met succes een lastoevoegmateriaal van hettype E 8018 (komt overeen met 13CrMo44) is toe-gepast, nadat een lasverbinding met een type E 309Llastoevoegmateriaal (thermische) vermoeiingsschadehad opgelopen. Hiervoor was het wel noodzakelijk hetmateriaal hoger voor te warmen.


In corrosieve (zwavelige) milieus komt deze combina-tie als opgelast of geplateerd materiaal voor.

In geplateerd materiaal dat vanaf de plateerlaagzijdetoegankelijk is, wordt de sluitlaag gemaakt nadat eenovergang is gemaakt met bijvoorbeeld een typeE 309L (23Cr-12Ni) lastoevoegmateriaal (zie § 5.1).Vaak kan een type E 309L (23Cr-12Ni) lastoevoeg-materiaal worden gebruikt om de plateerlaagzijde af telassen, maar in specifieke corrosieve milieus moetworden afgelast met een lastoevoegmateriaal van hetferritische of martensitische roestvaste staaltype. Debufferlaag wordt dan wel gelast met een lastoevoeg-materiaal type E 309L.Als vanaf de basismateriaalzijde moet worden gelast,

dan kan de plateerlaag worden gelast met lastoevoeg-materiaal type E 309L (23Cr-12Ni).

9.15 Lasverbindingenen van ongelegeerdeC-Mn of kruipvaste Cr-Mo staalsoor-ten aan martensitische roestvastestaalsoorten

Verbindingslassen van deze combinaties kunnen inprincipe direct worden gelast. Gelast wordt met eentype E 309L (23Cr-12Ni) of nikkelbasis lastoevoeg-materiaal type E NiCrFe-3 (ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb).Martensitisch roestvast staal moet worden voorge-warmd tussen 200 en 300°C. De meeste ongelegeer-de C-Mn of kruipvaste Cr-Mo staalsoorten kunnen hetvoorwarmen goed verdragen of moeten zelfs voorge-warmd worden. Mocht voor het C-Mn of kruipvasteCr-Mo staal een gloeibehandeling na het lassen(PWHT) nodig zijn, een martensitisch roestvast staalkan dit goed verdragen.


In geplateerd staal dat vanaf de plateerlaagzijde toe-gankelijk is, wordt de sluitlaag gemaakt nadat eenovergang is gemaakt met bijvoorbeeld een typeE 309L lastoevoegmateriaal (zie § 5.1). Vaak kan eentype E 309L (23Cr-12Ni) lastoevoegmateriaal wordengebruikt om de plateerlaagzijde af te lassen, maar inspecifieke milieus moet worden afgelast met eenmatching lastoevoegmateriaal, bijvoorbeeld het typeE410 (12Cr-0,3Cr). De bufferlaag wordt dan welgelast met een lastoevoegmateriaal type E 309L. Alsvanaf de basismateriaalzijde moet worden gelast, dankan de plateerlaag worden gelast met lastoevoegmate-riaal type E410 (12Cr-0,3Ni) of E 309L (23Cr-12Ni).

9.16 Lasverbindingen tussen ferritischeroestvaste staalsoorten en marten-sitische roestvaste staalsoorten

De lasbaarheid van deze combinatie is niet moeilijkerdan die van gelijksoortige lasverbindingen tussen éénvan beide legeringen. Deze combinatie moet wordenvoorgewarmd op 200 tot 300°C. Na het lassen moetlangzaam worden afgekoeld.

In principe wordt deze lasverbinding, net als eengelijksoortige lasverbinding tussen één van beidematerialen, gelast met een austenitisch lastoevoeg-materiaal van het type E 309L (23Cr-12Ni). Voortoepassingen met sterke temperatuurwisselingen ishet beter een overeenkomend lastoevoegmateriaal tekiezen (bijvoorbeeld E410 (12Cr-0,3Ni)), waardoordilatatiespanningen geringer zijn.

26

Hoofdstuk 10

Lassen van combinaties met nikkel-basislegeringen

Nikkelbasislegeringen worden voor vele hitte-, kruip-en corrosievaste toepassingen gebruikt. In deze voor-lichtingspublicatie zijn de nikkelbasislegeringen opge-deeld in 5 soorten. Onderscheid wordt gemaakt in devolgende nikkelbasislegeringen:1. zuiver nikkel;2. nikkel-chroomlegeringen;3. nikkel-chroom-ijzerlegeringen;4. nikkel-molybdeenlegeringen;5. nikkel-koperlegeringen.Nikkelbasislegeringen worden alle gelast met nikkel-basis lastoevoegmaterialen. Deze zijn zeer gevoeligvoor warmscheuren door opname van verontreinigin-gen. Daarom dienen voor het lassen de laskantengoed schoon te zijn.Tijdens het lassen van zwart-wit verbindingen wordenverontreinigingen in het lasbad geïntroduceerd dooropmenging vanaf de on- of laaggelegeerde zijde.Daarom verdient het aanbeveling te lassen met eenlastoevoegmateriaal met ten minste 4 á 5% mangaanen de lasparameters zo te kiezen, dat de opmenginglaag is. De warmscheurgevoeligheid wordt ook beïn-vloed door het type lasproces waarmee wordt (op)-gelast.

10.1 Lassen tussen zuiver nikkel enongelegeerde C-Mn of kruipvasteCr-Mo staalsoorten

Verbindingslassen kunnen goed worden gelast met eenzuiver nikkel type E Ni-2 (Ni-2Ti) of nikkelbasis lastoe-voegmateriaal type E NiCrFe-3 (ca.70Ni-15Cr-8Mn-2Nb).Door opmenging van on- of laaggelegeerde staalsoor-ten in het lasbad neemt de warmscheurgevoeligheidtoe. Daarom is het belangrijk een lasproces te selec-teren met een geringe opmenging en de lasparameterszodanig aan te passen, dat de opmenging gering is.Om deze reden moet het OP-lassen zonder bufferlaagworden afgeraden.

Nikkel kan in principe goed worden opgelast met allebeschikbare processen. Ook hier dient ervoor teworden gewaakt dat de opmenging beperkt blijft.

Met zuiver nikkel geplateerd staal kan worden gelastzoals beschreven in hoofdstuk 5. Als een verbindings-las vanaf de plateerlaagzijde toegankelijk is, kan eenbufferlaag worden gelast met een zuiver nikkel typeE Ni-2 (Ni-2Ti) of nikkelbasis type E NiCrFe-3 (ca.70Ni-15Cr-8Mn-2Nb) lastoevoegmateriaal. Afgelastkan worden met een zuiver nikkel lastoevoegmateriaaltype E Ni-2 (Ni-2Ti).

Molybdeenvrije nikkelbasis en zuiver nikkel lastoe-voegmaterialen kunnen hoge-temperatuur expositieboven 300°C en gloeibehandelingen goed verdragen.

10.2 Lasverbindingen tussen austenitischroestvast staal en zuiver nikkel

Deze lasverbindingen kunnen goed gemaakt wordenmet een nikkelbasis lastoevoegmateriaal typen

E NiCrFe-3 (ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb), type E NiCrFe-2(Ni-15Cr-2Nb) of zuiver nikkel type E Ni-2 (Ni-2Ti).

Deze lasverbindingen hoeven in principe geen gloei-behandeling na het lassen (PWHT) te ondergaan.


10.3 Lasverbindingen tussen ferritisch-austenitisch roestvast staal en zuivernikkel

Deze lasverbindingen kunnen in principe worden ge-last met een niobiumvrij nikkelbasis lastoevoegmate-riaal, zoals die van zuiver nikkel type E Ni-2 (Ni-2Ti).

Een kritisch punt is de verarming van stikstof van deWBZ van het ferritisch-austenitische roestvaste staaldoor het niobium gelegeerde nikkelbasis lastoevoeg-materiaal. De meeste nikkelbasis lastoevoegmaterialenzijn met niobium gelegeerd. Door de verarming aanstikstof neemt het percentage ferriet in de WBZ toe,waardoor de ductiliteit hiervan afneemt. Indienmogelijk wordt aanbevolen een niobiumvrij nikkelbasislastoevoegmateriaal toe te passen.


10.4 Lasverbindingen tussen ferritischroestvast staal en zuiver nikkel

De lasbaarheid van deze combinatie wordt beperktdoor het ferritische roestvaste staal (§ 9.4). Indienvoor het ferritische roestvaste staal noodzakelijk,vormt voorwarmen op 200 tot 300°C in principegeen bezwaar voor de lasverbinding. De verbindingkan worden gelast met een zuiver nikkel (type E Ni-2)of een nikkelbasis lastoevoegmateriaal, bijvoorbeeldE NiCrFe-2 (Ni-15Cr-2Nb) of E NiCrFe-3 (ca.70Ni-15Cr-8Mn-2Nb).


10.5 Lassen tussen nikkel-chroom ennikkel-chroom-ijzerlegeringen enongelegeerde C-Mn of Cr-Mostaalsoorten

Verbindingslassen kunnen goed worden gelast meteen nikkelbasis lastoevoegmateriaal van het typeE NiCrFe-3 (ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb). Omdat de nik-kelbasis lastoevoegmaterialen warmscheurgevoelig zijn,is de toegestane opmenging beperkt. Daarom moethet OP-lassen zonder bufferlagen worden afgeraden.Een gloeibehandeling of bedrijfstemperaturen hogerdan 300°C vormen geen probleem voor deze lasver-binding.

Het oplassen van een nikkel-chroom of een nikkel-chroom-ijzerlegering kan rechtstreeks worden uitge-voerd. Door het oplassen raakt het lastoevoegmate-riaal opgemengd met ijzer en koolstof uit het basis-materiaal. Hierdoor sensitiseert met name de eerste

27

laag van de oplaslegering tijdens een gloeibehandelingna het lassen (PWHT). Als een niet gestabiliseerdlastoevoegmateriaal in één laag wordt opgelast, moetworden geëvalueerd of de corrosiebestendigheid doorde gloeibehandeling na het lassen (PWHT) niet is aan-getast. Dit kan bijvoorbeeld door een corrosieproef uitte voeren, waarmee wordt vastgesteld of er een on-toelaatbare sensitisering is opgetreden.

Als ontoelaatbare sensitisering is opgetreden, danmoeten er meerdere lagen worden opgelast. Ook wan-neer het opgelaste materiaal aan bedrijfstemperaturenhoger dan 300°C wordt blootgesteld, is er gevaarvoor sensitisering.

Alle processen voor het oplassen kunnen in principeworden toegepast (zie bijlage B).

Het lassen van het geplateerde staal kan worden uit-gevoerd zoals beschreven in hoofdstuk 5. Als de pla-teerlaagzijde toegankelijk is, dan kan een nikkelbasislastoevoegmateriaal als buffer worden gebruikt, bijvoor-beeld van het type E NiCrFe-3 (ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb).Afgelast wordt met lastoevoegmateriaal dat overeen-komt met de plateerlaag.

Als gelast wordt vanaf de niet-plateerlaag zijde, kaneventueel worden gevuld met een laag koolstof hou-dende ijzerbasis lastoevoegmateriaal (zie § 5.2.2) ofmet een nikkelbasis lastoevoegmateriaal (bijvoorbeeldE NiCrFe-3, zie § 5.2.1).

10.6 Lasverbindingen tussen austenitischroestvast staal en nikkel-chroom ofnikkel-chroom-ijzerlegeringen

Verbindingen kunnen goed worden gelast met iedernikkelbasis lastoevoegmateriaal. Alle lasprocessenkunnen in principe worden toegepast (bijlage B).

Het lastoevoegmateriaal moet zodanig worden geko-zen dat de lasverbinding een sterkte en corrosieweer-stand heeft die gelijk is of beter dan die van één vanbeide basismaterialen.

10.7 Lasverbindingen tussen ferritisch-austenitisch roestvast staal ennikkel-chroom of nikkel-chroom-ijzer-legeringen

Verbindingen kunnen goed worden gelast met iedernikkelbasis lastoevoegmateriaal. Alle lasprocessenkunnen in principe worden toegepast (bijlage B).

Het lastoevoegmateriaal moet zodanig worden geko-zen dat de lasverbinding een sterkte en corrosieweer-stand heeft die gelijk is of beter dan die van één vanbeide basismaterialen.


10.8 Lasverbindingen tussen ferritischroestvast staal en nikkel-chroom ofnikkel-chroom-ijzerlegeringen

De lasbaarheid van deze combinatie wordt beperktdoor het ferritische roestvaste staal. Het voorwarmenis in principe geen probleem voor deze nikkelbasis-legeringen. Voor deze combinatie wordt meestal eennikkelbasis lastoevoegmateriaal gebruikt, bijvoorbeeldE NiCrFe-3 (ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb) of E NiCrFe-2(Ni-15Cr-2Nb).


10.9 Lassen tussen ongelegeerde C-Mn ofkruipvaste Cr-Mo staalsoorten ennikkel-molybdeenlegeringen

Het lassen van deze combinatie komt grotendeelsovereen met hetgeen beschreven is in § 10.5. Dezelasverbinding wordt bij voorkeur gelast met een nikkel-basis lastoevoegmateriaal van het type E NiCrFe-3(ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb). Het kan een gloeibehande-ling na het lassen (PWHT) goed doorstaan. Wanneergeen gloeibehandeling na het lassen (PWHT) wordtuitgevoerd of de lasverbinding niet aan temperaturenhoger dan 300°C wordt blootgesteld, dan kan ookworden gelast met een lastoevoegmateriaal van hettype E NiCrMo-3 (Ni-22Cr-9Mo-3,5Nb).

Het lassen van het geplateerde staal kan worden uit-gevoerd zoals beschreven in hoofdstuk 5. Bij het las-sen van geplateerd staal, waarbij de lasverbindingvanaf de plateerlaagzijde toegankelijk is, kunnen ver-schillende nikkelbasis lastoevoegmaterialen wordentoegepast voor de bufferlagen.Wanneer vanaf de basismateriaalzijde wordt gelast,kan via een laag-koolstof zuiver ijzer elektrode ofgeheel met een nikkelbasis lastoevoegmateriaal (zie§ 5.2.2) worden gevuld. Voor het vullen van de laskan hetzelfde nikkelbasis lastoevoegmateriaal wordentoegepast als die gebruikt wordt voor het lassen vande plateerlaag (E NiCrMo-3, Ni-22Cr-9Mo-3,5Nb) ofvan het type E NiCrFe-3 (ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb).Als de lasverbinding aan hogere temperaturen wordtblootgesteld, zoals bij een gloeibehandeling na hetlassen (PWHT) of bedrijfstemperaturen hoger dan350°C, dan verdient een lastoevoegmateriaal dat min-der verbrost de voorkeur, zoals het type E NiCrFe-3(ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb).

Alle lasprocessen komen in aanmerking voor hetlassen van deze combinatie (bijlage B).

10.10 Lasverbindingen tussen austenitischeroestvaste staalsoorten en nikkel-molybdeenlegeringen

Deze verbindingen kunnen rechtstreeks aan elkaarworden gelast met een nikkelbasis lastoevoegmate-riaal. De lasbaarheid ervan is niet moeilijker dan dievan gelijksoortige nikkel-molybdeenlegeringen.Voor deze lasverbinding wordt meestal een nikkel-basis lastoevoegmateriaal type E NiCrMo-3 (Ni-22Cr-9Mo-3,5Nb) gebruikt. Bij de selectie van het lastoe-voegmateriaal is het van belang dat het lastoevoeg-materiaal een corrosieweerstand en sterkte heeft

28

gelijk aan die van één van beide basismaterialen. Dievan het type E NiCrMo-3 (Ni-22Cr-9Mo-3,5Nb) vol-doet hier meestal aan.


10.11 Lasverbindingen tussen ferritisch-austenitische roestvaste staalsoortenen nikkel-molybdeenlegeringen

Voor deze combinatie geldt in grote lijnen hetzelfdeals omschreven in § 10.10.


10.12 Lasverbindingen tussen ferritischroestvast staal en nikkel-molybdeen-legeringen

Voor deze lasverbinding geldt in grote lijnen hetzelfdeals omschreven in § 10.8. Als vanwege de corrosie-weerstand een molybdeen gelegeerd lastoevoegmate-riaal gewenst is, kan voor het bufferen van de ferritischroestvaststalen zijde een nikkelbasis lastoevoegmate-riaal van het type E NiCrMo-3 (Ni-22Cr-9Mo-3,5Nb) ofE NiCrFe-3 (ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb) worden toegepast.

10.13 Lassen tussen ongelegeerde C-Mn ofkruipvaste Cr-Mo staalsoorten ennikkel-koperlegeringen

De lasbaarheid van deze combinatie wordt bepaalddoor de beperkte oplosbaarheid van ijzer in het Ni-Culasmetaal. Hiervoor is het van belang dat lasproces en-parameters zodanig worden gekozen dat weinig op-menging met ijzer optreedt. De lastoevoegmaterialenop nikkel-koper basis zijn bijgelegeerd met ten minste3,5% mangaan (type E-NiCu-7). Hierdoor verbetert deweerstand tegen de vorming van laag smeltende ijzer-rijke fasen zodanig, dat het kan worden toegepastvoor verbindingslassen of voor bufferen.

Verbindingen tussen ongelegeerde C-Mn of kruipvasteCr-Mo staalsoorten en nikkel-koperlegeringen kunnendirect worden gelast met een nikkelbasis lastoevoeg-materiaal type E NiCu-7 (Ni-30Cu). De toelaatbareopmenging is hierbij beperkt. Om deze reden kan hetOP-lassen zonder bufferlagen niet worden toegepast.

Het oplassen van Ni-Cu-legeringen is beperkt tot denikkel-30% koperlegering. Het lastoevoegmateriaalE NiCu-7 (Ni-30Cu) kan hiervoor zonder problemen wor-den toegepast. Het aantal benodigde lagen is afhan-kelijk van de toepassing en het gebruikte oplasproces.

Verbindingslassen in geplateerd materiaal kunnenworden uitgevoerd zoals omschreven in hoofdstuk 5.

Als bufferlaag wordt gelast met nikkelbasis lastoe-voegmateriaal E NiCu-7 (Ni-30Cu).Als vanaf de basismateriaalzijde wordt gelast, wordtde plateerlaag gelast met nikkelbasis lastoevoeg-materiaal type E NiCu-7 (Ni-30Cu). De lasverbindingkan dan worden gevuld met matching lastoevoeg-materiaal via een laag koolstof houdende bekledeelektrode (zie § 5.2.2). Als gevuld wordt met eenhooggelegeerd lastoevoegmateriaal, dan moet degehele las worden gevuld met een nikkelbasis las-toevoegmateriaal, bijvoorbeeld de typen E NiCrFe-3(ca. 70Ni-15Cr-8Mn-2Nb), E NiCrMo-3(Ni-22Cr-9Mo-3,5Nb) of E NiCu-7 (Ni-30Cu).

Het uitvoeren van een gloeibehandeling na het lassen(PWHT) is geen probleem voor deze combinatie.

Met uitzondering van het OP-verbindingslassen kun-nen alle lasprocessen worden toegepast (bijlage B).De lasparameters dienen zodanig ingesteld te wordendat een geringe opmenging ontstaat.

10.14 Lasverbindingen tussen austenitischeroestvaste staalsoorten en nikkel-koperlegeringen

Verbindingen tussen deze combinatie kunnen wordengelast met nikkelbasis lastoevoegmateriaal van hettype E NiCu-7 (Ni-30Cu). De toelaatbare opmengingvan het austenitische roestvaste staal in het lasbad isbeperkt. Om deze reden is het OP-lassen niet geschiktvoor verbindingslassen van deze combinatie. Bij an-dere lasprocessen moeten de lasparameters zodanigworden ingesteld dat een lage opmenging ontstaat.

10.15 Lasverbindingen tussen ferritisch-austenitische roestvaste staalsoortenen nikkel-koperlegeringen

Verbindingen tussen deze combinatie kunnen wordengelast met nikkelbasis lastoevoegmateriaal typeE NiCu-7 (Ni-30Cu). De toelaatbare opmenging van hetaustenitische roestvaste staal in het lasbad is beperkt.Om deze reden is het OP-lassen niet geschikt voor ver-bindingslassen van deze combinatie. Bij andere laspro-cessen moeten de lasparameters zodanig worden in-gesteld dat een lasbad met een lage opmenging ont-staat.

Het nikkelbasis lastoevoegmateriaal type E NiCu-7(Ni-30Cu) is niet gelegeerd met niobium, waardoorhet gevaar van stikstof verarming in de WBZ van hetferritisch-austenitisch lastoevoegmateriaal niet op-treedt.

29

Deel II Lassen van ongelijksoortige non-ferro metalen

Hoofdstuk 11

Inleiding lassen van ongelijksoortigenon-ferro metalen

In zijn algemeenheid kan gesteld worden dat het las-sen van ongelijksoortige non-ferro metalen met veelprocessen (maar niet alle!) uitvoerbaar is. Naast defysische eigenschappen van de metalen die moetenworden gelast, bepalen de kennis en kunde van allebetrokkenen of een (ongelijksoortige) lasverbindinguiteindelijk aan de gestelde kwaliteitseisen voldoet.Kennis is nodig om bijvoorbeeld het juiste lasproces,de juiste lasnaad en het goede lastoevoegmateriaal tekiezen, terwijl de kunde van de lasser nodig is om eenkwalitatief goede verbinding tot stand te brengen.Dat er voorafgaande aan het lassen nogal wat keuzesmoeten worden gemaakt en met aspecten rekeningmoet worden gehouden, blijkt uit de volgendeopsomming van factoren: het lasproces; het basismateriaal; het lastoevoegmateriaal (soort, diameter); de lasparameters (spanning, stroom, lassnelheid,

beschermgas, elektrodetype, enz.); keuze van het constructiedetail met betrekking tot

de bereikbaarheid van de las; de lasnaadvorm; eenzijdig/tweezijdig lassen; hand of gemechaniseerd; de laspositie.

Al deze onderdelen staan vaak in nauw verband metelkaar en bepalen samen met het vakmanschap vande lasser de uiteindelijke kwaliteit van de lasverbin-ding. Ervan uitgaande dat de lasser zijn vak verstaaten in staat is met het gekozen lasproces een goedeverbinding tot stand te brengen, wil dit nog niet zeg-gen dat de verbinding ook aan de vooraf gesteldekwaliteitseisen voldoet. De kennis van zowel de telassen materialen als van het lasproces en zijn moge-lijkheden c.q. beperkingen, is onontbeerlijk om tot eengoed eindresultaat te komen, waarbij een goed eind-resultaat synoniem staat voor de kwaliteit die de op-drachtgever (extern of intern) eist.

Dit deel van de voorlichtingspublicatie geeft aanbeve-lingen voor het lassen van ongelijksoortige metalen,waarbij minimaal een der metalen een non-ferro lege-ring is. Er is naar gestreefd zoveel mogelijk informatiete verschaffen ten aanzien van het lassen van ongelijk-soortige non-ferro legeringen (aluminium en koper),alsmede het lassen van deze non-ferro metalen aanandere metalen.

Het moge duidelijk zijn dat een voorlichtingspublicatieals deze geen oplossing biedt voor specifieke proble-men, hiervoor is het echter altijd mogelijk deskundigadvies in te winnen binnen Nederland (NIL, TNO, NIMR,Technische Universiteiten, enz.).

30

1 Project van het Nederlands Instituut voor Lastechniek (NIL) en het Aluminium Centrum (AC) ‘Verbinden van aluminium en zijn legeringen’

Hoofdstuk 12Aluminium en aluminiumlegeringen

Het is noodzakelijk voor het lassen van 'ongelijksoor-tige' aluminiumlegeringen, een tweedeling te makenten aanzien van het type te verbinden legeringen. Erkunnen lasverbindingen tot stand worden gebrachttussen aluminiumlegeringen en andere metalen entussen verschillende aluminiumlegeringen onderling.Beide mogelijkheden zullen in dit hoofdstuk wordenbesproken. Voor een goed begrip is het echter nood-zakelijk kort aandacht te besteden aan de aanduidingvan de verschillende aluminiumlegeringen. Gebruikelijkis dit te doen op basis van de chemische samenstel-ling van de legeringen. In de lastechniek wordt echter,voor het uitvoeren van lassers- en laskwalificaties,een onderverdeling van de verschillende soortenaluminiumlegeringen gehanteerd op basis van hunlasbaarheid; ook hieraan wordt aandacht besteed.

12.1 Codering van aluminium enaluminiumlegeringen

De codering van aluminium en aluminiumlegeringen isgedurende lange tijd niet erg overzichtelijk geweest,omdat veel landen gebruik maakten van hun eigencoderingssysteem. Dit veroorzaakte vaak problemen,zeker als werkzaamheden in internationaal verbandmoesten worden uitgevoerd. Hoewel tegenwoordigbinnen de verschillende landen nog steeds gebruikwordt gemaakt van deze 'eigen' nationale aanduidin-gen, wordt in internationaal verkeer meestal de code-ring aangehouden die is gebaseerd op de aanduidingvan de AA (Aluminium Association), de EAA (Euro-pean Aluminium Association) of de IAA (InternationalAluminium Association). Deze aanduidingen makenallemaal gebruik van dezelfde viercijferige codering,waarvan het eerste cijfer het belangrijkste is en hetoverheersende legeringselement of legeringselemen-ten aangeeft.De belangrijkste norm op dit gebied is momenteel deNEN-EN 573-1. Deze maakt deel uit van een serienormen die lopen van 573-1 t/m 4.

Tabellen 12.1 en 12.2 geven zowel voor aluminium-kneedlegeringen als -gietlegeringen de belangrijkstecodering weer die door de genoemde instellingenworden gehanteerd.

tabel 12.1 Codering aluminium-kneedlegeringen opbasis van de AA, IAA en EAA aanduiding

groep legeringselementen

1xxx2xxx3xxx4xxx5xxx6xxx7xxx8xxx

zuiver aluminium (minimaal 99,0 %)kopermangaansiliciummagnesiummagnesium en siliciumzinkandere elementen (o.a. lithium)

Voor de volledigheid zijn in tabel 12.3 de coderingenopgenomen die gangbaar zijn in de verschillende lan-den. Het zal duidelijk zijn, dat deze coderingen zijn

tabel 12.2 Codering aluminium-gietlegeringen opbasis van de AA en EAA aanduiding, LETOP DE PUNT NA HET DERDE CIJFER!

groep legeringselementen

1xx.x2xx.x3xx.x4xx.x5xx.x6xx.x7xx.x8xx.x9xx.x

zuiver aluminium (minimaal 99,0 %)kopersilicium en koper en/of magnesiumsiliciummagnesiumniet gebruiktzinktinandere elementen

opgesteld op basis van de chemische samenstellingvan de verschillende aluminiumlegeringen. De las-techniek heeft op basis van de lasbaarheid van dediverse aluminiumlegeringen een eigen, afwijkende,indeling gemaakt. Deze indeling is weergegeven intabel 12.4.

Als er lasprocedures geschreven en lassers- en las-kwalificaties uitgevoerd moeten worden, dan gebeurtdit op basis van de indeling van de metalen uit dezetabel. Tabel 12.4 is een onderdeel uit de internationalenorm voor de indeling van materialen ten behoeve vanthermische verbindingsprocessen en wordt derhalveals referentie gebruikt bij het kwalificeren van las-processen.

12.2 Het gasbooglassen van ongelijk-soortige aluminium-kneedlegeringen

In veel gevallen blijken de meeste aluminiumlege-ringen, afzonderlijk en onderling, goed lasbaar te zijn.Er zijn echter uitzonderingen. Bekend is dat met namekoperhoudende aluminiumlegeringen over het alge-meen niet, tot beperkt lasbaar zijn. De grote verschei-denheid aan aluminiumlegeringen zorgt ervoor dat erveel verschillende combinaties kunnen worden ge-maakt tussen de diverse aluminiumlegeringen. De er-varing leert echter dat de verschillende combinaties inde praktijk beperkt blijven.

Het lassen van aluminium-kneedlegeringen aan -giet-legeringen komt veel minder voor. Er is betrekkelijkweinig bekend over het smeltlassen van, qua chemi-sche samenstelling, verschillende aluminiumlegeringenuit de diverse groepen. Het meest recent is eigennationaal onderzoek1, waaruit gegevens beschikbaarzijn gekomen ten aanzien van het gasbooglassen(TIG-AC, (Puls)-MIG) van aluminiumlegeringen uit de5xxx serie aan de 6xxx serie. Hierna worden debelangrijkste resultaten uit dit onderzoek vermeld.

