MIG/MAG lassenen zijn varianten

vm 124

Vereniging FME-CWM

Vereniging van ondernemers in detechnologisch-industriële sector

Boerhaavelaan 40

Postbus 190, 2700 AD ZoetermeerTelefoon: (079) 353 11 00Telefax: (079) 353 13 65E-mail: info@fme.nlInternet: http://www.fme.nl

© Vereniging FME-CWM/januari 2008 - vs 02

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 Techniek en InnovatiePostbus 190, 2700 AD Zoetermeertelefoon: 079 - 353 11 00telefax: 079 - 353 13 65e-mail: info@fme.nlinternet: http://www.fme.nl

MIG/MAG lassen en zijn variantentoelichting

Deze publicatie is tot stand gekomen in het kader van een updateproject, waarbij een groot aantaltechnische voorlichtingspublicaties worden aangepast aan de huidige stand der techniek. Hierbijheeft een nauwe samenwerking plaatsgevonden tussen de in de stuurgroep vermelde partijen. Dezepublicatie “MIG/MAG lassen en zijn varianten” is een update van de publicatie “MIG/MAG lassen”,welke is geschreven door de heer J.D. Roeters van Lennep en in 1986 is uitgegeven door hetNederlands Instituut voor Lastechniek. De geüpdate publicatie is, evenals de andere in ditupdateproject vervaardigde en uitgegeven publicaties, gratis te downloaden vanaf de websites“www.verbinden-online.nl”, “www.dunneplaat-online.nl” en via de websites van de deelnemendeorganisaties.

samengesteld door

A. Gales (TNO Industrie & Techniek) met ondersteuning van T. Luijendijk (TU Delft), M. Hermans(TU Delft, H. Bodt (NIL) en G.H.G. Vaessen (GVA).Eindredactie: P. Boers (FME)

samenstelling stuurgroep

G. Vaessen NIMRO. Ruigrok NIMRH. Raaijmakers FDPJ. van de Put SyntensF. Lodeizen FDPA. Konter NIMRH. de Jong NILG. Huizinga FMES. Hoekstra NIMRA. Gales TNO Industrie &TechniekP. Boers FME

Al deze bedrijven/instellingen hebben een bijdrage geleverd aan het tot stand komen van dezepublicatie.

technische informatie

Nederlands Instituut voor Lastechniek (NIL)- bezoekadres Boerhaavelaan 40, Zoetermeer- correspondentie-adres Postbus 190, 2700 AD ZOETERMEER- telefoon 088 - 400 85 60- telefax 079 - 353 11 78- e-mail info@nil.nl- website www.nil.nl

informatie over en bestelling van VM-publicaties

Vereniging FME-CWM / Industrieel Technologie Centrum (ITC)- bezoekadres Boerhaavelaan 40, Zoetermeer- correspondentie-adres Postbus 190, 2700 AD ZOETERMEER- telefoon 079 - 353 11 00- telefax 079 - 353 13 65- e-mail info@fme.nl- website www.fme.nl

4

Inhoud

1 Inleiding2 Principe van het MIG/MAG lassen

2.1 De boog en zijn karakteristiek2.1.1 De boogzuil

2.2 De stroombron en zijn karakteristiek2.2.1 Dalende karakteristiek van de

stroombron2.2.2 De vlakke karakteristiek van de

stroombron2.2.3 Moderne (synergische) MIG/MAG

stroombronnen2.3 Boogtypen bij het MIG/MAG lassen

2.3.1 Kortsluitbooglassen2.3.2 Open booglassen

2.3.2.1 Globulaire boog2.3.2.2 Sproeiboog2.3.2.3 Pulsboog- (puls-MIG/MAG)

lassen2.3.2.4 Roterende boog of gemo-

dificeerde boog2.4 Instellen van de lasparameters bij het

MIG/MAG lassen2.4.1 Invloed van de draadsnelheid2.4.2 Invloed van de lasspanning

2.5 Apparatuur voor het MIG/MAG lassen2.5.1 Stroombronnen voor het MIG/MAG

lassen2.5.1.1 Analoge MIG/MAG

stroombron2.5.1.2 De chopper MIG/MAG

stroombron2.5.1.3 De inverter MIG/MAG

stroombron2.5.1.4 Levensduur en betrouw-

baarheid van modernestroombronnen

2.5.1.5 Het ontsteken van de boog,spatgedrag en kratervullen

2.5.1.6 Keuze van een stroombron2.5.1.7 Verdere ontwikkelingen

van stroombronnen op hetgebied van het MIG/MAGlassen

2.5.2 Draadaanvoermechanisme inclusiefdraadhaspel2.5.2.1 Aanvoermethoden van de

lasdraad2.5.2.2 Draadaanvoerrollen2.5.2.3 Uitlijnen draadinvoerbuisjes

2.5.3 De lastoorts en zijn onderdelen2.5.3.1 De contactbuis2.5.3.2 Gasmondstukken2.5.3.3 Het slangenpakket2.5.3.4 De draadgeleider2.5.3.5 Gasvoorziening (cilinder,

reduceerventiel, gasdoor-stroommeter)

blz.56677

7

8

99

10121212

12

14

15151515

16

17

17

17

18

1818

19

19

2021212223242424

25

2.6 Beschermgassen voor het MIG/MAG lassen2.6.1 De beschermfunctie2.6.2 Ionisatie2.6.3 Inerte beschermgassen en hun

mengsels2.6.4 Actieve beschermgassen en hun

mengsels2.6.5 Beschermgassen voor het lassen

van staal2.6.6 Beschermgassen voor het lassen

van hooggelegeerde staalsoorten2.6.7 Beschermgassen voor het lassen

van aluminium en zijn legeringen2.6.8 Backinggassen

2.7 Lastoevoegmaterialen2.7.1 Massieve lasdraden2.7.2 Gevulde lasdraden

2.7.2.1 Rutiel gevulde lasdraden2.7.2.2 Micro gelegeerde rutiel

lasdraden2.7.2.3 Basisch gevulde lasdraden2.7.2.4 Metaal gevulde lasdraden2.7.2.5 Gasloze draden

3 Procesvarianten van het MIG/MAG lassen3.1 MIG/MAG lassen met verhoogde

neersmelt- en lassnelheden3.1.1 Processen met meerdere lasdraden:

tandem-arc en twin-arc lassen3.1.2 Processen met één lasdraad en een

vergrootte uitsteeklengte3.1.3 Processen met één lasdraad en een

korte booglengte3.1.4 Samenvatting MIG/MAG lassen met

verhoogde neersmelt- en lassnelheden3.2 MIG/MAG lassen met platte lasdraad3.3 "Koude" varianten van het (MIG)/MAG

lassen3.3.1 Surface Tension Transfer (STT)

lassen3.3.2 Cold Metal Transfer (CMT) lassen3.3.3 ColdArc lassen3.3.4 Samenvatting MIG/MAG 'koude

procesvarianten'3.4 Lassolderen (MIG/MAG boogsolderen)3.5 MIG/MAG hybride lassen

4 Economie van het MIG/MAG lassen5 Onvolkomenheden bij het MIG/MAG lassen6 Veiligheid en Milieu

6.1 Inleiding6.2 Lasrook

7 Lasopleidingen8 Normen9 Nuttige Websites10 Literatuur

blz.272728

28

29

29

30

303131323233

3333343436

36

37

39

40

4040

41

414244

444446485153535355565758

5

Hoofdstuk 1Inleiding

Het gasbooglassen met een afsmeltende elektrode isin de jaren 40 van de vorige eeuw in de VerenigdeStaten ontwikkeld. De boog en het smeltbad werdenindertijd beschermd tegen inwerking vanuit de atmos-feer door een inert gas. Na de tweede wereldoorlogkreeg het proces ook in Europa betekenis voor hetlassen van aluminium onder argon beschermgas eneven hierna voor het lassen van ongelegeerd staalonder CO2 beschermgas.Het type beschermgas bepaalt tegenwoordig de naam-geving van het proces namelijk MIG lassen en MAGlassen. MAG is de (Engelse) afkorting van Metal ActiveGas met andere woorden als het proces wordt uitge-voerd onder een actief beschermgas. In actieve be-schermgassen zijn componenten als CO2, O2, N2 en H2naast argon aanwezig. Als hetzelfde proces onder eeninert beschermgas wordt uitgevoerd (argon, helium),wordt gesproken van MIG lassen (Metal Inert Gas).In de Verenigde Staten wordt het proces niet aange-duid met de eerder genoemde Engelse benaming, maarwordt hier gesproken van het GMAW (Gas Metal ArcWelding).

Hoewel de introductie van het MIG/MAG lassen zekerniet probleemloos verliep, heeft een verdere ontwikke-ling en verfijning van het proces ertoe bijgedragen dathet tegenwoordig het meest gebruikte lasproces in deindustrie is. Hiervoor zijn een aantal reden aan te ge-ven, waarvan als belangrijkste genoemd kunnen wor-

den dat het MIG/MAG lasproces zeer flexibel is (grootapplicatiegebied) en dat het een economisch aantrek-kelijk lasproces is.Vooral dit laatste is de reden dat het MIG/MAG lassengrotendeels het lassen met beklede elektroden heeftverdrongen.

Optimalisatie van het MIG/MAG lassen heeft over dejaren heen geleid tot de ontwikkeling van een econo-misch, betrouwbaar en kwalitatief uitstekend laspro-ces. De optimalisatie en verbetering van de proces-beheersing van het MIG/MAG lassen zijn vooral moge-lijk gemaakt door een snelle ontwikkeling van de elek-tronica. De mogelijkheden die de moderne elektronicabiedt enerzijds en nieuwe behoeften vanuit de marktanderzijds hebben er toe geleid dat er in de loop derjaren vele varianten van het MIG/MAG lassen zijn ont-wikkeld.

Het MIG/MAG lassen is van huis uit al een half geme-chaniseerd lasproces, maar kan ook uitstekend vollediggemechaniseerd worden toegepast. Samen met dekomst van industriële robots heeft dit ertoe geleid dathet MIG/MAG lassen in heel veel toepassingen doormiddel van lasrobots wordt uitgevoerd.Toekomstige ontwikkelingen van het MIG/MAG lassenzullen gericht zijn op een verdere procesbeheersing. Ineerste instantie is dit streven gericht op het voorko-men van hechtende spatten, waardoor de nabewer-king tot een minimum kan worden beperkt, maar uit-eindelijke is het ultieme doel te komen tot een volledi-ge beheersing van het proces (wat de lasser ook doetde kwaliteit van de las blijft gewaarborgd - uiteraardbinnen realistische grenzen), ervan uitgaande dat ditmogelijk is.

6

Hoofdstuk 2Principe van het MIG/MAG lassen

Het MIG/MAG lassen behoort tot de groep gasboog-lasprocessen. Binnen deze groep vallen alle lasprocessendie gebruik maken van elektrische energie als warmte-bron en een beschermgas voor de bescherming vanlasbad/elektrode/toevoegdraad. Bij het MIG/MAG las-sen wordt een boog getrokken tussen een continuafsmeltende elektrode en het werkstuk. De elektrodeis een dunne lasdraad (0,8 tot 1,6 mm), die meestalop een haspel is gespoeld (0,5 tot 15 kg). Het MAGlassen kan uitgevoerd worden met massieve en gevuldelasdraden (zie § 1.8.2), terwijl het MIG lassen alleenmet massieve lasdraden wordt uitgevoerd. De samen-stelling van het lastoevoegmateriaal wordt afgestemdop het te lassen metaal, waarbij de algemene regel is(die overigens lang niet altijd opgaat), dat het lastoe-voegmateriaal meestal iets hoger is gelegeerd dan hetbasismateriaal. Vrijwel altijd is de sterkte van het las-toevoegmateriaal hierdoor iets groter dan de sterktevan het basismateriaal, om ervoor te zorgen dat delas niet de zwakste zone in de constructie is.Na stolling vormen de gesmolten lasnaadkanten samenmet het lastoevoegmateriaal, de lasverbinding. De boogis omgeven door een inert of actief beschermgas,waardoor de naamgeving van het proces wordt be-paald (MIG=Metal Inert Gas en MAG=Metal ActiveGas). Het MIG/MAG lassen wordt halfgemechaniseerdof kan volledig gemechaniseerd worden toegepast.Het principe van het MIG/MAG lassen is schematischweergegeven in figuur 2.1.

figuur 2.1 Schematische weergave van het MIG/MAGlassen

Zoals te zien is in figuur 2.1 kent het MIG/MAGlassen een aantal basiscomponenten te weten: een stroombron inclusief koeling; de draadaanvoereenheid inclusief draadhaspel; een slangenpakket met lastoorts; de gasvoorziening (cilinder, reduceerventiel,

gasdoorstromingsmeter).

Elk van deze onderdelen bestaat uiteraard weer uitverschillende afzonderlijke onderdelen die essentieelzijn voor een goede werking van het proces (een ketenis zo sterk als de zwakste schakel).Het starten van de boog vindt altijd plaats door middelvan een kortsluiting tussen de continu aangevoerde

lasdraad en het werkstuk. Deze kortsluiting is nodigom de ionisatie van het beschermgas in te leiden,zodat de boog kan worden ontstoken.Bij het MIG/MAG lassen wordt (als eerste) de lasspan-ning ingesteld. Hierna wordt de draadsnelheid/stroom-sterkte zodanig ingesteld dat het gewenste boogtypewordt verkregen. Het MIG/MAG lassen wordt (vrijwel)altijd met gelijkstroom uitgevoerd, waarbij de lasdraadin de meeste gevallen met de positieve pool van destroombron verbonden is. Voor sommige typen gevul-de lasdraden is het noodzakelijk met de lasdraad opde minpool te lassen. De leverancier van de lasdradenvermeldt dit altijd in zijn brochure en op de verpakkingvan de lasdraad. Sommige MIG/MAG apparaten zijnvoorzien van de mogelijkheid om met pulserende las-stroom te werken. Hierdoor is het mogelijk om meteen lage gemiddelde stroomsterkte, met een openboog, te lassen. Experimenten zijn uitgevoerd in hetverleden met het wisselstroomlassen. Tot nu toe ishet lassen met wisselstroom echter nauwelijks totcommerciële ontwikkeling gekomen.

Bij het MIG/MAG lasproces zijn de belangrijkste samen-werkende factoren om tot een goede las te komen(buiten de lasser zelf): de lasboog; het beschermgas; het lastoevoegmateriaal.

De instelling van de stroombron evenals de keuze vanhet beschermgas en lastoevoegmateriaal bepalen dewijze van materiaaloverdracht bij het MIG/MAG lassen.In de praktijk wordt dan meestal over het lassen metverschillende boogtypen gesproken. De mogelijkheidom te kunnen lassen met verschillende boogtypen isook deels de kracht van het MIG/MAG lassen, omdathiermee het proces optimaal op de gewenste toepas-sing kan worden afgestemd. Het is daarom van be-lang de eerder genoemde factoren goed op elkaar afte stemmen, zodat een optimale procesvoering moge-lijk wordt. Hierna wordt iets dieper ingegaan op deverschillende factoren die een rol spelen bij hetMIG/MAG lassen.

2.1 De boog en zijn karakteristiekKenmerkend voor het MIG/MAG lassen is, dat de boog-ontlading plaatsvindt tussen het toevoegmateriaal, datmeestal in de vorm van een relatief dunne lasdraad(continu) wordt aangevoerd, en het basismateriaal.Hierdoor krijgt de boog zijn karakteristieke klokvorm(zie figuur 2.2).

Een boogontlading (meestal kortweg boog of lichtbooggenoemd) zoals die bij het booglassen wordt toege-past, is een vorm van elektriciteitsgeleiding door eengas. Hierbij worden de hiervoor noodzakelijke ionen enelektronen door de stroomdoorgang zelf geproduceerd.Dit kan onder bepaalde omstandigheden een stabieletoestand opleveren, die in principe onbeperkt kan voort-duren. Hiervoor moet dan echter wel aan een aantalvoorwaarden worden voldaan. Zo kan bijvoorbeeld delengte van de boog niet willekeurig worden gekozen.Bij een te grote lengte (in de praktijk boven ongeveer20 mm) zal de boog doven. Een zeer korte boog isevenmin stabiel, doordat de oppervlakken waartussende boog brandt aan elkaar kunnen smelten, waardooreveneens de boog zal doven, omdat er weer een kort-sluiting ontstaat.

7

figuur 2.2 Karakteristieke boogvorm bij het MIG/MAGlassen. De boog heeft een klokvorm [67]

Ook de spanning over de boog in combinatie met destroomsterkte moet binnen bepaalde grenzen liggen.Deze grenzen worden mede bepaald door de gebruiktebeschermgassen en soort en afmetingen van de las-toevoegmaterialen.

Het verloop van de spanning en de stroomsterke vaneen boog wordt ook wel de boogkarakteristiek ge-noemd (zie figuur 2.3).

figuur 2.3 Boogkarakteristiek [61]

Duidelijk is in deze figuur te zien dat er een minimumvermogen noodzakelijk is om van een stabiele boog tekunnen spreken (lineaire deel curve). Bij te lage vermo-gens is de ionisatiegraad onvoldoende om een boog instand te kunnen houden (links in figuur 2.3). Dit houdtin dat er altijd naar gestreefd wordt binnen het lineairedeel van de boogkarakteristiek te blijven.Het vermogen van de boog, d.w.z. de hoeveelheidenergie die per seconde wordt ontwikkeld, kan directworden berekend door de stroomsterkte en de span-ning over de boog met elkaar te vermenigvuldigen(I×V). Deze energie komt in de vorm van warmte enstraling vrij.

2.1.1 De boogzuilDe energieontwikkeling in de boog blijkt voornamelijkop te treden aan het oppervlak van de lasdraad en aandat van het basismateriaal. De spanning over de boogverloopt namelijk niet lineair, maar verandert sprongs-gewijs dichtbij elk oppervlak (zie figuur 2.4). Om dezereden wordt de boog schematisch in drie gebiedenverdeelt, namelijk de boogzuil, het kathodevalgebieden het anodevalgebied. De boogzuil vormt het groot-ste deel, waarin slechts een kleine spanningsval op-treedt. Binnen de zogenaamde valgebieden treden desprongsgewijze spanningsveranderingen op; het katho-devalgebied voor de kathode (de negatieve elektrode)en het anodevalgebied voor de anode (positieve elek-trode) [61].

figuur 2.4 Verloop van de boogspanning over de boog[61]

2.2 De stroombron en zijn karakteristiekElke stroombron kent twee soorten stroom-/spannings-karakteristieken te weten een statische en een dyna-mische. Meestal wordt kortweg gesproken van "dekarakteristiek". De aard van deze karakteristieken be-palen in belangrijke mate hoe de stroombron zich ge-draagt bij wisselende belastingen met andere woordentijdens het lassen. Vooral tijdens het handmatig las-sen kan de boog immers gezien worden als een conti-nu variërende belasting, veroorzaakt door de steedswisselende afstand van lastoorts tot werkstuk (boog-lengtevariaties).

De karakteristiek van de stroombron zegt dus ietsover het gedrag van de stroombron (welke spanningen stroomsterkte wordt verkregen) bij variaties van debooglengte.Omdat de dynamische karakteristiek veel lastiger is teomschrijven (en te meten), beperken fabrikanten zichover het algemeen tot het verstrekken van informatieover de statische karakteristiek van de stroombron.Dit wil echter niet zeggen dat de dynamische karakte-ristiek niet belangrijk zou zijn, in tegendeel. Het gedragtijdens het lassen (zoals de lasser dit ervaart) wordtaltijd bepaald door een combinatie van de dynamischeen statische karakteristiek van de stroombron. De dy-namische karakteristiek van een stroombron is echterzoals het recept van de kok: moeilijk te achterhalen.

2.2.1 Dalende karakteristiek van de stroombronBij het booglassen met beklede elektrode (Bmbe) enTIG lassen heeft de stroombron een steile, dalendedan wel een verticale karakteristiek (zie figuur 2.5).

8

figuur 2.5 Verband tussen stroom en spanning bij eenstroombron met een dalende karakteristiek

Stroombronnen met een dalende karakteristiek hebbeneen verhoudingsgewijs hoge open spanning. Als deboog wordt ontstoken, daalt de spanning totdat destroomsterkte de (door de lasser) ingestelde waardeheeft bereikt; dit wordt "het werkpunt" genoemd. Ditwerkpunt is het snijpunt van de boogkarakteristiek ende karakteristiek van de stroombron. Tijdens het las-sen met de hand varieert de booglengte constant,doordat de lasser met zijn lastoorts beweegt.

Tengevolge van deze booglengtevariaties verandert deweerstand van de boog en daarmede de boogspan-ning. Een langere boog resulteert in een hogere boog-weerstand en boogspanning en omgekeerd.Uit figuur 2.5 blijkt, dat een verandering van de boog-spanning (=booglengte), slechts weinig invloed op destroomsterkte heeft.

Dit zorgt dat het lassen met een stroombron metdalende karakteristiek resulteert in een zo constantmogelijke stroomsterkte.

In de Engelstalige literatuur wordt dit ook wel een CC(Constant Current) stroombron genoemd.Een dalende karakteristiek is voor het handlassen pret-tig, daar een lasser nu eenmaal niet in staat is overlangere periode zijn booglengte constant te houden.

2.2.2 De vlakke karakteristiek van destroombron

De stroombron bij het MIG/MAG lassen kent een af-wijkende (ten opzichte van het Bmbe en TIG lassen)stroom-/spanningskarakteristiek, waardoor het mogelijkis met een continu aangevoerde lasdraad te lassen.