De aanbevelingen die hierna worden gegeven voor hetlassen van ongelijksoortige aluminiumlegeringen, zijnvoornamelijk gebaseerd op het lassen van legeringenuit de 5xxx aan de 6xxx serie, maar gelden in veelgevallen ook voor het lassen van andere, ongelijk-soortige aluminiumlegeringen.

Operationele lasbaarheid van ongelijksoortigealuminiumlegeringen

Een belangrijk aspect waar rekening mee moet wor-den gehouden bij het gasbooglassen van aluminium-legeringen met verschillende chemische samenstel-ling, is het feit dat de warmtegeleidingscoëfficiëntvan de diverse legeringen aanzienlijk kan verschillen.

31

tabel 12.3 Overzicht van de codering van een aantal veel voorkomende aluminiumlegeringen in diverse landen

FrankrijkNFA 02-104

ISO U.S.A.ASTM(1)

Duitsland Engeland Italië ZwitserlandVSM

CanadaAlcan

DIN (1712-1725) Werkstoffno. Oud Nieuw

1050 A1070 A1080 A110011991200

Al99,5Al99,7Al99,8Al99,0CuAl99,0CuAl99,0

–––1100––

Al99,5Al99,7Al99,8–Al99,98RAl99

3.02553.02753.0285–3.03853.0205

1B–1A––1C

1050 A–1080 A––1200

1050 A1070 A1080 A––1200

Al99.5Al99.7Al99.8––Al99.0

1S99,799,8––2S

201120142017 A2024203021172618 A

AlCu6BiPbAlCu4SiMgAlCu4MgSiAlCu4MgAlCu4PbMg––

20112014(2017)2024–2117(2618 A)

AlCuBiPbAlCuSiMnAlCuMg1AlCuMg2(AlCuMgPb)AlCu2,5Mg0,5–

3.16553.12253.13253.1355(3.1645)3.1305–

–(H15)––––H16

–(2014 A)––––2618 A

201120142017 A2024–2117–

AlCu6BiPbAlCu4SiMn–AlCu4Mg1,5(AlCu4MgPb)––

28S(B28S) 26S17S24S–16S(42S)

300330043005

AlMn1Cu––

300330043005

AlMnCuAlMn1Mg1AlMn1Mg0,5

3.05173.05263.0525

(N3)––

(3103)––

30033004–

(AlMn)––

3S4S–

5005505050525056 A50835086525154545754

(AlMg1)–(AlMg2,5)–AlMg4,5Mn)AlMg4(AlMg2,5)–AlMg3

500550505052(5056)50835086–5454–

(AlMg1)–AlMg2,5AlMg5AlMg4,5MnAlMg4MnAlMg2Mn0,3AlMg2,7MnAlMg3

(3.3315)–3.35233.35553.35473.35453.35253.35373.3535

–––N6N8–N4––

–––5056 A5083–5251––

5005–50525056 A5083508652515454–

(AlMg1)(AlMg1,5)(AlMg2,5)–AlMg4,5MnAlMg4Mn–AlMg2,7MnAlMg3

B57S–57S(56S) A56SD54SE54S(M57S)(B53S)(53S)

6005 A6060606160816082

–AlMgSiAlMgSi1Cu–AlSiMgMn

–(6063)6061––

–AlMgSi0,5––AlMgSi1

–3.3206––3.2315

–(H9)H20–H30

–(6063)6061–6082

–60606061–6082

AlMgSi0,7AlMgSi0,5–AlMgSi1AlMgSi1Mn

(C51S)50S61S(B51S)–

70207049 A70517075

AlZn4Mg––AlZn6MgCu

(7005)––7075

AlZn4,5Mg1––AlZnMgCu1,5

3.4335––3.4365

––––

––––

7020––7075

AlZn4,5Mg1

AlZn6MgCu1,5

–––75S

De Franse AFNOR geldt als de meest uitgebreide norm en is bovendien wat codering betreft praktisch identiek aan de Amerikaanse ASTM.(1) UNS (United Numbering System): Plaats het cijfer 9 voor de ASTM-codering. Bijv. 1100 wordt 9 1100 in het UNS systeem.De tussen haakjes geplaatste legeringen komen overeen met de Franse codering, maar zijn niet volledig identiek.

tabel 12.4 Basismateriaalindeling van aluminium en aluminiumlegeringen volgens de CR/ISO TR 15608 ten behoevevan de lastechniek

groep subgroep type aluminium of aluminiumlegeringen

21 zuiver aluminium ≤ 1 % verontreinigen of legeringselementen

22

niet veredelbare legeringen

22.1 AlMn legeringen

22.2 AlMg legeringen ≤ 1,5% Mg

22.3 AlMg legeringen 1,5%< Mg ≤ 3,5%

22.4 AlMg legeringen Mg > 3,5%

23

veredelbare legeringen

23.1 AlMgSi legeringen

23.2 AlZnMglegeringen

24

AlSi legeringen met Cu ≤ 1%

24.1 AlSi legeringen met Cu ≤ 1% en 5%< Si ≤ 15%

24.2 AlSiMg legeringen met Cu ≤ 1%; 5% < Si ≤ 15% en 0,1% < Mg ≤ 0,80%

25 AlSiCu legeringen met 5% < Si ≤ 14%; 1% < Cu ≤ 5% en Mg ≤ 0,8%

26 AlCu legeringen met 2% < Cu ≤ 6%

De groepen 21 t/m 23 zijn over het algemeen voor kneedlegeringen en de groepen 24 t/m 26 voor gietlegeringen

Dit geldt met name voor legeringen uit de 5xxx tenopzichte van de 6xxx serie; deze laatste groep heefteen veel betere warmtegeleidbaarheid dan de eerstegroep. Als legeringen met een verschil in warmtege-leidbaarheid moeten worden gelast, dan vertoont delasboog en dus ook het smeltbad de neiging naar de

zijde van het metaal met de kleinste warmtegeleid-baarheid (5xxx) te trekken. Het lassen van dit soortcombinaties van legeringen met de hand is meestalniet zo'n probleem, omdat de handlasser deze afwij-king bijna automatisch corrigeert. Bij het gemechani-seerd lassen is dit echter niet mogelijk en moet de

32

T1 = Gedeeltelijk oplosgloeien + natuurlijk verouderenT2 = Zachtgloeien (veelal gietlegeringen)T3 = Oplosgloeien + koudvervormenT4 = Oplosgloeien + natuurlijk verouderenT5 = Kunstmatig verouderenT6 = Oplosgloeien + kunstmatig verouderenT7 = Oplosgloeien + stabiliserenT8 = Oplosgloeien + koudvervormen + kunstmatig

verouderenT9 = Oplosgloeien + kunstmatig verouderen +

koudvervormen.

Opm.: voor verouderen kan ook uitharden gelezenworden.

kader 12.1 Verklaring van de meest voorkomende aan-vullende aanduidingen bij precipitatiehar-dende legeringen

lastoorts enigszins a-symmetrisch worden geplaatstin de richting van het deel met de grootste warmte-geleiding. Gebleken is dat de stroomsterkte en delassnelheid waarmee de verschillende legeringenmoeten worden gelast, over het algemeen kritischerzijn dan bij het lassen van gelijksoortige aluminium-legeringen.

Opmerkelijk is dat de doorlassingszijde bij het makenvan dit soort ongelijksoortige aluminiumverbindingenzich kenmerkt door een verschil in kleur; de 5xxxlegeringen vertonen een goudkleurige doorlassing ende 6xxx legeringen een zilverkleurig uiterlijk.Waarschijnlijk heeft dit te maken met een verschil inchemische samenstelling van de oxidehuid die wordtgevormd op deze legeringen. Dit is overigens alleenzichtbaar aan de doorlassingszijde, op het lasopper-vlak is dit kleurverschil niet waarneembaar, terwijldit verder niet van invloed is op de kwaliteit van delasverbinding. Het is goed mogelijk eenzijdige lasver-bindingen te vervaardigen tussen legeringen uit de5xxx en 6xxx serie, waarbij het smeltbad wel enniet ondersteund wordt. In het laatste geval moetmen bij het MIG en Puls-MIG lassen doorlassen opde juiste - hard keramische - steentjes, dan wel oproestvaststalen backingmaterialen. Belangrijk hierbij isde juiste vorm van de groef (halfrond) in deze backing-materialen om een goede aanvloeiing te verkrijgen.

Metallurgische lasbaarheid van ongelijksoortigealuminiumlegeringen

Het lassen van legeringen uit de 5xxx aan de 6xxxserie hoeft geen extra problemen te geven ten aan-zien van bijvoorbeeld het ontstaan van warmscheu-ren. Toch is het denkbaar dat, bij sommige combi-naties, een chemische samenstelling van het lasme-taal wordt verkregen die warmscheurgevoelig is. Ditis vooral het geval bij combinaties waarin het mag-nesium- en siliciumgehalte in het lasmetaal in debuurt van de 0,25 respectievelijk 0,5 komen te lig-gen, hetgeen goed te zien is in het warmscheurge-voeligheidsdiagram zoals dit is weergegeven infiguur 12.1. Als dit het geval is, moeten de oplos-singen in dezelfde richtingen worden gezocht als bijhet lassen van warmscheurgevoelige aluminium-legeringen van gelijke samenstelling (keuze van hetjuiste lastoevoegmateriaal). Elke keer moet wordennagegaan, aan de hand van opmengdiagrammen,wat globaal de chemische samenstelling van hetlasmetaal zal zijn. Met behulp van scheurgevoelig-heidsdiagrammen kan dan worden bepaald of eenchemische samenstelling van het lasmetaal wordtverkregen die warmscheurgevoelig is.

Constructieve lasbaarheid van lasverbindingen inongelijksoortige aluminiumlegeringen

Bij het mechanisch belasten van ongelijksoortigeverbindingen zal nagenoeg altijd breuk optreden inde warmtebeïnvloede zone van het minst sterke(zachtste) materiaal. Als het zachtste materiaalechter aanzienlijk verstevigd tijdens het mechanischbelasten, dan kan de breukplaats ergens anders ko-men te liggen. De grootte en aard van de warmte-beïnvloede zone wordt bepaald door de leverings-toestand van de metalen, de plaatdikte en dewarmte-inbreng tijdens het lassen. Vooral bij deprecipitatiehardende legeringen uit de 6xxx seriewordt, door de grote warmtegeleidingscoëfficiëntvan deze legeringen, een relatief grote warmtebeïn-vloede zone verkregen. De breedte van de WBZ kan,afhankelijk van eerder genoemde factoren, uiteen-lopen van 10 tot wel 50 mm! Met behulp van hard-heidsmetingen (traject over het basismateriaal, de

figuur 12.1 Warmscheurgevoeligheid van een aantal le-geringselementen in aluminium alsmede eenwarmscheurgevoeligheidsdiagram van eencombinatie van Mg en Si. In dit diagram isde warmscheurgevoeligheid weergegevenals functie van het silicium- en magnesium-gehalte in het lasmetaal. Het diagram geeftweer dat legeringen met een Si en Mggehalte van ca. 0,5 % het meest warm-scheurgevoelig zijn. Door een juiste keuzevan het lastoevoegmateriaal (AlMg5 ofAlSi5) kan een gunstiger samenstelling(minder warmscheurgevoelig) van het las-metaal worden verkregen

WBZ en het lasmetaal) kan vaak direct worden voor-speld in welk deel van de lasverbinding het eerstplastische vervorming op zal treden. Als na het las-sen geen nabehandeling volgt, zal dat in de meestegevallen ook de plaats zijn waar bij verdere belastingbreuk optreedt. Wel moet rekening worden gehou-den met het optreden van een mogelijke verstevi-ging van het basismateriaal. Het is wenselijk om, alsdeze keuze bestaat, te lassen aan legeringen uit de6xxx serie (en alle precipitatiehardende aluminium-legeringen) in de T4 toestand (zie kader 12.1) enniet in de T6 toestand. Oververoudering, als aan de-ze legeringen in de T6 toestand wordt gelast, is erde oorzaak van dat de mechanische eigenschappenin de WBZ aanzienlijk terug kunnen lopen. Als hetmogelijk is, verdient het de voorkeur om, na hetlassen van het materiaal in de T4 toestand, hetmateriaal een aanvullende warmtebehandeling tegeven tot de T6 toestand. Als er aan koudvervorm-de aluminiumlegeringen moet worden gelast, geldtmeestal de vuistregel dat de legering niet hardermag zijn dan de half harde toestand, tenzij explicietrekening is gehouden met het verlies van sterkte bijhet lassen aan deze legeringen in hardere toestand.

33

Lastoevoegmateriaal voor lasverbindingen inongelijksoortige aluminiumlegeringen

Het gasbooglassen van aluminiumlegeringen uit de5xxx aan legeringen uit de 6xxx serie kan het bestplaatsvinden met een lastoevoegmateriaal uit de5xxx serie. Het 5xxx lastoevoegmateriaal geeft eensterker lasmetaal dan bijvoorbeeld het 4xxx lasme-taal. Bij het lassen van legeringen uit de 5xxx aande 6xxx serie met lastoevoegmateriaal uit de 4xxxserie, is de opmenging met het 6xxx basismateriaalminder dan bij het gebruik van een lastoevoegmate-riaal uit de 5xxx serie. Bij het lassen van dit soortongelijksoortige legeringen met een geringe dikte(<5 mm) blijkt, dat de keuze van het lastoevoeg-materiaal (4xxx dan wel 5xxx) niet relevant is voorde (trek)sterkte van de verbinding, omdat het 6xxxbasismateriaal de zwakste component is.In tabel 12.5 wordt een overzicht gegeven voor dekeuze van het lastoevoegmateriaal bij het lassen vanongelijksoortige aluminiumlegeringen in relatie toteen aantal criteria (VM 83).

Kader 12.2 geeft een samenvatting van de aanbeve-lingen voor het lassen van ongelijksoortige aluminium-

legeringen uit de 5xxx aan de 6xxx serie. Veel vandeze aanbevelingen zijn echter ook van toepassingvoor het lassen van ongelijksoortige aluminiumlege-ringen uit andere series.

12.3 Het gasbooglassen van ongelijk-soortige aluminium-gietlegeringenen van aluminium-giet/kneed-legeringen

Bij het lassen van de verschillende ongelijksoortigealuminium-kneedlegeringen zijn vele combinaties mo-gelijk. Het aantal combinaties en mogelijkheden neemtnog toe als hierbij ook de aluminium-gietlegeringenworden betrokken. Het is duidelijk dat niet al dezecombinaties kunnen worden behandeld, ook al omdatslechts beperkt gegevens beschikbaar zijn ten aanzienvan het lassen van de verschillende combinaties.Hiernavolgend worden enige richtlijnen gegeven tenaanzien van het lassen van ongelijksoortige aluminium-gietlegeringen en giet- aan kneedlegeringen. Voor eenbelangrijk deel zijn deze gegevens ontleend aan het

tabel 12.5 Selectietabel voor de keuze van lastoevoegmaterialen bij het verbinden van ongelijksoortige aluminium-legeringen (VM 83)

werkstukmateriaal 7020 6005A6060606360616082

5083 5086 5454 50525251

1050A12003103

1050A, 1200,3103

4043 4043 5356 4043 5356 5356 5356 5356 5183 4043 5183 4043 4043 40434043 5183 4043 5356 5356 5356 5356 5356 5654 5654 5654 5654 1100 1100

5052/5251 51835556

518353565556

51835556

4043 51835556

518353565556

51835556

518353565556

51835556

518353565556

51835556

518353565556

5183 5183 4043 5183 5183 5183 5183 5183 5654 5654 5654 56545454 5183

5556518353565556

51835556

4043 51835556

518353565556

51835556

518353565556

51835556

518353565556

5183 5183 5183 5183 5654 5183 5654 5183 5654 51835086 5183

5556518353565556

518353565556

404351835356

51835356

518353565556

51835556

518353565556

5183 5183 5183 5183 5356 5183 5183 51835083 5183

5556518353565556

51835556

404351835356

51835556

518353565556

5183 5183 5183 5183 5183 51836005A, 6060,6063, 6061,6082

51835556

404351835356

518353565556

40435183

5183 5183 4043 5183

7020 51835556

518353565556

5183 5183Keuze van lastoevoegmaterialen in afhankelijkheid van de eisen:

optimalesterkte

goedelasbaarheid

goedecorrosie-eigen-schappen

geschiktvooranodiseren

Opmerking 1: De keuze voor het type lastoevoegmateriaal uit het oogpunt van sterkte wordt in de 5XXX-seriebepaald door een voorkeur voor een draadtype met een hoger Mg-percentage dan het te lassenbasismateriaal. Het type 5356 is voor de 5XXX-serie een goed compromis in verband metsterkte, ductiliteit en lasbaarheid (scheurgevoeligheid).

Opmerking 2: Voor het verbinden van de verschillende typen in de 5XXX-serie aan elkaar, kunnen uit het oog-punt van corrosie en kleurgelijkheid bij het anodiseren ook de aanbevolen AlMg-typen genoemdbij sterkte en lasbaarheid in plaats van het veelal genoemde type 5183 worden gebruikt.

34

# De instellingen van de juiste lasparameters zijn bijhet lassen van ongelijksoortige aluminiumlegeringenkritisch.

# Er moet rekening worden gehouden met afwijkingenvan de lasboog en dus de ligging van het smeltbadin de richting van het materiaal met de grootstewarmtegeleiding.

# Veredelbaar materiaal moet het liefst in de T4toestand worden gelast.

# Koudvervormd materiaal niet lassen als de toestandharder is dan half hard.

# Lastoevoegmateriaal bij voorkeur uit de 5xxx seriegebruiken.

# Het zwakste (minst harde) materiaal is veelal bepa-lend voor de uiteindelijke sterkte van de verbinding.

# Het eenzijdig doorlassen is kritisch maar goed moge-lijk op harde, keramische steentjes of roestvast-stalen backingmateriaal.

# Bij geringe materiaaldikten (< 5 mm) heeft dekeuze van het lastoevoegmateriaal geen significanteinvloed op de sterkte van de verbinding.

kader 12.2 Aanbevelingen voor het gasbooglassen vanongelijksoortige aluminiumlegeringen; metname voor het lassen van de 5xxx aan de6xxx serie

eerder genoemde onderzoek van het NIL en het Alu-minium Centrum. Bij het lassen van aluminium-giet-legeringen doet zich, buiten de chemische samenstel-ling van de legering, nog een extra complicerendefactor voor, namelijk de methode van gieten. Bekendis dat, qua chemische samenstelling, goed lasbarealuminium-gietlegeringen soms problemen kunnengeven bij het lassen, doordat ze volgens een bepaaldegietmethode vervaardigd zijn. Een gietmethode waar-van bekend is dat de producten niet tot slecht lasbaarzijn, is het spuitgieten. De snelle vulling van de matrij-zen (hoge stromen) in combinatie met de hoge druken afkoelsnelheden zorgen ervoor dat in aluminium-spuitgietlegeringen veel opgelost gas aanwezig is. Alser aan gespuitgiete aluminiumlegeringen wordt gelast,

komen deze gassen weer vrij en ontstaat er een aan-zienlijke poreusheid in het lasmetaal.

Onderzoek wordt uitgevoerd (o.a. in Duitsland) naarhet vervaardigen van gespuitgiete aluminiumlegerin-gen die wel goed kunnen worden gelast.Het lassen van verschillende, goed lasbare, aluminium-gietlegeringen die met behulp van de diverse anderegietmethoden vervaardigd zijn (zandgieten, coquillegieten, vacuüm proces folie (VPF) en schuimgieten),geeft nauwelijks problemen. Het blijkt dat de genoem-de gietmethoden slechts een beperkte invloed hebbenop de lasbaarheid van gietlegeringen. De chemischesamenstelling van de te lassen legeringen heeft eenveel grotere invloed op de lasbaarheid.

Evenals bij het lassen van ongelijksoortige aluminium-kneedlegeringen geldt ook hier, dat de combinatie vante lassen gietlegeringen een samenstelling van hetlasmetaal moet geven, waarbij de kans op warm-scheuren zo klein mogelijk is.

Operationele lasbaarheid van lasverbindingen inongelijksoortige aluminium-gietlegeringen en giet-aan kneedlegeringen

De operationele lasbaarheid van ongelijksoortige, alsgoed lasbaar aangegeven, aluminium-gietlegeringenlevert met de gangbare booglasprocessen geen pro-blemen op. Dit geldt eveneens voor het lassen vanin principe, goed lasbare, aluminium-gietlegeringenaan aluminium-kneedlegeringen uit de 5xxx en 6xxxserie. In DIN 1725 wordt voor een aantal veel ge-bruikte aluminium-gietlegeringen aangegeven hoe delasbaarheid is (zie tabel 12.6). Het is belangrijk ombij het lassen aan (ongelijksoortige) aluminium-giet-legeringen een zorgvuldige lasnaadvoorbereiding uitte voeren. De juiste lasnaadvorm (grote openings-hoeken) in combinatie met een goede reiniging vande lasnaadkanten kunnen de doorslag geven of ermet succes een lasverbinding tot stand kan wordengebracht. Reparaties aan ongelijksoortige aluminium-

tabel 12.6 Lasbaarheid van een aantal aluminium-gietlegeringen volgens DIN 1725

Kurzzeichen

Bewertung weiterer Werkstoffeigenschaften 1)

Gießbarkeit Oberflächenbehandlung Beständigkeit gegen Zerspanbarkeit Schweißbarkeit

mechanischePolierbarkeit

dekoratieveanodischeOxydation

Witterungs-einflüsse

Seewasser

G-AlSi12G-AlSi12(Cu)G-AlSi10MgG-AlSi10Mg(Cu)G-AlSi5MgG-AlSi5Cu1G-AlSi9(Cu)

ausgezeichnetausgezeichnetausgezeichnetausgezeichnetsehr gutsehr gutausgezeichnet

ausreichendausreichendgutgutsehr gutsehr gutgut

nicht angewandtnicht angewandtnicht angewandtnicht angewandtausreichendbedingtnicht angewandt

sehr gutausreichendsehr gutausreichendausgezeichnetbedingtbedingt

gutnicht angewandtgutnicht angewandtsehr gutnicht angewandtnicht angewandt

gutgutgutgutsehr gutsehr gutgut

ausgezeichnetausgezeichnetausgezeichnetausgezeichnetgutsehr gutsehr gut

G-AlMg3G-AlMg3(Cu)G-AlMg5G-AlMg10 h

gutgutgutausreichend

ausgezeichnetausgezeichnetausgezeichnetausgezeichnet


ausgezeichnetgutausgezeichnetausgezeichnet

ausgezeichnetbedingtausgezeichnetausgezeichnet


ausreichendausreichendgutbedingt

G-AlSi6Cu4G-AlSi7Cu3

sehr gutausgezeichnet

gutgut

nicht angewandtnicht angewandt

bedingtbedingt


sehr gutsehr gut

gutsehr gut

G-AlCu5Si3 gut gut bedingt bedingt nicht angewandt ausgezeichnet ausreichend

G-AlCu4TiG-AlCu4TiMg

ausreichendausreichend

sehr gutsehr gut


bedingtbedingt


ausgezeichnetsehr gut

bedingtbedingt

GD-AlSi12GD-AlSi10(Cu)GD-AlSi6Cu3GD-AlMg9GD-AlMg8(Cu)

ausgezeichnetsehr gutsehr gutgutgut

ausreichendgutgutausgezeichnetausgezeichnet

nicht angewandtnicht angewandtbedingtausreichendausreichend

sehr gutausreichendbedingtausgezeichnetausreichend

gutnicht angewandtnicht angewandtausgezeichnetnicht angewandt

gutsehr gutsehr gutausgezeichnetausgezeichnet

ausreichendbedingtbedingtnicht angewandtnicht angewandt

1) Die Bewertung der Eigenschaften in der Tabelle gibt lediglich Anhaltspunkte. Die Eigenschaften können sich je nach Werkstoffzustand,Anwendungsgebiet oder Behandlungsart ändern.Die Einstufungen gelten auch für Kokillenguß. Handelt es sich um aushärtbare Legierungen, so ist der ausgehärtete Zustand berücksichtigt.

35

gietlegeringen en het maken van kleine lassen kun-nen het best worden uitgevoerd door middel van hetTIG wisselstroomlasproces.Gebleken is dat het gescheiden toevoegen vanwarmte en lastoevoegmateriaal bij dit proces eengrote flexibiliteit oplevert, waardoor de kans op hetsuccesvol lassen van dit soort legeringen aanzienlijkwordt vergroot. Natuurlijk moet bij het lassen van deverschillende legeringen eveneens rekening wordengehouden met een verschil in uitzettingscoëfficiënt.

Metallurgische lasbaarheid van verbindingen inongelijksoortige aluminium-gietlegeringen en giet-aan kneedlegeringen

Het verbinden van goed lasbare, ongelijksoortigealuminium-gietlegeringen of giet- aan kneedlege-ringen hoeft, afhankelijk van de chemische samen-stelling van het smeltbad, geen extra problemen tenaanzien van het ontstaan van warmscheuren tegeven. Mocht de chemische samenstelling van hetlasmetaal zodanig zijn dat er een kans op warm-scheuren aanwezig is, dan moet dit worden gecorri-geerd door een optimale keuze van het lastoevoeg-materiaal. Problemen ten aanzien van warmscheurenkunnen ook ontstaan door de uitvoering (vorm-geving) van het gietproduct; met name dikwandige,starre gietproducten zijn in dit verband ongunstig.Het belangrijkste probleem in deze gevallen is hetontstaan van scheuren en/of poreusheid, waardoorin beide gevallen de mechanische eigenschappen oflekdichtheid ontoelaatbaar kunnen afnemen.

Mechanische eigenschappen van lasverbindingenin ongelijksoortige aluminium-gietlegeringen engiet- aan kneedlegeringen

Bij het mechanisch belasten van ongelijksoortigegiet/gietlegeringen en giet/kneedlegeringen treedtnagenoeg altijd breuk op in de warmtebeïnvloedezone van de minst sterke (zachtste) legering. Bij hetlassen van, niet-veredelbare, ongelijksoortige alu-minium-gietlegeringen blijkt dat de las in de meestegevallen niet de zwakste zone vormt, mits het juistelastoevoegmateriaal wordt gekozen.

Wel kan lokaal de hardheid aanzienlijk verschillen bijdit type verbindingen. De hoeveelheid ingebrachtewarmte speelt bij het lassen van ongelijksoortigealuminium-gietlegeringen uit oogpunt van sterktegeen significante rol.

Bij gelaste, niet-veredelbare, verbindingen van alumi-nium-gietlegeringen aan aluminium-kneedlegeringen(5xxx, 6xxx serie) geldt eveneens dat, bij het mecha-nisch belasten, breuk in het zwakste metaal zal op-treden. De ingebrachte laswarmte heeft, bij dit soortverbindingen, een grote invloed op de (teruggang in)sterkte van de kneedlegering. Dit is met name hetgeval als het gaat om koudverstevigde en/of preci-pitatiehardende aluminium-kneedlegeringen. Een ver-

gelijking op basis van de sterkte van de uitgangs-materialen is dan onvoldoende om te kunnen voor-spellen in welk materiaal breuk op zal treden of watde uiteindelijke sterkte van de verbinding zal wor-den, zoals het volgende voorbeeld aangeeft. Eenaluminium-gietlegering G-AlSi5Mg (235) met eentreksterkte van ca. 160 MPa wordt gelast (MIG) aaneen kneedlegering van AlMgSi0,5 (6060) met eentreksterkte van ca. 235 MPa. Als toevoegmateriaalAlMg5 (5356) met een treksterkte van ca. 270 MPawordt gebruikt, dan blijkt breuk op te treden in hetAlMgSi0,5 basismateriaal bij een treksterkte van ca.125 MPa. De, op papier, veel sterkere AlMgSi0,5kneedlegering verliest dus zoveel van zijn sterkte datdeze de zwakste schakel vormt, zie figuur 12.2.

figuur 12.2 Lasverbinding van 6060 (AlMgSi0,5) aanG-AlSi5Mg met 5356 (AlMg5) lastoevoeg-materiaal. Breukplaats bij trekproef

Lastoevoegmateriaal voor lasverbindingen inongelijksoortige aluminium-gietlegeringen en giet-aan kneedlegeringen

Bij het lassen van ongelijksoortige aluminium-giet-legeringen of het lassen van aluminium-gietlegerin-gen aan -kneedlegeringen kan op basis van sterktehet best worden gekozen voor een lastoevoegma-teriaal uit de 5xxx serie. Dit geldt alleen als er geenproblemen worden verwacht ten aanzien van deoperationele lasbaarheid. Is dit wel het geval (warm-scheuren), dan wordt meestal gekozen voor eenlastoevoegmateriaal uit de 4xxx serie. Als eerstewordt dan gekozen voor het lastoevoegmateriaal4043 (AlSi5). Zijn er dan nog problemen, dan kaneventueel het lastoevoegmateriaal 4047 (AlSi12)uitkomst bieden. Het gebruik van lastoevoegmate-riaal uit de 4xxx serie houdt wel in dat er aanzien-lijke concessies worden gedaan ten aanzien van desterkte van de lasverbinding. Tabel 12.7 geeft vaneen aantal veelgebruikte lastoevoegmaterialen desterkte weer.

tabel 12.7 Enkele mechanische eigenschappen van de verschillende lastoevoegmaterialen. Het gaat hier omGEMIDDELDE waarden. De sterkte van het lasmetaal wordt bepaald door de beide basismaterialen, hetlastoevoegmateriaal en de opmenging tussen beiden

lastoevoegmateriaal 0,2 % rekgrens(max)MPa

treksterkte(max)MPa

rek%

type codering (IR)

(Al99,5) 1050 70 90 15 (AlMg5) 5356 150 270 10 (AlSi5) 4043 80 150 13 (AlSi12) 4047 100 180 11

36

# Het TIG-AC en het (Puls)-MIG lassen zijn uitstekendelasprocessen voor het verbinden van ongelijksoortigealuminium-gietlegeringen en van giet- aan kneed-legeringen. Bij het maken van korte en reparatie-lassen verdient het TIG-AC lassen de voorkeur.

# De productiewijze van het gegoten product is min-stens zo belangrijk voor het goed kunnen lassen vanongelijksoortige aluminium gietlegeringen, als dechemische samenstelling van de uitgangsmaterialen.

# Bij het lassen van ongelijksoortige, niet-veredelbare,aluminium-gietlegeringen is de minst sterke legeringbepalend voor de sterkte van de verbinding, mits desterkte van het lastoevoegmateriaal niet de zwaksteschakel vormt.

# Gebruik, uit oogpunt van sterkte, bij voorkeur eenlastoevoegmateriaal uit de 5xxx serie.

# Indien er problemen ten aanzien van warmscheurenontstaan, dan kiezen voor het lastoevoegmateriaalAlSi5 of in uitzonderlijke gevallen voor AlSi12.

# Bij het lassen van aluminium-giet- aan veredelbarekneedlegeringen dient rekening te worden gehoudenmet een aanzienlijke teruggang in sterkte van dekneedlegering. De ingebrachte laswarmte speelt indit geval wel een belangrijke rol; deze dient zo laagmogelijk te worden gehouden zonder het risico telopen van het ontstaan van bindingsfouten tengevolge van een te lage warmte-inbreng.

kader 12.3 Aanbevelingen voor het gasbooglassen vanongelijksoortige aluminium-gietlegeringen enaluminium-giet- aan -kneedlegeringen

De mechanische eigenschappen van de verschillen-de lastoevoegmaterialen geven slechts een globaalbeeld van de onderlinge verhoudingen in sterkte. Bijhet lassen is er nagenoeg altijd sprake van opmen-ging van basismateriaal en lastoevoegmateriaal,waardoor de sterkte van de verbinding afwijkt vande sterkte van de afzonderlijke materialen. Bij koudvervormde aluminiumlegeringen en soms bij precipi-tatiegeharde legeringen is het vaak de warmtebeïn-vloede zone die het zwakste is, afhankelijk van dehoeveelheid ingebrachte warmte tijdens het lassen.

In kader 12.3 wordt een samenvatting gegeven voorhet lassen van ongelijksoortige aluminium-gietlegerin-gen en het lassen van aluminium-gietlegeringen aan-kneedlegeringen.

12.4 Het lassen van aluminium-legeringen aan andere metalen

Aluminium kan in principe worden gelast aan zeerveel andere metalen. Het is in dit verband noodzake-lijk een aantal zaken te onderkennen. In de eersteplaats is de keuze van het lasproces een zeer belang-rijke factor; deze bepaalt of een verbinding tussenverschillende metalen mogelijk is (operationele las-baarheid). Hiernaast spelen de mechanische eigen-schappen van de verkregen verbinding een belangrijkerol (metallurgische lasbaarheid). Ten aanzien van ditlaatste kan worden opgemerkt dat de kristalroostersen de grootte van de metaalatomen hierbij een belang-rijke rol spelen. In het algemeen is het mogelijk eenlasverbinding tussen verschillende metalen te makenals de kristalroosters gelijk zijn en de atoomdiametersniet meer dan 10 à 15% van elkaar verschillen.

De lasbaarheid hangt af van het verschil in smeltpun-ten en de soortelijke massa's van de te lassen meta-len. Een ander aspect, bij het lassen van aluminium-legeringen aan andere metalen, is het feit dat dit optwee verschillende manieren mogelijk is. Bij de eerste

methode wordt gebruikgemaakt van z.g. 'buffer- ofovergangsmaterialen'. Dit zijn metalen die uit twee ofmeerdere metalen bestaan en die d.m.v. speciale(las)technieken zijn vervaardigd, dit wordt de 'indi-recte' methode genoemd.De andere methode die 'directe' methode wordt ge-noemd, is de methode waarbij verschillende metalenrechtstreeks aan elkaar worden gelast.De keuze voor de directe dan wel indirecte methodebepaalt in belangrijke mate welke lasprocessen inaanmerking komen voor het maken van dit type ver-bindingen. Beide methoden worden voor zowel hetsmeltlassen als het druklassen hierna in de paragrafen12.4.1 en 12.4.2 toegelicht.

12.4.1 Rechtstreeks lassen van ongelijk-soortige metalen, directe methode

Het smeltlassen van aluminium en zijn legeringenaan andere metalen

De meeste smeltlasprocessen zijn niet geschikt omrechtstreeks verbindingen tot stand te brengentussen aluminiumlegeringen en andere metalen. Debelangrijkste, praktische, reden is dat de smeltpun-ten van aluminium en andere metalen meestal te veruit elkaar liggen. Als er wel een (smelt)lasverbindingkan worden gemaakt (veelal met speciale lasproces-sen, bijvoorbeeld het EB lassen), ontstaan er proble-men in de overgangszone tussen het basismateriaalen het lasmetaal. Vaak worden er in de las en deovergangszone harde, brosse verbindingen gevormddie ervoor zorgen dat er warmscheuren ontstaan ende verbinding hierdoor voortijdig bezwijkt. Uit onder-zoek is gebleken dat het niet mogelijk is smeltlasver-bindingen te realiseren tussen aluminium en anderemetalen zonder dat er intermetallische fasen wordengevormd. Hiernaast zorgen de verschillen in uitzet-tingscoëfficiënt, warmtegeleidingsvermogen en elas-ticiteitsmoduli ervoor dat er complexe spannings-patronen in en rond de verbinding kunnen ontstaan.Er zijn dan ook weinig toepassingen bekend waarbijsuccesvol, door middel van het smeltlassen, accep-tabele verbindingen gemaakt zijn tussen aluminiumen andere metalen. Dit is de reden dat, als dit soortverbindingen door middel van het smeltlassen moe-ten worden gemaakt, er meestal wordt gebruik-gemaakt van de 'indirecte methode', waarbij over-gangsmetalen worden gebruikt of een bufferlaagwordt aangebracht. De enige smeltlasmethodewaarmee, met een redelijke kwaliteit, 'directe' las-verbindingen te realiseren zijn tussen aluminium enandere metalen, is het elektronenbundellassen.Doordat hierbij met een zeer lokale verhitting en duseen klein smeltbad wordt gewerkt onder vacuüm,zijn de omstandigheden gunstiger om tot eenacceptabele verbinding te komen.

Het druklassen van aluminium en zijn legeringenaan andere metalen

Het druklassen omvat, zoals bekend, zeer veel las-processen, waarvan het meest bekende en toege-paste het puntlassen is. Het blijkt met een aantaldruklasprocessen uitstekend mogelijk te zijn verbin-dingen tussen aluminium en andere metalen temaken. De processen die hiervoor in aanmerkingkomen zijn weergegeven in tabel 12.8.

Met veel van deze druklasprocessen is het mogelijkom kwalitatief goede ongelijksoortige verbindingentot stand te brengen. In bijlage C vindt u een korteomschrijving van de belangrijkste (druk)lasprocessen.

37

tabel 12.8 De belangrijkste druklasprocessen voor hetlassen van aluminium en zijn legeringen aanandere metalen

DRUKLASPROCESSEN

Puntlassen

Wrijvingslassen

Diffusielassen

Ultrasoonlassen

Explosieflassen

Stiftlassen

Kouddruklassen

PuntlassenIn het Aluminium-Merkblatt V3 en Merkblatt 1604wordt aangegeven welke aluminiumlegeringen goeden minder goed te puntlassen zijn, de puntlasbaar-heid van ongelijksoortige aluminiumlegeringen wordtechter niet vermeld. Te verwachten is dat als eenaluminiumlegering minder goed door middel van punt-lassen kan worden verbonden, dit bij het verbindenvan ongelijksoortige legeringen niet zal verbeteren.De toestand waarin de legering zich bevindt is even-eens een belangrijke factor die de puntlasbaarheidbepaald; waarbij geldt dat hoe harder het materiaal,des te beter is het materiaal te puntlassen. Het punt-lassen van aluminium aan andere metalen wordt be-perkt toegepast en hiervoor is specialistische appa-ratuur en vakmanschap noodzakelijk. Algemeneregels zijn hiervoor niet te geven. Het grootste pro-bleem is de mate van opmenging van de beide meta-len in de laslens die, om dezelfde redenen als bij hetsmeltlassen, voor een slechte verbinding kan zorgen.

In het algemeen kan worden gesteld dat alle proce-dures bij het puntlassen, die ervoor zorgen dat er zoweinig mogelijk opmenging plaatsvindt, gunstig zijnvoor de kwaliteit van de uiteindelijke lasverbinding.Dit kan bijvoorbeeld worden bereikt door het toe-passen van hoge lasstromen in combinatie metkorte lastijden, waarbij het gebruik van bijzondereelektroden (samenstelling, afmetingen) soms wordtaanbevolen. Als de elektrische weerstand en hetsmeltpunt van de te lassen metalen (te) ver uitelkaar liggen, kan de laslens soms volledig in hetmetaal met de hoogste weerstand terechtkomen,waardoor er geen lasverbinding tot stand komt.

Elektroden met een hoge elektrische weerstand aande kant van het materiaal met de laagste weerstandof elektroden met een grote diameter aan de kantvan het metaal met de hoogste weerstand, of eencombinatie van beide, kunnen soms uitkomst biedenom een goede verbinding tot stand te brengen.

Tabel 12.9 geeft een overzicht van combinaties diebij het puntlassen van aluminium aan andere meta-len in principe mogelijk zijn en een beoordeling vande kwaliteit van de te verwachten verbinding. Dezetabel geeft alleen maar een globale indicatie van demogelijkheden; per materiaalgroep kunnen er groteindividuele verschillen aanwezig zijn.

Het puntlassen van staal aan aluminium gaat altijdgepaard met brosse intermetallische verbindingen inde laslens. Redelijke verbindingen tussen staal enaluminium kunnen worden gemaakt als het staal isvoorzien van een deklaag (vertind of verzinkt staal).Ook hier geldt echter dat als dit soort verbindingenwordt belast, de mechanische eigenschappen eenbeperkte sterkte hebben (veel lager dan eenaluminium/aluminiumverbinding); met name buigbe-lastingen moeten worden vermeden.De beste resultaten worden bereikt bij het puntlas-sen van staal aan aluminium door middel van spe-ciale tussenmetalen, zie hiervoor 'Rechtstreeks las-sen van ongelijksoortige metalen, indirecte methode'.

WrijvingslassenBij het wrijvingslassen komt de verbinding tot standdoor een combinatie van druk en temperatuurverho-ging ten gevolge van het tegen elkaar bewegen vande ronddraaiende werkstukdelen.Deze verbinding ontstaat onder invloed van atomairebindingskrachten in combinatie met diffusie van demetaalatomen. Een belangrijke voorwaarde die aanmetalen wordt gesteld die door wrijvingslassenmoeten worden verbonden, is dat ze geen zelfsme-rende eigenschappen mogen bezitten. Aluminiumglijlagermaterialen waarin lood als zelfsmerendecomponent is opgenomen, komen dus bijvoorbeeldniet in aanmerking. Zowel gelijksoortige als ongelijk-soortige metaal/metaal-verbindingen kunnen uitste-kend worden gemaakt met behulp van het wrijvings-lassen. Bij het wrijvingslassen kunnen verbindingenworden gemaakt die niet met behulp van de gang-bare (smelt)lasprocessen kunnen worden gereali-seerd. Bekende verbindingen in dit verband zijn ver-bindingen van aluminium aan staal of koper. Verbin-

tabel 12.9 Mogelijkheden om aluminium en zijn legeringen aan andere metalen te verbinden door middel vanhet puntlassen en de te verwachten kwaliteit van de verbinding

aluminium en aluminiumlegeringenverbonden d.m.v. het puntlassen aan: kwaliteit van de verbinding

aluminium en aluminiumlegeringen goedongelegeerd staal slechtroestvast staal slechtnikkel en zijn legeringen niet optimaalbrons redelijk met speciale apparatuurkoper redelijk met speciale apparatuurfosforbrons redelijk met speciale apparatuurmessing tot max. 25% Zn goede verbinding mogelijk met speciale apparatuurmagnesium en zijn legeringen goedtitaan niet mogelijk

38

dingen zijn gerealiseerd tussen aluminium (6061) enkoper waarbij een sterkte van de verbinding werdverkregen die in de buurt van de sterkte van hetkoper lag. Verbindingen tussen staal en aluminiumhebben over het algemeen een sterkte die overeen-komt met de sterkte van de aluminiumlegering.Figuur 12.3 laat een verbinding zien van staal aanaluminium die door middel van het wrijvingslassen isvervaardigd. De foto laat eveneens zien dat een kwa-litatief goede verbinding wordt verkregen. Bij hetbuigen van de materialen blijkt de verbinding bij eenbuighoek van 120° nog steeds stand te houden.

figuur 12.3 Verbinding van aluminium aan staal vervaar-digd door middel van het wrijvingslassen

De foto in figuur 12.4 toont de kwaliteit van de ge-maakte verbinding tussen staal en aluminium (alumi-nium braam niet verwijderd). Ook het wrijvingslas-sen van ongelijksoortige aluminiumlegeringen enkneedlegeringen aan gietlegeringen behoort tot demogelijkheden. Het wrijvingslassen heeft bij het ver-binden van aluminiumlegeringen als voordeel dat ernauwelijks poreusheid in de las ontstaat, iets dat bijhet smeltlassen van aluminium-gietlegeringen vaak

figuur 12.4 Doorsnede van de verbinding uit figuur 12.3(staal/aluminium nog met de braam van hetaluminium)

niet te vermijden is. Dit wil echter niet zeggen datbij het wrijvingslassen van ongelijksoortige metalengeen problemen kunnen ontstaan. Deze problemenliggen vooral op het vlak van structuurveranderingenop micro-schaal waarbij te denken valt aan: het vormen van intermetallische fasen; vorming van laagsmeltende eutectica; martensiettransformatie in het staal; rekristallisatie en korrelgroei.

Dit soort veranderingen in de microstructuur kunneneen negatief effect hebben op de mechanischeeigenschappen van de verbinding. Intermetallischefasen zijn hard en bros en kunnen, met name als zevoorkomen in een ononderbroken lijn, voor een aan-zienlijke verzwakking van de verbinding zorgen.Laagsmeltende eutectica kunnen scheurtjes veroor-zaken (smeltscheuren) die meestal zijn terug te vin-den in de las en de warmtebeïnvloede zone. In ge-bieden waar zich martensiet heeft gevormd, is eenbrosse structuur aanwezig die, afhankelijk van degrootte van deze gebieden, tot een falen van deverbinding kan leiden, terwijl korrelgroei ook eenongewenst effect is, omdat dit zorgt voor een ver-mindering van de taaiheid. Verbindingen tussen(ongelijksoortige) aluminiumlegeringen door middelvan het wrijvingslassen worden altijd gekenmerktdoor de volgende aspecten: de vorming van een duidelijk herkenbare las die

voornamelijk veroorzaakt wordt door de mate-riaalstroming ter plaatse van de te verbindingendelen en structuurveranderingen;

bij het mechanisch belasten van de verbindingtreedt over het algemeen breuk op in deze over-gangszone, m.a.w. de lasverbinding is meestalde zwakste schakel. Indien het, uit oogpunt vansterkte of corrosie, wenselijk is optimale eigen-schappen te verkrijgen, dan kan na het lassenaan de verbinding een warmtebehandelingworden gegeven;

de overgangszone (las) wordt groter naarmate delastijd langer is.

Aluminium en zijn legeringen kunnen aan zeer veelandere metalen worden verbonden door middel vanhet wrijvingslassen. Tabel 12.10 laat mogelijkecombinaties van metalen zien die door middel vanhet wrijvingslassen kunnen worden verbonden. Hetlassen van ongelijksoortige aluminiumlegeringen isover het algemeen geen probleem, waarbij een uit-stekende kwaliteit kan worden verkregen. Het las-sen van aluminium aan andere metalen (koper enstaal bijvoorbeeld) is eveneens goed mogelijk, zij hetdat er soms problemen kunnen ontstaan in de vormvan brosse uitscheidingen in de overgangszone. Eenander probleem dat zich voor kan doen bij het las-sen van aluminium aan andere metalen, is het ver-schil in smelttemperaturen en warmtegeleidbaarheid.Bij veredelbare aluminiumlegeringen kan bij het wrij-vingslassen een zone aanwezig zijn, waar oververou-dering is opgetreden. Dit heeft tot gevolg dat dewrijvingslas bij veredelbare legeringen over het alge-meen een sterkte heeft van 70 tot 80% van hetbasismateriaal. Dit houdt in dat een wrijvingslas inveredelbare aluminiumlegeringen meestal een ster-kere verbinding geeft dan een smeltlas. De 7xxx(AlZnMg) serie heeft hierbij, net als bij het smeltlas-sen, het voordeel dat de verbinding door natuurlijkeuitharding nog aanzienlijk in sterkte toeneemt.

39

2 Hoewel er nog geen Nederlandse benaming beschikbaar is, zou het wrijvingsroerlassen geen slechte keuze zijn.

tabel 12.10 Materiaalcombinaties die verbonden kunnen worden door middel van het wrijvingslassen

ZIRC

ON

IUM

ALL

OY

SV

ALV

E M

ATER

IAL

(AU

TO

MO

TIV

)V

AN

AD

IUM

URA

NIU

MTU

NG

STEN

CA

RBID

E, C

EMEN

TED

TU

NG

STEN

TIT

AN

IUM

ALL

OY

STIT

AN

IUM

TH

ORIU

MTA

NTA

LUM

STEE

LS, TO

OL

STEE

LS, STA

INLE

SS

STEE

LS, SIN

TER

EDSTEE

LS, M

ARA

GIN

GSTEE

LS, FR

EE M

AC

HIN

ING

STEE

LS, C

ARBO

NSTEE

LS, LO

W A

LLO

YSIL

VER

ALL

OY

SSIL

VER

NIO

BIU

M A

LLO

YS

NIO

BIU

MN

IMO

NIC

NIC

KEL

ALL

OY

SN

ICKEL

MO

NEL

MO

LYBD

ENU

MM

AG

NES

IUM

ALL

OY

SM

AG

NES

IUM

LEA

DIR

ON

SIN

TER

EDC

OPP

ER N

ICK

ELC

OPP

ERC

OLU

MBIU

MC

OBA

LTC

ERA

MIC

CA

ST IR

ON

CA

RBID

ES, C

EMEN

TED

BRO

NZE

BRA

SS

ALU

MIN

UM

ALL

OY

SA

LUM

INU

M

ALUMINUMALUMINUM ALLOYSBRASSBRONZECARBIDES, CEMENTEDCAST IRONCERAMICCOBALTCOLUMBIUMCOPPERCOPPER NICKELIRON SINTEREDLEADMAGNESIUMMAGNESIUM ALLOYSMOLYBDENUMMONELNICKELNICKEL ALLOYSNIMONICNIOBIUMNIOBIUM ALLOYSSILVERSILVER ALLOYSSTEELS, LOW ALLOYSTEELS, CARBONSTEELS, FREE MACHININGSTEELS, MARAGINGSTEELS, SINTEREDSTEELS, STAINLESSSTEELS, TOOL VOORKEURTANTALUMTHORIUMTITANIUM MOGELIJK

MAAR MINDER STERKE VERBINDINGTITANIUM ALLOYSTUNGSTENTUNGSTEN CARBIDE, CEMENTEDURANIUMVANADIUMVALVE MATERIAL (AUTOMOTIV)ZIRCONIUM ALLOYS

De sterkte van een verbinding tussen aluminium-legeringen die door middel van het wrijvingslassenzijn gemaakt, kunnen op een aantal manieren wor-den verbeterd: opnieuw precipitatieharden na het lassen; het opstuiken van het materiaal (tijdens of direct

na het wrijvingslassen).

Voor het wrijvingslassen van aluminium en zijn lege-ringen is geen speciale voorbereiding van de te las-sen delen noodzakelijk. Parallelle kanten van de teverbinden delen zijn over het algemeen voldoendeom een goede verbinding tot stand te kunnenbrengen. Het wrijvingslassen wordt vrijwel niet inNederland toegepast; wel in Engeland en Duitsland.Het Welding Institute (TWI) heeft een nieuwevariant van het wrijvingslassen ontwikkeld (1991);het zogenaamde friction stir welding2. Bij dit proceswordt een ronddraaiende pen tussen de te verbin-

den materialen voortbewogen en komt ten gevolgevan de ontwikkelde wrijvingswarmte een verbindingtot stand. De toepassingsmogelijkheden van dezeprocesvariant worden nog verder onderzocht.

UltrasoonlassenBij het ultrasoonlassen komt een verbinding totstand zonder dat de metalen tot smelten worden ge-bracht. De energie hiervoor wordt verkregen doorhet plaatselijk aanbrengen van hoogfrequenttrillin-gen, waarbij de werkstukdelen onder druk tegenelkaar worden gehouden. Het proces kan wordengezien als het micro-wrijvingslassen. Het nut van ditlasproces komt vooral tot uiting bij het lassen vandunne tot zeer dunne materialen, waarbij nagenoegalle ongelijksoortige materialen met dit proces kun-nen worden gelast. Het ultrasoon lassen kenmerktzich, evenals het puntlassen, doordat het bijna altijdgaat om het vervaardigen van overlapverbindingen.

40

3 ALCLAD bestaat uit een sterke maar niet erg corrosievaste AlCu legering. Om de corrosievastheid te waarborgen is hierop zowel aande bovenkant als aan de onderkant van de AlCu plaat een dun laagje zuiver aluminium gewalst.

Ten aanzien van het lassen van aluminium met an-dere metalen geeft tabel 12.11 een overzicht van demogelijkheden. Zoals in de tabel te zien is kan alu-minium aan nagenoeg alle metalen worden verbon-den. Het lassen van ongelijksoortige aluminium-legeringen is uitstekend mogelijk met veelal eensterkte van de verbinding gelijk aan de uitgangsma-terialen. Aluminium en zijn legeringen kunnen wor-den gelast vanaf een dikte van enkele micrometerstot wel 10 mm (speciale apparatuur noodzakelijk).Bij grotere materiaaldikten (>0,5 mm) kan de (scher-pe) indrukking van de sonotrodes, bij met name hetbelasten op vermoeiing, minder goede eigenschap-pen van de verbinding geven. Het belangrijkste toe-passingsgebied van het ultrasoonlassen van alumi-niumlegeringen ligt echter over het algemeen bij hetlassen van dunne metalen. Een voorbeeld hiervan ishet maken van langsnaden in kachelpijpen.

tabel 12.11 Materiaalcombinaties die kunnen worden ver-bonden door middel van het ultrasoonlassen

Al Be Cu Ge Au Fe M M Ni Pd Pt Si Ag Ta Sn Ti W Zr

Al ALLOYS MMMMMMMMMMMMMMMMMMBe ALLOYS MM M M

Cu ALLOYS M MMMMMMM MM MMMGe M M

Au MM MMMMM MMMFe ALLOYS M MMMM MM MMM

Mg ALLOYS M M MMo ALLOYS MM M M MMM

Ni ALLOYS MMM M MMPd M MM

Pt ALLOYS MM M MMSi MM

Ag ALLOYS MM MTa ALLOYS M MM

Sn MTi ALLOYS MM

W ALLOYS MZr ALLOYS M

Explosief lassenEen belangrijk maar specialistisch lasproces, voormet name het vervaardigen van ongelijksoortigeverbindingen, is het explosief lassen. Hoewel hetproces in Nederland op slechts beperkte schaalwordt toegepast, worden de materialen die doormiddel van explosief lassen zijn verkregen wel veelgebruikt binnen de Nederlandse industrie. In de las-techniek worden vooral tussenmetalen die explosiefgelast zijn gebruikt. Met het explosief lassen kunnennagenoeg alle metalen worden verbonden, zoals iste zien in tabel 12.12.

Het grootste toepassingsgebied van het explosieflassen is het lassen van plaatvelden. Het proces kanechter ook uitstekend worden ingezet voor hetlassen van pijp/plaat- en pijp/pijp-verbindingen vangelijksoortige of ongelijksoortige metalen.Kenmerkend voor een explosief gelaste verbinding ishet golfvormige patroon van de overgangslaag.

Dit is een belangrijk verschil met bijvoorbeeld eendoor walsen of extruderen aangebrachte cladlaag,waarbij dit kenmerk ontbreekt. Deze verschillen zijngoed te zien op de foto's in figuur 12.5 en 12.6.

tabel 12.12 Materiaalcombinaties die verbonden kunnenworden door middel van het explosief lassen

ZIRC

ON

IUM

MA

GN

ESIU

M

CO

BA

LT A

LLO

YS

PLA

TIN

UM

GO

LD

SIL

VER

CO

LUM

BIU

M

TA

NTA

LUM

TIT

AN

IUM

NIC

KEL

ALL

OY

S

CO

PPER

ALL

OY

S

ALU

MIN

IUM

STA

INLE

SS

ALL

OY

STEE

LS

CA

RBO

N S

TEE

LS

CARBON STEELS MM MMMMMMMMMMMALLOY STEELS MMM MMMMMMMSTAINLESS STEELS M MMMMMMMMMALUMINIUM ALLOYS M MMMMMMMCOPPER ALLOYS MMMMMMMNICKEL ALLOYS M MM MMMTITANIUM MM MMMMTANTALUM M MMCOLUMBIUM M MSILVER MGOLD

PLATINUM MCOBALT ALLOYS

MAGNESIUM MZIRCONIUM M

figuur 12.5 Aluminiumprofiel met een meegeëxtrudeer-de koperlaag

figuur 12.6 TriClad verbinding van staal/Al/AlMg4,5Mn

Figuur 12.5 is een aluminiumprofiel voorzien vaneen koperen laag die is aangebracht door extrude-ren. Dit is een speciale manier van extruderen (co-extrusie), waarbij het mogelijk is onder specifiekevoorwaarden dergelijke materialen te vervaardigen.Cladlagen worden natuurlijk ook veel aangebrachtdoor middel van walsen.Bekende voorbeelden zijn de aluminium ALCLAD3

legeringen die in de vliegtuigindustrie veel wordengebruikt. Een andere toepassing van het platerenvan aluminiumlegeringen met zuiver aluminium ishet maken van soldeerbare platen voor het makenvan warmtewisselaars d.m.v. hardsolderen (ovens,vloeimiddelbaden vacuümsolderen). In figuur 12.5 is

41

# Het is moeilijk algemeen geldende richtlijnen tegeven voor het verbinden van aluminiumlegeringenaan andere metalen.

# Het maken van 'directe' smeltlasverbindingentussen aluminiumlegeringen en andere metalendient in veel gevallen te worden afgeraden.