Dit laat zich als volgt verklaren:Voor een stabiele procesvoering is het bij hetMIG/MAG lassen nodig dat de toevoersnelheid van delasdraad gelijk is aan de afsmeltsnelheid. Alleen danblijft de afstand van het draadeinde tot het werkstukconstant en daarmede de booglengte. Wanneer eenstroombron wordt gebruikt die, evenals bij het boog-lassen met beklede elektrode, de lasstroom constanthoudt (dalende karakteristiek), dan kan het instellenvan de draadsnelheid tot grote problemen leiden.Immers, als de draadsnelheid lager is dan de afsmelt-snelheid, dan zal de afstand van het draadeinde tot hetwerkstuk steeds groter worden, tot de boog dooft.Dit kan niet worden voorkomen door de lastoorts naarhet werkstuk toe te bewegen, omdat het draadeindedan tot binnen in de contactbuis zou afsmelten.Omgekeerd zal bij een te hoge draadsnelheid de las-draad steeds verder buiten de contactbuis komen endus de booglengte steeds kleiner worden, totdat ereen zodanig instabiele situatie is ontstaan dat er niet

meer kan worden gelast.Men heeft dit probleem opgelost door bij het MIG/MAGlassen een stroombron te gebruiken met een vlakke ofhorizontale karakteristiek.

Een horizontale karakteristiek van de stroombron zorgtervoor dat de ingestelde boogspanning vrijwel constantblijft als de booglengte varieert. Dit is in figuur 2.6door middel van situatie B en C weergegeven.

figuur 2.6 Verband tussen spanning en stroomsterkte bijeen stroombron met een vlakke karakteristiek

De consequentie van een vlakke karakteristiek van destroombron is dat de stroomsterkte zeer sterk varieertbij wisselende booglengten.Voor een goed begrip wordt de werking van een vlak-ke karakteristiek hierna met enkele voorbeelden toe-gelicht.De spanningen en stroomsterkten waarbij wordt ge-last, de zogenaamde werkpunten, zijn afhankelijk vande gekozen boogspanning en draadsnelheid en weer-gegeven in figuur 2.6 (A1=boog met lage spanningen draadsnelheid en A2=boog met hoge spanning endraadsnelheid).Er wordt van uitgegaan dat de boog is ontstoken (openboog) en dat er wordt gelast met een vast ingesteldelasspanning en draadsnelheid/stroomsterkte. Als erniets verandert, blijven de booglengte en dus de boog-spanning en stroomsterkte constant.De afsmeltsnelheid is dan dus even groot als de aan-voersnelheid van de lasdraad. Om ongewenste boog-lengtevariaties te voorkomen, wordt de lastoorts vast-geklemd in een houder die voor een constante afstandvan de lastoorts tot het werkstuk zorgt. Er is dan dusgekozen voor één (onveranderlijk) werkpunt (bijvoor-beeld A2).Veronderstel, dat de draadaanvoersnelheid plotselingwordt verhoogd. Het draaduiteinde zal dichter bij hetwerkstuk komen. De boog wordt korter, de boog-weerstand daalt en daardoor de boogspanning. Bij eenstroombron met vlakke karakteristiek zal bij een dalingvan de boogspanning, de stroom sterk toenemen. Ditheeft tot gevolg dat er meer materiaal wordt afgesmol-ten. Wanneer de verandering van de draadsnelheidbinnen de toelaatbare grenzen is gebleven, stelt er zicheen nieuw werkpunt in. De verhoogde draadsnelheidwordt gecompenseerd door een hogere afsmeltsnelheid.Evenzo kan worden nagegaan wat er gebeurt, alsvanuit de begintoestand (A2) de draadsnelheid wordtverlaagd. De booglengte en dus de boogweerstand enboogspanning zullen toenemen. Hierdoor stelt zicheen nieuw evenwicht (werkpunt) in, met een lagerestroomsterkte en dus lagere neersmeltsnelheid (zie fi-guur 2.19 in § 2.4.1).Ditzelfde effect treedt ook op als de lasser met zijn las-toorts beweegt (zie figuur 2.6 situatie B en C), ook danzal de vlakke karakteristiek van de stroombron ervoor

9

zorgen dat de booglengte zoveel mogelijk wordt gecorri-geerd met als gevolg een nagenoeg constante boog-lengte. Dit mechanisme wordt ook wel de zelfreguleren-de of zelfregelende werking van het MIG/MAG lasprocesgenoemd. Ditzelfde mechanisme wordt overigens ookgebruikt bij het onderpoederlassen met dunne lasdraden.

Uit deze voorbeelden kunnen twee belangrijke zakenworden afgeleid:1) de draadsnelheid bepaalt de grootte van de las-

stroom;2) er is bij een eenmaal ingestelde boogspanning een

gebied van instelbare booglengtes en draadsnel-heden waarbij een stabiele procesvoering wordtverkregen.

Een karakteristieke waarde van de stroom-/spannings-karakteristiek van een stroombron bij het MIG/MAGlassen is 1 tot 5 V spanningsdaling per 100 A stroom-toename.

Ook hier hebben fabrikanten de vrijheid om hun eigenkeuze te maken en op deze manier de eigenschappenvan de stroombron te beïnvloeden. In de Engelstaligeliteratuur wordt een stroombron met een vlakke karak-teristiek ook wel CP (Constant Potential) of CV (Con-stant Voltage) genoemd.Het belang van de stroombron met vlakke karakteris-tiek is, dat er op deze manier een gebied van stabielemateriaaloverdracht (ofwel booggedrag) rond hetwerkpunt is ontstaan. Hierdoor wordt het gemak vanhet instellen van de boog bij het MIG/MAG lassensterk vergroot.

2.2.3 Moderne (synergische) MIG/MAGstroombronnen

Moderne MIG/MAG stroombronnen werken niet meermet 'karakteristieken', maar kunnen door de geïnte-greerde elektronica elk willekeurig werkpunt (I,V) in-stellen en dit naar keuze verplaatsen over het vollebereik van de stroombron (zie figuur 2.7).

figuur 2.7 Willekeurig in te stellen meetpunt

Het kan uiteraard niet zo zijn dat het werkpunt wille-keurig binnen het werkgebied van de apparatuur 'aande wandel' gaat; dit zou leiden tot instabiliteit van hetlasproces.Hiervoor hebben fabrikanten een oplossing bedacht,die ervoor zorgt dat de werkpunten zich volgens vastelijnen verplaatsen. Deze vaste lijnen worden ook welsynergische lijnen genoemd (zie figuur 2.8).

De fabrikant brengt deze synergische lijnen in zijn appa-ratuur in op basis van zijn ervaringen. Dit verklaart me-de waarom lasapparaten verschillend lassen. De lasserkan slechts in geringe mate afwijken van de door de

fabrikant ingegeven synergische lijnen (zie figuur 2.8,bovenste en onderste lijnen).

figuur 2.8 Voorgeprogrammeerde synergische lijnen

Voor elke materiaalsoort en -dikte worden op dezemanier synergische lijnen voorgeprogrammeerd doorde fabrikant van de stroombron. Voor het lassen vanroestvast staal AISI 316 is voor een aantal materiaal-dikten een door de fabrikant geprogrammeerde syner-gische lijn weergegeven in figuur 2.9 [71]. In dezefiguur is ook de zogenaamde 'jump in power = extraspanningsverhoging' weergegeven die noodzakelijk isom ervoor te zorgen dat er geen instellingen wordengegenereerd die ertoe leiden dat er met een globulaireboog wordt gewerkt.

figuur 2.9 Synergische lijn voor AISI 316 toevoegma-teriaal met een diameter van 1,2 mm. Degetallen in de figuur geven de verschillendeplaatdikten aan [71]

2.3 Boogtypen bij het MIG/MAG lassenHet MIG/MAG lassen ontleent een belangrijk deel vanzijn flexibiliteit aan het vermogen om met verschillendeboogtypen te kunnen lassen. De verschillende boog-typen staan synoniem voor verschillende vormen vanmateriaaloverdracht. De volgende hoofdgroepen metbetrekking tot de boogtypen worden onderscheiden: kortsluitboog; open boog.

De open boog kan nog verder worden onderverdeeld in: globulaire boog pulsboog; sproeiboog; gemodificeerde sproeiboog/roterende boog.

10

Meestal worden de verschillende boogtypen bij hetMIG/MAG lassen grafisch weergegeven in relatie totde stroomsterkte en boogspanning. Figuur 2.10 geefthiervan een voorbeeld.

2.3.1 KortsluitbooglassenHet kortsluitbooglassen wordt uitgevoerd met lagestroomsterkte en spanning (zie figuur 2.10). De hoe-veelheid boogenergie is hierbij onvoldoende om conti-nu een open boog in stand te kunnen houden. De las-draad maakt, zoals de naam al impliceert, regelmatigkortsluitingen met het werkstuk. De hoge kortsluit-stroom zorgt ervoor dat de draad verder smelt doorweerstandsverhitting en de hiermee gepaard gaandegrote elektromagnetische krachten zorgt ervoor dat ermateriaal van de lasdraad wordt ‘afgesplitst’. Na eenkortsluiting ontstaat kortstondig een open boog. Doorde constante toevoer van de lasdraad en het geringevermogen van de boog dooft de boog hierna weer enontstaat er een nieuwe kortsluiting, enz. Het kortsluit-booglassen is dus een cyclisch proces met afwisselendkortsluitingen en een open boog, zoals te zien is infiguur 2.11.

figuur 2.11 Schematische voorstelling van de cyclus bijhet kortsluitbooglassen

De warmte van de kortsluitstroom wordt grotendeelsin de afsmeltende lasdraad ontwikkeld. Voor het smel-ten van de laskanten en het vloeibaar houden van hetsmeltbad is echter ook boogwarmte nodig. Dit vindtvoornamelijk plaats tijdens de relatief korte open boogperioden (de open boogtijd is wel langer dan kortsluit-tijd).

Bij het kortsluitbooglassen moet de lasser daarom alertzijn op het ontstaan van bindingsfouten; dit is vooralhet geval bij het verticaal neergaand (PG) lassen. Hetis echter een misvatting te veronderstellen dat er bijhet MAG kortsluitbooglassen altijd bindingsfoutenaanwezig zijn. Ook hier is een goed opgeleide enervaren lasser de beste garantie voor een kwalitatiefgoede las.

Als de draadsnelheid wordt verhoogd, neemt bij hetkortsluitbooglassen het aantal kortsluitingen per se-conde (kortsluitfrequentie) toe. Bij een normale pro-cesvoering ligt het aantal kortsluitingen tussen de 30en 200 per seconde. Deze hoge frequentie is te snelvoor het oog om waar te nemen. De lasser ervaart deboog dus als een continu brandende boog, hoewel hijuiteraard wel de kortsluitingen hoort. Deze kortsluitin-gen veroorzaken een kenmerkend geluid van het her-ontsteken van de boog (knetteren), waaraan een erva-ren lasser kan horen of de procesparameters goedstaan ingesteld. Het smeltbad is vanwege het lagevermogen klein, waardoor er in alle posities gelast kanworden. De kortsluitfrequentie bepaalt ook de druppel-grootte bij het MAG kortsluitbooglassen; naarmate dekortsluitfrequentie hoger wordt, worden de overgaandemetaaldruppels kleiner. Het conventionele kortsluit-booglassen kenmerkt zich altijd door spatten, doordatde afsplitsing van de metaaldruppels, tengevolge vande hoge kortsluitstroom, explosief verloopt.

Nieuwe beschermgassen en lasdraden in combinatiemet verbeterde stroombronnen zorgen er tegenwoordigvoor dat het spatverlies aanzienlijk kan worden beperkt.Recentelijk zijn er speciale varianten van het kortsluit-booglassen ontwikkeld die het spatverlies vrijwel totnul kunnen reduceren (zie ook § 3.3).Het kortsluitbooglassen kan alleen met het MAG las-proces worden uitgevoerd. Het traditionele kortsluit-booglassen is wel mogelijk, maar geeft een slechtekwaliteit van de las, doordat enerzijds de hoeveelheidingebrachte warmte te laag is en anderzijds de oxide-huid niet verwijderd wordt.Ook hier geldt echter dat nieuwe ontwikkelingen ophet gebied van het MIG/MAG lassen de mogelijkheidbieden om bijvoorbeeld aluminium (MIG) met eenkortsluitboog te lassen (zie § 3.3.2).

figuur 2.10 Schematisch ligging van de booggebieden bij het MIG/MAG lassen als functie van de stroomsterkte en deboogspanning[55]

11

Van grote invloed bij het traditionele kortsluitboog-lassen zijn de eigenschappen van de stroombron, deinstelling van de lasapparatuur, het type beschermgasen het type lastoevoegmateriaal en vooral de instel-ling van de smoorspoel.

SmoorspoelBij het kortsluitbooglassen vindt de druppelafsplitsingplaats door het insnoeren van het (weke) draadeinde("pinch-effect"). Het insnoeren van de lasdraad wordtveroorzaakt door de optredende elektromagnetischekrachten (Lorentzkrachten). Op het moment van dekortsluiting neemt de stroom in korte tijd toe tot dekortsluitwaarde van de stroombron. Als de stroomtoe-name te snel verloopt, kan de insnoering zo snel plaats-vinden dat het ingesnoerde gedeelte van de lasdraadexplosief verdampt, wat tot overmatig spatverlies leidt.Een te sterke toename van de stroomsterkte wordtbeperkt door de zelfinductie van de stroombron. Hetgedrag van de stroombron tengevolge van de zelfin-ductie is uniek voor elke stroombron. Het is echterook mogelijk de zelfinductie in het lascircuit nog tevergroten door het opnemen van een extra spoel inhet secundaire circuit, de zogenaamde smoorspoel.

Als een spoel (zelfinductie) wordt opgenomen in eenelektrisch circuit, worden snelle spanning- en stroom-veranderingen tegengewerkt. Hiermee is gelijk gezegddat een smoorspoel alleen maar werkt bij het kort-sluitbooglassen en dus niet bij het open boog lassen.

Figuur 2.12 geeft een voorbeeld wat er gebeurt als eenblokvormige puls aan een spoel wordt aangeboden.In deze figuur is te zien dat de spanning/stroomveran-deringen worden tegengewerkt. De mate waarin dit ge-beurt, is afhankelijk van de grootte van de zelfinductie(=hoeveelheid ingebrachte smoorspoelwerking). Voorde praktijk van het kortsluitbooglassen houdt dit in, datdoor meer of minder smoorspoelwerking in te brengende spanning en stroomsterkte tijdens het kortsluitboog-lassen minder snel toe- of afnemen bij veranderingen.Hiermee is een instrument beschikbaar, waarmee delasser naast de hoeveelheid in te brengen warmte ookhet spatgedrag kan beïnvloeden.

Sommige stroombronnen hebben de mogelijkheid omde hellingshoek van de vlakke karakteristiek in een

aantal stappen in te stellen (de zogenaamde "slope"),bijvoorbeeld: 1V/100A, 2V/100A, 3V/100A, 4V/100Aen 5V/100A. Hiermee wordt bij booglengteverande-ringen eveneens de mate van toe- en afname van destroomsterkte beïnvloed (via de karakteristiek van destroombron). Deze mogelijkheid wordt snel verwardmet de smoorspoelregeling. Dit is onjuist, omdat deinstelling van de hellingshoek van de karakteristiek vande stroombron niets te maken heeft met zelfinductieen dus bijvoorbeeld ook werkt bij booglengtevariatiestijdens het open boog lassen.

Moderne stroombronnen zijn in staat, door de uitge-breide elektronica die hierin aanwezig is, om de zelf-inductie traploos te regelen. Hierdoor is de regelingvolledig anders geworden, maar het effect bij het las-sen (en dit is wat de lasser ervaart) is gelijk gebleven.

Veel aandacht is de laatste jaren uitgegaan naar nieuweontwikkelingen op het gebied van het kortsluitboog-lassen. Enerzijds om nog dunner materiaal MIG/MAGte kunnen lassen en anderzijds om ook bij het kort-sluitbooglassen het spatten te elimineren. Vrijwel allegerenommeerde leveranciers van lasapparatuur leve-ren tegenwoordig apparatuur voor het MIG/MAG kort-sluitbooglassen met een lagere warmte-inbreng dan bijhet traditionele kortsluitbooglassen. Veelal wordt ditsoort apparatuur verkocht onder gepatenteerde han-delsnamen als STT, CMT, ColdArc, FastROOTTM, enz.In vrijwel alle gevallen gaat het om een aangepasteprocessturing, die mogelijk wordt gemaakt door dehuidige snelle elektronica. Door deze snelle elektronicakan het proces binnen milliseconden geregeld en ge-stuurd worden en is een eerste stap op weg naar eenvolledige procesbeheersing. Soms worden niet alleende stroomsterkte en spanning geregeld, maar wordtook de draadsnelheid in de regeling opgenomen. Ditleidt tot een nog verdere procesbeheersing. Een afge-leide van deze ontwikkelingen betreft de mogelijkheidtot het zogenaamde "kortsluit"boogsolderen met deCuSi en de CuAl lasdraden (zie § 3.3.2).

Het MAG kortsluitbooglassen en zijn varianten wordtvooral ingezet voor toepassingen waar weinig warmte-inbreng gewenst is, zoals het lassen in positie, hetmaken van doorlassingen en het lassen van geringemateriaaldikten.

figuur 2.12 Invloed van de smoorspoel op het verloop van de spanning en stroom bij plotselinge veranderingen

12

2.3.2 Open booglassenHet MIG/MAG lassen met een open boog is alleen mo-gelijk als er voldoende (boog)energie beschikbaar is.Dit wil zeggen dat de gemiddelde stroomsterkte enspanning zo hoog moeten zijn, dat een grenswaarde(ook wel overgangs- of transitiepunt genoemd) wordtoverschreden. Deze grenswaarde is afhankelijk vanvele factoren, zoals de stroomsterkte en spanning, hettype beschermgas, de soort en afmetingen van delasdraad en de uitsteeklengte.Toevoegingen van zuurstof en/of CO2 aan het be-schermgas geven een verlaging van de oppervlakte-spanning en zorgen er op deze manier voor dat devrije druppelafsplitsing (overgangspunt) bij een lagerestroomsterkte en spanning plaatsvindt.

Soms is MAG lassen met een open boog niet moge-lijk; bijvoorbeeld onder 100% CO2 beschermgas.In volgorde zullen de volgende open boogtypen wordenbesproken: globulaire boog; sproeiboog; pulserende boog; roterende boog.

2.3.2.1 Globulaire boogEen globulaire boog ontstaat bij een combinatie vaneen relatief lage stroomsterkte en hoge lasspanning(zie figuur 2.10). De boogenergie is weliswaar vol-doende om een open boog in stand te houden, maarde relatief lage stroomsterkte is niet in staat om fijnedruppels van de lasdraad af te splitsen (te kleine elek-tromagnetische krachten). De druppelafsplitsing bijeen globulaire boog vindt grotendeels plaats onderinvloed van de zwaartekracht. In de praktijk komt diterop neer dat er ongecontroleerde grove druppels vande lasdraad worden afgesplitst. Naast veel spatten isdit type boog zo onrustig, dat het gebied van de glo-bulaire boog bij het conventionele MIG/MAG lassenbeter vermeden kan worden.

Sommige moderne stroombronnen zijn wel in staatmet relatief grove druppels MIG/MAG te lassen. Desturing van dit soort stroombronnen zorgt er hierbijvoor dat er een gecontroleerde druppelovergang ver-kregen wordt. Dit type boog wordt beperkt toegepasten voornamelijk ingezet voor het lassen van dunneplaat en het overbruggen van grotere vooropeningen.

2.3.2.2 SproeiboogAls vanuit de instelling voor het kortsluitbooglassende stroomsterkte en lasspanning gelijktijdig wordenopgevoerd, gaat, bij voldoende boogenergie, de kort-sluitboog over in een sproeiboog. Een sproeiboog heefteen kenmerkende vorm zoals te zien is in figuur 2.13.

figuur 2.13 Karakteristieke vorm van een sproeiboog

De afsmeltende lasdraad gaat bij een sproeiboog overnaar het smeltbad in een nevel van fijne metaaldrup-pels die niet meer afzonderlijk zichtbaar zijn.Door de hoge warmte-inbreng en de grote snelheidvan de metaaldruppels is bij het sproeibooglassen hetsmeltbad dunvloeibaar en de inbranding diep. Het dun-vloeibare, grote smeltbad maakt alleen het lassen on-der de hand (PA) en staande hoeklassen (PB) mogelijk.Vooropeningen kunnen niet worden overbrugd met ditboogtype, daarom moeten gesloten lasnaden wordentoegepast.

Als dit niet mogelijk is, dan kan eventueel de grond-laag met behulp van het kortsluitbooglassen wordengelegd, of kan gebruik worden gemaakt van smeltbad-ondersteuning (zie figuur 2.14).

figuur 2.14 Enkele lasnaadvormen voor het MIG/MAGsproeibooglassen [62]

Omdat bij het MIG/MAG lassen de stroomsterkte endraadsnelheid gekoppeld zijn, worden bij hogerestroomsterkten ook hoge draadsnelheden gebruikt endus hoge neersmeltsnelheden verkregen. Dit maakthet open booglassen zeer geschikt voor het lassenvan grotere materiaaldikte. Het grote boogvermogenzorgt er ook voor dat er hoge lassnelheden bereiktkunnen worden.

Het is mogelijk MIG/MAG te lassen met een sproei-boog onder vrijwel alle soorten beschermgas. De enigeuitzondering is het MAG lassen onder CO2 bescherm-gas of hoog CO2 houdende menggassen (> 30% CO2).Met dit type gassen is het met de traditionele MAGstroombronnen niet mogelijk met een open boog telassen.

Als bij het open booglassen de draadsnelheid wordtopgevoerd, neemt de stroomsterkte toe en zal de boog-lengte afnemen. Bij verder opvoeren van de stroom-sterkte treden er heftige kortsluitingen op, doordat delasdraad de bodem van het smeltbad raakt; de boogzal nu onder het oppervlak van het materiaal branden.De heftige kortsluitingen zullen voor extra spattenzorgen en dat is niet gewenst.Sommige fabrikanten maken gebruik van snelle digi-tale stroombronnen die de kortsluitingen registrerenen onmiddellijk ingrijpen om de spatvorming te onder-drukken en dus te voorkomen. Hierdoor is het moge-lijk met hoge draadsnelheden met een heel korte las-boog MAG te lassen. Het voordeel van deze variant iseen geringere warmte-inbreng en iets diepere inbranding.