# Het maken van 'directe' druklasverbindingen is meteen aantal druklasprocessen mogelijk.

# Veel verbindingen van aluminiumlegeringen metandere metalen kenmerken zich meestal door eenbeperkte mechanische sterkte.

# Zeer goede verbindingen van aluminium met anderemetalen zijn te realiseren door middel van hetexplosief lassen.

kader 12.4 Aanbevelingen voor het lassen van alumi-nium aan andere metalen door middel vanhet 'direct' lassen

ongelegeerd staal

een explosief gelaste verbinding tussen staal en alu-minium (Al/Al/Fe) met de kenmerkende golfvormigeovergang te zien. Explosief gelaste aluminium/staal-verbindingen worden vooral toegepast in de maritie-me sector (o.a. voor kathodische bescherming),aluminium/koper-verbindingen waar het gaat omhet overbrengen van elektrische stromen enaluminium/roestvast staal-verbindingen vinden huntoepassingen voornamelijk in de petrochemischeindustrie. Kader 12.4 geeft een samenvatting vanhet lassen van aluminium aan andere metalen doormiddel van het 'direct' lassen.

12.4.2 Het lassen van ongelijksoortigemetalen door middel van eentussenmetaal, indirecte methode

Het verbinden van aluminium en zijn legeringen metandere metalen door middel van het smeltlassen kanbij de indirecte methode op twee manieren plaatsvin-den. De eerste manier betreft het aanbrengen van eenbufferlaag op het niet-aluminium, terwijl bij de tweedemethode wordt gewerkt met een tussenmetaal datbestaat uit minimaal twee metalen (aluminium en hetandere metaal).

Het gebruik van een bufferlaag voor het lassenvan aluminium en zijn legeringen aan anderemetalen

Het aanbrengen van een bufferlaag wordt over hetalgemeen uitgevoerd met behulp van het TIG lassen,het metaalspuiten, het solderen of het dompelen.Deze laag wordt nooit op het aluminium aangebrachtmaar altijd op het andere metaal. De laagdikte isniet vast omschreven en begint, afhankelijk van detoepassing en het lasproces, bij ongeveer 0,05 mm.

Bufferlagen hebben als belangrijkste functie de vor-ming van intermetallische fasen te onderdrukken.

Dit wordt bereikt doordat een betere bevochtigingwordt verkregen en doordat de verbinding snellerkan worden gemaakt en dus een kortere tijd op eenverhoogde temperatuur is. Bij het lassen van alumi-nium en zijn legeringen aan koper wordt vaak bronsof messing als buffer gebruikt. In aanmerking ko-mende buffermetalen voor het lassen van aluminiumen zijn legeringen aan staal zijn: nikkel, koper, zilver,tin en zink. Zink als tussenlaag is in principe bruik-baar, maar kan resulteren in een zwakke hechtlaagbestaande uit θ-fase. Bij het lassen kunnen proble-men optreden ten gevolge van het verdampen vanzink (poreusheid). Tin en nikkel geven betere resul-taten. Wel is er bij het gebruik van nikkel kans opwarmscheuren, met name als zich in het aluminiummagnesium bevindt. Acceptabele resultaten zijn be-kend van zilver als bufferlaag, dit is echter een vrijkostbare oplossing. Zilversoldeer als buffermetaalkan een acceptabele verbinding opleveren tussenstaal en aluminium. Goede resultaten zijn gemeld bijhet TIG lassen van staal en koper aan aluminium-legeringen waarbij bufferlagen van tin en zink zijngebruikt met als toevoegmateriaal aluminium. In ditgeval wordt eerst de bufferlaag aangebracht doorautogeenlassen, vlamspuiten of onderdompelen vanhet staal, zie figuur 12.7. Hierna wordt de verbin-ding TIG gelast. Tabel 12.13 geeft een overzichtvan verbindingen die op deze manier gemaakt zijnmet hun mechanische eigenschappen.

figuur 12.7 Lasverbinding van aluminium aan staal,waarbij het staal wordt voorzien van eendeklaag van zink of tin

Al deze verbindingen zijn bij het mechanisch beproe-ven gebroken in de bufferlaag. Een voorbeeld waar-bij wordt gebruikgemaakt van een bufferlaag vantin, toont figuur 12.8. Hierbij gaat het om een ver-binding van buizen van X5 Cr Ni 18 8 aan ongele-geerd aluminium. Hierbij wordt eerst een tinlaagd.m.v. solderen op de roestvaststalen buis aange-bracht, hierna worden d.m.v. het TIG lassen lasrup-sen aangebracht van Al99,5. Vervolgens wordt dealuminium buis in de roestvaststalen buis gebrachten aan het opgelaste aluminium gedeelte gelast. Hetis ook mogelijk om, in plaats van het oplassen vanrupsen lasmetaal, gebruik te maken van een alumi-nium lasmof. Het gebruik van bufferlagen beperktzich in veel gevallen tot die soort verbindingen waar-aan geen hoge mechanische eisen worden gesteld.

tabel 12.13 Buffermetaal, lastoevoegmateriaal en sterkte van de verbinding bij het lassen van enige aluminium-legeringen aan staal

combinatie buffermetaal lasdraad treksterkte [MPa]

Al99,5 - staal Tin S - Al99,5 80AlMn1,5 - staal Zink S - AlSi5 100AlMg3 - staal Tin S - AlMg5 160AlMg3 - staal Zink S - AlMg5 120AlMgMnSi - staal Tin S - AlSi5 130AlMgMnSi - staal Tin S - AlMg5 140

42

figuur 12.8 Schematische voorstelling van het TIGlassen van een buis van X 5 Cr Ni 18 8aan aluminium waarbij wordt gebruik-gemaakt van het oplassen van rupsen

Het gebruik van een tussenmetaal voor hetlassen van aluminium en zijn legeringen aan anderemetalen

Een tussenmetaal bestaat uit twee of meerdere af-zonderlijke metalen die veelal door middel van hetexplosief lassen zijn verbonden.Het smeltlassen van aluminium en zijn legeringenmet behulp van een tussenmetaal is zeer goed mo-gelijk en is in feite de enige betrouwbare manier om,in dit soort gevallen, een kwalitatief goede lasver-binding tot stand te brengen. Omdat bij het gebruikvan tussenmetalen er meestal sprake is van tweeafzonderlijke, gelijksoortige verbindingen die moetenworden gemaakt, is het in dit geval dus eigenlijkniet juist om over het lassen van ongelijksoortigemetalen te spreken. De chemische samenstellingvan de afzonderlijke metalen die als tussenmetaal(laminaat) dienst doen is zodanig, dat deze groten-deels overeenkomt met de samenstelling van de telassen metalen. In de loop der jaren zijn voor de

verschillende toepassingen speciale tussenmetalenontwikkeld. Zo worden in de chemische apparaten-bouw soms verbindingen gemaakt tussen bijvoor-beeld aluminiumen roestvaststalen buizen met alseis dat de verbinding vacuümdicht moet zijn.Hiervoor zijn speciale overgangsstukken (transitioncouplings) ontwikkeld. Deze overgangsstukken be-staan voor een deel uit aluminium en voor een deeluit roestvast staal en worden met de overeenkom-stige delen aan de te verbinden buisdelen gelast. Ditzijn vrij dure overgangsstukken die voor elke pijpdia-meter apart moeten worden besteld. Tussenmetalenzijn in vele uitvoeringen en vormen verkrijgbaar. Hetmeest gebruikt worden plaat- en ringvormige tus-senmetalen. Hierbij bestaat het tussenmetaal in zijnsimpelste vorm uit twee lagen (bilayer of biclad) enin een meer gecompliceerde vorm uit drie lagen(trilayer of triclad). De chemische samenstelling vande afzonderlijke lagen wordt bepaald door de mate-rialen die verbonden moeten worden. Hierbij zijnzeer veel combinaties van metalen mogelijk, afhan-kelijk van het toepassingsgebied (zie tabel 12.14).

Een tussenmetaal dat in de scheepsbouw veel wordtgebruikt voor het lassen van aluminiumlegeringen opstaal is het zogenaamde TriClad. Dit wordt toegepastals er een aluminium opbouw op een stalen schipmoet worden gemaakt.TriClad materiaal bestaat zoals de naam al doet ver-moeden uit een drietal afzonderlijke metalen die,d.m.v. het explosief lassen verbonden zijn, zie fi-guur 12.9. De AlMg4,5Mn legering wordt op con-ventionele manier (MIG of TIG) aan de aluminium

figuur 12.9 Schematische weergave van een TriCladverbinding

tabel 12.14 Overzicht van diverse combinaties die gebruikt worden voor verschillende toepassingen

industrie toepassing combinaties

aluminiumsmelterijenpetrochemieindustriële gassenwater ontziltingsinstallatiesvoedsel en medische sectorscheepsbouw

elektrische contactenbereiding zuurwatercryogenezout watervoedselverwerking, implantatenopbouw aluminium dekken

Cu/Al/CuTi/Ti/staalAl/Ta/RVSCuNi/Fe, Ti/StaalNi/Fe, Ni/TiAlMg/Al/staal

43

opbouw gelast terwijl het stalen deel aan het (sta-len) dek wordt gelast (MIG of Bmbe = booglassenmet beklede elektrode). Het gebruik van dit soortverbindingen is niet beperkt tot het maken vanplaat/plaat-verbindingen in het horizontale vlak. Ookhoeklassen en pijp/pijp-verbindingen kunnen metdeze tussenlagen worden gerealiseerd.

Figuur 12.10 geeft, schematisch, een aantal voor-beelden van het gebruik van dit soort tussenmeta-len. De ervaring leert dat, ondanks dat we bij dezetoepassing te maken hebben met verschillende me-talen en een corrosief milieu (zeewater), het gevaarvoor galvanische corrosie op de overgangslaag bijdit soort verbindingen beperkt is. Indien dit typeverbindingen ongecoat wordt gebruikt, treedt er naverloop van tijd door het elektrolyt een beperkte pe-netratie van de tussenlaag op. Na enige tijd vult hetgepenetreerde deel zich met een laagje hard, inertaluminiumhydroxide dat fungeert als afdichting enervoor zorgt dat het geheel passief wordt. Als debetreffende verbindingen van een deklaag (bijvoor-beeld verf) worden voorzien, treedt er uiteraardgeen corrosie meer op.

figuur 12.10 Schematische weergave van een aantalmogelijkheden bij het gebruik van tussen-metalen

Ten aanzien van het optreden van galvanische cor-rosie bij het verbinden van twee metalen met eenpotentiaalverschil, geldt dat de standaard veilig-heidsvoorzieningen voor het voorkomen van corrosiemoeten worden getroffen. Toepassingen zijn even-eens bekend waarbij aluminium/staal-verbindingen(pijp/pijp) zijn gemaakt met als tussenmetaal eenexplosief gelast aluminium/stalen ring. Een belangrijkaspect waar, bij het smeltlassen van deze tussen-metalen, op moet worden gelet, is het effect van detemperatuur op de overgang van de twee of meer,veelal explosief verbonden, lagen. Dit aspect bepaalttevens de minimum afmetingen waar deze tussen-metalen bij het smeltlassen uit opgebouwd moetenzijn. Over het algemeen wordt er van uitgegaan datde tussenlaagtemperatuur bij een aluminium/staal-verbinding niet boven de 450°C uit mag komen.Hierboven bestaat het risico dat, ten gevolge vaneen verschil in uitzettingscoëfficiënt, de beidemetalen loskomen van elkaar. Speciale aandachtmoet om deze redenen worden geschonken aan deuiteinden van de lasverbinding waar, ten gevolgevan de warmtestuwing, de temperatuur snel enhoog op kan lopen. Het is dus zaak de warmte-inbreng tijdens het smeltlassen in de gaten te hou-

den om beschadiging van het tussenmetaal te voor-komen. Uit constructief oogpunt moet bij het ge-bruik van dit soort tussenmetalen rekening wordengehouden met het feit dat het gunstiger is de ver-binding op trek of druk te belasten dan op afschui-ving. Ten aanzien van het aanbrengen van lasnaad-vormen aan de tussenmetalen moet rekening wor-den gehouden met de warmte-afvoer tijdens het las-sen. Figuur 12.11 toont dit voor een aantal uitvoe-ringsvormen van tussenmetalen. Bij dit type tussen-metalen is het gebruikelijk minimaal een staand deelvan het aluminium vanaf de stalen plaat aan te hou-den van 5 mm. De openingshoek aan de kant vanhet aluminium moet bij halve V-naden tussen de 45en 55° liggen. Indien mogelijk is het altijd raadzaamom eerst de aluminium/aluminium-verbinding totstand te brengen en pas daarna de staal/staal-verbinding. In dit geval kan het aluminium bijdragenom de warmte tijdens het lassen van het staal zosnel mogelijk af te voeren.

figuur 12.11 Een aantal uitvoeringsvormen van tussen-metalen.a = Hoeklas. Dit soort verbindingen komen

we regelmatig tegen in de ketel enapparatenbouw en de scheepsbouw.In de scheepsbouw bijvoorbeeld voorhet bevestigen van een aluminium-opbouw op een stalen schip.

b = Kruisstuk voor het lassen van bijvoor-beeld koper aan aluminium ten behoe-ve van elektrische aansluitingen.

c = Overlapverbinding

Het gebruik van een tussenmetaal bij het lassenvan aluminium en zijn legeringen aan anderemetalen bij het druklassen

Tussenmetalen bij druklasprocessen van ongelijk-soortige metalen worden eveneens toegepast. Hetprincipe van het gebruik van deze tussenmetalen isgelijk aan het gebruik van tussenmetalen bij hetsmeltlassen. De tussenmetalen worden veelal ver-vaardigd door middel van het koudwalsen (walspla-teren), waarbij de afmetingen meestal veel kleinerzijn dan de tussenmetalen die worden gebruikt voorhet smeltlassen. Voor het verbinden van staal aan

44

# Het lassen van aluminiumlegeringen aan anderemetalen door middel van een tussenmetaal verdientin bijna alle gevallen de voorkeur boven de 'directe'methode. Dit geldt zeker voor het smeltlassen.

# Bij het smeltlassen van aluminium aan andere meta-len met behulp van tussenmetaal dient het tussen-metaal niet warmer te worden dan ca. 450°C.

# Het is verstandig zoveel mogelijk gebruik te makenvan standaard, in de handel verkrijgbare, tussen-metalen voor het lassen van aluminium aan anderemetalen.

# Corrosie op het grensvlak van de tussenmetalenvalt bij het verbinden van aluminium aan anderemetalen bij niet al te agressieve milieus mee. Tenaanzien van het 'normale' corrosiemechanisme(galvanische corrosie) bij het contact tussen tweeverschillende metalen dienen de standaardveiligheidsmaatregelen in acht te worden genomen.

# Er is veelal specialistische kennis en apparatuurnodig voor het vervaardigen van dit type ongelijk-soortige verbindingen.

kader 12.6 Aanbevelingen voor het lassen van alumi-nium aan andere metalen door middel vanhet 'indirect' lassen

aluminium worden bij het puntlassen tussenmetalengebruikt met een dikte van 1 tot 1,5 mm, meestalopgebouwd uit drie lagen (bijv. Fe/AlSi/AlMg). Depraktische uitvoering van het maken van deze ver-bindingen door middel van het puntlassen kenmerktzich over het algemeen door het instellen van lange-re lastijden dan voor de afzonderlijke materialennodig is. De verbinding wordt in één procesganggemaakt. Er is een interessante, in 1985 gepaten-teerde, manier voor het vervaardigen van ongelijk-soortige verbindingen door middel van rolnaadlassenvan bijvoorbeeld roestvast staal en nikkel en zijn le-geringen aan aluminium en zijn legeringen. Bij dezemethode wordt gebruikgemaakt van een tussenme-taal in de vorm van een gevlochten metalen matje.De combinatie van rolnaadlassen met tussenmetaalzorgt ervoor dat kwalitatief hoogwaardige verbin-dingen kunnen worden gemaakt. De dikte van hetbasismateriaal mag hierbij liggen tussen de 2 en150 mm terwijl de dikte van de cladlaag kan va-riëren tussen de 0,5 en 2 mm. Dit materiaal kan ookals tussenmateriaal worden gebruikt voor het ver-vaardigen van smeltlasverbindingen aan ongelijk-soortige metalen als vervanger van bijvoorbeeldexplosief gelaste tussenmaterialen. Deze metalenworden onder andere gebruikt in de petrochemischeindustrie voor het aanbrengen van liners in vaten,het bekleden van warmtewisselaars en het makenvan stroomvoerende overgangen. Ook bij het ultra-soonlassen en diffusielassen kunnen tussenmetalenworden gebruikt om verbindingen tot stand te bren-gen tussen ongelijksoortige metalen. Met name bijhet difussielassen worden soms zeer dunne tussen-metalen gebruikt in de vorm van folie of een coatingop een van de te verbinden metalen. Coatings wor-den vaak aangebracht door middel van elektrolyseof het zogenaamde opdampen (CDV = ChemicalVapor Deposition).Bij een toepassing waarbij succesvol onderling ver-schillende aluminiumgietlegeringen diffusie gelast zijn,werd gebruikgemaakt van zilver als tussenmetaal.Tussenmetalen kunnen bij het diffusielassen omverschillende redenen worden gebruikt, tabel 12.15geeft hiervan een overzicht.

Bij het verbinden van twee verschillende metalendoor middel van het diffusielassen kan het tussen-metaal de wederzijdse diffusie vertragen. Van dezevertraging wordt soms gebruikgemaakt om de vor-ming van intermetallische verbindingen te voorko-men of vanwege het opvangen van verschillendeuitzettingscoëfficiënten van de te verbinden meta-len, waardoor bindingsfouten worden voorkomen.Het gebruik van een laagsmeltend tussenmetaal isbelangrijk voor het diffusielassen in vloeibare toe-stand. Dit laagsmeltende materiaal moet samen metde te lassen metalen een legering vormen, om zo-doende een samenstelling te krijgen met een bedui-dend lager smeltpunt dan dat van de te verbindenmetalen. Bovendien verlopen de diffusieprocessen in

de vloeibare tussenlaag aanzienlijk sneller, zodat on-der andere de lastemperatuur kan worden verlaagd.Het tussenmetaal kan ook dienen als desoxidant ofabsorbeerder van vuil, indien een of beide te lassenmetalen niet in staat zijn de eigen oxidelaag of iederander 'vreemd' materiaal van het oppervlak te ver-wijderen. Bij het functioneren als breker van oxide-films wordt het metaal/metaal contact bevorderd.Het vergroten van het contact kan gebeuren door de'vullende' functie waardoor de contactvlakken ge-lijkvormig worden. Voor het lassen van ongelijk-soortige aluminiumlegeringen kan gebruikgemaaktworden van aluminium-, nikkel- en zilverfolies alstussenmetaal. Zilver als tussenmetaal heeft als voor-deel dat het met aluminium een vloeibare fase vormten door middel van diffusie, door de oxidelaag heenmet aluminium kan reageren.Uit het bovenstaande mag duidelijk zijn dat het, bijhet maken van dit soort verbindingen door middelvan het druklassen, vaak om specialistische toepas-singen gaat waarvoor specialistische kennis enapparatuur onontbeerlijk zijn. In kader 12.5 vindt ueen samenvatting van het lassen van aluminium-legeringen aan andere metalen door middel van het'indirect' lassen.

tabel 12.15 Invloed van een tussenmetaal op de lasverbinding bij het diffusielassen

gebied passief actief

metallurgisch diffusiebarrière vormen van een vloeistof met een laag smeltpunt ofdiffusiebevorderaar

chemisch oppervlaktedichtend middel desoxidatiemiddel of absoptiemiddel voor verontreinigingen

mechanisch zacht vulmiddel oxidehuidbreker

45

4 UNS=Unified Numbering System

Hoofdstuk 13Koper en koperlegeringen

Het lassen van koper en koperlegeringen stelt de uit-voerder vaak voor problemen. Dit geldt voor het las-sen van gelijksoortige en zeker voor het lassen vanongelijksoortige metalen, waarvan één of beide meta-len koper of een koperlegering is. In veel gevallen zijnde problemen die bij het lassen van ongelijksoortigekoperlegeringen kunnen optreden terug te voeren opde fysische en metallurgische eigenschappen van deafzonderlijke metalen. Hierdoor is het mogelijk, op ba-sis van het lassen van gelijksoortige koperlegeringenen de specifieke problemen die zich hierbij kunnenvoordoen, iets te zeggen over de problemen die kun-nen worden verwacht bij het lassen van ongelijksoor-tige koperlegeringen. De veelheid van koperlegeringenen combinaties maken het onmogelijk alle varianten tebespreken. Dit is ook niet nodig, omdat enerzijds veel

combinaties in de praktijk niet voorkomen en ander-zijds omdat aan sommige koperlegeringen beter hele-maal niet gelast kan worden. Van de combinaties diein de praktijk voorkomen, zullen in dit hoofdstuk debelangrijkste problemen worden besproken. Allereerstzullen de meest gebruikte koperlegeringen, hun code-ringen en hun lasbaarheid worden besproken. Zoalsgebruikelijk worden in de diverse landen verschillendenormen gehanteerd, die elk weer verschillende code-ringen aanhouden. Evenals bij aluminium wordt echterin internationaal verkeer meestal gebruikgemaakt vanéén codering. Was dit bij aluminium de codering vol-gens het IR (Internationaal Register), koper en koper-legeringen worden meestal aangegeven volgens deaanduiding van de UNS4.

13.1 Codering van koper en koper-legeringen

Tabel 13.1 [1] geeft een overzicht van de UNS code-ringen van koper en zijn legeringen. Omdat, per norm,

tabel 13.1 Overzicht van de door UNS gehanteerde coderingen, hun globale chemische samenstelling en een aantalcoderingen die in andere landen worden gehanteerd

UNS BS ISO DIN Am. naam samenstelling

Koper

C10200C11000C12000C12200

Cu-OfCu-ETP-2

Cu-DHP

Cu-OFCu-ETPCu-DLPCu-DHP

OF-CuE-Cu57/58SW-CuSF-Cu

OFCETPDLPDHP

99,95%Cu99,90%Cu99,90%Cu99,90%Cu

0,04%O20,008%P0,02%P

Berylliumkoper

C17500C17000C17200

C 112CB 101

CuCo2BeCuBe1.7CuBe2

CuCo2BeCuBe1.7CuBe2

High conductivityHigh strenghtSuper high strenght

96,90%Cu98,30%Cu98,10%Cu

0,6%Be1,7%Be1,9%Be

2,5%Co

Koper-Zink

C21000C22000C23000C24000C26000C26800C28000C44300C46400C67500C68700

CZ 125CZ 101CZ 102CZ 103CZ 106

CZ 109CZ 111CZ 112

CZ 110

CuZn5CuZn10CuZn15CuZn20CuZn30

CuZn40CuZn28Sn1CuZn38Sn1

CuZn20Al2

CuZn5CuZn10CuZn15CuZn20CuZn30CuZn33CuZn40CuZn28Sn1CuZn38Sn1

CuZn20Al2

GildingCommercial bronzeRed brassLow brassCartridge brassYellow brassMuntz metalAdmiralty brassNaval brassManganese bronzeAluminium brass

95%Cu90%Cu85%Cu80%Cu70%Cu65%Cu60%Cu71%Cu60%Cu58,5%Cu77,5%Cu

5%Zn10%Zn15%Zn20%Zn30%Zn35%Zn40%Zn28%Zn39,25%Zn39%Zn20,5%Zn

1%Sn0,75%Sn1,4%Fe2%Al

1%Sn0,06%As

0,1%Mn

Koper-Zink-Nikkel

C74500C75200C75400C75700C77000

NS 103NS 106NS 105NS 104NS 107

CuNi10Zn27CuNi18Zn20CuNi15Zn21CuNi12Zn24CuNi18Zn27

CuNi18Zn20

CuNi12Zn24CuNi18Zn27

Nickelsilver 65/10Nickelsilver 65/18Nickelsilver 65/15Nickelsilver 55/18Nickelsilver

65%Cu65%Cu65%Cu65%Cu55%Cu

25%Zn17%Zn20%Zn23%Zn27%Zn

10%Ni18%Ni15%Ni12%Ni18%Ni

Koper-Tin-Fosfor

C50500C51000C52100C52400

PB 102PB 104

CuSn5CuSn8 CuSn8

Phosporbronze EPhosporbronze APhosporbronze BPhosporbronze C

98,7%Cu95%Cu92%Cu90%Cu

1,3%Sn5%Sn8%Sn10%Sn

0,2%P0,2%P0,2%P0,2%P

Koper-Aluminium-IJzer

C61300C61400 CA 160

CuAl7Fe3SnCuAl8Fe3 CuAl8Fe3

Aluminium bronze DAluminium bronze D

89%Cu91%Cu

7%Al6-8%Al

3,5%Fe1,5-3,5%Fe

0,35%Sn1%Mn

Koper-Aluminium-Nikkel-IJzer

C63000CA 104

CuAl9Fe4Ni4 Aluminium bronze E 82%Cu 10%Al 5%Ni 3%Fe

Koper-Silicium

C65100C65500

CuSi21 Low Si bronze BHigh Si bronze A

98,5%Cu97%Cu

1,5%Si3%Si

Koper-Nikkel

C70400C70600C71300C71630C71500

CN 101CN 102CN 105CN 107

CuNi10Fe1MnCuNi25CuNi30Mn1Fe

CuNi44Mn1

CuNi5FeCuNi10Fe1MnCuNi25CuNi30Mn1Fe

CuNi44Mn1

Cupronickel 10

Cupronickel 30

92%Cu88,6%Cubal. Cubal. Cu70%Cubal. Cu

5-6%Ni9-11%Ni24-26%Ni29-32%Ni30%Ni43-45%Ni

1-1,5%Fe1,4%Fe<0,3%Fe0,4-1,0%Fe

<0,5%Fe

0,3-0,8%Mn1,0%Mn<0,5%Mn

0,5-1,5%Mn0,5-2,5%Mn

46

de coderingen nogal uiteenlopen, zijn de verschillendecoderingen die in de diverse normen worden gehan-teerd eveneens opgenomen in deze tabel. De indelingdie gemaakt is binnen deze tabel, is op basis van dechemische samenstelling van de verschillende koper-legeringen. De globale chemische samenstelling vande verschillende legeringen is eveneens opgenomen indeze tabel. Evenals bij aluminium komt er een Europe-se norm (EN) die een indeling geeft van de verschil-lende koperlegeringen op basis van hun lasbaarheid.Deze indeling is opgenomen in de internationale normCR/ISO TR 15608 (in Nederland als NPR 15608 uit-gegeven). Deze indeling is weergegeven in tabel 13.2.

Hoewel deze voorlichtingspublicatie specifiek gaatover het lassen van ongelijksoortige koperlegeringenlijkt het nuttig, vooral door de veelheid van koperlege-ringen, iets te zeggen over de specifieke problemendie deze legeringen met zich meebrengen bij het lassen.

13.2 Het lassen van koper en koper-legeringen

De lasbaarheid van koper en koperlegeringen is, zoalsbij alle andere metalen, afhankelijk van de chemischesamenstelling van de te lassen metalen. De algemeneregels die hierop van toepassing zijn, gelden ook voorhet lassen van gelijksoortige koperlegeringen.Daarnaast spelen, vooral bij het lassen van koper enkoperlegeringen, de fysische eigenschappen van demetalen een belangrijke rol bij het tot stand brengenvan de lasverbinding. Tabel 13.3 geeft een overzichtvan koperlegeringen en hun lasbaarheid in relatie toteen aantal verschillende lasprocessen.

13.2.1 Algemene aspecten bij het lassenvan koper

Met het toevoegen van legeringselementen wordtover het algemeen een verandering van de eigen-schappen van het materiaal beoogd. Meestal heeftmen, helaas, hierbij niet als eerste de lasbaarheid ophet oog. De toevoeging van sommige legeringsele-menten aan koper kan een aanzienlijke verslechteringvan de lasbaarheid geven.Berucht zijn in dit verband legeringselementen die deverspaanbaarheid verbeteren, waaronder: lood, bis-muth en tellurium. Het gaat hierbij meestal om toe-voegingen met een relatief laag smeltpunt. Kleinehoeveelheden (max 0,01%) zijn vaak al voldoende omde lasbaarheid aanzienlijk te verslechteren, doordat de

genoemde toevoegingen ervoor zorgen dat de kans opwarmscheuren toeneemt.

Toevoegingen van lood zijn het meest gevaarlijk, waar-door als regel aan loodhoudende koperlegeringen nietwordt gelast. Of en in welke mate de lasbaarheidwordt beïnvloed door het toevoegen van andere lege-ringselementen aan koper, is sterk afhankelijk van desoort en de hoeveelheid van deze legeringselementen.Hierop wordt bij het bespreken van de diverse koper-legeringen nog teruggekomen.

Naast de chemische samenstelling spelen nog een aan-tal andere belangrijke factoren een rol bij het lassenvan koper en koperlegeringen. Deze factoren zijn ookvan belang bij het lassen van ongelijksoortige koper-legeringen, daar deze de basis vormen van het lassenvan koper en zijn legeringen. Naast de chemischesamenstelling spelen de fysische eigenschappen vankoper en zijn legeringen een belangrijke rol bij hetlassen, waarbij met name de grote warmtegeleidings-en uitzettingscoëfficiënt voor tal van problemen kun-nen zorgen bij de uitvoering van het lassen. Een aan-tal van deze aspecten wordt hiernavolgend toegelicht.

De grote uitzettingscoëfficiënt van koper en koper-legeringen (gemiddeld 1,5x staal) zorgt ervoor dattijdens het stollen van het materiaal de krimpvervor-mingen aanzienlijk zijn, een effect dat nog versterktwordt door de grote stollingskrimp van koper (gemid-deld 2x staal). Er zijn natuurlijk mogelijkheden om dittegen te gaan (inklemmen), dit houdt echter wel indat het inwendige spanningsniveau van de verbindingaanzienlijk wordt verhoogd. In sommige gevallen kanhet afkoelen van het materiaal na het lassen gecon-troleerd worden uitgevoerd om vervormingen en rest-spanningen zo gelijkmatig mogelijk over het materiaalte verdelen.

Constructeurs moeten bij het toepassen van koper enkoperlegeringen in hun constructies rekening houdenmet het ontwerpen van lasnaden hiervoor. De grotewarmtegeleidbaarheid van het materiaal zorgt ervoordat de warmte snel wordt afgevoerd tijdens het las-sen, waardoor over het algemeen grote openingshoe-ken noodzakelijk zijn. Dit geldt voor koper en inmindere mate voor de verschillende koperlegeringen.Omdat er een groot verschil is in warmtegeleidbaar-heid van de verschillende koperlegeringen (tussenkoper en koper-siliciumlegeringen een factor 10) ishet noodzakelijk, per type legering, de optimale las-naad aan te brengen. Het streven moet er echter altijdop gericht zijn een zo klein mogelijk lasnaadvolume

tabel 13.2 Basismateriaal indeling van koper en koperlegeringen volgens CR/ISO TR 15608 t.b.v. de lastechniek

groep subgroep type koper en koperlegeringen

31 koper met hooguit 6% Ag en 3% Fe

32

CuZn legeringen

32.1 CuZn binaire legeringen

32.2 CuZn complexe legeringen

33 CuSn legeringen

34 CuNi legeringen

35 CuAl legeringen

36 CuNiZn legeringen

37 Cu legeringen met minder dan 5% legeringselementen die niet in groep 31 tot en met 36 vallen

38 Cu legeringen met meer dan 5% legeringselementen die niet in groep 31 tot en met 36 vallen

47

tabel 13.3 Lasbaarheid van een aantal koper en koperlegeringen met verschillende lasprocessen

legering gangbare benamingbijzonderheden/globale chemischesamenstelling

lasbaarheid

TIG MIG/MAG punt-lassen

rolnaad-lassen

C10200 zuurstofvrij koper OFC 1) + + NA NA

C11000 zuurstofvrij koper ETP 2) + + NA NA

C12000 zuurstofvrij koper DLP 3) ++ ++ NA NA

C12000 zuurstofvrij koper DHP 4) ++ ++ NA NA

C17500 koper-beryllium Co Be 2.5 0.6 +/– +/– NA NA

C17000 koper-beryllium Be 1,7 + + +/– +/–

C17200 koper-beryllium Be 1,9 + + +/– +/–

C21000 messing (Gilding) Zn 5% + + NA NA

C22000 messing (Commercial bronze) Zn 10% + + NA NA

C23000 messing (Red brass) Zn 15% + + +/– NA

C24000 messing (Low brass) Zn 20% + + +/– NA

C26000 messing (Cartridge brass) Zn 30% +/– +/– + NA

C26800 messing (Yellow brass) Zn 35% +/– +/– + NA

C28000 messing (Muntz Metal) Zn 40% +/– NA +/– NA

C46400 messing-tin (Naval brass) Zn Sn 39 1 +/– +/– + +/–

C67500 messing-mangaan (Manganese bronze) Zn Fe Sn Mn 39 1 1 0,1 +/– +/– + +/–

C75200 nikkel-zilver (Nieuwzilver) Ni Zn 18 17 +/– +/– + +/–

C50500 (fosfor)brons Sn P 1,3 0,2 + + + +/–

C51000 (fosfor)brons Sn P 5 0,2 + + + +/–



gunmetal Sn 10 Zn 2 + + + +/–

C61400 aluminiumbrons Al Fe Mn 7 2,5 1 +(AC) ++ + +

C63000 aluminiumbrons Al Ni Fe 10 5 3 +(AC) ++ + +

C65500 siliciumbrons Si Mn 3 1 ++ ++ ++ ++

C70600 koper-nikkel (Cunifer) Ni Fe Mn 10 1 1 ++ ++ + +

C71500 koper-nikkel (Cunifer) Ni Mn 30 1 ++ ++ ++ ++

1) OFC = Oxygen Free Copper2) ETP = Electrolytic Tough Pitch3) DLP = Phosphorus deoxidized Low residual Phosohorus4) DHP = Phosphorus deoxidized High residual Phosphorus++ = uitstekend lasbaar+ = goed lasbaar+/– = redelijk lasbaarNA = Niet Aanbevolen

toe te passen. Dit wordt ingegeven door economischeoverwegingen maar met name, bij koper, om te voor-komen dat er grote vervormingen van de te lassendelen optreden na het lassen.De grote warmtegeleidbaarheid is eveneens van in-vloed op tal van andere parameters die direct te ma-ken hebben met het lassen. Zo zal het, bij groteremateriaaldikten, noodzakelijk zijn het materiaal voor tewarmen of kan worden gekozen voor het toevoegenvan helium aan het beschermgas. Soms wordt voorhet TIG lassen van koper ook wel stikstof als be-schermgas gebruikt. Zowel het gebruik van helium alsstikstof berusten op het feit dat het lassen onder dezebeschermgassen een hogere boogspanning en daar-

mede een groter boogvermogen geeft. Dit is goed tezien in figuur 13.1 waar de boogspanning van eenTIG lasboog is uitgezet onder verschillende bescherm-gassen bij een gelijke booglengte.

Een misverstand is om te veronderstellen dat eenhoge stroomsterkte al voldoende is om het materiaalvoor te warmen en dat het voorwarmen hiermede kanworden voorkomen. Tot op zekere hoogte is dit waar,toch moet worden gewaarschuwd voor het gebruikvan extreem hoge stroomsterkten, zoals bijvoorbeeldbij het lassen op backingmaterialen nogal eens wordtgedaan. Het gevaar bestaat hierbij dat, door turbu-lentie, de kwaliteit van de lasverbinding sterk wordtverminderd (verhoogde poreusheid).

48

figuur 13.1 Boogspanning van een TIG lasboog onderverschillende beschermgassen, bij gelijkebooglengten

Omdat koper bij hoge temperaturen zeer sterk oxi-deert, is het noodzakelijk zowel de laszijde als detegenlaszijde op een adequate manier te beschermentegen zuurstof. Het gebruik van backinggas is bijkoper en koperlegeringen dus altijd noodzakelijk omoxidatie van het lasbad aan de achterzijde te voorko-men. Argon is verreweg het meest gebruikte backing-gas bij het lassen van koper en zijn legeringen. De be-scherming is alleen effectief als de juiste hoeveelhedenbackinggas worden aangehouden. Hier geldt de regeldat overdaad schaad, omdat er bij teveel backinggashet risico aanwezig is dat er zuurstof wordt meegezo-gen naar de omgeving van de las, hetgeen onmiddel-lijk aanleiding geeft tot het oxideren van het materi-aal. Backingmaterialen in de vorm van strippen, ringenen andere uitvoeringsvormen worden bij koper en ko-perlegeringen veelvuldig gebruikt. Met name als hetom koperlegeringen gaat die een dunvloeibaar smelt-bad geven (o.a. aluminiumen siliciumbronzen) is hetgebruik van backingmaterialen aan te bevelen.Afhankelijk van de toepassing kan het backingmate-riaal van een gelijke chemische samenstelling zijn alsde te lassen legeringen, maar ook roestvaststalen enkeramische backingmaterialen worden gebruikt.

Mechanische eigenschappen van verbindingen inkoper en koperlegeringen

Evenals bij aluminium is het op een aantal manierenmogelijk koper aanzienlijk in sterkte te verhogen,door: legeren; koud vervormen; veredelen (afschrikharden en precipitatieharden).

Afhankelijk van de manier waarop de sterkte van delegering is verkregen, heeft het lassen meer of min-der invloed op de sterkte van het materiaal. Als eraan koper en koperlegeringen wordt gelast in dezachtgegloeide toestand, treedt er nauwelijks eenverlies aan sterkte van de verbinding op en magworden gerekend met de sterkte van het basismate-riaal. Moet er aan koudvervormde koperlegeringenworden gelast, dan neemt de sterkte door het smelt-lassen af tot nagenoeg de sterkte in zachtgegloeidetoestand. Dit wordt veroorzaakt door het uitgloeienen rekristalliseren van het materiaal in de WBZ(warmtebeïnvloede zone), waarbij de grootte vandeze zone afhankelijk is van de hoeveelheid inge-brachte warmte tijdens het lassen. Bij het lassenaan veredelbare legeringen, waarvan de sterkte isverkregen door een warmtebehandeling, wordt desterkte door het smeltlassen eveneens ongunstig

beïnvloed, omdat de toegevoegde warmte het resul-taat van de veredeling plaatselijk teniet doet, danwel een ongewenste harding veroorzaakt bij som-mige koperlegeringen. Veredelbare legeringen bevat-ten over het algemeen beryllium, chroom, borium,nikkel, silicium en zirkonium. Bij voorkeur moetendeze legeringen worden gelast en aansluitend wor-den veredeld (een en ander afhankelijk van de ge-wenste mechanische eigenschappen). Als algemeneregel kan worden gesteld dat de sterkte van de ver-binding in koper en zijn legeringen na het lassenovereenkomt met de sterkte van de metalen inzachtgegloeide toestand. Soms is de sterkte echtergroter. In het bijzonder is dit het geval bij veredel-bare typen als de C61300, C61400 en C63000(aluminiumbronzen).

WarmscheurenKoperlegeringen met een groot smelttraject (koper-tin, koper-nikkel) zijn over het algemeen gevoeligvoor het ontstaan van warmscheuren in de las. Hetmechanisme hiervan is niet anders dan bij anderemetalen die gevoelig zijn voor warmscheuren. Hetfeit dat koper echter een veel grotere krimp heeftmaakt het extra gevoelig voor warmscheuren.De kans op warmscheuren kan worden beperkt doorervoor te zorgen dat de spanningen tijdens het las-sen zo klein mogelijk zijn (niet opgespannen lassen).Ten aanzien van het aanbrengen van hechtlassenwordt verwezen naar de paragraaf over het hechten.Tevens heeft de keuze van het juiste lastoevoeg-materiaal een grote invloed op het beperken van dewarmscheurgevoeligheid van het materiaal. Bijkoper-nikkellegeringen kan met name een onvol-doende reiniging van de materialen, het lastoevoeg-materiaal en eventueel het backingmateriaal ervoorzorgen dat er warmscheuren ontstaan tijdens hetlassen. In dit verband is het ook aan te beveleneenmaal gereinigde materialen niet meer met blotehanden aan te pakken op de plaatsen waar moetworden gelast. Denk ook aan het gebruik van ver-ontreinigde handschoenen bij het TIG lassen, dit kanaanleiding zijn tot vervuiling van het lastoevoeg-materiaal.

PoreusheidSommige elementen zoals zink, tin, cadmium enfosfor hebben een laag kookpunt. Het verdampenvan deze legeringselementen tijdens het lassen kanresulteren in poreusheid in de lassen. Bij koperlege-ringen, die deze legeringselementen bevatten, kande kans op poreusheid worden verminderd door meteen zo gering mogelijke warmte-inbreng te lassen enhet gebruik van een lastoevoegmateriaal met eenbeperkt gehalte aan deze legeringselementen.

OppervlaktegesteldheidOlie, vet en oxiden op het oppervlak van het mate-riaal moeten altijd voor het lassen worden verwij-derd. Het ontvetten van het koper kan op vele ma-nieren plaatsvinden en met diverse middelen, zoalsalcohol, aceton en eventueel alkalische middelen.Borstelen of schuursponsjes zijn uitstekende metho-den om de oxiden te verwijderen. Deze moeten danwel van roestvast staal of koper zijn om contamina-tie te voorkomen. Met name de koper-nikkellegerin-gen moeten voor het lassen zeer goed worden gerei-nigd en geborsteld. Ook aantekeningen op of in delasnaad met viltstiften of andere materialen moetenvoor het lassen worden verwijderd, daar dit een oor-zaak kan zijn van slechte lasverbindingen of lateroptredende corrosie. Wil men koper en koperlege-ringen met een acceptabele kwaliteit kunnen lassen,

49

dan is het niet alleen noodzakelijk hoge eisen aan deoppervlaktegesteldheid van de te lassen materialente stellen, maar ook aan het lastoevoegmateriaal.Het lastoevoegmateriaal moet altijd geconditioneerdworden opgeslagen (minimaal 10°C en een relatievevochtigheid van <50%). Bij het MIG lassen moet delasdraad goed gespoeld zijn en mogen er geen knik-ken in de draad voorkomen om draadstoringen toteen minimum te beperken. Het verdient aanbevelingzo snel mogelijk na het reinigen van de materialenmet het lassen te beginnen. Het reinigen moet nietalleen beperkt blijven tot de lasnaad. Ook de directeomgeving van de lasnaad aan zowel de bovenkantals de achterzijde moet, over een afstand van mini-maal 2 centimeter, worden schoongemaakt. Als erwordt gebruikgemaakt van een backingstrip, danmoet deze voldoende gereinigd zijn.

LastoevoegmaterialenKoper wordt over het algemeen gelast met lastoe-voegmateriaal waaraan desoxidanten (meestal fos-for ca. 0,15% en silicium ca. 0,5%) zijn toegevoegdom de aanwezige restzuurstof te kunnen binden.

Omdat er zeer veel koperlegeringen zijn, is ook hetassortiment lastoevoegmaterialen uitgebreid. Dekeuze van het juiste lastoevoegmateriaal is, zoalsbijna altijd, afhankelijk van veel factoren. Hierbijspelen vooral de vereiste mechanische eigenschap-pen en corrosievastheid van de verbinding een be-langrijke rol. De keuze van het lastoevoegmateriaalis echter ook van grote invloed op het voorkomenvan warmscheuren en het beperken van poreusheidin het lasmetaal. Met de juiste keuze van het lastoe-voegmateriaal is het mogelijk bij het lassen aan bij-voorbeeld messing de hoeveelheid zinkdampen tebeperken, hetgeen gebeurt door het toepassen vaneen lastoevoegmateriaal met een afwijkende chemi-sche samenstelling. Ook het ontzinken van het mes-sing kan door de juiste keuze van het lastoevoeg-materiaal worden beperkt (Si-houdend).Bij het lassen van koper en zijn legeringen aan ande-re metalen is een juiste keuze van het lastoevoeg-materiaal eveneens van zeer groot belang en kanhet verschil betekenen tussen een goede en slechtelasverbinding, zie § 13.4.4. Hoog nikkelhoudendelastoevoegmaterialen geven, vooral bij het MIG las-sen, bolle lassen door het stroperige karakter vanhet lasmetaal, dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld

lastoevoegmaterialen van aluminiumbrons ofsiliciumbrons. Enige veel gebruikte lastoevoegmate-rialen voor het lassen koper en zijn koperlegeringenstaan vermeld in tabel 13.4.

HechtenDe grote lineaire uitzettingscoëfficiënt van koper enkoperlegeringen zorgt ervoor dat de krimpvervormin-gen na het lassen aanzienlijk zijn. Hiermee hebbenwe ook te maken bij het hechten. Het zijn dan ookde grote krimpvervormingen tijdens het lassen vankoper en koperlegeringen die ervoor zorgen dat er inde meeste gevallen moet worden gehecht.Tussen de maatregelen die moeten worden genomenbij het lassen van koper en koperlegeringen en hethechten is in principe geen verschil, omdat de hech-ten deel uitmaken van de uiteindelijke verbinding,dus: goed reinigen voorafgaande aan het lassen eneventueel voorwarmen van de materialen. Het ver-dient aanbeveling de kop en krater van de hechtlas-sen uit te slijpen, zodat een vloeiende overgang vande las naar de hechten wordt verkregen.De lengte van de hechtlassen moet niet te kleinworden genomen, daar er anders kans op scheurenvan de hechten aanwezig is. Als vuistregel kan eenhechtlengte van minimaal de plaatdikte worden aan-gehouden. In de praktijk zal echter een hechtlengtevan twee maal de plaatdikte realistischer zijn. Desteek tussen de hechten bedraagt in de meeste ge-vallen maximaal 8 maal de plaatdikte. Na het hech-ten moeten de hechtlassen en hun directe omgevingopnieuw worden geborsteld.

Kader 13.1 geeft een overzicht van de belangrijkstealgemene aanbevelingen voor het lassen van koperen koperlegeringen. Deze algemene aanbevelingenzijn natuurlijk ook geldig voor het lassen van onge-lijksoortige koperverbindingen.

13.2.2 Het lassen van koper en koper-legeringen

Bij het lassen van koper en koperlegering spelen, pertype, verschillende aspecten een belangrijke rol alshet gaat om het lassen en de uiteindelijke kwaliteitvan de verbinding. Hiernavolgend worden in het kortde belangrijkste aspecten besproken die samenhangenmet het gasbooglassen van koper en koperlegeringen.Deze aspecten zijn ook van belang bij het lassen van

tabel 13.4 Enige veel gebruikte lastoevoegmaterialen voor het lassen van koper en koperlegeringen, hun aanduiding,toepassingsgebied en globale chemische samenstelling

lastoevoegmateriaal AWS aanduidingAWS A5.27 A5-6 en A5-7

globale chemische samenstelling toepassing o.a.

koper ERCu Cu98 AgSiP C10200C11000

fosforbrons ERCuSn-A Cu94 SnP 6 C51000C52100C52400

aluminiumbrons ERCuAl-A2ERCuAl-A3ERCuAl-B

Cu88 AlFe11 2--

C61300C61400

aluminiumbrons ERCuNiAl - C63000

siliciumbrons ERCuSi-A Cu94 SiZnSnMn 4 2 2 2 C65500

koper/nikkel ERCuNi Cu55 NiFe 32 1 C70600C71500

messing ERCuAl-A Cu88 AlFe8 1 C46400

messing ERCuAl-A2 Cu88 AlFe11 2 C67500

50

# Lood, bismuth en tellurium toevoegingen aan koperverslechteren de lasbaarheid zeer sterk.

# Ten gevolge van de grote uitzettingscoëfficiënt(1,5x staal) en de grote krimp (2x staal) moet reke-ning worden gehouden met grote vervormingen ofeen hoog inwendig spanningsniveau.

# Lasnaadvormen moeten worden aangepast op hettype koperlegering en wel hoe groter de warmtege-leidbaarheid van de materialen des te groter deopeningshoek.

# Basismaterialen altijd ontvetten en borstelen, vlakvoor het lassen.

# Altijd backinggas gebruiken bij het maken van dedoorlassing bij het gasbooglassen. Ook backinggasblijven gebruiken bij het maken van de eerste vul-lagen.

# De mechanische eigenschappen van de verbindingzijn niet veel hoger dan die van de zachtgegloeidetoestand.

# Voorkómen van warmscheuren: Niet opgespannenlassen, zo laag mogelijke warmte inbreng (pas welop voor bindingsfouten!), juiste lastoevoegmateri-aal, goed reinigen van de materialen.

# Opslag lastoevoegmateriaal: geconditioneerd(10°C, relatieve vochtigheid <50%).

# De keuze van het lastoevoegmateriaal is zeerbelangrijk uit het oogpunt van: Lasbaarheid, sterkte,corrosievastheid, verkleuring.

# Voorkom bindingsfouten door het gebruik van dejuiste lasparameters in combinatie met een goedelasnaadvorm.

kader 13.1 Algemene aanbevelingen voor het lassenvan koper en koperlegeringen

ongelijksoortige koperlegeringen waarbij problemensoms versterkt en soms verzwakt worden.

KoperBij de gasbooglasprocessen is de gasbeschermingvan essentieel belang om een kwalitatief goede ver-binding tot stand te kunnen brengen. Als de gasbe-scherming onvoldoende is, zijn het vooral de zuur-stof en waterstof die problemen geven bij het lassenvan koper en koperlegeringen. In vloeibare toestandkan koper, evenals aluminium, grote hoeveelhedenvan deze gassen in oplossing houden. Door de terug-lopende oplosbaarheid van deze gassen vanuit devloeibare fase, kunnen eenmaal opgeloste gassenvaak onvoldoende uit het smeltbad verdwijnen, het-geen aanleiding geeft tot ernstige poreusheid in delas. Het is dus zaak ervoor te zorgen dat deze gas-sen niet in het vloeibare smeltbad terecht kunnenkomen. Andere gassen zoals argon, helium, stikstof,koolmonoxide en kooldioxide kennen dit bezwaarniet, omdat ze niet in vloeibaar koper oplossen. Deaanwezigheid van zeer geringe hoeveelheden zuur-stof (0,04%) in koper zorgt ervoor dat er koperoxi-de, ook wel koperoxiduul genoemd, wordt gevormd,dat met koper een laagsmeltend eutecticum vormt.Dit laagsmeltende eutecticum zet zich als een brosbestanddeel af op de korrelgrenzen.Reeds bij 0,4% zuurstof wordt een 100% koper-koperoxide eutecticum verkregen. Is koperoxiduulreeds aanwezig in het uitgangsmateriaal of wordtdit tijdens het lassen gevormd, dan zal de inge-brachte laswarmte ervoor zorgen dat het gevormdeeutecticum in het lasmetaal en de warmtebeïnvloe-de (WBZ) tot smelten wordt gebracht, waardoor erwarmscheuren in het koper kunnen ontstaan.Dit, en het feit dat zuurstofhoudend koper alleen inoxiderende milieus mogen worden toegepast, is dereden dat er aan zuurstofhoudend koper bijna nietwordt gelast.

Waterstof in koper is de veroorzaker van de zoge-naamde 'waterstofziekte'. Door de geringe afmetin-gen van de waterstofatomen kunnen deze makkelijkin het vaste koper bewegen. Ook kan waterstof, bijverhoogde temperaturen, eenvoudig in het koperbinnendringen, iets dat bij het voorwarmen van ko-per wel eens over het hoofd wordt gezien. Waterstofreageert met koperoxide onder de vorming van wa-terdamp. De ingevangen waterdamp bevindt zichonder hoge druk in het koper, waardoor plaatselijkde spanningen zo hoog kunnen oplopen, dat erscheuren in het koper ontstaan. Dit verschijnselwordt de waterstofziekte van koper genoemd. Dit isde reden dat koper en koperlegeringen niet metwaterstofhoudende beschermgasmengsels mogenworden gelast. Ditzelfde geldt natuurlijk ook voorhet gebruik van backinggas. Het voor roestvast staalveel gebruikte formeergas (N2+H2) is als backinggasvoor koper en koperlegeringen taboe. Uit het voor-gaande mag duidelijk zijn dat een optimale gasbe-scherming bij het gasbooglassen van koper vanessentieel belang is om een goede lasverbinding totstand te kunnen brengen. Dit geldt zowel voor hetbeschermgas als voor het gebruik en aanbrengenvan het backinggas. Boven 3 mm wordt meestaleen hoog gedesoxideerd koper (ECRu, met max.0,15% P en max. 0,5% Si) als toevoegmateriaalgebruikt. Ook andere hoog gedesoxideerde lastoe-voegmaterialen kunnen worden gebruikt, maar ge-ven een lagere elektrische geleiding, een groterkleurverschil, maar wel een sterkere lasverbinding.Zuurstofvrij koper en gedesoxideerd koper zijn goedTIG en MIG te lassen. Bij voorkeur worden argon-helium mengsels als beschermgas gebruikt, omdatdaarmede een schoon en dunvloeibaar lasbad wordtverkregen met weinig kans op insluitingen en/ofporeusheid. Bij materiaaldikten groter dan 4 mmwordt over het algemeen voorgewarmd en wel hetliefst aan de tegenlaszijde. De voorwarmtempera-tuur is afhankelijk van de materiaaldikte en looptvan ca. 100°C tot ca. 500°C. Bij het lassen aangrotere materiaaldikten moet veelal tijdens hetlassen nog worden bijgewarmd.

Koper-zinklegeringen (messing)Het toevoegen van zink aan koper vermindert delasbaarheid. Naarmate het zinkgehalte toeneemt,neem de lasbaarheid af. Als vuistregel kan wordengehanteerd dat de lasbaarheid (MIG/TIG) tot ca. 3%zink toevoegingen goed is en tot 20% redelijk, ter-wijl bij hogere zinkpercentages rekening moet wor-den gehouden met een zeer sterke toename van deporeusheid ten gevolge van het vormen van zink-dampen tijdens het lassen. In vergelijking met hetlassen van koper is de benodigde warmtetoevoer bijdeze legeringen veel lager en zijn de problemen metzuurstof en waterstof bij het lassen minder. De op-losbaarheid van waterstof is relatief laag en zinkwerkt desoxiderend. De aanwezigheid van alumi-nium verlaagt de lasbaarheid door de vorming vanhoogsmeltende sterk hechtende aluminiumoxiden eneen dikker vloeibaar smeltbad. Hoewel toevoegingvan helium aan het beschermgas uit het oogpuntvan warmtetoevoer meestal niet direct noodzakelijkis, worden bij het MIG lassen soms argon-heliumbeschermgasmengsels gebruikt om de hoeveelheidzinkdamp in de lasrook te beperken. Als toevoegma-teriaal worden alleen zinkvrije legeringen gebruikt.Bij het TIG en MIG lassen worden meestal fosfor-brons (ERCuSn-A) of koper/nikkel (ERCuNi), met 10tot 30% nikkel, gebruikt bij lagere zinkgehalten ensiliciumbrons (ERCuSi-A) bij de hogere zinkgehalten,waarbij silicium helpt om de vorming van zinkdamp

51

te beperken. Als fosfor aan messing wordt toege-voegd, kan het ontzinken tijdens het lassen van hetmateriaal worden beperkt. Indien een lastoevoeg-materiaal wordt gebruikt met een afwijkende chemi-sche samenstelling ten opzichte van het basismate-riaal, wordt altijd een las verkregen die afwijkendvan kleur is ten opzichte van het omliggende mate-riaal. De bij het lassen van koper-zinklegeringen vrij-komende giftige zinkdampen moeten zorgvuldigworden afgezogen. Er wordt bij het MIG lassenmeestal niet voorgewarmd, terwijl bij het TIG lassenvanaf 6 mm materiaaldikte pas voorgewarmd hoeftte worden op 200 tot ca. 300°C.