2.3.2.3 Pulsboog - (puls-MIG/MAG) lassenHet pulsbooglassen is ontwikkeld uit de behoefte alu-minium met een relatief lage gemiddelde stroom-sterkte te kunnen lassen. Immers aluminium kan nietmet een kortsluitboog worden gelast, omdat de oxide-huid dan niet verwijderd wordt. Hierdoor is het lassenvan dun aluminium evenals het lassen in verschillendeposities niet mogelijk. Dit heeft geleid tot de ontwik-keling van het pulsbooglassen ook wel puls-MIG ofpulserend MIG lassen genoemd. Tegenwoordig wordthet pulsbooglassen ook veelvuldig ingezet voor het

13

lassen van roestvast staal vanwege de betere proces-beheersing.

Het pulsbooglassen neemt een aparte plaats in bij hetMIG/MAG lassen. Bij het pulsbooglassen wordt gebruikgemaakt van twee niveaus van de stroomsterkte: debasisstroom of grondstroom, en de pulsstroom of piek-stroom. De basisstroom zorgt voor het in stand hou-den van de boog tijdens het lage stroomniveau. Dehoeveelheid energie is echter onvoldoende om druppelsvan de lasdraad af te smelten. De basisstroomtijd be-paalt het stolgedrag van het smeltbad.Het hoge stroomniveau (pulsstroom) zorgt voorname-lijk voor het afsplitsen van de metaaldruppels en voorde inbranding. De pulsstroom moet uiteraard bovenhet transitiepunt liggen. In figuur 2.15 is het verloopvan de pulsstroom weergegeven als functie van detijd. Uiteraard kent de spanning een zelfde verloop.Zoals blijkt moeten er door de lasser 4 parametersworden ingesteld (pulsstroom en pulsstroomtijd, en debasisstroom en basisstroomtijd). De pulsfrequentievolgt uiteraard uit de instellingen van de basis- en depulsstroomtijd.

figuur 2.15 Schematische weergave van een blokvormigestroompuls, inclusief hun benamingen

De gemiddelde stroomsterkte laat zich eenvoudigberekenen:

II I

gemp p b b

p b

( t ) ( t )(t t )

(A)=⋅ + ⋅

+In het begin van het pulsbooglassen werd er met vas-te pulsfrequenties gewerkt (16,5; 33; 50 en 100 Hz)die waren afgeleid van de netfrequentie (50 Hz).Dit type apparatuur voldeed goed aan de kwaliteits-eisen die in die periode aan het laswerk werden ge-steld. Later onderzoek, ingegeven doordat de markteen hogere kwaliteit van de lassen wenste, toondeaan dat het voor een stabiele procesvoering noodzake-lijk is, dat er één druppel per puls afgesmolten wordt(zie figuur 2.16).

figuur 2.16 Schematische weergave van het pulsboog-lassen: één druppel per puls

Het vereist veel vakkennis en ervaring van de lasserom de lasapparatuur volgens het principe van ééndruppel per puls in te stellen. Er zijn immers nogal watvariabelen die hierbij een rol spelen, zoals het type ende afmetingen van de lasdraad, het soort bescherm-gas en de uitsteeklengte.Dit maakte dat het voor een lasser tijdrovend en lastigwas om deze zogenaamde "vrij-programmeerbare"puls-MIG apparatuur op de juiste manier te stellen;met name bij steeds wisselende omstandigheden(materialen, productafmetingen en lasposities).

Fabrikanten van lasapparatuur gingen op zoek naaroplossingen en kwamen op de markt met zogenaamdesynergische puls-MIG apparatuur. Bij deze apparatuuris vrijwel altijd de draadsnelheid aan de pulsfrequentiegekoppeld met als randvoorwaarde dat er één druppelper puls wordt afgesplitst. De lasser maakt bij dit soortapparatuur een voorselectie met betrekking tot hettype lasdraad, de draaddiameter en het soort bescherm-gas. De apparatuur zorgt er hierna voor dat er altijdéén druppel per puls wordt afgesplitst, ongeacht dedraadsnelheid die wordt ingesteld. Vrijwel alle puls-boogapparaten zijn tegenwoordig synergische appa-raten, sommige apparaten kunnen zowel 'vrij pro-grammeerbaar' als synergisch worden gebruikt.

Bij het pulsbooglassen treden geen kortsluitingen opwaardoor er een stabiele lasboog wordt verkregen enhet proces kan dus worden beschouwd als een ge-controleerde manier van lassen. Bij het lassen meteen pulsboog wordt gewerkt met een open boog incombinatie met een relatief laag boogvermogen endus lage warmte-inbreng. Omdat de boog echter con-tinu brandt, is de warmte-inbreng groter dan bij hetkortsluitbooglassen. Ten opzichte van het open boog-lassen met continue stroom geldt dat, in de periodetussen twee pulsen, de boogenergie laag is en dusdat de gemiddelde warmte-inbreng minder is.

Het lassen met pulserende stroom ontwikkelt zichsteeds verder. Door gebruik te maken van een zoge-naamde dubbelpuls of een pulsboog te combinerenmet een kortsluitboog of met een open boog (zie fi-guur 2.17), kan het applicatiegebied van het MIG/MAGlassen verder worden vergroot.

puls/puls puls/kortsluitboog open boog/puls

figuur 2.17 Verschillende combinaties van boogtypen [72]

Verder zijn er varianten van het pulsbooglassen ont-wikkeld, waarbij per stroompuls niet één druppel maarmeerdere (kleine) druppels worden afgesplitst met be-houdt van de stabiliteit van het proces. Deze techniekis in het bijzonder geschikt voor het lassen van RVSen aluminiumlegeringen omdat de warmte-inbrengnog verder wordt beperkt.

Voor- en nadelen van het pulsbooglassenZoals gezegd is bij het pulsbooglassen de warmte-in-breng geringer dan bij het open boog lassen met con-tinue stroomsterkte. Hierdoor is het smeltbad relatiefklein. Pulsbooglassen is daardoor evenals het kort-

14

sluitbooglassen geschikt voor het lassen van dunnemetalen en het lassen in alle posities. Omdat het puls-booglassen met een open lasboog werkt, is het procesminder geschikt voor het maken van doorlassingen.

Bij het MAG kortsluitbooglassen worden er vrijwel al-tijd spatten gevormd. De pulsboog geeft (als de appa-ratuur goed is ingesteld) geen spatten. Als de pulsboogniet goed is ingesteld, kunnen er wel (kleine) spattenop de las en het basismateriaal worden waargenomen.Een voordeel van het pulsbooglassen is, dat er kanworden gewerkt met een relatief dikke toevoegdraad,wat goedkoper is, minder kans op draadstoringengeeft en bij het lassen van aluminium minder poreus-heid oplevert.

Bij aluminium heeft het pulsbooglassen zich een vasteplaats verworven voor het lassen van dunne materia-len met een lage warmte-inbreng. Zoals eerder aange-geven is de warmte-inbreng bij het kortsluitbooglassen,door de grote warmtegeleiding van aluminium, onvol-doende, waardoor de kans op lasfouten zeer groot is.Hiernaast wordt de oxidehuid bij het kortsluitbooglassenniet verwijderd, wat een onacceptabele laskwaliteitgeeft. Het pulsbooglassen is dan een uitstekend alter-natief. Een ander voordeel van het pulsbooglassen isdat er, ten opzichte van het open boog lassen, bij hetlassen van magnesium of zinkhoudende aluminium-legeringen minder afbrand optreedt.

Bij het kortsluitbooglassen van roestvaststaal zal bij hetlassen altijd een sterke verkleuring optreden gecombi-neerd met de aanwezigheid van spatten. Pulsboog-lassen kan in dit geval een gunstiger resultaat geven.Ook voor het lassen van ongelegeerd staalplaat wordtin toenemende mate van pulsbooglassen gebruik ge-maakt, omdat het vrijwel spatloos is, waardoor nabe-werken kan worden voorkomen. Nabewerken doorslijpen is bij ongelegeerd staal soms niet wenselijk,vanwege mogelijke oppervlaktebehandelingen, zoalsverzinken of moffelen.

Als beperkingen van het pulsbooglassen kunnen wordengenoemd, dat er meerdere parameters moeten wordeningesteld, wat de afstelling en bediening van de appa-ratuur lastiger maakt. Zoals eerder aangegeven, wordthier tegenwoordig aan tegemoet gekomen door bij-voorbeeld het gebruik van synergische apparatuur.Synergische pulsboogapparatuur heeft wel een hogereaanschafprijs dan de traditionele MIG/MAG appara-tuur zonder deze voorziening. De ervaring leert echterdat in 9 van de 10 gevallen deze extra investeringsnel wordt terugverdiend door bijvoorbeeld lagerenabewerkingskosten.Een andere beperking van het pulsbooglassen is datbij hoge lassnelheden, zoals die bijvoorbeeld wordentoegepast bij het gemechaniseerd lassen, de te lassenmaterialen minder goed bevochtigen. Hierdoor wordenminder mooi aangevloeide lassen verkregen, of zijn demaximale lassnelheden hierdoor gelimiteerd. Bij hethandmatig lassen liggen de lassnelheden zo laag, datdit geen probleem vormt.

Samenvattend kan worden gesteld, dat het MIG/MAGpulsbooglassen zich in de loop der jaren een vasteplaats heeft verworven als alternatief voor aan de enekant het kortsluitbooglassen en aan de ander kant hetsproeibooglassen.

2.3.2.4 Roterende boog of gemodificeerdeboog

Als vanuit het traditionale open booglassen de span-ning en stroomsterkte verder worden opgevoerd ont-staat bij hoge spanningen en stroomsterkten, vaak incombinatie met een grotere uitsteeklengte, een zoge-naamde roterende boog of gemodificeerde open boog.De combinatie van de genoemde factoren zorgen er-voor dat het draaduiteinde verweekt, waardoor dit tengevolge van de erop uitgeoefende elektromagnetischekrachten gaat roteren( zie figuur 2.18).

figuur 2.18 Roterende boog bij het MAG lassen

De verweking van het draadeinde wordt veroorzaaktdoor de weerstandsverhitting van het uit de contact-buis stekende draadeinde. Naast de grotere uitsteek-lengte spelen ook het type lastoevoegmateriaal, deafmetingen hiervan en het type beschermgas een be-langrijke rol of er een roterende boog wordt verkregen.Zo zal het bijvoorbeeld niet mogelijk zijn aluminiummet een roterende boog te lassen. Dit komt, omdat erbij aluminium nauwelijks sprake is van weerstandsver-hitting van de lasdraad en hiernaast heeft aluminiumeen zeer groot warmtegeleidingsvermogen. Het MAGlassen met een roterende boog kan, afhankelijk vande gekozen instellingen, zowel voor het oplassen vanmetalen worden gebruikt, als voor het verbindingslassen.

Doordat er wordt gewerkt met hoge stroomsterktenen dus draadsnelheden, wordt er veel materiaal pertijdseenheid neergesmolten of kunnen er hoge lassnel-heden worden bereikt. Hierdoor is de roterende boogeen efficiënt boogtype om mee te lassen. De keerzijdehiervan is, dat het lasbad groot is en dat deze varianthierdoor alleen geschikt is voor het lassen onder dehand (PA positie).Het roterende booglassen stelt speciale eisen aan delasapparatuur (stroombron, draadaanvoereenheid, las-toorts) en wordt tegenwoordig door een aantal leve-ranciers op de markt gebracht als alternatief voor hettraditionele MAG lassen. De apparatuur heeft om dezereden een hogere aanschafprijs dan de traditioneleMAG apparatuur.

In hoofdstuk 3 wordt verder ingegaan op de praktischeuitvoeringen en varianten van het lassen met een ro-terende lasboog.

15

2.4 Instellen van de lasparameters bij hetMIG/MAG lassen

Bij het MIG/MAG lassen zijn de belangrijkste parame-ters naast de keuze van het lastoevoegmateriaal enbeschermgas: de draadsnelheid en de lasspanning.

2.4.1 Invloed van de draadsnelheidDe draadsnelheid bepaalt de stroomsterkte waarmeewordt gelast. Het verhogen van de draadsnelheid/stroom-sterkte zorgt ervoor, dat er meer warmte wordt ont-wikkeld in de boog met als gevolg een diepere inbran-ding. Een hogere stroomsterkte/draadsnelheid resul-teert ook in een hogere neersmeltsnelheid. Beide as-pecten hebben invloed op de uiteindelijke geometrievan de las. In figuur 2.19 is de invloed weergegevenvan variaties in de draadsnelheid op het werkpunt ende vorm van de lasdoorsnede.

figuur 2.19 Invloed van de draadsnelheid op de liggingvan het werkpunt en de geometrie van delas [62]

2.4.2 Invloed van de lasspanningWanneer de draadsnelheid constant blijft, wordt delengte van de boog bepaald door het spanningsver-schil tussen de elektrode en het werkstuk. Zo zal bij-voorbeeld het verhogen van de spanning een vergro-ting van de booglengte betekenen. Een langere boogis minder stabiel, terwijl de boogwarmte over een gro-ter oppervlak wordt verspreid, hierdoor zal de breedtevan de lasrups toenemen en krijgt de las een platterevorm. In figuur 2.20 is de verschuiving van het werk-punt met de bijbehorende lasdoorsneden schematischweergegeven.

Wanneer de lasvorm correct is, maar te veel of teweinig inbranding heeft, moeten zowel de draadsnel-heid als de spanning worden aangepast.

figuur 2.20 Invloed van ligging van het werkpunt en degeometrie van de inbranding bij het verande-ren van de spanning [62]

De onderlinge relaties van veranderingen in de span-ning en draadsnelheid op de geometrie van de dwars-doorsnede van de las worden getoond in figuur 2.21.

De afstelling van het lasproces berust op het zodaniginstellen van de draadsnelheid en lasspanning dat hetgewenste (las)resultaat wordt verkregen.

figuur 2.21 Onderlinge relaties van veranderingen in despanning en draadsnelheid op de geometrievan de dwarsdoorsneden van de las bij hetMIG/MAG lassen [62]

2.5 Apparatuur voor het MIG/MAG lassenZoals eerder is aangegeven bestaat MIG/MAG appara-tuur grofweg uit een aantal basiscomponenten te weten: een stroombron inclusief koeling; een draadaanvoereenheid inclusief draadhaspel; een slangenpakket met lastoorts; een gasvoorziening (cilinder, reduceerventiel, gas-

doorstroommeter).

16

Hoewel er zeer veel verschillende uitvoeringen zijn vanMIG/MAG apparaten worden vaak er vaak de volgendefuncties/bedieningsorganen op aangetroffen: aan/uit schakelaar; instellen van de open spanning (continu en/of in

stappen); regelen van de draadsnelheid; schakelaar voor stroomloze draadaanvoer; instellen van de gasvoorstroomtijd/gasnastroomtijd; instellen van de terugbrandtijd van de lasdraad

(afbrandvertraging); starten met lage stroom en lage draadsnelheid

("soft start"); keuze schakelaars voor hechten/lassen/puntlas-

sen/lassen met intervallen; mogelijkheden voor het instellen van de puntlastijd

en intervaltijden; instellen van de helling van de statische stroom/span-

ningskarakteristiek (slope); veranderen van de zelfinductie in het lascircuit

(smoorspoel); afstandsbediening (aan/uit, draadaanvoersnelheid,

open spanning).

Op conventionele puls-MIG lasapparaten kunnen te-vens de volgende instellingen worden gevonden: de pulsfrequentie; de piekspanning/-stroom (continu); de basisspanning/-stroom (continu en/of in stappen).

Meer geavanceerde puls-MIG/MAG apparaten hebbenals extra instelmogelijkheden: de piekstroom/-spanning; de basisstroom/-spanning; de pulstijd; de basisstroomtijd; de frequentie. (soms apart instelbaar of als afgeleide

van de puls- en basistijd)

Bij synergische puls-MIG/MAG apparatuur komen hiernog de voorinstellingen bij voor: het type beschermgas; het type toevoegmateriaal en eventueel de diameter

hiervan; booglengteregeling voor het wijzigen van boogver-

mogen binnen het gekozen programma (één-knops-bediening).

Hierna wordt specifiek ingegaan op de vier hoofdcom-ponenten van een MIG/MAG installatie. Voor de be-schrijving van de specifieke bedieningsorganen vaneen MIG/MAG installatie wordt verwezen naar de ge-bruiksaanwijzingen van de fabrikanten.

2.5.1 Stroombronnen voor het MIG/MAGlassen

De boogspanning bij het (MIG/MAG) lassen is aan-zienlijk lager dan de netspanning. Dit houdt in dat elkestroombron een transformator nodig heeft die de net-spanning omzet naar een voor het lassen geschiktespanning. Het omgekeerd geldt voor de stroomsterkte.Deze zal om te kunnen lassen naar een hogere waardemoeten worden getransformeerd. Verder geldt voorhet MIG/MAG lassen dat zowel de spanning als destroomsterkte aan de secundaire zijde regelbaar moe-ten zijn.

Een stroombron voor MIG/MAG lassen bestaat in prin-cipe uit een tweetal componenten: een transformatoren een gelijkrichter. De meest voorkomende typen

stroombronnen voor het MIG/MAG lassen zijn, in volg-orde van ontwikkeling: Driefasen gelijkrichters

De lasspanning van de stroombron kan worden inge-steld door aftakkingen aan de transformator aan desecundaire zijde al dan niet in combinatie met trans-ductors (=regelbare spoelen).

Thyristor gestuurde stroombronnenDe stroom en spanning worden via fase-aansnijdinggeregeld. De rimpel op de stroom en spanning kanhierbij aanzienlijk zijn. Met een smoorspoel wordtdeze rimpel afgevlakt. Hierdoor wordt de stroomre-geling echter trager.

Transistor gestuurde stroombronnenDeze kunnen weer onderverdeeld worden in schake-lende transistor bronnen (chopper, inverter) en ana-loge gestuurde transistor stroombronnen.

Transductor geregelde stroombronnen zijn zeer ro-buuste lasmachines, maar hebben het nadeel dat erniet gelast kan worden met pulserende stroom. Voorhet lassen van constructiestaal met constante stroomvoldoen ze uitstekend en worden nog steeds gebruiktin de industrie.

Met de komst van de vermogensthyristoren en tran-sistoren namen de mogelijkheden van MIG/MAGstroombronnen sterk toe. Lassen met pulserendestroom werd mogelijk met een thyristor geschakeldestroombron. De maximale pulsfrequentie bij het lassenbedroeg echter in het begin maximaal 100 Hz en konalleen in stappen ingesteld worden. Latere ontwikke-lingen van snellere thyristoren maakten aanzienlijk ho-gere schakelfrequenties mogelijk en zorgden er tevensvoor dat de pulsfrequenties bij het lassen traploos in-stelbaar werden. Thyristor geschakelde stroombronnenzijn nagenoeg volledig uit ontwikkeld en zijn om diereden betrouwbare stroombronnen.

Met de sterke opkomst van de elektronica namen demogelijkheden om nieuwe stroombronnen te ontwik-kelen, uitgerust met snelle thyristoren en vooral tran-sistoren, toe. Dit heeft geleid tot de ontwikkeling vantwee typen stroombronnen, namelijk de analoge stroom-bronnen en schakelende stroombronnen. Schakelendestroombronnen kunnen weer worden onderverdeeld insecundair schakelende stroombronnen of choppers ende primair schakelende stroombronnen of inverters.

Een onderscheidend verschil bij moderne stroombron-nen is de plaats van de transformator in het elektrischecircuit. Als de transformator is opgenomen in het be-gin van het elektrische circuit, dan worden stroom enspanning eerst getransformeerd. Hierna kan (in hetsecundaire circuit) het signaal elektronisch gestuurdof geschakeld worden; er is dan sprake van secundairgeregelde of schakelende stroombronnen. Voorbeeldenvan secundair geregelde of schakelende stroombron-nen zijn de transductor en thyristor gestuurde stroom-bronnen, analoge stroombronnen en choppers. Als detransformator later in de stroomkring is opgenomenen de sturing of het schakelen vindt voor het transfor-meren plaats, dan is er sprake van primair gestuurdeof schakelende stroombronnen, waarvan de invertervoor het lassen de meest bekende en belangrijkste is.De afmetingen van een transformator worden bepaalddoor de frequentie van de stroom en spanning diegetransformeerd moeten worden. Bij een gelijkblijvendte transformeren vermogen kan, als de frequentie vande spanning en stroom toenemen, de afmeting van de

17

transformator kleiner worden. Deze empirische relatie(vuistregel) is weergegeven in de volgende vergelijking:P=f×m(P=vermogen, f=frequentie en m=massa)

Bij transductor, thyristor, chopper en analoge stroom-bronnen worden als eerste de wisselstroom en wissel-spanning getransformeerd. De frequentie van de wis-selstroom en -spanning (uit het elektriciteitsnet) be-draagt in Europa 50 Hz. Het gevolg hiervan is dat, omeen aanvaardbaar vermogen te kunnen transformeren,de massa van de transformator groot moet zijn (zieformule). Het hoge gewicht en de relatief grote afme-tingen zijn dan ook de meest in het oog springendekenmerken van dergelijke stroombronnen.

2.5.1.1 Analoge MIG/MAG stroombronDe analoge stroombron kent in principe dezelfde op-bouw als de hiervoor besproken stroombronnen (ziefiguur 2.22). De spanning en stroom worden eerstgetransformeerd en daarna wordt de stroom geregelddoor middel van transistoren. Kenmerkend voor eenanaloge stroombron is, dat de transistoren de stroom-sterkte regelen als een regelbare weerstand. Dit is ver-gelijkbaar met de versterker uit een geluidsinstallatie.

figuur 2.22 Schematische weergave van een analogestroombron

Analoge versterkers geven een vrijwel perfect uitgangs-signaal (stroom en spanning). Het grote nadeel van hetop deze manier regelen van de spanning en stroom isechter dat er veel overtollige energie in de vorm vanwarmte moet worden afgevoerd. Dit maakt dat bijanaloge stroombronnen de transistoren op een water-gekoeld koperen blok (cascade) moeten worden ge-monteerd. Naast het feit dat dit veel energieverliesgeeft, zijn deze transistoren het meest kwetsbare deelvan de analoge stroombron. Hierbij komt nog dat degebruikte vermogenstransistoren duur zijn, wat door-werkt in de aanschafprijs van de lasapparatuur. Tegen-woordig worden analoge stroombronnen slechts zeerbeperkt gebruikt (1-2% van de stroombronnen) in delastechniek.