Koper-tin-fosforlegeringen (brons)Tin zorgt voor een proportionele toename van dewarmscheurgevoeligheid bij het lassen. Dit geldtniet alleen voor legeringen waarin alleen tin als lege-ringselement aanwezig is (brons), maar ook voorandere koperlegeringen (messing) waaraan tin alslegeringselement is toegevoegd. Kleine hoeveelhe-den fosfor (max. 0,05 %) worden vaak aan kopertoegevoegd om de aanwezige zuurstof te binden(desoxideren) en er op die manier voor te zorgen dater geen koperoxide kan worden gevormd. In dezezin is dit element dus gunstig voor de lasbaarheidvan koperlegeringen. In de hoeveelheden waarinfosfor normaal in koper zit, heeft het nauwelijksinvloed op de lasbaarheid. Fosfor mag niet in grotehoeveelheden worden toegevoegd, omdat het be-perkt oplosbaar is in koper en de warmvastheid vanhet koper negatief beïnvloed. Koper-tin-fosforlege-ringen hebben een groot stoltraject, waardoor ze ge-voelig zijn voor warmscheuren, vooral indien inge-klemde of starre delen worden gelast. Als lastoe-voegmateriaal wordt fosforbrons gebruikt, zowelvoor het TIG en MIG lassen. Als beschermgas voorhet TIG en MIG lassen wordt als regel argon ge-bruikt. Voor fosforbrons is een hogere lasstroomen/of een lagere lassnelheid vereist dan voor deoverige typen. Dit in verband met de drie tot viermaal hogere warmtegeleidbaarheid van deze lege-ring. Bij het lassen van zware delen moet men eenmaximale voorwarmen interpasstemperatuur van200°C aanhouden. Om een maximale taaiheid vande las te verkrijgen, is het noodzakelijk na het lassente gloeien op 480-500°C gevolgd door snel afkoelen.

Vergeleken met zink verdampt tin minder snel engeeft om deze reden minder poreusheid bij het las-sen. Dat wil echter niet zeggen dat koper-tinlege-ringen ongevoelig zijn voor poreusheid.Koper-tinlegeringen nemen in gesmolten toestandmakkelijk waterstof op, waardoor poreusheid kanontstaan. Een goede gasbescherming (boven- enonderzijde) is derhalve een absolute noodzaak.Teneinde de warmscheurgevoeligheid te verkleinen,is het raadzaam met een zo laag mogelijke warmte-inbreng te lassen, dus liefst een zo klein mogelijksmeltbad en een zo hoog mogelijke lassnelheid. Ditis helaas in tegenspraak met datgene wat wenselijkis om de hoeveelheid poreusheid in de las zoveelmogelijk te beperken, terwijl ook het gevaar voorbindingsfouten bij een lage warmte-inbreng toe-neemt. Als toevoegmateriaal wordt voor het lassenvan koper-tinlegeringen meestal een fosforbrons(ERCuSn-A) gebruikt met circa 6 tot 7% Sn. Onderbepaalde condities (milieu, temperatuur, spannings-niveau) kan bij gelaste koper-tinlegeringen span-ningscorrosie optreden, het is in dit geval aan tebevelen de legering, na het lassen, spanningsarm tegloeien (30 - 60 minuten -afhankelijk van de mate-riaaldikte- op ca. 250°C).

Koper-aluminium-ijzer en koper-aluminium-nikkel-ijzerlegeringen (aluminiumbronzen)

Afhankelijk van het aluminiumgehalte onderscheidtmen bij koper-aluminiumlegeringen één-fase lege-ringen (Al < 8%) en twee-fase legeringen. De één-fase legeringen zijn over het algemeen moeilijk telassen (gevaar voor warmscheuren in het trajecttussen de 500 en 700°C). Als aan dit type legerin-gen moet worden gelast, kan het beste een lastoe-voegmateriaal worden gekozen met een twee-fasigesamenstelling (> 8% Al). In koperlegeringen metmeer dan ca. 8% aluminium kunnen met het TIG enMIG lassen goede lasverbindingen worden gemaakt.In tegenstelling tot de meeste koperlegeringen is dewarmtegeleidbaarheid van aluminiumbrons vrijwelgelijk aan die van staal, zodat de benodigde warmte-toevoer voor het lassen geen problemen geeft. Ookhoeft er om deze reden niet te worden voorgewarmd(pas boven de 20 mm materiaaldikte). Het verdientaanbeveling dit type legeringen niet te lassen metstikstofhoudend beschermgas, omdat hierbij de vor-ming van aluminiumnitriden in het materiaal wordtbevorderd. Ditzelfde geldt als er moet worden gelastaan koperlegeringen waarin zich borium bevindt. Bijhet lassen aan koper-aluminiumlegeringen moet mener rekening mee houden dat het gevormde alumi-niumoxide een hoog smeltpunt heeft en zeer taai is.Dit wordt versterkt naarmate het aluminiumgehaltehoger is. Dit is de reden dat bij het TIG lassen vandit soort legeringen wisselstroom wordt gebruikt.

Koper-siliciumlegeringen (siliciumbrons)Silicium heeft een gunstig effect op de lasbaarheidvan koper vanwege zijn desoxiderend vermogen enhet verbeteren van de bevochtiging tijdens hetlassen. Silicium zorgt voor een afnemende warmte-geleidbaarheid van het koper, waardoor de lasbaar-heid over het algemeen wordt bevorderd en voor-warmen niet nodig is. Van al de koperlegeringenworden de koper-siliciumlegeringen als het bestlasbaar beschouwd. Toch kunnen in het tempera-tuurtraject tussen de 800 tot 950°C warmscheurenoptreden. Het is dus zaak dit gebied zo snel mogelijkte doorlopen. Hoewel het lasbad zelf dunvloeibaaris, moet toch rekening worden gehouden met hettaaie, dikvloeibare siliciumoxide dat op het lasbadaanwezig kan zijn. Over het algemeen gebruikt menlastoevoegmateriaal met hoog siliciumgehalte, maarmen kan ook lastoevoegmateriaal met dezelfde sa-menstelling als het basismateriaal gebruiken. MetTIG-lassen worden de beste resultaten bereikt enheeft men de minste problemen met de vorming vansiliciumoxide. Het MIG lassen geeft echter ookgoede resultaten mits tussen de opeenvolgende la-gen het lasoppervlak goed wordt gereinigd met bij-voorbeeld een roterende roestvaststalen borstel. Bijhogere lassnelheden kunnen, vooral bij MIG lassen,warmscheuren optreden. Door verlagen van de las-snelheid en/of het pendelend lassen is dit meestal tevoorkomen. Het pendelend lassen zorgt ervoor dateen dendritische lasstructuur wordt voorkomen eneen meer cellulaire structuur wordt gevormd dieminder gevoelig is voor warmscheuren. Evenals dekoper-zinklegeringen zijn ook gelaste koper-silicium-legeringen onder bepaalde condities gevoelig voorspanningscorrosie; het is in dit geval aan te bevelendeze legeringen, na het lassen, spanningsarm tegloeien (30 minuten op ca. 200°C).

Koper-nikkellegeringen (o.a. cunifer)Vrijwel alle booglastechnieken worden toegepastvoor het lassen van koper-nikkellegeringen. Dewarmtegeleidbaarheid komt vrijwel overeen met die

52

Koper# Bij het lassen van zuurstofhoudend koper is de kans

op warmscheuren groot.# Geen waterstofhoudend beschermgas- of backing-

gasmengsels gebruiken.# Lassen met een gedesoxideerd (fosfor, silicium) las-

toevoegmateriaal.# Voorwarmen, afhankelijk van de materiaaldikte, op

ca. 100 - 500°C.

Messing (CuZn)# Poreusheid in de las moeilijk te vermijden, tot 20%

zink redelijk lasbaar.# Lasboog op het smeltbad richten om zink uitdampen

te beperken, denk wel om de inbranding.# Nooit zinkhoudende lastoevoegmaterialen gebruiken

(poreusheid), wel siliciumbrons, fosforbrons of cunifer.# Meestal niet voorwarmen.# Goed afzuigen.

Brons (CuSn)# Naarmate het tingehalte hoger wordt, is er meer

kans op warmscheuren.# Fosfor gedesoxideerd lastoevoegmateriaal gebruiken.# Met een zo laag mogelijke warmte-inbreng lassen.# Meestal niet voorwarmen.# Voor een maximale ductiliteit gloeien op ca. 490°C.

Cunifer (CuNiFe)# Altijd gevaar voor warmscheuren.# Materialen zeer goed schoonmaken.# Pas of met het maken van aantekeningen in of in de

buurt van de lasnaadkanten.# Lastoevoegmateriaal met 30% nikkel en 0,2 tot

0,5% Ti gebruiken.

kader 13.2 Belangrijkste aanbevelingen voor het lassenvan de verschillende koperlegeringen

van staal en veroorzaakt dus geen problemen. Erhoeft om deze reden dan ook niet te worden voor-gewarmd. Uit oogpunt van lasbaarheid is de extre-me gevoeligheid voor warmscheuren, door sporenvan verontreinigingen in of op het materiaal, debelangrijkste factor. Men moet de laskanten en deomgeving zeer goed schoonhouden en een eenmaalgescheurde las zodanig ruim verwijderen, dat ookopgenomen verontreinigingen in het lasbad niet op-nieuw aanleiding zijn tot warmscheuren. Daarbijkomt ook nog dat bij het opnieuw verhitten van las-verbindingen de opgenomen zuurstof zich als nikkel-oxide films gaat afzetten op de kristalgrenzen endaardoor scheurvorming kan geven. Het aftekenenmet bijvoorbeeld vetkrijt, waarin zwavel aanwezigis, of met andere materialen waarin verontreinigin-gen zitten, moet worden vermeden. Het lassen vannikkel en nikkellegeringen moet derhalve in één keergoed zijn! Als lastoevoegmateriaal wordt vrijwel uit-sluitend een 30% Ni met 0,2-0,5% Ti (ERCuNi) ge-bruikt, waarbij het titaan vooral bedoeld is voor hetdesoxideren van het lasmetaal om bovengenoemdescheurvorming door oxidefilms te verminderen.Zowel het TIG als MIG lassen worden toegepast inde meeste lasposities. Het automatisch TIG en MIGpijp/plaat-lassen wordt ook veel toegepast. Indiende normale koper-nikkel kwaliteiten zonder toevoeg-materiaal worden gelast, krijgt men zeer snel poreus-heid en problemen met verbrossing door oxidefilmsop de kristalgrenzen. Daarom zijn voor het TIG las-sen zonder toevoegmateriaal speciale met ca. 0,5%Ti gelegeerde kwaliteiten dunne plaat en pijp be-schikbaar. Indien mogelijk, is het aan te bevelen dete lassen delen zoveel mogelijk vrij te laten krimpenen dus niet opgespannen te lassen. Soms wordt bijhet MIG lassen de startplaats voorgewarmd op ca.80°C om aanhechtingsfouten te voorkomen.

Beryllium-koperlegeringenBeryllium-koper vereist speciale zorg bij het TIG enMIG lassen. Het oppervlak van en in de omgevingvan de lasnaad moet zorgvuldig worden schoonge-maakt daar berylliumoxide het aanvloeien van hetlasbad verhindert en er daardoor plakfouten kunnenontstaan. Tevens moet vorming van berylliumoxidetijdens het lassen worden tegengegaan door eengoede gasbescherming en zo laag mogelijk voorwar-men. Dit is vooral noodzakelijk bij het type C17500met een hoge elektrische geleidbaarheid.Als beschermgas wordt, bij voorkeur, een argon-helium menggas gebruikt. Het lastoevoegmateriaalheeft meestal dezelfde samenstelling als het basis-materiaal. Om in de lassen dezelfde sterkte als hetbasismateriaal te verkrijgen, moet na het lassen eenwarmtebehandeling worden toegepast (oplossendgloeien en veredelen). Daar bij het lassen van beryl-lium-koper zeer giftige berylliumverbindingen vrijko-men, moet de lasrook zorgvuldig worden afgezogenen gefilterd. Voor het lassen aan berylliumhoudendekoperlegeringen is het een absolute noodzaak delasser te voorzien van een lashelm met een geslotencirculatiesysteem en is het aan te raden de lassersonder medische controle te stellen. Ditzelfde geldtoverigens ook als er aan cadmiumhoudende koper-legeringen moet worden gelast.

In kader 13.2 wordt een overzicht gegeven van debelangrijkste aanbevelingen voor het lassen van deverschillende koperlegeringen.

Het lassen van koper-gietlegeringen

Als vuistregel kan het best gehanteerd worden: nietlassen aan koper-gietlegeringen. Als er aan koper-gietlegeringen wordt gelast, is dit meestal voor hetuitvoeren van reparaties. Gietlegeringen zijn nagenoegnooit vrij van defecten, waarvan de belangrijkste zijn:gasinsluitsels, niet metallische insluitingen en krimp-holten. De keuze van het lasproces wordt bepaalddoor de afmetingen van het gietstuk in combinatiemet de warmtegeleidbaarheid (chemische samenstel-ling) van het gegoten metaal. Het is belangrijk de hoe-veelheid neersmelt zo gering mogelijk te houden, deinbranding niet dieper dan noodzakelijk te maken ende lasdoorsnede zo klein mogelijk te houden, teneindede krimpspanningen en vervorming zo veel mogelijk tebeperken. Hierin schuilt echter vooral bij het lassenaan koperlegeringen een gevaar, omdat er wel voormoet worden gezorgd dat er geen bindingsfouten ont-staan ten gevolge van te weinig ingebrachte warmte.

Over het algemeen is het zo dat het lassen van koper-gietlegeringen of het lassen van giet- aan kneedlege-ringen geen specifieke eisen stelt aan de uitvoeringvan het laswerk. De genoemde voorzorgsmaatregelenen procedures die gelden voor het lassen van koper-kneedlegeringen zijn ook van toepassing op het lassenvan gietlegeringen.

De chemische samenstelling van de koper-gietlege-ringen en de kwaliteit van het gietwerk bepaalt hetsucces waarmee dit soort legeringen kunnen wordengelast. Koper-gietlegeringen waarin zich lood, bismuthof tellurium bevinden, kunnen als slecht of niet las-baar worden beschouwd. Belangrijk is dat mindergoed basismateriaal (poreusheid, verontreinigingen)

53

Het lassen aan koper-gietlegeringen kan met denormale smeltlasmethoden beter worden verme-den. Als dit toch moet, kan dit alleen maar onderzeer gecontroleerde omstandigheden, rekeninghoudend met de hierboven genoemde aspecten.

wordt verwijderd, voordat er aan de gietlegering kanworden gelast. Als er materiaal van de gietlegeringmoet worden verwijderd, dient dit altijd zo weinigmogelijk te zijn, zodat de hoeveelheid lastoevoegma-teriaal die nodig is om de lasnaad op te vullen zo kleinmogelijk is. De voorkeur wordt gegeven om onder dehand te lassen, om het de lasser zo gemakkelijk mo-gelijk te maken (dit is altijd het geval maar verdienthier speciale voorkeur). Lastoevoegmateriaal voor hetTIG lassen moet licht worden geschuurd voor hetlassen. Het is af te raden om te zwaaien tijdens hetlassen, omdat dit de hoeveelheid ingebrachte warmtevergroot, hetgeen ongewenst is. Bij grotere reparatiesaan koperen gietlegeringen is het raadzaam eerst deranden van het gat op te lassen om vervolgens naarhet midden toe het gat dicht te lassen. De lasnaadmoet altijd volledig worden opgevuld met lasmetaal,een onvoldoende opgevulde lasnaad (undercutting) isnooit toelaatbaar. Voorwarmen is bijna altijd wenselijken noodzakelijk bij grotere materiaaldikten of com-plexe gietstukken. De voorwarmtemperatuur ligt ge-woonlijk tussen de 150 en 200°C. De keuze van hetlastoevoegmateriaal is een belangrijke voorwaardevoor een succesvolle lasverbinding van koper-giet-legeringen. De volgende regels kunnen hierbij wordengehanteerd: Het lastoevoegmateriaal moet een gelijke chemische

samenstelling hebben als de te lassen gietlegeringenof bij ongelijksoortige verbindingen wordenafgestemd op de hoogst gelegeerde gietlegering.

Als het lastoevoegmateriaal belangrijk afwijkt vande gietlegeringen, moet het kathodisch zijn ten op-zichte van beide gietlegeringen.

De mechanische eigenschappen van het lastoevoeg-materiaal moeten minimaal gelijkwaardig zijn aanhet zwakste van de te verbinden gietlegeringen.

Het lastoevoegmateriaal moet voldoende desoxi-derende elementen bevatten, teneinde poreusheidzoveel mogelijk te vermijden.

Bij sommige toepassingen kan het noodzakelijk zijneen lastoevoegmateriaal te kiezen dat een zo ge-ring mogelijke verkleuring geeft ten opzichte vande te verbinden gietlegeringen.

13.2.3 Lasprocessen voor het lassen vankoper en koperlegeringen

Het TIG lassen van koper en koperlegeringenHet TIG lassen (zie bijlage B) is uitermate geschiktvoor het lassen van koper en koperlegeringen. Degeconcentreerde, hete, elektrische vlamboog zorgtervoor dat voldoende energie voorhanden is om hetkoper tot smelten te brengen, zodat de kans op bin-dingsfouten tot een minimum wordt beperkt. Het TIGlassen van koper wordt over het algemeen ingezetvoor het lassen van materiaaldikten tot maximaal10 mm. Bij materiaaldikten groter dan ca. 4 mm moeter worden voorgewarmd of kunnen helium toevoe-gingen aan het beschermgas worden gebruikt.Boven materiaaldikten van 10 mm wordt het MIGlassen aanbevolen. Een voordeel van het TIG lassenis dat er, bij het lassen van metalen met een geringedikte, zonder lastoevoegmateriaal kan worden gelast,

hetgeen vooral bij het gemechaniseerd lassen deprocesuitvoering veel eenvoudiger maakt. Naast hetlassen met een continue stroomsterkte (gelijkstroommet min aan elektrode), is het ook mogelijk gebruikte maken van het lassen met pulserende gelijkstroom.Dit wordt vooral gedaan als de hoeveelheid inge-brachte warmte, uit bijvoorbeeld materiaalkundig oog-punt, zo klein mogelijk moet zijn. Wisselstroom (TIG)wordt wel gebruikt voor het lassen van beryllium-koper en aluminiumbrons om de vorming van taaieoxidehuiden tegen te gaan. Een belangrijk voordeelvan het TIG lassen is de uitstekende mechaniseer-baarheid van het proces, waardoor pijplasapparatennogal eens worden ingezet voor het lassen vanpijp/pijp- of pijp/plaat-verbindingen.Enige veel gebruikte lasnaadvormen voor het TIGlassen worden weergegeven in figuur 13.2.

figuur 13.2 Lasnaadvormen voor het TIG lassen vankoper

MIG lassen van koper en koperlegeringenHet MIG lassen (zie bijlage B) is evenals het TIG las-sen een uitstekend lasproces voor het lassen vankoper en koperlegeringen. Het MIG lassen verdientde voorkeur bij het lassen van grotere materiaaldik-ten (> 6 mm). Bij materiaaldikten boven de 10 mm

54

5 ‘Slope’ control houdt in dat de mate van aanstijgen en afnemen van de stroomsterkte kan worden geregeld (amp/sec).

figuur 13.3 Lasnaadvormen voor het MIG lassen vankoper

wordt nagenoeg altijd gekozen voor het MIG lassen,waarbij vooral de hoge neersmeltsnelheid die kanworden bereikt met dit proces een belangrijk voor-deel is. Evenals bij het TIG lassen kan ook bij hetMIG lassen helium aan het standaard gebruikteargon beschermgas worden toegevoegd. Het MIGlassen kan in principe in alle posities worden uitge-voerd. Beperkingen zijn er hierbij wel, vooral tenaanzien van koperlegeringen die een dunvloeibaarsmeltbad geven (aluminiumbrons en siliciumbrons).Is dit niet het geval, dan kan uitstekend in positieworden gelast. Voor het lassen in positie verdienthet gebruik van lastoevoegmateriaal met relatiefgeringe draaddiameters en een zo laag mogelijkestroomsterkte (let wel op bindingsfouten!) over hetalgemeen de voorkeur. Het in positie lassen wordtaltijd uitgevoerd door middel van het puls-MIGlassen. De juiste instellingen en een goede hand-vaardigheid van de lasser zijn hierbij een essentiëlevoorwaarde om een goede lasverbinding tot standte kunnen brengen. Het kortsluitbooglassen vankoper en koperlegeringen wordt niet toegepast,omdat de snelle warmte-afvoer van het materiaalervoor zorgt dat de kans op bindingsfouten zeergroot is. Daarnaast worden bij het kortsluitboog-lassen van koper zeer bolle lassen verkregen. Enigeveel gebruikte lasnaadvormen voor het MIG lassenzijn weergegeven in figuur 13.3.

Het druklassen van koper en koperlegeringenHet druklassen van koper en koperlegeringenonderling en aan andere metalen is met zeer veellasprocessen mogelijk. Dit zijn onder andere: puntlassen; explosief lassen; wrijvingslassen; diffusielassen; ultrasoonlassen.

In bijlage C wordt een korte uitleg gegeven van dediverse (druk)lasprocessen. Het is onmogelijk om inhet kader van deze voorlichtingspublicatie de ver-schillende mogelijkheden van de diverse lasproces-sen te bespreken en we beperken ons daarom totenige aspecten van het puntlassen van koper enkoperlegeringen.

Het puntlassen van koper en koperlegeringenHet kunnen puntlassen van koper en koperlegerin-gen valt of staat met de elektrische geleidbaarheidvan de te lassen metalen. Naarmate de elektrischegeleidbaarheid beter is, neemt de lasbaarheid af. Demeeste koperlegeringen zijn echter goed te puntlas-sen, waarbij geldt dat, evenals bij het gasbooglas-sen, de legeringen waarin zich elementen bevindendie worden gebruikt vanwege hun goede verspaan-baarheid (lood, fosfor, tellurium) slecht zijn te punt-lassen. Vergeleken met staal zijn over het algemeenhogere stoomsterkten, kortere lastijden, lagere elek-trodedrukken en afwijkende elektrodematerialennoodzakelijk om een goede puntlasverbinding totstand te kunnen brengen. Om de inzakking tijdenshet lassen voldoende te kunnen volgen zijn, net alsbij het puntlassen van aluminium, speciale lasmachi-nes noodzakelijk die in staat zijn deze verplaatsingtijdens het lassen snel te kunnen volgen.

Drie-fase lasmachines uitgerust met een 'slope'control5 verdienen de voorkeur. Evenals bij het gas-booglassen is het noodzakelijk dat de uitgangsma-terialen voldoende schoon zijn om een goede punt-

lasverbinding tot stand te kunnen brengen. Een na-deel bij met name de goed geleidende koperlegerin-gen, vormt het 'kleven' van het elektrodemateriaalaan de te lassen metalen, waardoor de standtijdontoelaatbaar kort kan worden. Bij het puntlassenvan koperen draden worden deze soms voorzien vaneen zeer dun laagje tin (ca. 5 µm), waardoor hetpuntlassen aanmerkelijk beter gaat. In principe isdeze techniek ook bruikbaar voor plaatmateriaal.

Het puntlassen van messingMessing met een zinkgehalte < 30% is moeilijk tepuntlassen vanwege de neiging tot het 'kleven' vanhet messing aan het elektrodemateriaal en de hogeelektrische geleidbaarheid van het materiaal. Desterkte van deze verbindingen is over het algemeenbeperkt. Messing met een zinkgehalte > 30% isbeter te puntlassen, omdat de elektrische geleid-baarheid van dit materiaal slechter is ten opzichtevan het laag zinkhoudende messing. Het vervuilen(kleven) van de elektroden kan een probleem vor-men als niet de juiste instellingen worden gebruikt(elektrodedruk, lastijd, stroomsterkte).

55

TIG lassen# Zeer geschikt voor het lassen van koper en koper-

legeringen.# Belangrijkste toepassingsgebied is het lassen van

geringe materiaaldikten.# Boven de 4 mm materiaaldikte voorwarmen.# Bij grotere materiaaldikten kunnen argon/helium

beschermgasmengsels worden gebruikt.# Aluminiumbrons, berylliumbrons lassen met wissel-

stroom.# Goed te mechaniseren (orbitaal, internal bore).

MIG Lassen# Zeer geschikt voor het lassen van koper en koper-

legeringen.# Belangrijkste toepassingsgebied voor grotere

materiaaldikten.# Voor het 'in positie' lassen en het lassen van geringe

materiaaldikten wordt het puls-MIG lassen ingezet.# Bij grotere materiaaldikten kunnen argon/helium

mengsels worden gebruikt.# Nooit kortsluitbooglassen.# Boven de 15 mm materiaaldikte voorwarmen.

Puntlassen# Alleen minder goed elektrisch geleidende koper-

legeringen zijn te puntlassen.# Alleen geschikt voor overlapnaden.# Alleen dunne materialen (maximaal 2 mm).# Korte lastijden, hoge stroomsterkten, lage elektrode-

druk.# Speciale lasapparatuur noodzakelijk.# Zeer goed te mechaniseren (robots).

kader 13.3 Aanbevelingen voor het TIG, MIG en punt-lassen van koper en koperlegeringen

Het puntlassen van bronsDe meeste bronssoorten zijn goed te lassen doorhun hoge elektrische weerstand. Een uitzonderinghierop vormt het C50500 materiaal dat een veelbetere elektrische geleidbaarheid heeft. Het vervui-len (kleven) van de elektrode kan worden tegenge-gaan door een juiste keuze van de radius van deelektrode en het regelmatig schoonmaken van deelektrodepunt (dressen). Dit laatste geldt overigensvoor het lassen van alle koperlegeringen.

Het puntlassen van koper-nikkellegeringenKoper-nikkellegeringen zijn door hun relatief groteelektrische weerstand uitstekend te puntlassen. Ookhier geldt dat de te lassen metalen goed moetenworden schoongemaakt op de plaats waar de ver-binding moet worden gemaakt. Het verontreinigen(kleven) van de elektrode treedt veel minder op danbij het lassen van bijvoorbeeld messing.

In kader 13.3 wordt een overzicht gegeven van debelangrijkste aanbevelingen voor het TIG-, MIG- enpuntlassen van koper en koperlegeringen.

13.3 Het lassen van ongelijksoortigekoperlegeringen

Bij het lassen van ongelijksoortige koperlegeringenspeelt een aantal factoren een belangrijke rol: het verschil in uitzettingscoëfficiënt. Tussen koper

en koperlegeringen is dit verschil niet zo groot, bijhet lassen van koper of koperlegeringen aan anderemetalen kan dit aanzienlijk zijn;

het verschil in warmtegeleidingsvermogen. Hierzijn, ook bij koperlegeringen onderling, grote ver-schillen;

het gevaar voor soldeerbrosheid of "liquidembrittlement". Dit is vooral van belang bij hetlassen van koper aan ferro-metalen;

de keuze van het lastoevoegmateriaal. De keuzevan het juiste lastoevoegmateriaal speelt eenessentiële rol bij de lasbaarheid, de mechanischeeigenschappen en de corrosiebestendigheid van deverbinding.

Het lassen van koper aan koperlegeringen, alsmedehet lassen van gelijksoortige koperlegeringen, is goedmogelijk met zowel het TIG als het MIG lassen.Bij dunne metalen wordt over het algemeen het TIGlassen gebruikt, terwijl voor dikkere materialenmeestal het MIG lassen wordt ingezet. Tabel 13.5geeft een overzicht van de lastoevoegmaterialen diekunnen worden gebruikt indien koper aan anderekoperlegeringen of ongelijksoortige koperlegeringenmoeten worden gelast.

Het lassen van koper aan koper-nikkellegeringenKoper wordt zelden verbonden aan nikkel, maarverbindingen tussen koper en koper-nikkellegeringenkomt men wel veelvuldig tegen in warmtewisselaarsen in de petrochemische industrie. Het lassen vankoper aan koper-nikkellegeringen verdient de voor-keur met een koper-nikkel lastoevoegmateriaal. Bijhet gebruik van dit lastoevoegmateriaal is de kansop het ontstaan van poreusheid het kleinst, maarveel belangrijker is dat de sterke van de verbindingovereenkomt met de sterkte van de koper-nikkelle-gering. Het maken van dit type verbindingen geeftgeen specifieke metallurgische problemen bij hetlassen, mits de eerder genoemde algemene voor-zorgsmaatregelen voor het lassen van koper in achtworden genomen.Er moet echter rekening worden gehouden met eenverschil in thermische geleidbaarheid van de beidemetalen, waardoor moet worden voorkomen dat hetkoper niet voldoende wordt omgesmolten tijdenshet lassen. Dit kan in de praktijk worden opgelostdoor het koper extra voor te warmen en ervoor tezorgen dat de lasboog meer op het koper wordt ge-richt tijdens het lassen. Bij het lassen treedt onver-mijdelijk menging op tussen het lastoevoegmateriaalen de te lassen materialen. Het is verstandig om bijde keuze van het lastoevoegmateriaal hiermee reke-ning te houden, met name als optimale corrosievast-heid een dwingende eis is. Bij het lassen van nikkel-houdende koperlegeringen moet, zoals niet vaak ge-noeg gezegd kan worden, altijd zeer veel zorg wor-den besteed aan het schoonmaken van de te lassendelen.