Deze eerder genoemde nadelen van de analoge stroom-bron hebben geleid tot de ontwikkeling van de zoge-naamde schakelende stroombronnen (chopper, inverter),die een veel gunstiger elektrisch rendement kennen.

2.5.1.2 De chopper MIG/MAG stroombronHet elektrisch regelcircuit bij de moderne chopper be-vindt zich achter de transformator (zie figuur 2.23).Na de transformator is een gelijkrichter geplaatst meteen buffercondensator. Hierna volgen de in serie ge-

plaatste transistoren die met hoge frequentie wordenin- en uitgeschakeld. Er ontstaat dan een blokvormigspanning- en stroomsignaal (zie figuur 2.23). De (ge-middelde) stroomsterkte wordt bepaald door de ver-houding tussen de in- en uitschakeltijd van de transis-toren. Om de rimpel op de stroom en spanning af tevlakken, wordt na de transformator een (afvlak/smoor)-spoel geplaatst. De snelheid waarmee de stroombronreageert op veranderingen tijdens het lassen is medeafhankelijk van de frequentie waarmee de transistorenworden aangestuurd. Moderne transistoren werken metschakelfrequenties tussen de 50.000 en 100.000 Hz.

figuur 2.23 Schematische weergave van een chopper

Bij de chopper kan met wissel- en/of gelijkstroombronworden gelast en uiteraard kan er met een pulserendegelijkstroom worden gewerkt. De chopper heeft eenhoog elektrisch rendement en is geschikt voor hogestroomsterktes, is duurzaam en weinig onderhouds-gevoelig.Een nadeel van de chopper is zijn hoge gewicht endientengevolge grote afmetingen.

2.5.1.3 De inverter MIG/MAG stroombronBij de primair geschakelde stroombron of inverters wor-den de netspanning en netstroom eerst gelijkgerichten daarna afgevlakt (zie figuur 2.24).

figuur 2.24 Schematische weergave van een inverter

Via de, in serie geplaatste, snel schakelende transis-toren wordt van de gelijkstroom/-spanning een wis-selstroom/-spanning gemaakt met een zeer hoge fre-quentie (50.000 tot 100.000 Hz). Deze hoogfrequen-te wisselstroom/-spanning wordt aan een transforma-tor toegevoerd. De transformator zet deze wissel-spanning/-stroom om naar een waarde die geschikt isom mee te lassen. Tenslotte wordt deze spanningopnieuw gelijkgericht en afgevlakt. Doordat de wissel-stroom en -spanning een zeer hoge frequentie heb-

18

ben, kan de transformator klein zijn (zie formule onder2.5.1). De kleine afmetingen en het geringe gewichtzijn de belangrijkste kenmerken van de inverter stroom-bron. De stroomsterkte wordt op de inverter op de-zelfde manier geregeld als bij de chopper namelijkdoor de aan/uit tijd van de schakelpuls te regelen. Eennadeel van de inverter is dat deze gevoeliger is voornetspanningvariaties dan de chopper. Niet dat de in-verter de netspanningvariaties niet kan opvangen,maar de elektronische componenten worden door net-spanningvariaties wel zwaarder belast.

2.5.1.4 Levensduur en betrouwbaarheid vanmoderne stroombronnen

Moderne (digitale) stroombronnen gaan geen 50 jaarmeer mee.Zowel voor de inverter als voor de chopper geldt datde levensduur van de stroombron voor een groot deelbepaald wordt door de kwaliteit van de elektronischecomponenten en de omgeving waarin hij wordt gebruikt.Gerenommeerde fabrikanten van stroombronnen stel-len strenge specificaties op voor de elektronische com-ponenten om daarmee de kwaliteit van hun stroom-bronnen te kunnen garanderen. De hoge kwaliteit vande elektronische componenten heeft uiteraard invloedop de prijs van de stroombron.De levensduur van een inverter bedraagt, afhankelijkvan de werkomgeving en de manier waarmee er wordtomgesprongen, tot 15 jaar en van een chopper 20 jaar.Een langere levensduur is ook niet noodzakelijk, wantde ontwikkelingen op het gebied van stroombronnengaan snel.

2.5.1.5 Het ontsteken van de boog, spatgedragen kratervullen

Het ontsteken van de boog bij het MIG/MAG lassenvindt plaats via een kortsluiting tussen lasdraad enwerkstuk. Als gevolg van de hoge kortsluitstroomsmelt een deel van de lasdraad en hierbij wordt hetcontact tussen de lasdraad en het werkstuk verbroken.De lasboog kan nu ontsteken als gevolg van de ioni-satie van het beschermgas en de warmteontwikkelingter plaatse.

Om de boog zonder problemen te kunnen ontsteken, iseen lage inductie in het elektrische circuit nodig, maarom het spatten tijdens het ontsteken te beperken, isjuist een hoge inductie gewenst. De inductie van mo-derne stroombronnen kan tegenwoordig zeer snel (elek-tronisch) worden geregeld. Hierdoor kan een inverterof chopper sneller, gemakkelijker en met minder spat-ten ontsteken. Sommige fabrikanten kiezen ervoor omdoor middel van een zogenoemde softstart het spat-gedrag verder te beperken, evenals om bindingsfoutenbij het starten te voorkomen. Bij een softstart wordtde boog ontstoken bij lage draadaanvoersnelheid. Alsde boog eenmaal ontstoken is, wordt de draadsnelheidsnel opgevoerd naar de ingestelde waarde. Een nogfraaiere oplossing is die waarbij na het ontsteken vande boog, de draadtoevoer kort wordt gestopt of delasdraad zelfs iets wordt teruggetrokken. Net als bijhet TIG lassen brandt de boog dan even zonder over-dracht van lasmetaal en is de kans op eventuele bin-dingsfouten kleiner. Het terugtrekken en regelen vande lasdraad is overigens alleen mogelijk als de appara-tuur is uitgerust met een push-pull systeem (zie § 2.5.2).

Bij het MIG/MAG lassen van nikkellegeringen en de

meeste aluminiumlegeringen is een stroombron metkratervulinstallatie gewenst. Bij deze materialen kan,als er abrupt met lassen wordt gestopt, de stollings-link van het lasmetaal voor een kleine krater zorgen.Als gevolg van de optredende spanningen kunnen nude bekende kraterscheuren ontstaan.

Uitslijpen van die kraterscheuren is absoluut noodzake-lijk, omdat bij het lassen van een volgende laag dezescheuren verder in de lasverbinding kunnen uitgroeientot één of meerdere grote scheuren.

2.5.1.6 Keuze van een stroombronModerne stroombronnen, zowel de inverter als dechopper, zijn tegenwoordig vrijwel allemaal transistorgestuurde stroombronnen. Zij reageren zeer snel opveranderingen in de lasomstandigheden. Hierdoor kun-nen met moderne stroombronnen uitstekende lasresul-taten worden behaald. Leveranciers van stroombronnenhebben het graag over volledig gedigitaliseerde stroom-bronnen. Daarmee wordt bedoeld dat de procesrege-laar, die de stroom en spanning op de ingesteldewaarde probeert te houden, volledig uit elektronischecomponenten is opgebouwd.Welk type stroombron, inverter of chopper, moet wor-den aangeschaft, hangt af van vele factoren, zoals deaard van de te verrichten laswerkzaamheden, de ge-wenste kwaliteit van de verbinding en de omstandig-heden waaronder moet worden gelast. Zo zal bijvoor-beeld bij het maken van korte laslengten het startge-drag van de stroombron een primaire rol spelen. Eenaantal stroombronleveranciers biedt hiervoor de moge-lijkheid van een zogenaamde softstart. Aspecten alsstartgedrag, kratervulling, correctiemogelijkhedenvoor grote kabellengtes bij het lassen met pulserendestroom, de draadaanvoereenheid, het te lassen mate-riaal, enz. bepalen mede de keuze van de stroombron.De gebruiker bepaalt de relevantie van al deze moge-lijkheden voor zijn specifieke bedrijfssituatie of product.In tabel 2.1 zijn de kenmerkende eigenschappen vanchopper en inverter stroombronnen nog eens naastelkaar gezet om de keuze tussen beide typen lasmachi-nes te vergemakkelijken.

tabel 2.1 Vergelijking van enkele kenmerken vaneen inverter en chopper [17]

Inverter Chopper

Gemakkelijk regelbaar maargevoelig voor pieken in denetspanning

Regelen van hoge stromendoor de primaire plaatsingvan de transformator

Compact van bouw met eengering gewicht (gemakkelijkverplaatsbaar)

Hoog gewicht en groteafmetingen (mindergemakkelijk verplaatsbaar)

Levensduur 7 tot 15 jaar Levensduur 7 tot 20 jaar

Zeer hoog elektrischrendement Hoog elektrisch rendement

Volledige digitalisering Volledige digitalisering

Programmering via internet Programmering via internet

Reparaties door leverancier Reparaties bij voorkeur doorleverancier

Gevoeliger voornetspanningvariaties

Minder gevoelig voornetspanningvariaties

Uitstekend geschikt voor hetMIG/MAG lassen

Uitstekend geschikt voor hetMIG/MAG lassen

19

2.5.1.7 Verdere ontwikkelingen van stroom-bronnen op het gebied van hetMIG/MAG lassen

Moderne stroombronnen, zowel choppers als inverters,zijn gemakkelijk regelbaar. Dit biedt ongekende moge-lijkheden om het verloop van stroom en spanning tij-dens het lassen te sturen. Zowel bij het lassen in hetkortsluitbooggebied, het lassen met pulserende stroomals bij het lassen in het openbooggebied zijn verdereontwikkelingen erop gericht de materiaalovergang teverbeteren en daarmee het spatgedrag te beperken ofzelfs te elimineren. Een bijkomend voordeel is, dat daar-mee de (oppervlakte)kwaliteit van de lasverbinding toe-neemt. De elektronica in de moderne stroombronnenis zo snel, dat het in de lijn der verwachtingen ligt datin de nabije toekomst de procesbeheersing en dus deconstantheid van de kwaliteit van de las, steeds onaf-hankelijker van de mens zal worden.

2.5.2 Draadaanvoermechanisme inclusiefdraadhaspel

De lasdraad wordt door het draadaanvoermechanismevan de haspel getrokken en met een regelbare snelheidnaar de lastoorts geduwd. Als de weg waarover delasdraad moet worden getransporteerd lang is, kunnenmeerdere aanvoermechanismen achter elkaar wordengeplaatst. De figuren 2.25 t/m 2.29 geven een sche-matisch overzicht van een aantal methoden voor hetaanvoeren van de lasdraad.

figuur 2.25 MIG/MAG apparaat met de draadaanvoer-eenheid in de kast van de stroombron [67]

figuur 2.26 MIG/MAG apparaat met een gescheiden draad-aanvoereenheid om het bereik te vergroten [67]

figuur 2.27 MIG/MAG apparaat met de draadaanvoereen-heid als losse eenheid op de stroombron [67]

figuur 2.28 MIG/MAG apparaat met push-pull (duw-trek)draadaanvoereenheid met losse pull-eenheid [67]

figuur 2.29 MIG/MAG apparaat met push-pull (duw-trek)draadaanvoereenheid met de pull-eenheidingebouwd in de lastoorts [67]

De keuze voor een specifiek type draadaanvoereenheidwordt enerzijds bepaald door de uit te voeren laswerk-zaamheden (o.a. productafmetingen) en anderzijdsdoor de te verlassen lastoevoegmaterialen.Voor het gebruik van dunne en/of zachte lasdraden ishet vaak aan te bevelen gebruik te maken van eenduw-trek (push-pull) draadaanvoersysteem. Dit soortdraadaanvoersystemen is weliswaar duurder in aan-schaf, maar deze kosten verdienen zich al snel terugdoor de grotere bedrijfszekerheid, waardoor (dure)draadstoringen kunnen worden voorkomen.

Bij het gebruik van dunne lasdraden, korte slangen-pakketten en kleine uitsteeklengten is het niet nood-zakelijk dat lasdraden gericht/gestrekt worden.Gerichte lasdraden bieden het voordeel dat weinigkracht nodig is om ze door het slangenpakket te duwen.Vooral bij het gemechaniseerd lassen, wanneer las-naadvolgsystemen worden toegepast, kan het belang-rijk zijn dat de lasdraad gericht is. Simpele draadricht-systemen maken gebruik van drie rollen om de las-draad te richten.

20

2.5.2.1 Aanvoermethoden van de lasdraadDe draadsnelheid kan bij traditionele MIG/MAG appara-ten meestal traploos tussen 1 en 15 meter per minuutworden geregeld. De aandrijving kan op verschillendemanieren plaatsvinden. Voor elk systeem geldt dat ver-schillen in de draadweerstand (binnen bepaalde gren-zen) opgevangen moeten kunnen worden. De aandrij-ving wordt primair verzorgd door een gelijkstroom-motor, waarvan de snelheid op eenvoudige wijze kanworden geregeld. Tegenwoordig zijn er ook systemen,waarbij het toerental van de motor wordt geregeld viaeen aan de stroomsterkte gerelateerde terugkoppeling.De aandrijving van de lasdraad kan plaats vinden doormiddel van draadaanvoersystemen met: twee draadaanvoerrollen; vier draadaanvoerrollen; zes draadaanvoerrollen planeetwielen; duwband.

Twee draadaanvoerrollenFiguur 2.30 geeft een voorbeeld van een draadaan-voersysteem met twee rollen.

figuur 2.30 Tweerolsdraadaanvoersysteem [67]

Bij dit mechanisme kan één of kunnen beide rollen wor-den aangedreven. Het voordeel van deze uitvoering isdat het een relatief goedkoop systeem is. Als nadeelkan worden genoemd, dat er door de wrijvingsweer-stand in het slangenpakket en de contactbuis slip vande draadaanvoerrollen op de lasdraad kan optreden.Fabrikanten proberen dit te beperken door de draadaan-voerrollen een zo groot mogelijke diameter te geven.De gebruiker zal echter de aandrukkracht op de rollenproberen te verhogen als hij slip constateert. Eentweede nadeel is, dat er altijd slip optreedt bij half-ronde groeven, omdat de omtreksnelheid onder in degroef lager is dan boven in de groef.Dit heeft tot gevolg dat de draad zal vervormen watde transporteerbaarheid van de lasdraad niet ten goedekomt. Het is dus aan te bevelen een tweerols-draad-aanvoersysteem niet te gebruiken bij relatief zachtelasdraden (aluminium).

Vier draadaanvoerrollenFiguur 2.31 geeft een voorbeeld van een draadaan-voermechanisme met vier draadaanvoerrollen.

In deze figuur worden twee rollen aangedreven. In hetlinker schema met één motor en in het rechterschemamet twee motoren. Er zijn ook (duurdere) systemen,waarbij alle vier de rollen afzonderlijk worden aange-dreven. De aandrukkracht moet worden afgestemd opde draaddiameter en draadsoort.

figuur 2.31 Vierrolsdraadaanvoersysteem [67]

Een groot voordeel bij draadaanvoersystemen met vierdraadrollen is, dat de aandrukkracht op de lasdraadveel kleiner kan zijn dan bij een systeem met 2 draad-aanvoerrollen. Bij systemen met vier draadaanvoerrol-len wordt de kans op draadstoringen, vooral bij zachtelasdraden, om deze reden aanzienlijk verkleind.

Zes draadaanvoerrollenDraadaanvoersystemen met zes draadaanvoerrollenkennen min of meer dezelfde opbouw als de systemenmet 4 draadaanvoerrollen (zie figuur 2.32). Dit soortdraadaanvoersystemen worden gebruikt voor hogedraadsnelheden (>20 m/min), als een absoluut be-trouwbare draaddoorvoer noodzakelijk is. Deze hogedraadaanvoersnelheden worden gebruikt bij enkelespeciale varianten van het MIG/MAG lassen, waarvande meest bekende handelsnamen zijn het T.I.M.E,RapidArcTM, Rapid-Melt en ForceArc® lassen (voor eenandere toelichting op deze processen zie § 3.1).

figuur 2.32 Zesrolsdraadaanvoersysteem

PlaneetwielenIn figuur 2.33 is een schematisch voorbeeld van eendraadaanvoersysteem met planeetwielen gegeven(ook wel planetaire aandrijving genoemd).

figuur 1.33 Planetaire aandrijving [67]

21

De schuin geplaatste planeetwielen oefenen bij hetdraaien een axiale schuifkracht op de lasdraad uit. Dedraadsnelheid is hierbij niet alleen afhankelijk van hettoerental van de planeetwielen, maar ook van dedraaddiameter en de hoek die de rollen maken met delasdraad. De lasdraad wordt in het midden door deholle aandrijfas van de motor aangevoerd.

Een nadeel van dit type aandrijving is de hoge aan-schafprijs. Als voordelen staan hier echter tegenovereen zeer betrouwbare en constante draaddoorvoer enhet feit dat er voor de verschillende draaddiametersgeen draadaanvoerrollen gewisseld hoeven te worden.

Een ander voordeel van het planetaire draadaanvoer-systeem is de licht strekkende werking van de las-draad, waardoor deze minder wrijving ondervindt inhet slangenpakket en de contactbuis. Figuur 2.34toont de praktische uitvoering van een planetaire aan-drijving voor het transport van de lasdraad.

figuur 2.34 Praktische uitvoering van een planetaireaandrijving[71]

DuwbandEen betrekkelijke nieuwkomer ten aanzien van hetdoorvoeren van lasdraden bij het MIG/MAG lassen isde duwband. Bij dit systeem wordt gebruik gemaaktvan kunststof transportbandjes die voor de aanvoervan de lasdraad zorgen. Het principe van deze draad-aanvoereenheid is weergegeven in figuur 2.35.

Doordat er een relatief groot contactoppervlak is tussende lasdraad en de transportbanden (500 mm2), treedter ook bij grote weerstand in de liner geen slip van delasdraad op. Een ander voordeel is, dat bij zachte las-draden de kans op beschadiging van de lasdraad doordeformatie verwaarloosbaar is en dat ook bij langereslangenpakketten een betrouwbare draaddoorvoer kanworden gegarandeerd. Het systeem is geschikt vooralle typen lasdraden.

2.5.2.2 DraadaanvoerrollenDraadrollen kunnen verschillend gevormde groeven oftanden hebben (zie figuur 2.36) afhankelijk van hettype lasdraad dat moet worden getransporteerd. Dedraadaanvoerrollen moeten worden afgestemd op dedraaddiameter, dit hoort duidelijk op de draadaanvoer-rollen te zijn vermeld.

Voor het lassen van staal en roestvast staal is de trape-ziumvormige groef 1 uit figuur 2.36 uitstekend bruik-baar, echter ook groef 2 is goed bruikbaar voor deze

a)

b)

figuur 2.35 Duwband-draadaanvoersysteem; principe (a)en uitvoering (b) [73]

figuur 2.36 Schematische weergaven van de transport-groeven in draadaanvoerrollen

materialen. Groef 1 moet nooit voor aluminium wor-den gebruikt, omdat de kans op beschadigen van dezachte aluminiumlasdraad zeer groot is.Groef 2 en 3 uit figuur 2.36 zijn typische groeven voorhet doorvoeren van aluminiumlasdraad of andere rela-tief zachte lasdraden, terwijl groef 4 gebruikt wordtvoor het doorvoeren van gevulde lasdraad. Ook dezegroef (4) moet nooit worden gebruikt voor het lassenvan aluminium.

2.5.2.3 Uitlijnen draadinvoerbuisjesNa het verlaten van de draadaanvoerrollen wordt delasdraad in het slangenpakket geleid. Dit gebeurt doormiddel van de zogenaamde draadinvoerbuisjes. Deplaatsing van deze buisjes is belangrijk, omdat hierdoorveel draadstoringen kunnen worden voorkomen. Deafstand van de draadinvoerbuisjes tot de draadaan-voerrollen moet zo klein mogelijk zijn, om het mogelijkknikken van de lasdraad te voorkomen. Tevens moeter op worden gelet, dat de buisjes in zowel hoogte alszijdelingse richting zo veel mogelijk "in lijn" staan metde lasdraad en draadaanvoerrollen (zie figuur 2.37).Naarmate de lasdraad zachter wordt (aluminium), wor-den deze aspecten belangrijker. Voor het lassen vanzachte lasdraden (aluminium) moeten de draadinvoer-buisjes worden voorzien van kunststof binnenbussenom "vreten" van de lasdraad te voorkomen.

22

figuur 2.37 In “lijn” staan van de draadinvoerbuisjes

2.5.3 De lastoorts en zijn onderdelenLastoortsen vormen een belangrijk en misschien zelfswel het belangrijkste onderdeel van een MIG/MAGlasinstallatie. Vooral bij het handmatig lassen zijn detoortsen hét gereedschap waarmee de lasser tijdenshet lassen letterlijk en figuurlijk moet manipuleren.Een zwaar en moeilijk te hanteren toorts, samen meteen stug meebewegend slangenpakket, zal al snel totvermoeidheid leiden. Daarom streven producentenvoortdurend naar een zo ergonomisch mogelijke uit-voering, waarbij uiteraard ook nog de belangrijke func-ties van de toorts en zijn onderdelen voor langere tijdgewaarborgd moeten zijn.De hoofdfuncties van de lastoorts zijn: het leiden van de lasdraad naar het lasbad; het leiden van het beschermgas naar het lasbad; het doorvoeren van de stroom via de contactbuis

naar de lasdraad; (soms) het afzuigen van lasrook.