Het lassen van koper aan aluminiumbronsVerbindingen van koper aan aluminiumbrons wordenvooral toegepast in producten die in aanrakingkomen met zeewater (pompen, appendages), waardeze materialen veelal worden gebruikt vanwegehun uitstekende corrosiebestendigheid. Het lassenvan deze materialen is goed mogelijk met eenaluminiumbrons (ERCuAl-A2) lastoevoegmateriaal.De koperzijde moet afhankelijk van de materiaaldikteworden voorgewarmd. Evenals bij het lassen vankoper-nikkellegeringen, moet wel zorg wordenbesteed aan het schoonmaken van de te lassenmaterialen. Aluminiumbrons is zeer gevoelig voorverontreinigingen met lood en bismuth, kleine hoe-veelheden van deze metalen in het smeltbad gevenal aanleiding tot interkristallijne scheuren. Als alge-mene regel geldt bij het lassen van aluminiumbrons:zo weinig mogelijk warmte in het materiaal brengentijdens het lassen. Let wel: niet te weinig, het smelt-

56

Koper aan koper-nikkellegeringen# Te verbinden materialen zeer goed schoonmaken.# Lastoevoegmateriaal van een koper-nikkellegering.# Koperzijde meestal extra voorwarmen.

Koper aan aluminiumbrons# Te verbinden materialen goed schoonmaken.# Lastoevoegmateriaal van aluminiumbrons gebruiken.# Zo laag mogelijke warmte-inbreng lassen, maar op-

passen voor bindingsfouten!# Koperzijde meestal extra voorwarmen.

Aluminiumbrons aan koper-nikkellegeringen# Te verbinden materialen zeer goed schoonmaken.# Voorwarmen niet noodzakelijk.# Aluminiumbrons, siliciumbrons of Cunifer lastoe-

voegmateriaal gebruiken.

Voor al deze verbindingen geldt: Algemene voorzorgs-maatregelen nemen ten aanzien van voorbereiding.

kader 13.4 Het lassen van koper aan koperlegeringenen van ongelijksoortige koperlegeringen

tabel 13.5 Selectietabel voor lastoevoegmaterialen voor het lassen van koper en ongelijksoortige koperlegeringen

materiaalC10200C12000

C21000/C22000C23000/C24000

C26000C26800

C51000/C52100C52400

C61400C63000

C65500 C70600C71500

koper messing laag Zn messing hoog Zn fosforbrons aluminiumbrons siliciumbrons koper/nikkel

C21000C22000C23000C24000

ERCuSn-AERCu(540°C) 1)

- - - - - -

C26000C26800

ERCuSi-AERCuSn-AERCu(540°C)

ERCuSn-A(315°C)

- - - - -

C51000C52100C52400

ERCuSn-AERCu(540°C)

ERCuSn-A(250°C)

ERCuSn-A(315°C)

- - - -

C61400C63000

ERCuAl-A2(540°C)

ERCuAl-A2(315°C)

ERCuAl-A2(315°C)

ERCuAl-A2ERCuSn-A(200°C)

- - -

C65500 ERCuSn-AERCuERCuSi-A(540°C)

ERCuAl-A2ERCuSi-A(65°C max.)


ERCuSi-A(65°C max.)


- -

C70600C71500

ERCuAl-A2ERCuNiERCu(540°C)

ERCuAl-A2(65°C max.)


ERCuSn-A(65°C max.)



-

1) (...°C) Maximum voorwarmen tussenlaagtemperatuur

bad moet voldoende kunnen worden gevormd en ookeventuele gassen die zijn opgelost in het smeltbadmoeten de gelegenheid krijgen uit te dampen. Eenen ander is weliswaar strijdig met elkaar, de praktijkleert echter dat dit niet tot slechte lasverbindingenhoeft te leiden.

Het lassen van koper aan koper-siliciumlegeringenHet is gebruikelijk bij het lassen van deze materiaal-combinaties de koperzijde voor te warmen. Het ver-dient aanbeveling gebruik te maken van een silicium-brons lastoevoegmateriaal (ERCuSi-A) of een tinhou-dend lastoevoegmateriaal (ERCuSn-A). Verder moet deverbinding in zo min mogelijk lagen worden gelegd.Het kan gunstig zijn eerst de koperzijde op te lassenmet ERCuSi-A of ERCuSn-A lastoevoegmateriaal.

Het lassen van aluminiumbrons aan koper-nikkel-legeringen

Het toenemende gebruik van koper-nikkellegeringenvoor warmtewisselaars betekent dat ook verbindin-gen tussen aluminiumbrons en koper-nikkellegerin-gen moeten worden gerealiseerd. Dit kan door hetTIG en MIG lassen van deze metalen met als toe-voegmateriaal een aluminiumbrons (ERCuAl-A2) ofCunifer lastoevoegmateriaal (ERCuNi).Het is bij het maken van dit soort verbindingenverstandig de opmerkingen die zijn gemaakt bij hetlassen van koper aan aluminiumbrons en het lassenvan koperaan koper-nikkellegeringen door te lezen.Voorwarmen van de legering is niet nodig.

Het lassen van koper-siliciumlegeringen aankoper-nikkellegeringen

Bij het verbinden van deze metaalcombinaties is hetgebruikelijk de CuSi-zijde op te lassen met een alu-miniumbrons (ERCuAl-A2), siliciumbrons (ERCuSi-A)of Cunifer (ERCuNi) lastoevoegmateriaal.Voorwarmen van de legeringen is niet nodig.

Kader 13.4 geeft een samenvatting van de belangrijk-ste aspecten bij het lassen van koper aan een aantalkoperlegeringen en ongelijksoortige koperlegeringen.

13.4 Het lassen van koper en koper-legeringen aan andere metalen

Evenals bij het lassen van aluminium en zijn alumi-niumlegeringen aan andere metalen kunnen ook bijkoper en koperlegeringen aan andere metalen inprincipe twee technieken worden gebruikt te weten: de directe methode; de indirecte methode.

De technieken en problemen die bij de indirecte me-thode worden toegepast zijn niet anders dan beschre-ven in §12.4.2 "Het lassen van ongelijksoortige me-talen door middel van een tussenmetaal, indirectemethode". Voor een beschrijving hiervan wordt danook verwezen naar de betreffende paragraaf.

In tegenstelling tot bijvoorbeeld het lassen van alumi-nium is het veelal goed mogelijk om een directe las-verbindingen tussen koper en koperlegeringen en

57

andere metalen te maken met een gelijkwaardigesterkte aan die van het zwakste metaal (meestal hetkoper of de koperlegering).Een groot probleem vormt echter het verkrijgen vaneen goede ductiliteit van de lasverbinding. Het be-langrijkste aandachtspunt bij het lassen van koper enkoperlegeringen aan ferro-metalen of nikkel en nikkel-legeringen is de opmenging van het basismateriaal methet lastoevoegmateriaal. Bij een overmatige opmen-ging tussen beiden is de kans groot dat er scheuren inhet lasmetaal ontstaan en doorgroeien naar de warm-tebeïnvloede zone. Twee belangrijke methoden zijnvoorhanden om dit probleem het hoofd te bieden:1. Het aanbrengen van een soldeerlaag door middel

van het lassen op één van de te verbinden delen.Op deze manier wordt een minimale hoeveelheidopmenging aan deze kant gegarandeerd.

2. Het aanbrengen van een bufferlaag op één of beidezijden van de te verbinden metalen.

Het aanbrengen van een soldeerlaag door middelvan een lasboog, soldeerlassen (braze welding)

Deze methode kan worden gebruikt om koper, alu-miniumbrons of messing aan ongelegeerd en laag-gelegeerd staal, roestvast staal, gietijzer of nikkel-legeringen te verbinden. Andere koperlegeringen zijnveel moeilijker aan deze metalen te lassen met be-hulp van het soldeerlassen. Zo geeft siliciumbronsbrosse lassen en messing, fosforbrons en koper-nikkellegeringen poreuze lassen als ze op deze ma-nier aan ferro-metalen worden gelast. Het aanbren-gen van de soldeerlaag is, nadat de vereiste voor-zorgsmaatregelen zijn genomen, niet anders dan degangbare techniek die bijvoorbeeld voor het hard-solderen wordt toegepast.

Het aanbrengen van een bufferlaag op één ofbeide zijden van de te lassen materialen

Het beperken van het opmengen van de te lassenmetalen met het lastoevoegmateriaal kan door hetaanbrengen van een bufferlaag op één of op beidete lassen metalen. De bufferlaag kan dezelfde che-mische samenstelling hebben als het lastoevoeg-materiaal dat wordt gebruikt voor het verbinden vande beide metalen.Het is echter ook mogelijk een speciaal lastoevoeg-materiaal met een afwijkende chemische samenstel-ling te gebruiken dat specifiek ontwikkeld is als buf-fermateriaal, eventueel met specifieke eigenschap-pen. Als eenmaal op één of beide metalen een buf-ferlaag is aangebracht, is er in principe een veelgrotere vrijheid ten aanzien van de keuze van hetlastoevoegmateriaal. Als koper of koper-nikkel-legeringen worden verbonden aan nikkellegeringendoor middel van het aanbrengen van een bufferlaag,zal de koperzijde meestal worden 'opgebufferd' meteen lastoevoegmateriaal van nikkel (ERNi-3) of Cu-nifer (ERCuNi). Dit wordt gedaan om een bufferlaagte krijgen met een hoog nikkelgehalte, waardoor eenzo optimaal mogelijke overgang wordt verkregennaar de koper-nikkellegering. Bij het lassen vansiliciumbrons aan ferro-metalen of nikkellegeringenzal de kant van het siliciumbrons meestal wordenvoorzien van een bufferlaag die wordt aangebrachtmet ERCuAl-A2 lastoevoegmateriaal. Een anderlastoevoegmateriaal dat uitstekend bruikbaar is alsuniverseel buffermateriaal voor het lassen van ko-perlegeringen aan ferro-metalen of nikkellegeringenis ERCuNi (bijvoorbeeld Cunifer - Cu+30% Ni).

13.4.1 Het lassen van koperlegeringen aanferro-metalen

Bij het lassen van koper en koperlegeringen aan ferro-metalen zal er altijd opmenging plaatsvinden tussenhet koperhoudende lastoevoegmateriaal en het ferro-metaal. Aluminiumbronzen kunnen een grote opmen-ging met staal verdragen voordat dit tot problemenleidt. Bij het lassen van koperlegeringen aan ferro-metalen moet erop worden gelet dat de koperlegeringvoldoende wordt omgesmolten. Dit is noodzakelijk omervoor te zorgen dat een voldoende sterke lasverbin-ding wordt verkregen. Als er onvoldoende inbrandingontstaat aan de kant van het ferro-metaal, komt geenlasverbinding tot stand maar een soldeerverbinding.Deze laatste is aanmerkelijk minder sterk dan een las-verbinding. Het aanbrengen van een bufferlaag ismeestal niet noodzakelijk bij het lassen van koper-nik-kellegeringen aan staal. Meestal wordt hierbij ERNi-3of Cunifer (ERCuNi) lastoevoegmateriaal gebruikt.Veel gebruikte lastoevoegmaterialen bij het lassen vankoper en koperlegeringen aan ferro-metalen zijn ERCuNi,ERNiCu en ERCuAl-A2, zoals te zien is in tabel 13.6.

Zowel het aanbrengen van een bufferlaag als hetaflassen kan uitstekend worden uitgevoerd met dezelastoevoegmaterialen. Voor het lassen van fosforbronsaan ferro-metalen wordt een lastoevoegmateriaal ge-adviseerd van Cunifer (ERCuNi) of brons (ERCuSn-A).Bij het lassen van siliciumbrons aan ferro-metalen moetaltijd worden gebruikgemaakt van een bufferlaag omeen overmatige opmenging met het ferro-metaal tebeperken.

Behalve als er een groot verschil is in warmtegeleid-baarheid tussen de te lassen metalen, hoeft over hetalgemeen niet worden voorgewarmd; onder de 3 mmmateriaaldikte is het nooit nodig om de metalen voorte warmen. Als er moet worden voorgewarmd, is overhet algemeen de laagste voorwarmtemperatuur uit detabellen maatgevend, of een temperatuur die zichbevindt tussen de minimum en maximum temperatuurdie in de tabel staat.Over het algemeen moet erop worden gelet dat deinterpasstemperaturen niet boven de in de tabelgenoemde waarden uitkomen, omdat veel koperlege-ringen bij hogere temperaturen warmscheurgevoeligerworden. Het smeltlassen van koper en zijn legeringenaan staal met lastoevoegmaterialen op koperbasis is,voor de staalzijde, vergelijkbaar met bijvoorbeeld hethardsolderen van staal. Dit houdt in dat er gevaar be-staat voor soldeerbrosheid of "liquid embrittlement".

De spanningen die ontstaan in het materiaal ten ge-volge van het lassen, zorgen ervoor dat dit gevaar nogvergroot wordt. Soldeerbrosheid ontstaat ten gevolgevan koperpenetratie langs de korrelgrenzen die er deoorzaak van is dat het staal bros wordt. De ervaringleert dat het gebruik van Cunifer (ERCuNi) lastoevoeg-materiaal gunstig is om deze koperpenetratie te voor-komen.

Er is een aantal factoren verantwoordelijk voor hetgevaar van de soldeerbrosheid in staal: de aanwezigheid van trek(krimp)spanningen in het

staal; de bevochtiging van het staal met koper. Hoe beter

deze bevochtiging is, des te makkelijker penetreerthet koper in het staal;

de aanwezigheid van koolstof. Koolstof vormt metkoper en ijzer een laagsmeltend eutecticum, waar-door de koperpenetratie wordt bevorderd. Het ge-

58

tabel 13.6 Selectietabel voor lastoevoegmaterialen voor het lassen van koperlegeringen aan ferro-metalen

materiaalC10200C12000

C21000C22000C23000C24000

C26000C26800

C51000C52100C52400

C61400C63000

C65500 C70600C71500

koper messing laag Zn messing hoog Zn fosforbrons aluminiumbrons siliciumbrons koper/nikkel

staal met eenlaag C-gehalte

ERCuAl-A2ERCuERNi-3(540°C) 1)

ERCuSn-A(315°C)

ERCuAl-A2(260°C)

ERCuSn-A(200°C)

ERCuAl-A2(150°C)

ERCuAl-A2ERCuSiERCuNi(65°C max.)

ERCuAl-A2ERNi-3ERCuNi(65°C max.)

staal met eengemiddeldC-gehalte

ERCuAl-A2ERCuERNi-3(540°C)

ERCuAl-A2(315°C)

ERCuAl-A2(260°C)

ERCuSn-A(200°C)

ERCuAl-A2(200°C)

ERCuAl-A2ERCuSiERCuNi(65°C)


staal met eenhoog C-gehalte


ERCuAl-A2(315°C)

ERCuAl-A2(260°C)

ERCuSn-A(260°C)

ERCuAl-A2(260°C)



laaggelegeerdstaal


ERCuAl-A2(315°C)

ERCuAl-A2(315°C)

ERCuSn-A(260°C)

ERCuAl-A2(260°C)



roestvast staal ERCuAl-A2ERCuERNi-3(540°C)

ERCuAl-A2ERCuSi-A(315°C)

ERCuAl-A2(315°C)

ERCuSn-A(200°C)


ERCuAl-A2ERCuSiERCuNi(65°C max.)


1) (...°C) Maximum voorwarmen tussenlaagtemperatuur

halte aan grafitiserende stoffen, zoals silicium, inhet staal moet om deze reden zo klein mogelijk zijn;

de korrelgrootte van het staal. Hoe fijner de korrel-grootte is, des te minder makkelijk zal er koperpe-netratie langs de korrelgrenzen plaatsvinden enomgekeerd;

de samenstelling van de koperlegering of het las-toevoegmateriaal. Tin bevordert de penetratie vankoper in staal, terwijl aluminium en vooral nikkeljuist remmend werken.

Een praktisch probleem bij het booglassen van koperen koperlegeringen aan staal is het ontstaan van boog-afwijkingen ten gevolge van een verschil in permeabi-liteit tussen koper en staal. Doordat de magnetischepermeabiliteit van koper laag is ten opzichte van staal,heeft de lasboog de neiging zich op het staal te richten.Dit kan tot gevolg hebben dat het koper onvoldoendewordt omgesmolten, waardoor er lasfouten ontstaan.Als de boogafwijkingen zodanig zijn dat er geen goe-de lasverbinding meer tot stand kan worden gebracht,dan is het mogelijk om op het koperen deel evenwij-dig aan de las een stalen strip te bevestigen. Op dezemanier kan min of meer een evenwichtssituatie wordenbereikt ten aanzien van de magnetische permeabiliteit.

Tabel 13.7 geeft aanbevelingen voor het lassen vankoper en de verschillende koperlegeringen aan staal.In de tabellen 13.8 t/m 13.11 zijn enige praktischerichtwaarden gegeven voor het handmatig MIG enTIG lassen van koper en de verschillende koperlege-ringen aan ongelegeerd staal.Dit zijn niet meer dan richtwaarden, omdat de erva-ring leert dat het nagenoeg altijd noodzakelijk is bij ditsoort verbindingen een aantal proeflassen te vervaar-digen, teneinde de optimale parameters te vinden.

13.4.2 Het lassen van koper en koper-legeringen aan nikkellegeringen

Het lassen van koperlegeringen aan nikkellegeringen

door middel van een bufferlaag is goed mogelijk,omdat koper en nikkel in alle mengverhoudingen inelkaar oplosbaar zijn. Zoals blijkt uit tabel 13.7 zijn debelangrijkste lastoevoegmaterialen die worden ge-bruikt ERCuNi (koper-nikkel), ERNi-3 (nikkel) enERNiCu-7 (nikkel-koper). Lastoevoegmaterialen vanaluminiumbrons (ERCuAl-A2) zijn over het algemeeneveneens geschikt voor het lassen van dit type lege-ringen. Dit zijn tevens de enige lastoevoegmaterialendie kunnen worden gebruikt om siliciumbrons aannikkellegeringen (monel) te lassen zonder dat hierbijwarmscheuren ontstaan. Zelfs met lastoevoegmate-riaal van aluminiumbrons is het, bij het lassen vansiliciumbrons aan nikkellegeringen, aan te bevelen omop de nikkellegeringen een bufferlaag aan te brengenvoordat de verbinding tot stand wordt gebracht. Dit isnoodzakelijk om ervoor te zorgen dat de interactietussen het silicium en nikkel zo gering mogelijk is,omdat dit anders kan resulteren in warmscheuren inhet lasmetaal.

13.4.3 Het lassen van koper aanaluminiumlegeringen

Het direct lassen van koper door middel van het gas-booglassen zorgt ervoor dat er brosse fasen van CuAl2op de korrelgrenzen worden gevormd, waardoor eenlasverbinding met slechte mechanische eigenschap-pen wordt verkregen. Dit soort lasverbindingen komenwe daarom in de praktijk weinig tegen. Daar waar dezemetalen, door middel van het gasbooglassen, moetenworden verbonden, zal over het algemeen voor de'indirecte' methode worden gekozen, dus voor het ge-bruik van zogenaamde tussen- of overgangsmetalen.Dit soort tussenmetalen wordt meestal door middel vanexplosief- of wrijvingslassen vervaardigd. Voor een be-schrijving van het gebruik van dit soort tussenmetalenwordt verwezen naar § 12.4.2 "Het lassen van ongelijk-soortige metalen door middel van een tussenmetaal,indirecte methode". Als in incidentele gevallen koperaan aluminium moet worden gelast door middel van

59

tabel 13.7 Aanbevelingen voor het lassen van koper en koperlegeringen aan staal

materiaal 1 buffer las buffer materiaal 2 voorwarmen vanmateriaal 1 max.

koper ERNiCr ERNi-3ERCuAl-A2

Geen ongelegeerd staal 540°C

messing geen ERCuSn-AERCuSn-A2

ERNiCuERCuNi

ongelegeerd staal 315°C

brons geen ERCuSn-A ERNiCuERCuNi


siliciumbrons geen ERCuSiERCuNiERCuAl-A2

ERNiCuERCuNi


aluminiumbrons geen ERCuAl-A2ERNiCu

ERNiCuERCuNi


koper-nikkel geen ERCuNiERNi-3ERCuAl-A2

ERCuNiERNiCu


nikkel-koper geen ERNi-3ERNiCu

geen ongelegeerd staal 65°C

nikkel-koper geen ERNiCrFeERCuNi

ERNiCuERCuNiERNi-3

roestvast staal 65°C

tabel 13.8 Globale instellingen voor het lassen van koperaan staal, uitgaande van een materiaaldiktevan 10 mm voor beide materialen

Koper aan ongelegeerd staal

LasnaadvormStaand deelVooropeningLastoevoegmateriaalDiameter lasdraadBeschermgasStroomsterkteLasspanningAantal lagenVoorwarmtemperatuur

V-naad 70 tot 80°1-1,5 mm2-3 mmzie tabel 13.6MIG 1,6 mm; TIG 3,2/4,0 mmArgon; 25 l/min; TIG 15 l/min375 Ampère; TIG 325 Ampère29-31 Volt; TIG 16-18 Volt4450-550°C

tabel 13.9 Globale instellingen voor het lassen van koper-nikkel aan staal, uitgaande van een materiaal-dikte van 10 mm voor beide materialen

Koper-nikkel aan ongelegeerd staal


V-naad 70 tot 80°1-1,5 mm2-3 mmzie tabel 13.6MIG 1,6 mm, TIG 3,2/4,0 mmArgon; 25 l/min; TIG 15 l/min375 Ampère; TIG 325 Ampère29-31 Volt; TIG 16-18 Volt465°C

het gasbooglassen, dan verdient de volgende proce-dure de voorkeur: Het oplassen van het koper metbehulp van hardsoldeer met een minimum gehalte aanzilver van 50%. De laagdikte mag hierbij variëren van0,5 tot 1 mm. Het aflassen van de lasnaad metAlSi12 (ER 4047) lastoevoegmateriaal, waarbij hetkoper moet worden voorgewarmd. De verbindingheeft in alle gevallen een matige treksterkte en iszeker niet corrosiebestendig. De ductiliteit van deverbinding is eveneens beperkt, zodat het belastenvan de verbinding op buigen moet worden vermeden.

tabel 13.10 Globale instellingen voor het lassen van alu-miniumbrons aan staal, uitgaande van een ma-teriaaldikte van 10 mm voor beide materialen

Aluminiumbrons aan ongelegeerd staal

LasnaadvormStaand deelVooropeningLastoevoegmateriaalDiameter lasdraadBeschermgasStroomsterkte

LasspanningAantal lagenVoorwarmtemperatuur

V-naad 60°0 mm2-3 mmzie tabel 13.6MIG 1,6 mm; TIG 3,2/4,0 mmArgon; 15 l/min; TIG 12 l/min275 Ampère; TIG 250 Ampère(TIG wisselstroom)25-27 Volt; TIG 16-18 Volt6150-250°C

tabel 13.11 Globale instellingen voor het lassen van sili-ciumbrons aan staal, uitgaande van een ma-teriaaldikte van 10 mm voor beide materialen

Siliciumbrons aan ongelegeerd staal


V-naad 60°0 mm3 mmzie tabel 13.6MIG 1,6 mm; TIG 3,2/4,0 mmArgon; 15 l/min; TIG 12 l/min275 Ampère; TIG 250 Ampère28-30 Volt; TIG 16-18 Volt665°C max.

13.4.4 Lastoevoegmaterialen voor hetlassen van koper en koperlegeringenaan andere metalen

In de tabellen 13.6 en 13.12 zijn de meest gebruiktelastoevoegmaterialen weergegeven voor het lassenvan de verschillende materiaalcombinaties. In dezetabellen vindt u ook, tussen haakjes, de maximumvoorwarmtemperatuur die mag worden gebruikt. Dezemaximale voorwarmtemperatuur is tevens de mini-mum tussenlaagtemperatuur bij lassen in meerdere

60

Cunifer (ERCuNi) is een zeer goed en universeeltoepasbaar lastoevoegmateriaal voor het lassen vankoper en koperlegeringen aan staal, roestvast staalof nikkellegeringen.

lagen. De meeste verbindingen tussen ferro-metalenen koper of koperlegeringen met behulp van het TIGlassen zijn over het algemeen lasverbindingen aan dekoperen kant en soldeerverbindingen aan de stalenkant. Uitzonderingen hierop zijn het TIG lassen van ko-per of koper-nikkellegeringen aan staal, waarbij wordtgebruikgemaakt van nikkelhoudende lastoevoegmate-rialen (ERNi-3, ERNiCu, ERCuNi). Dit zijn echte lasver-bindingen aan beide zijden van de te verbinden meta-len. ERCuAl-A2 en vooral ERCuNi zijn uitstekende,veel gebruikte en universeel bruikbare lastoevoegma-terialen voor het vervaardigen van ongelijksoortigeverbindingen van koperlegeringen (met uitzonderingvan koper, messing en forforbrons) aan andere meta-len. In tegenstelling tot koper, fosforbrons en silicium-brons geeft het ERCuAl-A2 lastoevoegmateriaal eenlasmetaal dat veel minder problemen heeft met hetopmengen van ijzer, waardoor de kans op warm-scheuren aanzienlijk wordt verkleind. Siliciumbrons(ERCuSi-A) en fosforbrons (ERCuSn-A) lastoevoegma-terialen kunnen uitstekend worden gebruikt voor veelongelijksoortige koperlegeringen, mits deze geennikkel bevatten. Koper (ERCu) als lastoevoegmateriaalwordt voornamelijk gebruikt voor het lassen van koper.

In een aantal gevallen wordt het koper lastoevoeg-materiaal echter ook gebruikt voor het aanbrengenvan de sluitlaag bij het lassen van koperlegeringenaan koperlegeringen (uit corrosie overwegingen).Nikkelhoudend lastoevoegmateriaal wordt meestalgebruikt voor het lassen van koper aan koper-nikkel-legeringen. Het lassen van siliciumbrons aan koper-nikkellegeringen moet altijd worden uitgevoerd meteen ERCuAl-A2 lastoevoegmateriaal. Aluminiumbronsen nikkelhoudende lastoevoegmaterialen zijn in staatin beperkte mate ijzer op te nemen (ca. 15-20%) zon-der gevaar voor warmscheuren. Zowel de kant vanhet staal als de kant van het koper kan worden voor-zien van een bufferlaag. Door het aanbrengen van eenbufferlaag wordt bij het lassen van koper aan staaldirect contact tussen het koper en het staal verme-den, waardoor de kans op koperpenetratie vermindert.Bij het gebruik van Cunifer (ERCuNi) lastoevoegmate-riaal is het gevaar voor koperpenetratie vrijwel nietaanwezig. Bij het lassen van koper en koperlegeringenaan staal, en met name de nikkelhoudende koperlege-ringen of het nikkelhoudende lastoevoegmateriaal,moet het staal zo weinig mogelijk verontreinigingenbevatten. Dit is vooral van toepassing voor een ele-ment als zwavel. Als dit niet het geval is, moet eersthet staal van een bufferlaag worden voorzien. Dit kanbijvoorbeeld door het staal op te lassen met een onge-legeerde basische elektrode of een massieve ongele-geerde staaldraad (MAG).