Een lastoorts moet een goede stroomoverdracht eneen stabiele boog kunnen bieden, samen met eendeugdelijke gasbescherming en een gelijkmatige aan-voer van het lastoevoegmateriaal. Soms zijn lastoort-sen voorzien van een mogelijkheid tot het afzuigenvan de lasrook (zie figuur 2.38).Een lichte constructie van de lastoorts is voor hetmanipuleren in allerlei posities uiteraard gunstig, maardeze eis staat weer haaks op de maximale capaciteiten dus stroombelasting van de toorts. Het is zaak datde gebruiker voor zichzelf bepaalt wat zijn wensenzijn, want het gebruik van bijvoorbeeld (push-)pull las-toortsen of lastoortsen voorzien van een afzuiging zijnover het algemeen veel zwaarder dan de traditionelelastoortsen.

figuur 2.38 Lastoorts voorzien van afzuiging aan detoorts [74]

Ook het verschil tussen een gasgekoelde en vloeistof-gekoelde lastoorts kan al een aanzienlijk verschil ingewicht van de lastoorts in combinatie met het slan-genpakket betekenen. De aan- en afvoerleidingen vande koelvloeistof zijn namelijk onderdeel van het slangen-

pakket en geven daardoor ook weer extra gewicht enweerstand bij het lassen.Uit bovenstaande blijkt dat er twee typen lastoortsenzijn met betrekking tot het soort koeling: gas- envloeistofgekoeld (zie figuur 2.39). Bij gasgekoelde las-toortsen wordt door middel van een aparte gasslanghet beschermgas in een ringvormige kamer van de las-toorts gebracht. Van daaruit wordt het beschermgasgedwongen om langs vele kleine geribbelde kanalenhet gasmondstuk uit te stromen. Dergelijke lastoort-sen hebben meestal een beperkte capaciteit waar hetde stroomsterkte en inschakelduur betreft en zijn vooralgeschikt voor het lichtere laswerk. Er zijn echter ookzwaardere typen verkrijgbaar tot circa 500 ampère bijeen inschakelduur van maximaal 60%.

figuur 2.39 De gas- (rechts boven) en watergekoeldeuitvoering van een handlastoorts [75]

Bij vloeistofgekoelde lastoortsen wordt een koelvloei-stof gebruikt die vanuit een pomp in de stroombronwordt rondgepompt. Er wordt dus gebruik gemaaktvan een gesloten koelcircuit. De koeling van vloeistofgekoelde lastoortsen is veel effectiever dan die vangasgekoelde lastoortsen, vandaar dat vloeistofgekoeldelastoortsen hoger belast mogen worden en een hogereinschakelduur hebben. Vloeistofgekoelde lastoortsenzijn verkrijgbaar tot een maximale stroomsterkte van650 ampère bij een inschakelduur van 100%.

Sommige lastoortsen zijn uitgerust met een zogenaamddubbelcircuit waterkoeling. Bij een dubbelcircuit wa-terkoeling wordt het vermogen van het koelwater omwarmte op te nemen maximaal benut. Zowel de con-tactbuis als het gasmondstuk worden gescheiden ge-koeld. Het koelwater loopt over de volle lengte van dezwanenhals door middel van meerdere telescopischekanalen. Op deze manier wordt een groot oppervlakgecreëerd om de opgewekte warmte over te brengennaar het koelwater.Naast de indeling met betrekking tot de manier vankoelen, worden lastoortsen ook wel ingedeeld op basisvan de uitvoering van het lassen: handtoortsen enmachinetoortsen. Handtoortsen hebben een maximaleinschakelduur van 60% terwijl machinetoortsen meest-al een inschakelduur hebben van 100%. Een anderkenmerkend verschil is, dat de meeste handtoortseneen gebogen voorstuk (zwanenhals) hebben, terwijlmachinetoortsen (meestal) recht zijn.Toortsen met ingebouwde motor en draadaanvoer-mechanisme (pull) bieden het voordeel, dat bij gebruikvan knikgevoelige lasdraden en lange slangenpakket-ten, draadstoringen tot een minimum beperkt kunnenworden. Als nadeel kan worden genoemd, dat de las-toorts zwaarder is dan een vergelijkbare lastoortszonder pull eenheid.

23

Behalve het geleiden van de lasdraad heeft de lastoortsnog twee belangrijke functies: namelijk overdracht vande stroom op de lasdraad en toevoer van gas ter be-scherming van de afsmeltende druppels en het smeltbad.

2.5.3.1 De contactbuisDe contactbuis is een belangrijk onderdeel van detoorts. In de contactbuis wordt de stroom overgedra-gen op de lasdraad door middel van een slepend con-tact tussen de lasdraad en de contactbuis. Het contact-vlak met de lasdraad is klein en de stroomdichtheid ishoog, daarom worden er specifieke eisen gesteld aanhet materiaal van de contactbuis. De contactbuis be-staat uit een koperlegering (bijv. CuCrZr) die moetzorgen voor een goede warmte- en stroomoverdracht,evenals voldoende slijtagebestendigheid. Doordat decontactbuis zich dicht bij de boog bevindt, wordt detemperatuur zo hoog, dat spatten zich gemakkelijk ophet oppervlak kunnen hechten. Om dit laatste te be-perken, wordt vaak met een antispat spray gewerkt.

Als contactbuizen te warm worden, wordt de boringkleiner, waardoor de lasdraad extra weerstand onder-vindt en de draadaanvoer onregelmatig kan worden.De boring van de contactbuis moet daarom ongeveer0,2 tot 0,4 mm groter zijn dan de diameter van delasdraad, afhankelijk van de te verlassen draadsoort.Te ruime contactbuizen geven echter weer aanleidingtot het zogenaamde "kwispelen" van de lasdraad enkunnen voor extra vonkoverslag in de contactbuiszorgen. Het is daarom noodzakelijk de contactbuizenregelmatig aan een inspectie te onderwerpen en niette aarzelen om ze te vervangen. Veel problemen wor-den bij het MIG/MAG lassen veroorzaakt doordat menwil besparen op (dit soort) slijtdelen, wat meestal meerkost (i.v.m. reparaties) dan het oplevert. Voor het las-sen van aluminium zijn speciale contactbuizen in dehandel die meestal te herkennen zijn doordat de con-tactbuis gecodeerd is met de letters A of AL of door-dat er een groef in de contactbuis gedraaid is (ziefiguur 2.40).

figuur 2.40 Contactbuis voor het lassen van aluminiumen zijn legeringen

Voor het vastzetten van contactbuisjes zijn speciale(simpele) gereedschappen verkrijgbaar( zie figuur 2.41).

Contactbuizen zijn er in vele soorten en maten zoalste zien is in figuur 2.42.

Soms hebben contactbuizen een extra conus op deschroefdraad waardoor de lasstroom en de warmte opeen zo optimale wijze worden overgedragen. Daar-

figuur 2.41 Simpel gereedschap voor het vastzetten vande contactbuis

figuur 2.42 Enkele verschillende soorten contactbuizen

naast voorkomt deze conus dat de tips niet loskomentijdens het lasproces.

Contactbuizen voor het robotlassen zijn soms vervaar-digd van gelegeerd en gesinterd koperpoeder. Deze con-tacttips zijn cilindrisch en worden rondom over eengrote lengte ingeklemd (zie figuur 2.42 links). Hier-door kan er een optimale afvoer van warmte en over-dracht van stroom plaatsvinden.

Recentelijk is een nieuw soort contacttip op de markverschenen voor het MIG lassen. Een probleem bij hetMIG lassen van aluminium is het vastlopen van de las-draad in de contactbuis. Zelfs als de juiste contact-buis wordt gekozen, kunnen deze problemen niet altijdworden voorkomen. Een recente ontwikkeling diehieraan tegemoet komt, is de zogenaamde grafiettip.Deze contactbuis is oorspronkelijk ontwikkeld om bijhet lassen van korte laslengten bindingsfouten te voor-komen. Belangrijker echter is dat bij het MIG lassenmet deze grafiettip vastlopers, zelfs bij hoge stroom-sterktes en korte werkafstanden, minder voorkomenen sneller te verhelpen zijn. De grafiettip bestaat uittwee delen: een geleidend koperen deel dat als eennormale contactbuis in de toorts wordt geschroefd eneen tweede deel uit speciaal grafiet dat op het kope-ren deel wordt bevestigd (zie figuur 2.43).

figuur 2.43 MIG toorts met grafiettip [8]

24

Door het koperen deel in te korten kan de specialecontactbuis in een standaardtoorts worden toegepast.De voorkant van de contactbuis bestaat uit grafiet.Dit materiaal kan worden gebruikt, omdat grafiet ookeen goede stroomgeleider is. Omdat aluminium engrafiet niet in elkaar oplossen, zal de aluminiumdraadniet samensmelten met de grafiettip. Hiermee wordtvoorkomen dat bij draadstoringen en het hierdoor om-hoog komen van de boog, vastlopers optreden.De grafiettip kan in principe voor elke toorts wordengebruikt door de vorm aan te passen. De spanningsvalin de contactbuis is iets groter dan bij gebruik van eenvolledig koperen tip veroorzaakt door een grotere uit-steeklengte vanwege het niet mee doen van de gra-fiettip aan de stroomgeleiding. De lasser zal dus eeniets hogere spanning en draadaanvoer moeten instel-len dan bij een koperen contactbuis. De verschillenzijn echter minimaal.

2.5.3.2 GasmondstukkenHet gasmondstuk geleidt het beschermgas om op dezemanier de overgaande metaaldruppels en het lasbad tebeschermen. Gasmondstukken zijn bij het MIG/MAGlassen meestal gemaakt van een koperlegering om dewarmte goed af te kunnen voeren. De aansluiting vanhet mondstuk op de toorts moet goed zijn afgedichtmet het oog op het aanzuigen van omgevingslucht.Het gasmondstuk moet elektrisch geïsoleerd zijn tenopzichte van de contactbuis.De hoeveelheid beschermgas die moet worden inge-steld is afhankelijk van de doorstroomopening van degascup, het te lassen materiaal, het soort bescherm-gas en de afstand van de lastoorts tot het werkstuk.Afhankelijk van de eerder genoemde factoren en delaspositie ligt de hoeveelheid beschermgas in de regeltussen de 10 en 30 liter per minuut. Het aanhechtenvan spatten, vooral tijdens het kortsluitbooglassen,zorgt ervoor dat het gasmondstuk aan de binnenkantregelmatig moet worden schoongemaakt om de be-schermgasstroom niet te verstoren.Antispat spray kan nuttig zijn om het vasthechten vanlasspatten op het mondstuk tegen te gaan en is in hetbijzonder effectief bij het automatisch lassen.Voor het verwijderen van spatten uit het gasmond-stuk zijn speciale gereedschappen verkrijgbaar (ziefiguur 2.44).

figuur 2.44 Speciale tang voor het afknippen van de las-draad en het schoonmaken van het gas-mondstuk

Gasmondstukken kunnen geklemd worden of voorzienzijn van een trapezium schroefdraad, zodat ze gemak-kelijker uitwisselbaar zijn (zie figuur 2.45).

figuur 2.45 Verschillende typen gasmondstukken

Belangrijk is te zorgen voor een optimaal contact tus-sen het gasmondstuk en de lastoorts waardoor eengoede warmteoverdracht naar het koelwater gewaar-borgd is. Veel gasmondstukken zijn verchroomd envoorzien van een verwisselbare O-ring. Deze O-ringzorgt ervoor, dat de gasmondstukken op de zwanen-hals op hun plaats worden gehouden.

Bij de keuze van een lastoorts moet er behalve op devorm en prijs van de lastoorts ook gelet worden op devolgende punten: maximaal te gebruiken stroomsterkte; de inschakelduur (in de regel voor handtoortsen maxi-

maal 60% en voor machinetoortsen, bij bijvoorbeeldhet lassen met robots, 100%);

het gewicht en de afmetingen van de lastoorts even-tueel in combinatie met de flexibiliteit van het slan-genpakket;

de service-vriendelijkheid (mogelijkheid van snel ver-wisselen van slijtdelen);

soms kan het wenselijk zijn een lastoorts te gebrui-ken die voorzien is van een kogelscharnier aan heteinde van de toorts, om de hanteerbaarheid vantoorts plus slangenpakket te vergroten.

de prijs van de reserve-onderdelen.

2.5.3.3 Het slangenpakketHet slangenpakket wordt meestal als kant-en-klaarpakket bij een lastoorts geleverd en omvat: een draadgeleider ook wel 'liner' genoemd, die van

staal (spiraalvormig gewonden) of van kunststof isgemaakt. Kunststof draadgeleiders worden toege-past bij het aanvoeren van aluminium, gevulde enroestvaste lasdraden;

een gastoevoerslang; een kabel voor de lasstroom; een kabel voor de toortsschakelaar; koelwaterslangen,

Bij kleine lasapparaten wordt de stroomkabel wel eensdoor de koelwaterslang geleid. Dit heeft tot voordeeldat het totale slangenpakket klein en soepel blijft.Het systeem wordt hierdoor echter tamelijk kwets-baar;

een centrale toortsaansluiting, waardoor het pakketsnel te verwisselen is.

2.5.3.4 De draadgeleiderEen belangrijk onderdeel van het slangenpakket is dedraadgeleider of "liner"; dit is het onderdeel waar delasdraad doorheen loopt. De draadsnelheid tijdens hetMIG/MAG lassen ligt globaal tussen de 5 en 15 meter

25

per minuut. Dit maakt dat storingen in de draaddoor-voer onmiddellijk leiden tot problemen bij het lassen.Dit is één van de meest voorkomende bronnen vanstoringen bij het MIG/MAG lassen. Bij het MAG lassenvan staal en roestvaststaal wordt over het algemeengebruik gemaakt van een flexibele, gespiraliseerdestalen draadgeleider. Voor het MAG lassen van zachtelasdraden en vooral aluminium is deze draadgeleiderongeschikt. Bij aluminium moet de stalen draadgelei-der worden vervangen door een kunststof (teflon, po-lyamide) geleider (zie figuur 2.46).

figuur 2.46 Kunststof draadgeleider bij het MIG lassenvan aluminium

2.5.3.5 Gasvoorziening (cilinder, reduceer-ventiel, gasdoorstroommeter)

De gasvoorziening bij het MIG/MAG lassen is relatiefsimpel en bestaat uit de volgende onderdelen: gascilinder; reduceerventiel; gasstromingsmeter (ook wel: gasdoorstromings-

meter of flowmeter).

De plaats van deze onderdelen is weergegeven infiguur 2.47.

figuur 2.47 Onderdelen voor de gasvoorziening bij hetMIG/MAG lassen[69]

In de stroombron is meestal een gasklep ingebouwd,die door de toortsschakelaar wordt bediend. In veelgevallen is een dergelijke gasklep voorzien van eentijdrelais. Met een dergelijke relais is het mogelijk degasklep, met een in te stellen tijd, vertraagt te latenafvallen. Op deze manier wordt dus de beschermgas-stroom vertraagd uitgeschakeld, dit wordt de gasna-stroomtijd genoemd. Een zelfde mechanisme is beschik-baar bij het starten met lassen (gasvoorstroomtijd).

GascilinderHet beschermgas wordt meestal geleverd in stalencilinders. Om de vullingsgraad te verhogen, wordt hetgas in de cilinders geperst, meestal onder een drukvan 150, 200 of 300 bar. Op de kop van de cilinderstaan een aantal gegevens gestempeld, onder anderewelk gas zich in de cilinder bevindt, het gewicht ende controledatum.

Gascilinders worden tegenwoordig geleverd met dekleurcoderingen volgens de Europese norm NEN-EN1089-3. Wanneer de behoefte aan beschermgas grootis, of als er op veel verschillende plaatsen in een werk-plaats moet worden gelast, kan worden overgegaantot een centrale opstelling van de gasvoorziening (ring-leiding). Meestal wordt dan gekozen voor het aanslui-ten van meerdere cilinders op de ringleiding, waarbijmeerdere cilinders worden gekoppeld in een zogenaam-de batterijopstelling. De opslag van cilinders vindt te-genwoordig vrijwel altijd buiten in aparte en goed ge-ventileerde ruimten plaats. Soms wordt ook gebruikgemaakt van grote opslagtanks, van waaruit het gasvia een ringleiding naar de verschillende lasplaatsenwordt geleid.

ReduceertoestelHet reduceertoestel heeft tot doel: de druk van het gas in de cilinder te verlagen tot

een geschikte werkdruk of ingangsdruk voor degasdoorstroommeter;

de ingestelde druk tijdens het lassen constant tehouden bij afname van het beschermgas.

Het reduceertoestel bestaat uit een membraan dat on-der invloed van een veerdruk kan worden verplaatst.Door de veerdruk op het membraan te verhogen,stroomt gas door een gekalibreerde opening aan éénzijde van het membraan, totdat de druk gelijk is aan deveerdruk. Door de veer dus meer of minder te spannen,kan men de gasdruk regelen. Daarna kan men via eennaaldafsluiter de hoeveelheid uitstromend gas regelentot de gewenste hoeveelheid. Figuur 2.48 toont eenvoor het lassen veel gebruikt type reduceerventiel metrechts de hoge drukmeter en links de lage drukmeter.Aan de onderzijde (zwart) is de stelschroef voor hetinstellen van de veerdruk zichtbaar.

figuur 2.48 Reduceertoestel

GasdoorstroommetersGasdoorstroommeters (flowmeters), ook wel rotame-ters genoemd, meten het verbruik van de hoeveelheidbeschermgas in liters per minuut. Met gasdoorstroom-meters kan nauwkeurig de hoeveelheid beschermgas

26

worden ingesteld. Er is een aantal typen meters, waar-van de meest bekende zijn de manometer (gasdoor-stroommeter met een wijzeraanduiding) en de rota-meter (gasdoorstroommeter met een vlotterlichaam,dat zich verplaatst als de hoeveelheid beschermgasverandert).

Als de soortelijke massa van de beschermgassen niette veel van elkaar verschillen, kan een gasdoorstroom-meter voor meerdere beschermgassen worden gebruikt.Als de soortelijke massa echter substantieel verschilt(bijvoorbeeld argon t.o.v. helium), dan moet de gas-doorstroommeter specifiek geschikt zijn voor het tegebruiken beschermgas. Tegenwoordig zijn zowel re-duceerventiel als gasdoorstroommeter vaak tot één ge-heel samengebouwd dit is weergegeven in figuur 2.49.

figuur 2.49 Reduceertoestel met gasdoorstroommeter

Gasdoorstroommeters met een vlotterlichaam moetenaltijd verticaal worden opgesteld om enerzijds de me-ter goed af te kunnen lezen en anderzijds om te voor-komen dat het vlotterlichaam tegen de zijkant van devlotterbuis rust, waardoor een foutieve aflezing wordtverkregen. Het beschermgas, of beter gezegd de dicht-heid van het beschermgas, bepaalt de doorstroming,vandaar dat de schaalverdeling van een gasdoorstroom-meter altijd voor één bepaald type beschermgas is be-doeld. Wordt een beschermgas met een andere dicht-heid gebruikt, dan zal op de afgelezen hoeveelheid eencorrectie moeten worden aangebracht. In tabel 2.2 zijneen aantal soortelijke massa's van veelvoorkomendegassen weergegeven.

tabel 2.2 Dichtheid van de verschillende gassen (15ºCen 1000 mbar) [66]

Gas Soortelijke massa in kg/m3

Argon 1,669Helium 0,167Koolzuur 1,849Zuurstof 1,337Waterstof 1,170Stikstof 0,0841Lucht 1,21

In tabel 2.3 zijn de verschillende beschermgassen encorrectiefactoren weergegeven. Zoals te zien is in dezetabel geldt voor veel beschermgasmengsels dat er nau-welijks een correctie aangebracht hoeft te worden.

Alleen als de soortelijke massa's van de bescherm-gassen sterkt verschillen is dit wel noodzakelijk. In depraktijk geldt dit alleen voor helium en hoog helium-houdende beschermgasmengsels.

tabel 2.3 Correctiefactoren voor de verschillendebeschermgasmengsels [66]

Argon Helium CO2 O2 H2 Correctiefactor100 – – – – 180 – 20 – – 0,9985 – 15 – – 0,9980 – 15 5 – 191 – 5 4 – 1– – 100 – – 0,9575 25 – – – 1,1450 50 – – – 1,3525 75 – – – 1,75– 100 – – – 3,1695 – – 5 1,03

Uit tabel 2.3 blijkt bijvoorbeeld dat als een argon gas-doorstroommeter wordt gebruikt voor helium bescherm-gas, er een 3,16× zo grote gashoeveelheid moetworden ingesteld.

Door storingen of lekkages in de gasketen kan hetvoorkomen dat er minder gas uit het gasmondstukstroomt dan de stromingsmeter aangeeft. Handzamegasdoorstroommeters die op het gasmondstuk van delastoorts kunnen worden geplaatst, maken het moge-lijk de werkelijke hoeveelheid uitstromend bescherm-gas te controleren. Een dergelijke meter is weergege-ven in figuur 2.50.

figuur 2.50 Gasdoorstroommeter voor plaatsing op hetgasmondstuk van de lastoorts

GasklepMeestal is in de stroombron een elektromagnetischgestuurde gasklep ingebouwd. Als de lasstroom wordtingeschakeld door de toortsschakelaar in te drukken,dan wordt de gasklep geopend. Als de toortsschake-laar wordt losgelaten, dan wordt de klep gesloten enis er dus geen beschermgasstroom meer.

Door een tijdrelais in te bouwen kan de gasklep vòòrhet starten van de draadaanvoer worden geopend.Hierdoor gaat het beschermgas stromen, voordat deboog ontstoken wordt. Zo kan de gasklep vertraagtsluiten, waardoor de las kan afkoelen in een nastroomvan beschermend gas.

27

Een onderschat probleem bij het MIG lassen is, als deapparatuur over een langere periode niet gebruikt is(bijvoorbeeld nacht of weekend). In dergelijke gevallenkan er altijd via het gasmondstuk vochtige lucht in hetslangenpakket komen. Ditzelfde kan ook het geval zijnbij een minder goede kwaliteit van de gasslangen.Langer voorspoelen van het beschermgas (3-5 minuten)is in dit soort situaties wenselijk om een goede laskwa-liteit te kunnen waarborgen. Dit is vooral van belangbij metalen die gevoelig zijn voor oxidatie (aluminium).