Het maken van verbindingen tussen koper en anderemetalen is vaak zeer goed mogelijk met de diversedruklasprocessen. Een goed voorbeeld hiervan is tezien in figuur 13.4, waar een verbinding is gemaakttussen koper en staal door middel van het wrijvings-lassen (de braam is verwijderd).

figuur 13.4 Verbinding van koper aan staal vervaardigddoor middel van het wrijvingslassen

13.5 Het lassen van koper geplateerdstaal

Met koper-geplateerd staal bestaat over het algemeenuit een ongelegeerd stalen ondergrond met hieropaangebracht een laag koper. Deze koperlaag kan ex-plosief, maar ook door middel van warmwalsen zijnaangebracht. De hechting tussen het staal en hetkoper is hierbij over het algemeen zeer goed. De be-langrijkste motivatie om dit soort materialen toe tepassen, is vooral het verbeteren van de corrosievast-heid. De koperzijde bestaat uit koper (zuurstofvrij) ofeen koper-nikkellegering.De plateerlaag zelf is meestal 10% van de totale diktemaar kan variëren tussen de 5 en 25%. In gelasteverbindingen van met koper geplateerd staal is het debedoeling dat de las in het staal voor de sterkte zorgt,terwijl de las in de plateerlaag qua chemische samen-stelling overeen moet komen met de plateerlaag zelfom de corrosievastheid te waarborgen. Om dit soortverbindingen met succes te kunnen lassen, is het

tabel 13.12 Selectietabel voor lastoevoegmaterialen voor het lassen van koperlegeringen aan nikkellegeringen

materiaal

C10200C12000

C21000C22000C23000C24000

C26000C26800

C51000C52100C52400

C61400C63000

C65500 C70600C71500

koper messing laag Zn messing hoog Zn fosforbrons aluminiumbrons siliciumbrons koper/nikkelnikkel ennikkel-koper-legeringen

ERCuNiERNiCu-7(540°C) 1

(ERCuAl-A2) 2 (ERCuAl-A2) (ERCuAl-A2) (ERCuAl-A2) (ERCuAl-A2) ERCuNiERNiCu-7(65°C max.)

Ni-CrNi-FeNi-Cr-Fe

ERNi-3(540°C)

(ERCuAl-A2) (ERCuAl-A2) (ERCuAl-A2) (ERCuAl-A2) (ERCuAl-A2) ERNi-3(65°C max.)

1) (...°C) Maximum voorwarmen tussenlaagtemperatuur2) (ERCuAl-A2) combinaties komen in de praktijk weinig voor

61

noodzakelijk de volgende procedure en aspecten inacht te nemen: Het aanbrengen van de lasnaadkanten moet zorg-

vuldig geschieden, waarbij het best mechanischevoorbewerkingsmethoden kunnen worden gehan-teerd. Ook het plasmasnijden is echter mogelijk,mits vanaf de staalzijde kan worden gesneden.

Voor het lassen moeten de lasnaadflanken en dedirect hiernaast gelegen vlakken goed wordenschoongemaakt.

Het stellen van de te lassen werkstukdelen moetzorgvuldig worden uitgevoerd (geen high-low).

Hechtlassen mogen alleen in het staal wordengelegd.

Om de soldeerbrosheid te beperken, moet menervoor zorgen dat de plateerlaag niet wordtomgesmolten als men de kant van het staal last.

Er moet een overgangslaag worden aangebracht,zodat men bij het lassen van de platering niet hetstaal om kan smelten.

Het lassen van de platering en de overgangslaagmoet met een zo laag mogelijke stroomsterkteworden uitgevoerd, zodat zo weinig mogelijkopmenging wordt verkregen.

Tabel 13.13 geeft een overzicht van de te gebruikenlastoevoegmaterialen voor het lassen van koper ofkoper-nikkel geplateerd staal.

Lasnaadvormen voor het lassen van kopergeplateerd staal

Afhankelijk of de lasnaad eenzijdig dan wel twee-zijdig toegankelijk is, kiest men voor een bepaaldtype lasnaad. Als beide zijden toegankelijk zijn,wordt over het algemeen eerst de grondlaag aan destalen zijde gelegd en deze zijde verder afgelast.Daarna wordt de grondlaag aan de stalen zijde uit-geslepen, waarna de plateerzijde wordt gelast meteen overgangslastoevoegmateriaal.Vervolgens wordt de plateerlaag verder afgelast meteen lastoevoegmateriaal naar keuze, zie tabel 13.12.Figuur 13.5 toont een aantal lasnaadvormen diekunnen worden gebruikt voor het lassen van koper-geplateerd staal als de lasnaad van twee zijdentoegankelijk is.

Als de plateerlaag niet toegankelijk is, kan een las-naadvorm worden gekozen als weergegeven in fi-guur 13.6. De procedure voor het lassen die hierbijkan worden gevolgd, is de volgende: Het uitvoeren van een volkomen doorlassing van

de plateerlaag. Dit wordt meestal gedaan doormiddel van het TIG lassen, maar bij grotere mate-riaaldikten is MIG lassen ook mogelijk.

Het volledig aflassen van het staal met een over-gangslastoevoegmateriaal of het gebruik van eenovergangslastoevoegmateriaal voor de eerstelaag en vervolgens het aflassen met een lastoe-voegmateriaal dat gebaseerd is op de combinatievan de te lassen plateerlaag en het staal.

figuur 13.5 Lasnaadvormen voor het lassen van met ko-per geplateerd staal, beiden zijden bereikbaar

Als het staal niet toegankelijk is, kan worden geko-zen voor een lasnaadvorm zoals weergegeven infiguur 13.7. Bij het lassen van het staal moet vooreen volkomen doorlassing worden gezorgd. Hetstaal wordt tot ten hoogste 1 mm onder de scheids-lijn van de overgang koper/staal afgelast, waarnaeen bufferlaag met het overgangslastoevoegmate-riaal wordt aangebracht. Hierna kan de plateerlaagverder worden afgelast.

tabel 13.13 Overzicht van de te gebruiken lastoevoegmaterialen voor het lassen van met koper- of koper-nikkelgeplateerd staal

basismateriaal overgangslastoevoegmateriaalplateerlaag

koper koper-nikkellegering

Ongelegeerd staal ERCuNiERCuAl-A2ERNi-3

ERCuSn-AERCu

ERCuAl-A2ERCuNiERCu

62

figuur 13.6 Lasnaadvormen voor het lassen van metkoper geplateerd staal, plateerlaag niettoegankelijk

figuur 13.7 Lasnaadvormen voor het lassen van metkoper geplateerd staal, staalzijde niettoegankelijk

63

Hoofdstuk 14Literatuur

[1] Voorlichtingspublicatie VM 83 "Lassen vanaluminium en aluminiumlegeringen". VerenigingFME-CWM, ISBN 90-71306-37-2

[2] T. Luijendijk. Lasbaarheid van aluminium-legeringen. De Constructeur, oktober 1995.

[3] H. Wösle. Handbuch der Schweisstechnik. BandIII, Konstruktive Gestaltung der Bauteile.Springer Verlag 1985. ISBN 0-387-10361-9.

[4] Jaroslav Koser. Konstruieren mit Aluminium.Aluminium Verlag. ISBN 3-87017-196-0

[5] Registration Record of International AlDesignations and Chemical Composition Limitsfor Wrought Aluminium and Wrought AluminiumAlloys. The Aluminium Association. May 1987.

[6] Schweissen und löten von Aluminium Werk-stoffen. DVS Band 70. ISBN 3-87155-078-7.

[7] Welding Aluminium: Theory and Practice. TheAluminium Association. March 1989.ISBN 89-080539.

[8] Aluminium-Taschenbuch. 14 Auflage., Düssel-dorf, 1988, Aluminium - ZentraleISBN 3-87017-169-3.

[9] TGB Aluminium constructies. NEN 6710,Aluminiumconstructies TGB 1990. NederlandsNormalisatie Instituut. LLDC624.04:691.771:69.04.

[10] A. Gales. Het lassen van aluminium "Van kennistot kunde", deel 1, 2, 3, 4 en 5. Aluminium aprilt/m september 1994.

[11] E. Klement. Aluminium in beweging. Uitgave vanhet Aluminium Centrum.

[12] Welding Handbook, seventh edition, voiumefour, chapter 6. 1984.

[13] Metals Handbook, Nignth edition, volume 6, pag436-445 Arc welding of Nickel alloys. 1983.

[14] Voorlichtingspublicatie VM 15 “Smeltlassen enhardsolderen van nikkel en nikkellegeringen”,Vereniging FME-CWM.

[15] Het lassen van nikkel en haar legeringen. K.Bekkers, Lastechniek 57, oktober 1991.

[16] Lasbaarheid van nikkel & nikkellegeringen. H. deVries, Lastechniek 57, april 1991.

[17] Nikkel en nikkellegeringen (deel 1), N.W. Buis,Roestvaststaal no 10, december 1991.

[18] Lassen van nikkel en nikkellegeringen, TNOIndustrie cursus lasinspectie, 1990.

[19] Smeltlassen van koper en koperlegeringen. H. deVries. Lastechniek jaargang 55, oktober 1989.

[20] Het gasbooglassen van koperlegeringen. P.G. F.du Pré. Philips metaltechniek.

[21] Voorlichtingspublicatie VM 18 “Smeltlassen enhardsolderen van koper en koperlegeringen”,Vereniging FME-CWM.

[22] Welding Dissimilar Metals. N. Bailey. Uitgavevan verschillende artikelen van The WeldingInstitute (members only).

64

Bijlage APlateerlagen

WalsplaterenDoor een sandwichconstructie van twee verschil-lende plaatmaterialen gelijktijdig warm te walsen,kan een geplateerd materiaal worden gefabriceerd.Speciale aandacht moet worden besteed aan hetoxidevrij houden van de tussenlaag tussen beidematerialen. Meestal worden de randen gelast enhet restant lucht weggezogen door vacuüm.De hechting komt niet door een smeltlasverbindingtot stand. Hierdoor kunnen ook moeilijk (op)lasbarelegeringen goed worden gefabriceerd. Ook treedtgeen opmenging op, zoals bij het oplassen.Hierdoor is één dunne laag voldoende om een pla-teerlaag te krijgen met voldoende corrosiebesten-digheid.

LiningsEen lining is een losliggende gelegeerde plaat dieaan de randen aan een lichaam is vastgelast. Delasuitvoering hiervan is sterk verschillend en wordtvoornamelijk bepaald door de eisen die aan de cor-rosievastheid van het plateerlaagmateriaal wordengesteld.Linings zijn op grote schaal toegepast in rookgas-ontzwavelingsinstallaties bij kolengestookte elektri-citeitscentrales. Het is niet geschikt voor toepas-singen onder vacuüm.

Explosief plateerlaagDoor middel van een gelijkmatig verdeeld explosiefmengsel op twee platen, kunnen deze middels eenexplosie met elkaar worden verbonden. Door devoortplanting van de schokgolf op een specialemanier te sturen, kan een sterke verbinding tussende platen worden verkregen.Een groot voordeel van deze methode is dat hetkan worden toegepast voor het verbinden van com-binaties die met smeltlassen niet of slechts viabufferlagen kunnen worden gerealiseerd.Het oppervlak dat in één keer geplateerd kan wor-den is beperkt, maar door het uit te walsen zijn tochplaten met een relatief groot oppervlak te verkrijgen.

Opgelaste plateerlaagHet oplassen van een constructiedeel heeft eenaantal voordelen boven andere plateerlagen. Omdathet meestal wordt toegepast als laatste bewerkingvan een component, stelt het minder hoge eisen aanbewerkingsprocessen. Er kan bijvoorbeeld gegutsten geslepen worden, iets wat bij de overige mate-rialen niet mogelijk is. Verder is de verkrijgbaarheid,zeker op korte termijn, groter. Ook onderdelen diewarmvervormd of een gloeibehandeling moetenondergaan, worden bij voorkeur opgelast.Voor het oplassen zijn vele lasprocessen beschik-baar. Voor het oplassen van grote oppervlakkenwordt meestal OP- of ES-bandoplassen toegepast.

Composiet pijp (gecoëxtrudeerde pijp)Gecoëxtrudeerde pijpen bestaan uit een binnen- enbuitenlaag van verschillende materialen. Tijdens hetextruderen van de pijpen worden de beide mate-rialen zo intensief met elkaar in contact gebracht,dat een metallische verbinding tussen beide mate-rialen ontstaat.Gecoëxtrudeerde pijpen kunnen worden toegepastwaar één materiaalsoort niet aan de gestelde eisenkan voldoen, zoals bijvoorbeeld verdamperpijpen in

ketels met een agressief rookgasmilieu.Tegenwoordig kan gecoëxtrudeerde pijp goedkoperzijn dan volwandmateriaal, vooral als de corrosie-bestendige laag bestaat uit een dure legering.

65

Bijlage B

Korte beschrijving van deverschillende smeltlasprocessen

Voor het lassen van ongelijksoortige metalen zijn velelasprocessen beschikbaar. De keuze van het lasprocesis o.a. afhankelijk van de aan de lasverbinding ofoplaslegering gestelde eisen, plaatdikte en laslengtevan de te verbinden materialen. Er is een beperkinggemaakt in 7 smeltlasprocessen die worden gebruiktvoor het (op)lassen van ongelijksoortige metalen. Debeschreven lasprocessen zijn ingedeeld volgensNEN-ISO 4063. De volgende lasprocessen wordentoegepast voor het verbinden van ongelijksoortigemetalen bestaande uit verschillende staalsoorten.

1 TIG (GTAW)Procesnummer 141 volgens NEN-ISO 4063

De voordelen van het TIG-lasproces zijn: de warmte- en materiaaltoevoer kunnen onafhan-

kelijk van elkaar worden geregeld; de gasbescherming beschermt niet alleen het las-

metaal, maar ook de zone ernaast; in alle posities kan worden gelast.

Het TIG-lassen wordt vooral gebruikt voor het lassenvan dun materiaal en voor het lassen van grondlagen,wanneer deze na het lassen niet meer beschikbaar zijn.

Voor het aanbrengen van linings is in Duitsland ge-bruikgemaakt van TIG-lassen met warme draadtoevoer.

2 Booglassen met beklede elektrode (SMAW)Procesnummer 111 volgens NEN-ISO 4063

Beklede elektrode lassen is een veel gebruikte lasme-thode voor het lassen van zwart-wit verbindingen. Devoordelen van het elektrodelassen zijn o.a.: lasbaar in alle posities; geringe warmte-inbreng en opmenging mogelijk; ruim assortiment aan lastoevoegmaterialen; de chemische samenstelling van het lastoevoeg-

materiaal kan enigszins worden gecorrigeerd metde bekleding.

Er is een keuze uit basisch en rutiel beklede elektroden.Basische elektroden geven een lasmetaal met een la-ger silicium-, fosfor-, zwavel- en zuurstofgehalte, waar-door de warmscheurgevoeligheid afneemt. Het water-stofgehalte in een las gelast met een basische om-hulling is geringer dan die met een rutiele bekleding.

3 MIG-lassen (GMAW): gasbooglassen met af-smeltende elektrode onder bescherming vaneen inert gasProcesnummer 131 volgens NEN-ISO 4063

Bij het MIG-lassen is er keuze uit open booglassen,kortsluitbooglassen en pulserend booglassen. Voor hetMIG-lassen zijn massieve en gevulde draden beschik-baar. Voor het lassen van zwart-wit verbindingen isvooral het pulserend booglassen interessant. Het heefteen geringe inbranding, een stabiele boog, een goedte beheersen smeltbad, is lasbaar in alle posities enveroorzaakt een geringere opmenging dan open boog-of kortsluitbooglassen.

Verder gelden er voor MIG lassen dezelfde parametersals bij het beklede elektrode lassen om een geringeopmenging te verkrijgen.

Het MIG-lassen wordt gebruikt voor het verbindings-lassen en oplassen. Voor het oplassen is het (pende-lend) MIG (GMAW) lasproces het enige automatiseer-bare lasproces dat in alle posities kan worden gebruikt.

4 Onderpoeder lassen (OP)Lasproces 12 volgens NEN-ISO 4063

Het OP-lassen wordt voornamelijk toegepast voor hetverbindingslassen. Het voornaamste voordeel van hetOP-lasproces is de grote neersmeltsnelheid, waardoorgrote lassnelheden mogelijk zijn. Met name voor hetlassen van dikwandige componenten met grote las-lengten is het een economisch lasproces. Het wordtgebruikt voor het maken van lasverbindingen en voorhet oplassen. Het kan slechts in de PA positie wordengebruikt.Vanwege de grote opmenging is het voor zwart-witlasverbindingen vaak niet zonder meer toepasbaar.Voor zwart-wit lasverbindingen is het noodzakelijk dateerst de laaggelegeerde zijde gebufferd wordt meteen ander proces. Hierna is het mogelijk een lasme-taal te verkrijgen met een acceptabele samenstelling.Het pendelend OP-oplassen met draad wordt tegen-woordig nauwelijks meer toegepast.

5 Onderpoeder lassen met band-elektrodeLasproces 122 volgens NEN-ISO 4063

Van oudsher wordt het OP-bandoplassen gebruiktindien er een groot oppervlak moet worden opgelast,het laswerk in de PA positie kan worden uitgevoerden het werkstuk voldoende dik is.Het voordeel van het proces is zijn hoge neersmelt-snelheid. Vanwege de hoge opmenging is voor hetverkrijgen van een acceptabele samenstelling van detoplaag het meestal noodzakelijk in meerdere lagen opte lassen.Een voordeel van het bandoplassen is dat er een voort-lopend stollingsfront aanwezig is. Hierdoor wordenverontreinigingen in het lasbad gehouden. De weer-stand tegen warmscheuren is hierdoor groter dan bij-voorbeeld bij MIG of beklede elektrode lassen, waarbijhet lasmetaal in het centrum van de rups stolt.

6 Elektroslak (ES) bandoplassenLasproces 72 volgens NEN-ISO 4063

Sinds een tiental jaren is er een alternatief voor hetOP-bandoplassen beschikbaar, in de vorm van hetelektroslak (ES) bandoplassen.Bij dit oplasproces wordt dezelfde apparatuur gebruiktals bij het OP-bandoplassen. Er is qua procesvoeringnauwelijks een verschil te merken met het OP-band-oplassen. Het verschil bestaat uit de samenstellingvan het laspoeder dat bij het oplassen wordt gebruikt.Bij het OP-bandoplassen brandt er gedurende het ge-hele oplasproces een boog. Bij het elektroslak band-oplassen daarentegen brandt deze boog uitsluitend bijhet starten van het proces. Bij een stabiele procesvoe-ring is er geen boog aanwezig; de warmte-ontwikke-ling vindt plaats door de weerstandverhitting in degesmolten slak. Deze slak smelt bij de start van hetproces, door de goede geleidbaarheid van de gesmol-ten slak dooft de boog.Eén van de voordelen van het elektroslak bandoplas-

66

sen ten opzichte van het OP-bandoplassen is dat destroomsterkte van het ES proces veel hoger is, waar-door de neersmeltsnelheid sterk toeneemt. Ondanksdeze hogere stroomsterkte (en daardoor een hogerevoortloopsnelheid) is de opmenging in het geval vanES bandoplassen lager dan voor het OP-bandoplassen.Omdat de opmenging bij het elektroslak oplassen ge-ringer is dan bij het OP-bandoplassen, kan worden vol-staan met het oplassen van minder lagen. Van enkelecorrosievaste oplaslegeringen is de samenstelling vanhet lastoevoegmateriaal zodanig aangepast, dat in éénlaag de gewenste samenstelling kan worden verkre-gen. Hierdoor zijn grote besparingen mogelijk in tijd en(oplas)materiaal ten opzichte van het OP-bandoplassen.

67

Bijlage C

Korte beschrijving van deverschillende druklasprocessen

1 DiffusielassenProcesnummer 45 volgens NEN-ISO 4063

Het diffusielassen (zie figuur 1) vindt plaats op atomairniveau. Door een combinatie van druk en temperatuurkomt, onder vacuüm of in een inert beschermgas(meestal in een oven), een verbinding tot stand.Voorwaarde is hierbij dat de oppervlakken van de telassen materialen zeer schoon en zo glad mogelijkzijn. De druk die bij het lasproces gebruikt wordt isbelangrijk. Als deze te laag is dan komt geen goedeverbinding tot stand en is hij te hoog dan vervormende materialen te veel hetgeen eveneens ongewenst is.De temperatuur is minder kritisch en loopt over hetalgemeen op tot enige honderden graden onder desmelttemperatuur van de te lassen materialen (0,7 Ts).Voor 'moeilijk' lasbare materialen of het vervaardigenvan ongelijksoortige verbindingen is diffusielassensoms het aangewezen lasproces en vaak het enigealternatief. We komen het proces vooral tegen in deelektronische industrie, de luchtvaart, de ruimtevaarten de vliegtuigindustrie. Toepassingen vinden weonder andere bij de fabricage van halfgeleiders, dy-namo's, startmotoren, rotornaven van helikopters,warmtewisselaars, diverse raketonderdelen, com-municatieapparatuur en delen van turbinemotoren.

figuur 1 Schematische weergave van het diffusielassen

2 Explosief lassenProcesnummer 441 volgens NEN-ISO 4063

Het explosief lassen (zie figuur 2) wordt vooral gebruiktvoor het lassen van aluminium aan andere materialen(staal/koper). Het principe is eenvoudig. Op één vande te verbinden plaatdelen wordt een explosieve la-ding aangebracht en na het ontsteken van deze ladingwordt de plaat of pijp die voorzien is van het explosiefmet grote kracht op de andere plaat gedrukt. Het gaathier dus om een gecontroleerde explosie. De deforma-tie van de te verbinden metaalvlakken zorgt ervoor dater metallurgische bindingen kunnen ontstaan (adhesie).Het verbinden van aluminium op staal is een bekendvoorbeeld voor bijvoorbeeld het bevestigen van eenaluminium dekhuis op het stalen dek van een schip.Maar ook bij het maken van stroomgeleiders waarbijaluminium aan koper verbonden moet worden wordthet explosief lassen toegepast. In de petrochemischeindustrie komen we explosief gelaste verbindingentegen van aluminium aan roestvast staal. Naast

plaat/plaat-verbindingen kunnen ook andere verbin-dingen uitstekend explosief worden gelast (plaat/pijp;profiel/profiel; profiel/plaat).

figuur 2 Schematische weergave van het explosief lassen

3 WrijvingslassenProcesnummer 42 volgens NEN-ISO 4063

Het wrijvingslassen (zie figuur 3) is een druklasproces,dat wordt toegepast voor het gemechaniseerd stomp-lassen van onderdelen. Bij het wrijvingslassen komtde verbinding tot stand onder invloed van warmte dieverkregen wordt door wrijving tussen de te verbindendelen. Deze wrijving ontstaat doordat één van de teverbinden delen snel wordt rondgedraaid en hiernategen het andere onderdeel wordt aangedrukt. Dewrijving tussen de werkstukdelen zorgt ervoor dat detemperatuur oploopt en het plastisch vervormt; deoxidehuid wordt hierbij verwijderd, waardoor een ver-binding tot stand kan worden gebracht. Het wrijvings-lassen komen we vooral tegen bij die bedrijven diezich bezighouden met de massafabricage van pro-ducten of onderdelen hiervoor. Toepassingen van hetlassen van aluminium buis/buis- en buis/plaatverbin-dingen zijn bekend. Verder wordt het proces ingezetvoor het maken van bijvoorbeeld aluminium/koper-verbindingen voor elektrische contacten. Andere toe-passingen voor het verbinden van materialen liggenvooral op het gebied van het lassen van kleppen aanklepstelen, van boren aan boorschachten, beitels aanbeitelschachten, het lassen van assen aan astappenen het lassen van onderdelen voor schokbrekers.

figuur 3 Schematische weergave van het wrijvingslassen

68

4 PuntlassenProcesnummer 21 volgens NEN-ISO 4063

Bij het puntlassen (zie figuur 4) worden de te verbin-den delen tussen twee elektroden (meestal gelegeerdkoper) ingeklemd, waarna door de elektroden een hogestroom wordt gestuurd. Ter plaatse van de hoogsteovergangsweerstand (tussen de te verbinden plaat-delen) wordt het ten gevolge van de weerstandsver-hitting in een deegachtige toestand gebracht en komtna het aandrukken een verbinding tot stand. Bij hetpuntlassen van ongelijksoortige materialen wordt welgebruikgemaakt van zogenaamde transitiematerialen.Het puntlassen komen we vooral tegen bij de massa-fabricage van producten met als belangrijkste repre-sentant de automobielindustrie. Zeer veel onderdelenvan een auto worden verbonden d.m.v. het punt-lassen. Omdat steeds meer onderdelen van auto's vanaluminium worden gemaakt neemt het puntlassen vanaluminium binnen deze branche een steeds belang-rijkere plaats in.

figuur 4 Schematische weergave van het puntlassen

5 StiftlassenProcesnummer 78 volgens NEN-ISO 4063

Zoals de naam al doet vermoeden wordt het stiftlas-sen (zie figuur 5) vooral gebruikt voor het bevestigenvan stiften, pennen, draadeinden, schroeven, moerenenz. op metalen. Na het puntlassen is het stiftlasseneen van de meest toegepaste lasprocessen in de auto-mobielindustrie. Alleen al in 1992 werden er in de au-tomobielindustrie binnen Duitsland meer dan 5 miljardstiften gelast. Het stiftlassen wordt uitgevoerd met be-hulp van een op een pistool gelijkende lastoorts, waarinde stift wordt geklemd. Bij het stiftlassen komt de ver-binding tot stand door een elektrische boog te trekkentussen het werkstuk en de stift. Als de materialen vol-doende tot smelten zijn gebracht, worden ze op elkaargedrukt en na afkoelen is de verbinding totstandgeko-men.

6 UltrasoonlassenProcesnummer 41 volgens NEN-ISO 4063

Bij deze lasmethode (zie figuur 6) komt een verbindingtot stand op atomair niveau door het gelijktijdig aan-brengen van druk en een ultrasone beweging van delaskop (sonotrode) op de lasplaats. Deze sonotrode isveelal stiftvormig maar kan ook worden uitgevoerd inde vorm van een wiel waardoor langslassen kunnenworden gemaakt. Door de cyclische beweging van degekartelde sonotrode over het oppervlak (amplitude±0,01 mm) ontstaat wrijving ter plaatse van het con-tactvlak, waarbij eventueel aanwezige oppervlakte-lagen worden doorbroken en er ten gevolge van het

figuur 5 Schematische weergave van het stiftlassen

opwarmen van het materiaal een verbinding tot standkomt. Het materiaal wordt hierbij niet tot smelten ge-bracht, de verbinding komt grotendeels tot stand doordiffusie van atomen uit de te verbinden materialen.Het ultrasoonlassen wordt zowel ingezet voor het ma-ken van monometallische als bimetallische verbindin-gen en er kunnen dus uitstekend verbindingen vanaluminium met andere metalen mee worden gemaakt.Het belangrijkste toepassingsgebied is het lassen vanminiatuur elektronische componenten. Dunne alumi-nium draadjes worden hierbij bevestigd aan transisto-ren, dioden en IC's.Bij het lassen van verbindingsdraden aan ankers voorelektromotoren wordt eveneens gebruikgemaakt vanhet ultrasoonlassen, evenals bij toepassingen in deverpakkingsindustrie, waarbij lekdichte verpakkingenkunnen worden gerealiseerd door middel van hetringlassen en het leggen van langsnaden. Dit kunnenverpakkingen zijn voor de meest uiteenlopende mate-rialen, waaronder medicijnen, explosieven, laselektro-den (vacuüm verpakt), donor organen, enz.Ringvormige lassen worden vooral gebruikt voor hetdichtlassen van containers, terwijl overlapverbindin-gen een belangrijke rol spelen bij het verbinden vantwee rollen materiaal (coil aan coil) bij de fabricagevan aluminiumfolie, waardoor grotere lengten kunnenworden verkregen.Ook zijn toepassingen bekend waarbij aluminium kachel-pijpen (wanddikte 0,8 mm ) zonder noemenswaardigevoorbereiding met succes worden verbonden. De snel-heden die hierbij worden gerealiseerd zijn verrassendhoog (5 tot 10 m/min), waardoor dit lasproces eenaantrekkelijk alternatief is voor andere lasprocessen.

figuur 6 Schematische weergave van het ultrasoonlassen

VM115 Lassen Van Ongelijksoortige Metalen

Documents

Transcript of VM115 Lassen Van Ongelijksoortige Metalen