2.6 Beschermgassen voor het MIG/MAGlassen

Bij het MIG/MAG lassen kan alleen voldoende bescher-ming van het smeltbad worden verkregen, als aan devolgende eisen wordt voldaan: toepassing van het juiste beschermgas of bescherm-

gasmengsel; de kwaliteit van het beschermgas moet voldoen aan

de door het lasproces gestelde eisen; de hoeveelheid beschermgas moet correct ingesteld

zijn.

Om een afdoende bescherming van de las te kunnenwaarborgen, is het verder nodig dat aan de volgendeaspecten aandacht wordt besteed: gebruik van het juiste slangmateriaal; slangen zo kort mogelijk houden; poreuze slangen vervangen door nieuwe. Hierbij moet

ook worden gedacht aan de slangen in het slangen-pakket van de toorts;

ringgasleidingen zoveel mogelijk uit staal of koper; bij het in bedrijf nemen van een nieuw slangenpakket

of leidingsysteem dit gedurende langere tijd door-spoelen.

De juiste keuze van het beschermgas bij het MIG/MAGlassen is belangrijk voor de uiteindelijke kwaliteit vande lasverbinding. Onder kwaliteit kan worden verstaan:het uiterlijk, de geometrie, de mechanische eigen-schappen en de chemische samenstelling van de las,het spatgedrag, de afwezigheid van lasfouten, enzo-voort. Ook heeft de keuze van het beschermgas in-vloed op de lassnelheid en/of neersmeltsnelheid even-als op de nabewerking van de las en dus op de econo-mie van het lassen.

Beschermgassen zorgen er in de eerste plaats voor datde lasdraad, de afgesmolten metaaldruppels en hetsmeltbad worden afgeschermd tegen de omgevings-lucht.Lucht bestaat voor een groot deel uit zuurstof en stik-stof. Het vloeibare lasmetaal moet tegen de invloedvan deze gassen worden beschermd, omdat andersde kwaliteit van de lasverbinding onvoldoende zal zijn.Een onvoldoende bescherming van het smeltbad kanresulteren in poreusheid, verbranding van het lasme-taal of er kunnen oxide-insluitsels in de las ontstaan.Hiernaast kunnen zowel de mechanische eigenschap-pen als de corrosievastheid verslechteren door eenonvoldoende gasbescherming.

Behalve de hoofdfunctie "beschermen" heeft het be-schermgas ook invloed op tal van andere aspecten bijhet MIG/MAG lassen, waaronder: de boogvorming; de oppervlaktespanning (druppelovergang, geome-

trie van de las);

de chemische samenstelling van het lasmetaal; de bevochtiging tijdens het lassen; de inbrandingsdiepte; de koeling van de lastoorts; de uitgezonden elektromagnetische straling van de

boog (UV, IR); de hoeveelheid emissie en samenstelling van de las-

rook.

Beschermgassen voor het MIG/MAG kunnen verdeeldworden in de inerte en de actieve gassen. Bescherm-gassen zijn actief, als er één of meerdere actieve com-ponenten in voorkomen.

Dit leidt tot de volgende indeling van beschermgassen: inerte beschermgassen en beschermgasmengsels; actieve beschermgassen en beschermgasmengsels.

Een aantal van deze aspecten zal hierna aan de ordekomen bij de bespreking van: de beschermfunctie; de ionisatie; type beschermgassen voor het MIG/MAG lassen

van verschillende metalen.

2.6.1 De beschermfunctieDe beschermende functie van het beschermgas kanworden verkregen door de omgevingslucht te verdrin-gen, dit is het geval bij inerte beschermgassen. Inertwil zeggen dat het gas niet met andere stoffen rea-geert onder de condities van het lasproces. Tot deinerte beschermgassen behoren de voor de lastech-niek belangrijke beschermgassen argon en helium.Non-ferro metalen als aluminium, magnesium, koperen hun legeringen worden altijd met een inert bescherm-gas gelast. Andere gassen kunnen onder bepaaldeomstandigheden inert gedrag vertonen. Stikstof ge-draagt zich bijvoorbeeld bij niet te hoge temperaturenals inert gas en kan worden gebruikt voor het spoelenvan leidingen en pijpen, voordat eraan gelast wordt.Bij de hoge boogtemperaturen is stikstof niet meerinert. Stikstofhoudende gassen worden vooral ge-bruikt als backinggas en minder als beschermgas.

Een andere manier om een goede gasbescherming teverkrijgen, is door een inert gas te gebruiken met hier-aan toegevoegd actieve componenten (menggassen)of een volledig actief gas (bijvoorbeeld CO2).Bij het lassen van on-, laag- en hooggelegeerd staalworden altijd actieve beschermgassen toegepast.Actieve componenten zoals CO2, O2 of H2 of combi-naties van deze gassen werken op het smeltbad in,met als doel (onder meer) de oppervlaktespanning teverlagen. Een verlaging van de oppervlaktespanningzorgt ervoor dat de bevochtiging van het lasmetaal,evenals de druppelafsplitsing, bevorderd worden. Ditis de reden dat staal en roestvast staal met actievebeschermgasmengsels worden gelast, omdat er andersbij deze metalen geen goede aanvloeiing van het las-metaal mogelijk is, wat zou resulteren in bolle lassen.Een actief beschermgas beïnvloedt dus de grootte vande overgaande metaaldruppels, het type druppelover-gang en de geometrie van de las. Actieve bescherm-gassen zorgen er echter ook voor dat er afbrand vanlegeringselementen optreedt. Dit kan gecompenseerdworden door legeringselementen met een zekere over-maat aan de lasdraad toe te voegen.

28

2.6.2 IonisatieEen boog kan alleen ontstaan en in stand gehoudenworden wanneer er ionisatie (geleiding) van het be-schermgas optreedt. Er wordt aangenomen dat destroomoverdracht in de boog voor het grootste deelplaatsvindt via de geïoniseerde metaaldamp in het be-schermgas. Het beschermgas heeft ook invloed op deprocesparameters en vooral de boogspanning. De boog-weerstand (kathode- en anodeval) bepaalt immers sa-men met de booglengte de boogspanning. De boog-spanning kan dus sterk variëren als er onder verschil-lende beschermgassen wordt gelast. Dit is schema-tisch weergegeven in figuur 2.51.

figuur 2.51 Instellingen van de werkpunten bij toepassingvan twee verschillende beschermgassen [62]

In figuur 2.51 is te zien dat onder beschermgas 1 eenhogere boogspanning wordt verkregen dan onder be-schermgas 2; de booglengte is uiteraard gelijk gehou-den. Door de hogere boogspanning is het boogvermo-gen onder beschermgas 1 dus ook groter dan dat on-der beschermgas 2.Dit heeft enerzijds invloed op de hoeveelheid warmtedie in het werkstuk wordt ingebracht en dus op de ma-teriaalkundige eigenschappen van de verbinding en an-derzijds op de economie van het lassen (lassnelheid).

CO2 beschermgas heeft bijvoorbeeld een boogspan-ning die 3 à 4 volt hoger is dan die onder argon be-schermgas (onder dezelfde condities). Ook helium enhelium houdende beschermgassen geven een aanzien-lijk hogere boogspanning (30 tot 70%) ten opzichtevan argon, waardoor er sneller gelast kan worden ofer bij gelijke lassnelheid een grotere inbrandingsdieptewordt verkregen.

2.6.3 Inerte beschermgassen en hun mengselsIn de praktijk worden de inerte gassen argon en heliumof hun mengsels bij het MIG lassen vrijwel alleen ge-bruikt voor het lassen van non-ferro metalen met alsbelangrijkste representant aluminium en aluminium-legeringen.

ArgonArgon heeft een grotere soortelijke massa dan luchten kan relatief gemakkelijk elektrisch geleidend (geïoni-seerd) worden. Hierdoor geeft argon een stabiele boogen een goede gasbescherming gecombineerd met eenrelatief laag gasverbruik. Onder argon beschermgaswordt met een lagere boogspanning gelast dan onderhelium beschermgas. De ontwikkelde boogenergie isdus ook lager. De boog is stabiel en rustig. Argon is

een slechte warmtegeleider, waardoor de warmte ge-concentreerd wordt in het midden van de boog. Dit,en het type materiaalovergang (kleine druppels methoge snelheid) dragen bij tot de, voor het MIG lassenonder argon beschermgas, zo karakteristieke vinger-vormige inbranding bij het openboog lassen. Hetgrootste toepassingsgebied voor argon beschermgasis het MIG lassen van aluminium en zijn legeringen.Daarnaast wordt argon beschermgas gebruikt bij hetMIG lassen van koper, nikkel, titaan, magnesium enhun legeringen. Voor het lassen van staal en roestvaststaal wordt zuiver argon niet toegepast. Daar wordtgebruik gemaakt van argon gasmengsels, meestal mettoevoeging van O2 of CO2 of beiden. Voor austenitischRVS worden vaak argon-waterstof gasmengsels toe-gepast. De hoge oppervlaktespanning van de metaal-druppels geeft, bij gebruik van argon beschermgas,meestal een onrustige druppelafsplitsing, waardooreen hoog spatverlies en bolle lasrupsen ontstaan. BijO2 of CO2 houdende menggassen wordt een veel rus-tiger druppelafsplitsing verkregen door een verlagingvan de oppervlaktespanning.

HeliumHelium heeft een lage soortelijke massa (circa 10×lichter dan argon), waardoor het noodzakelijk is eengrotere hoeveelheid beschermgas te gebruiken dan bijhet lassen onder argon beschermgas. Door de lagesoortelijke massa is helium beschermgas gevoeligervoor tocht dan argon. De boog ontsteekt moeilijkeronder helium beschermgas en is minder stabiel. Zuiverhelium is evenmin als zuiver argon geschikt voor hetlassen van staal en roestvast staal, doordat er geencomponenten aanwezig zijn die de oppervlaktespan-ning van het lasbad en de overgaande metaaldruppelsverlagen. Een belangrijk voordeel van helium bescherm-gas is, dat er bij gelijke booglengte een aanzienlijk ho-gere boogspanning (en dus boogenergie) wordt verkre-gen dan onder argon beschermgas. De hogere boog-energie compenseert voor een deel de slechtere aan-vloeiing tengevolge van de hoge oppervlaktespanningen zorgt ervoor dat de lassen breder uitvloeien en bre-der en dieper inbranden dan onder argon bescherm-gas. Als gevolg hiervan neemt de kans op bindings-fouten op de flanken van de lasnaad af. Het hogereboogvermogen maakt helium beschermgas geschiktvoor het zonder voorwarmen lassen van (aluminiumen koperen) producten in grotere materiaaldikten. Eenander voordeel van helium is, dat er grovere druppelsworden gevormd, waardoor de vingervormige inbran-ding niet optreedt. Een heliumboog is door het hogerewarmtegeleidingsvermogen ook breder dan een argon-boog. Het gevolg daarvan is een breder lasbad.

Inerte beschermgasmengsels (argon-helium)Bij materialen met een goede warmtegeleiding, zoalsaluminium en koper, zal bij toenemende materiaaldiktede warmte zo snel wegvloeien, dat er in de argonboogte weinig warmte ontwikkeld kan worden voor eengoede inbranding. Dit heeft geleid tot het gebruik vanargon-helium beschermgasmengsels. De eigenschap-pen van deze beschermgasmengsels worden bepaalddoor de percentages van de afzonderlijke componen-ten die zich in het beschermgas bevinden. Mengver-houdingen, waarbij méér dan 75% van één van decomponenten aanwezig is, komen bij inerte bescherm-gassen niet voor, omdat het beschermgas zich dan ge-draagt naar de hoogst aanwezige component. Bij be-

29

schermgasmengsels met een hoger helium percentagedan 50% wordt het openboog lassen met de handmoeilijk, omdat het smeltbad dan moeilijk onder con-trole is te houden. Bij kleinere materiaaldikten kunnende lassnelheden bij hoog-heliumhoudende bescherm-gasmengsels zo hoog worden, dat een handlasser ditniet meer kan realiseren; er kan dan beter gemechani-seerd worden gelast.

2.6.4 Actieve beschermgassen en hun mengselsCO2 is het enige actieve beschermgas dat ook onge-mengd kan worden toegepast. CO2 beschermgas isindertijd geïntroduceerd om het MAG lassen voor on-gelegeerd staal mogelijk te maken. Inmiddels is, bin-nen Europa, CO2 beschermgas door het gebruik vanmenggassen voor een groot deel verdrongen. BuitenEuropa, bijvoorbeeld in Japan, wordt nog wel veelCO2 als beschermgas gebruikt, meestal in combinatiemet het gebruik van gevulde lasdraden.

CO2 beschermgasCO2 heeft een aantal gunstige eigenschappen, waar-door het als beschermgas bij het MAG lassen kan wor-den gebruikt. Deze zijn: De boogspanning bij het lassen onder CO2 bescherm-

gas is 3 à 4 volt hoger dan bij het lassen onder ar-gon beschermgas. Hierdoor wordt onder CO2 be-schermgas meer boogenergie verkregen dan bij hetlassen onder menggassen.

Bij gebruik van CO2 worden de lastoorts en gascupsterker gekoeld. De lastoorts is daardoor bij CO2hoger belastbaar dan onder argonrijke menggassen.

CO2 beschermgas is minder gevoelig voor (beperkt)geoxideerd uitgangsmateriaal.

De grotere boogenergie wordt niet alleen veroorzaaktdoor de al eerder genoemde hogere boogspanning,maar laat zich tevens als volgt verklaren. De CO2 inde boog zal als gevolg van de hoge boogtemperatuurdissociëren (=uiteenvallen). De moleculen splitsen zichin CO+O, waarvoor warmte nodig is. Deze warmtewordt aan de boog onttrokken. Op het werkstuk vindteen omgekeerde reactie plaats en wordt uit CO+Oweer CO2 gevormd. De hierbij vrijkomende warmtewordt aan het smeltbad afgegeven. Dit geeft in com-binatie met de hogere lasspanning een dunvloeibaarsmeltbad, een brede inbranding en een goede ontgas-sing van het smeltbad. Als voordeel van het lassenonder CO2 beschermgas kan nog worden genoemd,dat het lassen met dit gas beter geschikt is voor ge-bruik van (beperkt) vervuilde plaat (roest). Hoewel dealgemeen regel voor het lassen altijd is, dat het te las-sen materiaal altijd zo schoon mogelijk moet zijn.

Daar er aan het gebruik van CO2 ook nadelen zijn ver-bonden, zoals een grove druppelovergang en tenge-volge hiervan een ruwer lasuiterlijk evenals een grootspatverlies, wordt CO2 tegenwoordig vrijwel uitslui-tend als toevoeging aan argon (menggassen) gebruikt.

Een andere beperking van het MAG lassen onder CO2beschermgas is, dat er bij hoge stroomsterkten eeneigenaardig gevormde druppel (Engels: repelled trans-fer) aan het uiteinde van de lasdraad wordt gevormd,die het volledig openbooglassen onmogelijk maakt.

CO2 beschermgas wordt toegepast voor het MAG las-sen van ongelegeerd staal, maar geeft dan een spat-verlies in de orde van 10 à 15%, waardoor het proces-rendement laag is. CO2 beschermgas is alleen maar

geschikt voor het kortsluitlassen met stroomsterktenonder de circa 220 ampère. CO2 beschermgas kanniet worden gebruikt voor het lassen van roestvaststaal, omdat bij het gebruik hiervan door opkoling decorrosievastheid wordt verlaagd. Als toevoeging aanhet beschermgas wordt CO2 bij het lassen van roest-vast staal gebruikt in maximum percentages van 3%.CO2 beschermgas kan ook worden gebruikt bij hetlassen met sommige gevulde lasdraden. Er kan danmet een openboog worden gelast Het gedrag van deboog blijft echter onrustig met relatief veel spatverlies.

Actieve beschermgasmengselsOm de bevochtiging en hiermee de aanvloeiing van delassen bij het MAG lassen te verbeteren, worden ac-tieve componententen aan het beschermgas toege-voegd. De toevoeging van geringe percentages zuur-stof aan argon verlaagt de oppervlaktespanning sterk,waardoor een betere bevochtiging wordt verkregen,er fijne druppels worden gevormd en de overgang vanhet kortsluitbooglassen naar het sproeibooglassen(transitiepunt) bij een lagere stroom en spanning komtte liggen. Dit verschijnsel treedt op bij alle ferro-meta-len. Ook het toevoegen van CO2 aan argon geeft eenverlaging van de oppervlaktespanning, zij het bij hogerepercentages CO2 dan zuurstof. Dit wordt veroorzaakt,doordat bij het lassen onder CO2 houdende bescherm-gassen er eveneens vrije zuurstof in de boog ontstaatdoor de dissociatie van het CO2 (C+O2). Uiteraard ishet ook mogelijk combinaties van CO2 en O2 toe tevoegen aan argon.

De keuze van het lastoevoegmateriaal wordt medebepaald door de oxidatiegraad van het beschermgas.De oxidatiegraad van 10% CO2 komt ongeveer over-een met 1% O2.De oxidatiegevoeligheid van het moedermateriaal be-paalt de maximale toelaatbare hoeveelheid actievecomponenten in het beschermgas. Roestvast staal isbijvoorbeeld gevoeliger voor oxidatie dan ongelegeerdstaal. Beschermgassen voor roestvast staal bevattendan ook lagere percentages actieve componenten.

Een verlaging van de oppervlaktespanning heeft in-vloed op de druppelovergang en het spatgedrag even-als op het uiterlijk van de las. De oppervlaktespanningis echter ook van invloed op de mogelijkheid om inpositie te kunnen lassen. Hoe dunner vloeibaar hetsmeltbad, des te moeilijker zal er in positie gelast kun-nen worden.

2.6.5 Beschermgassen voor het lassen vanstaal

Voor het lassen van staal zijn de voordelen van meng-gassen overtuigend. Het meest in het oog lopend ishet veel gunstiger spatgedrag van menggassen ten op-zichte van het gebruik van CO2. De kortsluitfrequentiebij gebruik van een menggas ligt eveneens hoger, waar-door een stabielere boog wordt verkregen. De kort-sluitfrequentie blijkt onder menggas ook nog mindergevoelig te zijn voor variaties in de uitsteeklengte danonder CO2 beschermgas. De boogspanning is bij hetlassen onder menggassen iets lager dan bij het lassenonder CO2 beschermgas, waardoor de inbranding ietsminder diep is. Tabel 2.4 geeft een aantal veel gebruiktebeschermgasmengsels voor het lassen van ongele-geerd en laaggelegeerd staal met hun bijzonderheden.

30

1) De EN 439 wordt vervangen door de EN ISO 14175, welke meer detaillering kent.

tabel 2.4 Samenvatting van beschermgassen voor het MIG/MAG lassen van verschillende materialen [66]

materiaal %Ar %CO2 %O2 %H2 %He toepassing en/of laseigenschappen

on- en laaggelegeerdstaal

– 100 – – – kortsluitbooglassen, niet geschikt voor het pulsbooglassen91 8 1 – – weinig spatten, hoge lassnelheid, ook pulsbooglassen

91 5 4 – – weinig spatten, hoge lassnelheid, pas op voor bindings-fouten, ook pulsbooglassen, lassen in positie moeilijk

92 8 – – – weinig spatten, gunstige inbrandingsvorm, pulsbooglassen

80 15 5 – – onder de hand lassen, dun vloeibaar smeltbad, lassen inpositie moeilijk

79 20 1 – – fraaie sproeiboog, goede inbranding80 20 – – – goede lasbaarheid, algemeen gebruik85 15 – – – goede lasbaarheid, algemeen gebruik

roestvast staal

98 – – 2 – goede lasbaarheid95 – – 5 – Iets ingesnoerde boog, goede penetratie

98-99 – 1-2 – – goede lasbaarheid98 2 – – – mooie aanvloeiing, pulsbooglassen96 3 – 1 – goede lasbaarheid, iets ingesnoerde boog, pulsbooglassen

aluminium enaluminiumlegeringen

100 – – – – goede lasbaarheid; algemeen gebruik, goede reinigende werking70-75 – – – 25-30 goede lasbaarheid, grotere materiaaldikten

50 – – – 50 diepe penetratie, grotere materiaaldikten25-30 – – – 70-75 zeer felle boog; zeer diepe penetratie, gemechaniseerd lassen

nikkel, koper en hunlegeringen

100 – – – – goed lasbaar, algemeen gebruik70 – – – 30 warme boog, goed lasbaar, grotere materiaaldikten

titaan, tantaal, zirkoon 100 – – – – vereist zeer goede gasbescherming, liefst in couveuse lassenkoper enkoperlegeringen

100 algemeen gebruik, dunne materialen0-50 50-100 grotere materiaaldikten

Voor het lassen van ongelegeerd en laaggelegeerdstaal zijn argon+20% CO2 en argon+15 % CO2 demeest bekende 'klassieke' samenstellingen. Bescherm-gassen van argon met méér dan 30% CO2 hebbengeen zin; daar de boog zich dan als een CO2 boog ge-draagt. Argon+20% CO2 beschermgas geeft een watdiepere inbranding en is daarom meer geschikt voorde dikkere materialen. Argon+15% CO2 beschermgaskan zowel worden toegepast voor het kortsluitboog-lassen, als het open booglassen. Naarmate het zuur-stofgehalte in het beschermgas toeneemt, neemt ookde vloeibaarheid van het smeltbad toe. Het lassen inpositie wordt dan lastiger en vergt een grotere concen-tratie van de lasser. Moderne beschermgasmengselbestaan uit lagere CO2 percentages (5 tot 10%) incombinatie met een hoger zuurstofgehalte (1 tot 5%).

Naast de traditionele beschermgasmengsels levertelke leverancier zijn eigen specifieke beschermgassen.Het is aan de gebruiker om het beschermgasmengselte kiezen dat het meest geschikt is voor zijn toepassing.

2.6.6 Beschermgassen voor het lassen vanhooggelegeerde staalsoorten

Corrosie, hittebestendige en roestvaste staalsoortenzijn gevoelig voor de inwerking van zuurstof. Zoals aleerder bleek, hebben toevoegingen van kleine hoe-veelheden zuurstof of CO2 gunstige effecten op deoppervlaktespanning waardoor er fijnere metaaldrup-pels worden gevormd, er minder spatverlies optreedten er een veel betere bevochtiging van het materiaalwordt verkregen.Voor het open booglassen van hooggelegeerde staal-soorten kunnen beschermgasmengsels van argon met

1 tot maximaal 3% O2 worden gebruikt. Voor het las-sen in positie zijn hoog zuurstofhoudende bescherm-gasmengsels minder geschikt vanwege het dunvloei-bare smeltbad. Er kan dan beter voor een bescherm-gasmengsel van 98% argon met 2% CO2 worden ge-kozen. Als bij het MAG lassen een hetere boog ge-wenst is, kan bijvoorbeeld waterstof worden toege-voegd aan het beschermgas. Dat heeft geleid totmenggassen met een samenstelling van Ar+CO2+H2zoals 96% Ar+3% CO2 + 1% H2. In dit soort meng-sels werkt de waterstof reducerend, waardoor ver-kleuring van de lassen wordt beperkt met als bijko-mend voordeel dat er een iets hogere boogspanningwordt verkregen. Hogere percentages waterstof dan1% worden niet toegevoegd aan het beschermgas inverband met de kans op koudscheuren in daartoe ge-voelige staalsoorten. Tabel 2.4 geeft een aantal veelgebruikte beschermgasmengsels voor het lassen vanhooggelegeerde staalsoorten.

Er is een Europese norm beschikbaar (EN 4391) waarinde verschillende beschermgassen zijn ingedeeld naarhun oxidatiegraad (zie tabel 2.5). Van boven naar be-neden in de tabel worden de beschermgassen en hunmengsels steeds actiever.

2.6.7 Beschermgassen voor het lassen vanaluminium en zijn legeringen

Het MIG lassen van aluminium en zijn legeringen wordtin de regel uitgevoerd onder argon beschermgas. Argonheeft ten opzichte van lucht een grotere soortelijkemassa. Hierdoor wordt een uitstekende gasbescher-ming verkregen. De relatief zware argon-ionen zorgenvoor een goede reinigende werking (verwijderen van

31

tabel 2.5 Indeling van beschermgassen volgens de EN 439 op basis van hun oxiderend vermogen [56]

aanduiding *) componenten in volumeprocent

typische toepassing opmerkingengroep identificatie-

nummeroxiderend inert reducerend laag reactief

CO2 O2 Ar He H2 N2

R1 rest **) >0 - 15 TIG, plasmalassen,

plasmasnijden,gasbacking

reducerend2 rest **) >15 - 35

I

1 100 MIG, TIG,plasmalassen,gasbacking

inert2 100

3 rest >0 - 95

M1

1 >0 - 5 rest **) >0 - 5

MAG

licht oxiderend

sterk oxiderend

2 >0 - 5 rest **)

3 >0 - 3 rest **)

4 >0 - 5 >0 - 3 rest **)

M2

1 >5 - 25 rest **)

2 >3 - 10 rest **)

3 >0 - 5 >3 - 10 rest **)

4 >5 - 25 >0 - 8 rest **)

M3

1 >25 - 50 rest **)

2 >10 - 15 rest **)

3 >5 - 50 >8 - 15 rest **)

C1 100

2 rest >0 - 30

F1 100 plasmasnijden,

gasbackinglaagreactief

2 >0 - 50 rest reducerend*) Indien niet vermelde componenten bij een van de aangegeven groepen in de tabel wordt toegevoegd, moet het mengsel als een speciaal

gasmengsel met het voorvoegsel 5 worden aangeduid.**) Argon mag tot 95% door helium worden vervangen.

de oxidehuid) bij het lassen van aluminium en zijn lege-ringen.

Als er grotere materiaaldikten moeten worden gelast,kan het zinvol zijn om helium aan het beschermgas toete voegen om de boogenergie te vergroten als alter-natief voor het voorwarmen van het materiaal. Uit eco-nomisch oogpunt kan de toevoeging van helium aanhet beschermgas eveneens gunstig zijn (hogere lassnel-heden). Hierbij moeten de meerkosten van het heliumworden afgewogen tegen de hogere lassnelheden diekunnen worden bereikt. Naarmate het helium aandeelin het beschermgas groter wordt, wordt de beheers-baarheid van het smeltbad en dus het kunnen lassenin positie lastiger. De reinigende werking van de boogwordt ook minder naarmate het helium aandeel in hetbeschermgas toeneemt.

2.6.8 BackinggassenBij het MAG lassen van hooggelegeerde staalsoorten,koper, nikkel en zijn legeringen en titaan moet de ach-terzijde van de las worden beschermd, omdat deze an-ders verbrandt. Een doorlassing die verbrand is resul-teert in een sterkte teruggang van de corrosiebesten-digheid van de las.

Argon kan voor alle materialen als backinggas wordentoegepast. Voor het lassen van roestvast staal wordtechter de voorkeur gegeven aan het goedkopere for-meergas dat uit stikstof en 5 tot 10% waterstof be-staat. Bij enkele roestvaste staalsoorten en bij het las-sen van koper en koper-nikkellegeringen mag uitslui-tend argon worden gebruikt. Bij het lassen van alumi-

nium en zijn legeringen hoeft geen backinggas te wor-den gebruikt, daar er aan de lucht onmiddellijk eenoxidehuid wordt gevormd.

Er moet op worden gelet, dat het backinggas zich nietvia de lasnaad vermengt met het beschermgas, aange-zien dit poreusheid in de las tot gevolg kan hebben.Dit kan worden voorkomen door de hoeveelheid backing-gas veel lager in te stellen (wat gebruikelijk is) dan dehoeveelheid beschermgas. De duur van het voorspoe-len wordt bepaald door twee factoren, te weten degrootte en vorm van de te spoelen ruimte en de stroom-snelheid van het backinggas. Als vuistregel voor despoeltijden wordt wel aangehouden: circa 5× het vo-lume van de te spoelen ruimte. Met andere woordenals de te spoelen ruimte 10 liter bedraagt en er wordtgespoeld met een gasstroom van 5 liter per minuut,dan moet er 10 minuten worden gespoeld. Tijdens hetlassen moet men doorgaan met het toevoegen vanbackinggas. Doordat backinggassystemen zijn voor-zien van één of meerdere uitstroomopeningen, heeftmen bij het sluiten van de lasnaad geen drukopbouw.Het spoelen moet ook worden voortgezet tijdens hetlassen van de (eerste) opeenvolgende vullagen. Dedoorlassing kan immers nog oxideren. Na het lassenmoet men blijven spoelen tot de las is afgekoeld totonder de 250ºC.

2.7 LastoevoegmaterialenHet lastoevoegmateriaal is een wezenlijk onderdeelvan het MIG/MAG lassen. Dit komt mede doordat delasdraad stroomvoerend is, wat wil zeggen dat, als de

32

stroomoverdracht niet goed is, dit direct zijn weerslagheeft op de stabiliteit van het lasproces. Hiernaastdraagt het lastoevoegmateriaal in belangrijke mate bijaan de kwaliteit van en in het bijzonder de mechani-sche eigenschappen van de lasverbinding. Dit is dereden dat er hoge eisen moeten worden gesteld aande kwaliteit van het lastoevoegmateriaal. Dit begint albij de productie van het lastoevoegmateriaal. Eisendie vanuit de productie minimaal aan lastoevoegmate-riaal moeten worden gesteld betreffen: de lasdraad moet zuiver rond zijn; de draaddiameter moet binnen bepaalde grenzen

liggen; het draadoppervlak moet glad zijn en vrij van oxides,

vet en vuil; de lasdraad moet zijn voorzien van een corrosievast

laagje ter voorkoming van corroderen en ter verbe-tering van de stroomgeleiding;

de lasdraad moet zorgvuldig zijn gewikkeld (geenknikken).

Om de lasdraad te beschermen tegen oxidatie is hetoppervlak meestal voorbehandeld of voorzien van eencorrosiewerende laag.Het aanbrengen van een corrosiewerende laag kan opverschillende manieren worden bereikt. De meest be-kende en gebruikte manier is het aanbrengen van eendun laagje koper. Dit moet met grote nauwkeurigheidgebeuren. Een slecht verkoperde lasdraad kan voorvervuiling van de draadgeleider (liner) en contactbuiszorgen en hierdoor juist extra draaddoorvoerproblemenveroorzaken. Soms worden er smeermiddelen, bij-voorbeeld suspensies van grafiet, op het oppervlakvan de lasdraad aangebracht. Maar ook hiermee kanhet middel erger zijn dan de kwaal en voor vervuilingvan het draaddoorvoersysteem zorgen.

Algemene regels voor de oppervlaktegesteldheid vande lasdraad zijn er niet te geven, behalve de volgendekernwoorden: glad, schoon en bij verkoperde lasdraadCu<0,1%. Verschillende fabrikanten brengen al lan-gere tijd uitvoeringen van lasdraad op de markt dieaan de buitenzijde niet zijn verkoperd, waaronder: blanke lasdraad; vernikkelde lasdraad; geoxideerde lasdraad.

Blanke lasdraad wordt soms voorzien van een dunnesiliconenfilm voor betere smeereigenschappen. Tegenhet vernikkelen van de lasraad is uit oogpunt van las-baarheid en metallurgische eigenschappen van hetlasmetaal meestal geen bezwaar omdat het een zeerdunne laag betreft. Het aanbrengen van een kunstma-tige oxidehuid blijkt eveneens een goed alternatief.Een voorwaarde is dat de oxidehuid tijdens het fabri-cageproces zodanig wordt gevormd, dat de zuurstofdie het oxide bevat, te gering is om invloed op hetlasbad uit te oefenen.

Naast de productietechnische aspecten is het uiter-aard van belang dat de chemische samenstelling vande lasdraad is afgestemd op het te lassen metaal.Hierbij is de algemene vuistregel bij het MIG/MAG las-sen, dat het lastoevoegmateriaal qua chemische sa-menstelling en materiaaleigenschappen zoveel moge-lijk overeen moet komen met het te lassen basisma-teriaal. Hierop zijn echter vele uitzonderingen, dus iser voorzichtigheid bij de selectie van een lastoevoeg-materiaal geboden.Lastoevoegmaterialen voor het MIG/MAG lassen kun-

nen in twee groepen worden ingedeeld: massieve lasdraden; gevulde lasdraden.

Voor het MIG lassen zijn alleen massieve lasdradenbeschikbaar, terwijl voor het MAG lassen massieve engevulde lasdraden beschikbaar zijn. Gevulde lasdradenkunnen in twee onderdelen worden gesplitst namelijkgevulde lasdraden die onder een beschermgas wordenverlast en gevulde lasdraden die geen beschermgasnodig hebben. Deze laatste groep gevulde lasdradenworden ook wel "gasloze draden" genoemd.

2.7.1 Massieve lasdradenLeveranciers van lastoevoegmaterialen hebben voor hetlassen van vrijwel alle metalen, massieve lasdradenontwikkeld. In massieve lasdraden zijn de oxidatiege-voelige elementen met een nauwkeurig vastgesteldeovermaat aanwezig om afbrand te kunnen compense-ren. Voor massieve lastoevoegmaterialen is een ver-dere aanpassing niet mogelijk en in veel gevallen ookniet nodig. Aanpassing aan laspositie, lasnaadvorm enmateriaaldikte wordt gevonden in de procesparametersin combinatie met de diameter van het lastoevoeg-materiaal. Dit houdt in, dat als het te lassen materiaalbekend is, de keuze van de toe te passen (massieve)lastoevoegmateriaal over het algemeen beperkt is.

2.7.2 Gevulde lasdradenOnder een gevulde lasdraad wordt verstaan een hollelasdraad die gevuld is met laspoeder. Het laspoeder iste vergelijken met de bekleding van een beklede elek-trode zonder de vul- en bindmiddelen van die bekle-ding. De gevulde lasdraad wordt (meestal) onder eengasbescherming verlast. De vulling van de lasdraadkan tot doel hebben: het smeltbad te desoxideren; een beschermend slaklaagje aan te brengen; de lasboog te stabiliseren; legeringselementen toe te voegen; de neersmeltsnelheid te verhogen; de lassnelheid te verhogen; de mechanische eigenschappen van de las te

verbeteren.

In veel gevallen is het de combinatie van een aantalvan deze factoren die het lassen met gevulde dradeneconomisch verantwoord en technisch aantrekkelijkmaakt.De buisvormige lasdraad kan een gelaste naadloze buisof een dichtgevouwen niet gelaste buis zijn. In figuur2.52 zijn enkele voorbeelden gegeven van doorsnedenvan gevulde lasdraden.

figuur 2.52 Doorsneden van enkele types gevulde las-draad [58]

33

Gevulde lasdraden voor het MAG lassen worden hetmeest gebruikt in de volgende diameters: 0,8, 1,0; 1,2;1,4; 1,6 en 2,0 mm, waarbij de meest toegepastediameters zijn 1,2, 1,4 en 1,6 mm.

Gevulde lasdraden, die worden verlast onder bescherm-gas zijn in drie groepen te verdelen n.l.: Rutiel gevulde lasdraden

Deze hebben laseigenschappen die vergelijkbaar zijnmet rutiel elektroden. In deze groep wordt onder-scheid gemaakt in snelstollende types (P), geschiktvoor het lassen in alle posities en langzaam stollen-de types (R).Moderne rutiel gevulde lasdraden zijn de zogenaamdemicrogelegeerde lasdraden met als belangrijkste ver-betering een verbeterde kerftaaiheid van het lasmetaal.

Basische gevulde lasdradenDeze lasdraden hebben het karakter en de eigen-schappen die vergelijkbaar zijn met een basischeelektrode.

Metaalpoeder gevulde lasdradenDit is een gevulde lasdraad met zeer weinig slak, dievooral wordt gebruikt voor het gemechaniseerd las-sen (robots) vanwege het feit dat de slak voor hetleggen van opvolgende lagen niet verwijderd hoeftte worden. Hiernaast wordt een hogere neersmeltverkregen ten opzichte van de massieve lasdraad.

2.7.2.1 Rutiel gevulde lasdradenQua toepassing zijn er geen grote verschillen tussenhet lasmetaal van een rutiel gevulde lasdraad en eenrutiel elektrode. De rutiel gevulde lasdraden hebbendezelfde karakteristieke eigenschappen, waaronder eengelijkmatige tekening, een uitstekende aanvloeiing vanhet lasbad en een voortreffelijke slaklossing. Afhanke-lijk van de chemische samenstelling van de vulling,het toegepaste beschermgas, de warmte-inbreng ende opmenging met het basismateriaal, kunnen deeigenschappen van het lasmetaal iets variëren. De las-baarheid van een rutiel gevulde lasdraad is in vergelij-king met een basische gevulde lasdraad aanmerkelijkbeter. Om deze reden kiest de industrie veelal voor eenrutiel gevulde lasdraad. Het lassen met rutiel gevuldelasdraden geeft evenals het lassen met rutiel bekledeelektroden een lasmetaal met een hoger waterstof ge-halte dan bij het lassen met basisch gevulde lasdraden[59]. Bij het lassen van stalen die gevoelig zijn voorkoudscheuren tengevolge van de aanwezigheid vanwaterstof in het lasmetaal, is het om deze redenverstandig om voorzichtig te zijn met het gebruik vanrutiel gevulde lasdraden.

Rutiel gevulde lasdraden kunnen moeilijk in het kort-sluitbooggebied worden verlast, waardoor een vrijedoorlassing in de praktijk lastig te maken is.Slechts in situaties waar de toegevoerde warmte sneldoor het basismateriaal kan worden opgenomen (K-en X-naden), is een dergelijke vrije doorlassing, afhan-kelijk van de laspositie, wel mogelijk. Het maken vaneen doorlassing op een keramische lasbadondersteu-ning is met een rutiel gevulde lasdraad zeer goed uit-voerbaar.

Doordat de (snelstollende) slak het vloeibare lasmetaalgoed ondersteunt, is in de verticaal opgaande positieeen relatief hoge stroomsterkte toepasbaar (tot circa225 A).Een belangrijke toepassing van rutiel gevulde lasdradenis het maken van hoeklassen in alle posities. Vooral in

de verticaal opgaande positie (PF) kan de rutiel gevul-de lasdraad uitstekend worden gebruikt, omdat, doorde hoge stroomsterkte waarmee kan worden gelast,de laskosten laag zijn.De weerstand tegen brosse breuk van het, met eenrutiel gevulde lasdraad, neergesmolten lasmetaal hangtin sterke mate af van het type lasdraad dat wordt ge-bruikt. Naast de conventionele rutiel gevulde lasdra-den zijn er ook de microgelegeerde rutiel gevulde las-draden.

2.7.2.2 Micro gelegeerde rutiel lasdradenDe keuze voor rutiel gevulde lasdraden betekende vroe-ger altijd een keuze voor uitstekende laseigenschap-pen en gemiddelde mechanische eigenschappen. Debeperkte mechanische eigenschappen kwamen tot uit-drukking in een lage kerftaaiheid bij temperaturen be-neden het nulpunt. De groep microgelegeerde rutielgevulde lasdraden, onderscheidt zich door een uitste-kende kerftaaiheid bij lage temperaturen, en een goedelasbaarheid in alle posities. Als belangrijkste micro-legeringselementen worden aan rutiel gevulde lasdradenborium en titaan toegevoegd. Deze elementen zorgenvoor een fijnere korrelgrootte wat de mechanische ei-genschappen en vooral de taaiheid van het lasmetaalten goede komen. Met microgelegeerde lasdraden ge-laste constructies kunnen ook goede CTOD waardenworden bereikt [59]. Dit is vooral belangrijk voor off-shore toepassingen. Indien de lasverbinding spannings-arm moet worden gegloeid en er Charpy-V en/of CTODeisen aan de lasverbinding worden gesteld, is het nietaltijd aan te bevelen microgelegeerde rutiel gevuldelasdraden te gebruiken, omdat na de spanningsarmgloeibehandeling de Charpy-V kerfslagwaarden en metname de CTOD waarden sterk kunnen dalen.

2.7.2.3 Basisch gevulde lasdradenBasisch gevulde lasdraden hebben slakvormende be-standdelen in de vulling met een basisch karakter,zoals carbonaten en fluoriden. Samen met de aan delasdraad toegevoegde desoxidanten leidt de basischeslak tot een laag zuurstofgehalte van het lasmetaal.Ten opzichte van de rutiel gevulde lasdraad heeft eenbasisch gevulde lasdraad een minder gunstige aanvloei-ing. Typische kenmerken van de basisch gevulde las-draad zijn het ontstaan van een matbruine, dun vloei-bare slak en een wat ruw en bol (convex) uiterlijk vande lasrups. Met alle basisch gevulde lasdraden wordenuitstekende kerftaaiheidswaarden verkregen, zelfs bijlage gebruikstemperaturen. De lasbaarheid van basischgevulde lasdraden is echter minder goed dan die vande rutiel gevulde lasdraden. De druppelovergang isgrover en de hoeveelheid spatten is groter. Het lassenin positie is goed mogelijk wanneer menggas wordttoegepast. Basische gevulde lasdraden kunnen in hetkortsluitbooggebied worden verlast, waardoor eenvrije doorlassing mogelijk is. In de verticaal opgaandepositie is de basisch gevulde lasdraad ten opzichtevan de rutiel gevulde lasdraad slechts toepasbaar bijrelatief lagere stroomsterkten (tot circa 180 A). Ditwordt veroorzaakt door de geringere hoeveelheid slak,die het lasmetaal in mindere mate ondersteunt.Basische gevulde lasdraden staan bekend om de goedemechanische eigenschappen van het lasmetaal. Zeworden dan ook voornamelijk toegepast voor het las-sen van stompe naden waarbij hoge eisen worden ge-steld aan bijvoorbeeld [59]: de kerftaaiheidseigenschappen van het lasmetaal;

34

een hoge ductiliteit (opvangen van de krimp) vanhet lasmetaal;

de eerste laag in naden, waarbij de (krimp)vervor-ming tengevolge van het lassen voornamelijk uit hetlasmetaal moet komen, omdat de constructie zelf testar is.

Het waterstofgehalte van basisch gevulde lasdradenis meestal lager dan 5 ml /100 gram neergesmoltenlasmetaal. Een niveau van 3 ml/100 gram en lager is,afhankelijk van het type lasdraad, eveneens mogelijk.Deze basische gevulde lasdraden worden, evenals de"micro gelegeerde rutiel lasdraden" vooral ingezet voorhet lassen van de hoogvaste fijnkorrelige staalsoorten.Een bij uitstek geschikte toepassing van de basischgevulde lasdraad is, daar waar er sprake is van eenzeer starre constructie. Lasverbindingen in dikke totzeer dikke materialen behoren uiteraard ook tot degroep van starre constructies. Bij dergelijke toepassin-gen is een zeer ductiel lasmetaal een eerste vereisteom scheurvrije lasverbindingen te verkrijgen.

2.7.2.4 Metaal gevulde lasdradenDe metaal gevulde lasdraad kan in meerdere variantenin de markt voorkomen, te weten: als een ongelegeerde lasdraad; als een laaggelegeerde lasdraad met toevoegingen

in de vulling van nikkel, molybdeen en/of chroom; als een lasdraad met een gemiddeld dan wel laag

waterstofgehalte in het neergesmolten lasmetaal.

De vulling van metaal gevulde lasdraden bestaat vrij-wel geheel uit metaalpoeders aangevuld met desoxi-derende elementen. In metaal gevulde lasdraden zijndus nauwelijks slakvormende elementen aanwezig,waardoor de slakvorming minimaal is en er op de lasnauwelijks slak aanwezig is. Op deze wijze wordt eenlasdraad verkregen met een lasgedrag dat veel lijkt opeen massieve lasdraad. Hierdoor is het mogelijk ommet een metaal gevulde lasdraad in het kortsluitboogen openboog gebied te lassen. Ook het pulserendlassen behoort tot de mogelijkheden. Metaal gevuldelasdraden geven een verhoogd neersmeltrendement(90-95%) ten opzichte van een rutiel of basische ge-vulde lasdraad. De metaal gevulde lasdraad heeft devolgende karakteristieke eigenschappen [59]: hoge neersmeltsnelheid; minder gevoelig voor poreusheid en bindingsfouten

ten opzichte van een massieve lasdraad; uitstekende lasbaarheid; nagenoeg geen spatten bij gebruik van het juiste be-

schermgas en de juiste instelling van de lasparameters; evenals bij massieve lasdraad slechts een lichte oxi-

datie van het oppervlak; door de verhoogde inbranding kan in sommige toe-

passingen van een kleinere openingshoek of "a"-hoog-te bij hoeklassen worden uitgegaan;

zeer goed toepasbaar voor vullagen en hoeklassen; goed inzetbaar voor het gemechaniseerd lassen

(o.a. lasrobots) in verband met het afwezig zijn vanslak, vooral bij 'meerlagen' lassen;

met de metaal gevulde lasdraad zijn goede kerfslag-eigenschappen mogelijk, wel moet rekening wordengehouden met een iets verhoogd zuurstofgehalte inhet lasmetaal.

Metaal gevulde lasdraden dekken zo'n 70% van allegevulde lasdraadtoepassingen. Gezien de resultatendie men in de praktijk met de metaal gevulde lasdraadbehaalt, loopt het toepassingsgebied van het lassen

van S 235JL tot aan S 450NL. Laaggelegeerde metaalgevulde lasdraden met toevoegingen van chroom,nikkel, mangaan en molybdeen zijn zelfs bruikbaar totS 690QL1 materialen.

Het lassen met rutiel, basisch en metaalgevulde las-draden kan over het algemeen worden uitgevoerd metdezelfde beschermgassen die ook voor massieve las-draden worden gebruikt. De meeste gevulde lasdradenworden op de traditionele manier gelast: dat wil zeg-gen met de plus aan de lasdraad. Enkele gevulde las-draden (basisch) worden echter verlast op de min pool.Het is raadzaam om zowel over het te gebruiken be-schermgas als de pooling van de lasdraad de gebruiks-aanwijzingen van de leverancier van de lasdraad op tevolgen.

Gevulde lasdraden worden over het algemeen toege-past, omdat hiermee uitstekende mechanische eigen-schappen van de lasverbinding worden verkregenen/of uit economisch oogpunt.

Ten aanzien van dit laatste kan bij het lassen met ge-vulde lasdraden enerzijds met hogere lassnelheden wor-den gelast of worden anderzijds hogere neersmeltsnel-heden verkregen. Elke keer zal de gebruiker een afwe-ging moeten maken of voor zijn specifieke situatie dete behalen voordelen opwegen tegen de hogere kostenvan een gevulde lasdraad en mogelijke herkwalificatievan de lasprocedure.

2.7.2.5 Gasloze dradenHet ligt voor de hand om bij de ontwikkeling van eengevulde lasdraad, die geheel zonder beschermgas kanworden verlast, een vulling te gebruiken die zelf zoveelgasontwikkeling geeft, dat een extra beschermgasniet meer nodig is. Hiervoor is echter in de traditionelegevulde lasdraad te weinig plaats.Om deze reden is een principieel andere weg gekozenbij gasloze draden. In de vulling worden naast slakvor-mende bestanddelen legeringselementen toegevoegd,die de eigenschap hebben zowel stikstof als zuurstofgoed te kunnen binden.

Staal bevat over het algemeen maximaal 0,03% alu-minium. Dit is niet het geval bij het lasmetaal dat ge-legd is met de gasloze draden. Het lasmetaal van dezedraden heeft een duidelijk hoger aluminiumgehalte, af-hankelijk van het type gasloze draad 0,5 tot 1,5%.Het hoge gehalte aan aluminium heeft als doel dezuurstof en de stikstof uit de lucht te binden.Bovendien wordt aan de vulling lithium toegevoegd,welke tot doel heeft de stikstof uit de lucht en uit dedirecte omgeving van de lasboog te verwijderen.Tenslotte wordt het zwavelgehalte in het lasmetaaldrastisch verlaagd door in het slaksysteem naast alu-minium, magnesium toe te voegen.

Bij de aanwezigheid van silicium in het lasmetaal ishet beschikbare stikstof in opgeloste vorm aanwezig.Aluminium vormt met stikstof aluminium-nitride (AlN),hetgeen veel minder goed oplosbaar is in het lasme-taal. Bij dergelijke typen gasloze draden, wordt bij heteerder genoemde aluminiumgehalte, een verwaarloos-bare hoeveelheid stikstof gebonden. De aluminium-stikstof en aluminium-zuurstof verbindingen zulleninsluitsels veroorzaken. Deze insluitsels zijn echterbijzonder klein. Conventioneel lasmetaal heeft oxide-insluitsels van 1 tot 2 µm groot. De insluitsels bij hetlassen met gasloze draad zijn duidelijk kleiner namelijk±0,3 µm. Deze zeer kleine insluitsels gedragen zich

35

bij de stolling van het lasmetaal als kiemvormers enals startpunten voor het ontstaan van nieuwe korrels.Indien men zorg draagt dat de opgeloste stikstof ex-treem laag is, dan krijgt men een minimale nitriden-vorming en nagenoeg geen teruggang in bijvoorbeeldde kerftaaiheid. De aluminiumnitriden die gevormdworden zijn, in tegenstelling tot ijzernitriden, niet harden niet bros en hebben dus geen negatieve effectenop de kwaliteit van de las. Door de fijne korrel en toe-voegingen aan het lasmetaal van mangaan en somsnikkel geven het gasloze draadproces superieure eigen-schappen. Afhankelijk van het type draad kunnen hogekerftaaiheden bereikt worden tot minus 40ºC.

Naast de verschillen in chemische samenstelling tus-sen gasloze draden en de traditionele gevulde lasdra-den bestaan er grote verschillen in de apparatuur ende wijze van verlassen. Doordat geen extra gasbescher-ming nodig is bij het lassen met gasloze draad, kan delastoorts die de draad transporteert, beduidend lichterworden uitgevoerd. Hiernaast wordt het zicht op hetlasbad vergroot en de hanteerbaarheid vergemakkelijkt.De lasser wordt minder moe en presteert daardoormeer en beter, wat resulteert in een hogere inschakel-duur.De lastoorts is klein en gemakkelijk te hanteren doorhet ontbreken van gascup en toevoer van bescherm-gas. De stroombron is weliswaar een gelijkstroombronmet een vlakke karakteristiek, maar moet wel de moge-lijkheid bieden de boogspanning relatief nauwkeurig inte stellen.Om goede resultaten in de praktijk te verkrijgen, is hetnoodzakelijk dat met een korte booglengte wordt ge-last, omdat anders meer lucht in het vloeibare metaalterechtkomt dan de lasdraad kan compenseren. De uit-steeklengte echter kan veel langer worden ingestelddan bij het traditionele MAG lassen, waardoor de af-smeltsnelheid bij een gegeven stroominstelling kanworden vergroot.

Als belangrijke voordelen van gasloze draden ten op-zichte van de andere gevulde lasdraden kunnen wor-den genoemd [59]: het gasloze draadlassen heeft geen gasbescherming

nodig en kan dus in "lucht" worden gelast; er kan buiten gelast worden met een windsnelheid

van maximaal 10 m/s (windkracht 5); er kan gelast worden met grote uitsteeklengten (be-

langrijk voor het maken van doorlassingen in dikkeplaten);

de stijve lasdraad zorgt vrijwel niet voor draaddoor-voerproblemen;

de nadelige invloed van zuurstof en stikstof uit delucht wordt voornamelijk uitgeschakeld door toe-voeging van aluminium;

door toevoegingen van aluminium en magnesiumwordt een lasmetaal verkregen met een uitzonderlijk

laag zwavelgehalte, waardoor een lasmetaal ontstaatdat voor een slakproces zeer zuiver is. Het gehalteaan opgeloste zuurstof en stikstof is laag, veelallager dan bij een goede basische elektrode. Dit geldtook voor het element zwavel;

de corrosie-eigenschappen van het gasloze draadlasmetaal gelast in ongelegeerd staal zijn superieuraan die van andere ongelegeerde lasmetalen en inde meeste gevallen ook beter dan het te lassenplaatmateriaal;

afhankelijk van het type draad kunnen hoge kerftaai-heden worden verkregen met dit proces.

Als beperkingen van gasloze lasdraden kunnen wordengenoemd: de grote rookontwikkeling; speciale MAG lasapparatuur noodzakelijk; de lassers moeten een speciale training volgen.

Bij lassen met gasloze draad zal de lucht (zuurstof)rond de boog ervoor zorgen dat er oxiden en nitridenontstaan in het adembereik van de lasser. Het is daar-om aan te bevelen dat er gebruik wordt gemaakt vaneen lastoorts met ingebouwde rookafzuiging. Dit is eenabsolute noodzaak bij het werken in kleine ruimten.Het lassen met gasloze draad is in eerste instantieontwikkeld voor het lassen in de buitenlucht.

Gasloze draden kunnen worden onderverdeeld naarhun kenmerkende neersmelteigenschappen, waarbijworden onderscheiden: snelvullende (fast-fill) lasdraden die de mogelijkheid

bieden met hoge neersmeltsnelheid zware verbindin-gen te lassen, waaraan geen speciale mechanischeeigenschappen worden gesteld. Gewoonlijk zijn zealleen toepasbaar in de posities PA, PB en PC;

snelvolgende (fast-follow) lasdraden die de mogelijk-heid bieden om een hoge lassnelheid toe te passen;

snelstollende (fast-freeze) lasdraden die de mogelijk-heid bieden om in alle lasposities te lassen met draad-diameters tot en met 2,0 mm.

Het toepassingsgebied van de gevulde lasdraden zon-der gasbescherming ligt van oudsher voornamelijk inhet lassen van zware staalconstructies en in de scheeps-bouw, offshore installaties, bruggenbouw en pijplei-dingen e.d. Speciaal bij het lassen van verzinkte plaatblijken met de speciaal daarvoor ontwikkelde gaslozedraden goede resultaten te worden verkregen. Dezetoepassing is echter tegenwoordig grotendeels verdron-gen door het zogenaamde MIG solderen zie § 3.3.5.

Binnen Nederland wordt het lassen met gasloze draadop beperkte schaal toegepast. Dit wordt enerzijds ver-oorzaakt door de steeds verder krimpende zware indus-trie en anderzijds door de toenemende strenge wetge-ving ten aanzien van de milieu-aspecten bij het lassen.

36

Hoofdstuk 3

Procesvarianten van het MIG/MAGlassen

Geen lasproces kent zo veel verschillende varianten alshet MIG/MAG lassen, waarbij soms de vraag gerecht-vaardigd is of het een nieuwe variant betreft, dan weleen nieuw lasproces. Nieuwe varianten worden vaakmet een specifiek doel ontwikkeld, veelal gebaseerdop de beperkingen van het traditionele MIG/MAG las-sen. Deze beperkingen kunnen worden veroorzaaktdoordat de industrie producten ontwerpt, waarin nieu-we materialen worden verwerkt. Het gevolg hiervankan zijn dat het traditionele MIG/MAG lassen slechtsbeperkt of niet meer ingezet kan worden. Soms zijn erwel alternatieve lasprocessen beschikbaar, maar ookdie kennen weer hun technische beperkingen of vallenop basis van economische overwegingen af.

Veel nieuwe ontwikkelingen op het gebied van hetMIG/MAG lassen zijn mogelijk gemaakt door de steedsverdere ontwikkelingen en miniaturisatie in de moderneelektronica. Tegenwoordig kunnen we in fracties vanseconden meten en regelen, iets dat enkele tientallenjaren geleden voor onmogelijk werd gehouden. Aan deontwikkeling van nieuwe varianten van een lasprocesliggen vaak één of meerdere wensen ten grondslag: verhogen van de productiviteit; verlagen van de (las)kosten; betere beheersing van het lasproces, waardoor een

constantere kwaliteit van de lassen wordt verkregen; verlagen van de warmte-inbreng, beheersen van

vervormingen; mogelijkheid om nieuwe metalen te kunnen lassen.

Figuur 3.1 geeft een schematisch overzicht van dewensen (groen) enerzijds en de varianten (geel) an-derzijds die ontwikkeld zijn vanuit het traditioneleMIG/MAG lassen. In het blauw zijn de aanvullendevoordelen weergegeven van de verschillende groepenvarianten van het MIG/MAG lassen.

Al deze varianten hebben zich over langere tijd bewe-zen, maar de ontwikkelingen gaan nog steeds door.De markt wordt overspoeld met nieuwe kreten en va-rianten als het FastROOT™ MAG lassen, SP-MAGlassen, Superpuls MAG lassen, Spray-model MAGlassen, enz.De toekomst zal leren welke van deze procesvariantenvan het MIG/MAG lassen voldoende potentie hebbenom zich, in een steeds sneller veranderende markt, eenblijvende positie te veroveren.Varianten van het MIG/MAG lassen die inmiddels wor-den gebruikt in de industrie betreffen het: Tandem-arc lassen; Twin-arc lassen; MIG/MAG lassen met platte lasdraad; STT Lassen; CMT, ColdArc lassen; MIG/MAG boogsolderen; MIG/MAG- laser hybride lassen.

Dit geldt overigens nog niet voor het MIG/MAG lassenmet platte lasdraad, hiervan moet nog aangetoondworden in de komende jaren of dit een interessantalternatief is voor het gebruik van ronde lasdraden.

3.1 MIG/MAG lassen met verhoogdeneersmelt- en lassnelheden

Bij het traditionele MIG/MAG lassen is er sprake vanlassen met verhoogde neersmeltsnelheid als de draad-

figuur 3.1 Schematisch overzicht van de wensen (groen) enerzijds en een aantal varianten (geel) met betrekking tothet MIG/MAG lassen

37

aanvoersnelheid groter is dan 15 m/min (voor massievelasdraden van Ø 1,0 of 1,2 mm). Bij het MAG lassenvan ongelegeerd staal met een lasdraad met een dia-meter van 1,2 mm is, bij een draadaanvoersnelheidvan 15 m/min, de neersmeltsnelheid ruim 8 kg/uur.

De varianten van het MIG/MAG lassen die een ver-hoogde neersmelt- en lassnelheid geven, kunnen invier groepen worden ingedeeld: processen met meerdere lasdraden; processen met één lasdraad en een vergrootte uit-

steeklengte; processen met één lasdraad en een korte boog-

lengte (verhoogde draadsnelheid); hybride lasprocessen.

Deze procesvarianten van het MIG/MAG lassen wor-den ook wel samengevat onder de verzamelnaam"hoogvermogen MIG/MAG lassen". MIG/MAG laspro-cessen met meerdere lasdraden zijn bekend gewordenals tandem-arc en twin-arc lassen. De MIG/MAG pro-cesvarianten met hoge neersmeltsnelheden of hogelassnelheden zijn in de industrie het meest bekendonder hun handelsnamen waaronder TIME lassen,Rapid-Melt en RapidArc™ lassen, ForceArc® lassen,enz. Het MIG/MAG hybride lassen wil zeggen dat hetMIG/MAG proces gecombineerd wordt met een anderlasproces (vaak laserlassen). De beperkingen van demeeste van deze procesvarianten liggen vooral op hetgebied van het aantal lasposities waarin kan wordengelast, de lasnaadvormen die kunnen/moeten wordentoegepast, de toleranties van de te lassen onderdelenen de chemische samenstelling van de te lassen mate-rialen (warmte-inbreng). Een aantal van deze proces-varianten wordt hiernavolgend toegelicht.

3.1.1 Processen met meerdere lasdraden:tandem-arc en twin-arc lassen

Daar waar in dit hoofdstuk wordt gesproken van tan-dem-arc en twin-arc lassen wordt het MIG/MAG tan-dem-arc en het MIG/MAG twin-arc lassen bedoeld,tenzij anders wordt vermeld.

Het principeHet tandem-arc en twin-arc lassen zijn twee variantenvan het MIG/MAG proces waarbij een verhoging vande neersmeltsnelheid (en lassnelheid) wordt verkre-gen. Deze verhoging van de neersmeltsnelheid wordtbereikt door niet met één, maar met twee lasdradente lassen, die in één toorts zijn ondergebracht (ziefiguur 3.2). Doordat de beide lasdraden in één toortszijn ondergebracht, kan deze relatief compact blijventen opzichte van bijvoorbeeld het gebruik van tweeaparte lastoortsen. De lastoorts is uiteraard wel groterdan de traditionele lastoorts voor het MIG/MAG las-sen. Bij het twin-arc lassen wordt één stroombron ge-bruikt en bij het tandem-arc lassen altijd twee stroom-bronnen. kenmerkend verschil tussen beide proces-varianten is, dat bij het twin-arc lassen gebruik wordtgemaakt van één contactbuis waar de beide lasdradendoorheen worden gevoerd, terwijl bij het tandem-arclassen de lasdraden door twee aparte contactbuizenlopen. Dit houdt automatisch in dat bij het twin arclassen de bogen identiek zijn (tweelingen) en dat bijhet tandem-arc lassen de beide lasbogen afzonderlijkgeregeld kunnen (maar ook moeten) worden.

Dit is te zien in figuur 3.3, de linker boog is ingesteldals sproeiboog, terwijl de rechterboog als pulsboog is

figuur 3.2 Lastoorts MIG/MAG tandem-arc lassen[76]

figuur 3.3 Tandem-arc lassen; links een sproeiboog,rechts een pulsboog. De lasrichting is vanrechts naar links [76]

ingesteld. Let in deze figuur ook eens op de stand vande lasdraden. Duidelijk is te zien dat de rechter lasdraadonder een kleine hoek is geplaatst.Bij het twin-arc lassen wordt gelast met twee lasbogendie tegelijkertijd en met hetzelfde vermogen branden.Dit is te zien in figuur 3.4.

figuur 3.4 Eén boog bij het MIG/MAG twin-arc lassen [76]

38

Een nadeel van het gebruik van één contactbuis waarde beide lasdraden gemeenschappelijk doorheen lopenis dat deze niet afzonderlijk kunnen worden ingesteld.Dit is de belangrijkste reden dat het twin-arc lassenweinig wordt toegepast. In vrijwel alle voorkomendegevallen wordt het MIG/MAG tandem-arc lassen toe-gepast.

Figuur 3.5 geeft een schematische weergave van hetMIG/MAG twin-arc lassen en figuur 3.6 voor hetMIG/MAG tandem-arc lassen, waarin duidelijk de ver-schillen in uitvoering tussen de beide procesvariantenzijn te zien.

figuur 3.5 Schematische weergave van het MIG/MAGtwin-arc lassen

figuur 3.6 Schematische weergave van het MIG/MAGtandem-arc lassen [53]

Een ander verschil tussen het MIG/MAG twin-arc lassenen tandem-arc lassen is dat veelal in de praktijk bij hettandem-arc lassen de twee lasdraden achter elkaargeplaatst zijn, terwijl de lasdraden bij het twin-arc las-sen naast elkaar gepositioneerd zijn (ten opzichte vande lasrichting).

Bij het tandem-arc lassen kan vaak een verdubbelingvan de neersmeltsnelheid en/of lassnelheid ten opzichtevan het conventionele MIG/MAG lassen worden ver-kregen.

Een gemiddelde handlasser is niet in staat over eenlangere periode met lassnelheden boven de 50 cm/minte werken. Bij het tandem-arc lassen kunnen lassnel-heden worden bereikt van vele meters per minuut. Ditis de reden samen met het gewicht van de lastoorts,dat het maximale rendement bij zowel het twin-arc alshet tandem-arc lassen alleen maar wordt verkregen alsdeze processen gemechaniseerd worden toegepast.

ApparatuurHet zal duidelijk zijn dat zowel de hoge stroomsterk-ten als draadsnelheden hun specifieke eisen stellenaan de lasapparatuur. Stroomsterkten tot 800 A endraadsnelheden tot 30 m/min zijn geen waarden dieconventionele MIG/MAG apparatuur aankan. Zo wor-den over het algemeen draadaanvoereenheden ge-bruikt met 6 draadaanvoerrollen in plaats van de ge-bruikelijke 2 of 4. Soms wordt nog gebruik gemaaktvan een extra draadstrekinrichting om de kans opdraadstoringen zoveel mogelijk te beperken.Voor een stabiele procesvoering is het bij het tandem-arc lassen vereist, dat de twee stroombronnen wordengekoppeld, om vervolgens elektronisch gestuurd tekunnen worden.Bij het tandem-arc lassen moeten beide lasdraden encontactbuizen elektrisch van elkaar geïsoleerd zijn. Bijhet tandem-arc lassen kan in principe met een tweemaal zo hoog vermogen worden gelast ten opzicht vanhet traditionele. MIG/MAG lassen met één lasdraad.Omdat de beide lasdraden in één toorts zijn onderge-bracht is de koeling van de contactbuizen en gascupzeer belangrijk. Fabrikanten hebben daarom de vloei-stofgekoelde lastoorts voorzien van een gasmondstukdat eveneens vloeistof gekoeld is, Samen dragen dezevoorzieningen zorg voor een optimale warmteafvoerwaarbij deze lastoortsen uiteraard altijd een inschakel-duur van 100% hebben.

ToepassingenHet tandem-arc lassen wordt inmiddels voor een grootaantal toepassingen ingezet. Dit geldt niet alleen voorhet verbinden van metalen, maar ook voor het oplas-sen ervan. Het tandem-arc lassen wordt onder anderetoegepast: in de transportsector (auto-industrie, trailerbouw,

productie van transportrails); in de scheepsbouw; in de ketel- en apparatenbouw (o.a. opslagvaten en

drukvaten); in de installatietechniek; bij het vervaardigen van grondverzetmachines; voor het leggen van pijpleidingen.

Zoals bij alle lasprocessen kent echter ook het tandem-arc lassen zijn beperkingen.Zo kan er niet in alle posities worden gelast. De meestgebruikte posities bij het tandem-arc lassen zijn PA,PB en PC. Er zijn eveneens beperkingen ten aanzienvan de minimum te lassen materiaaldikte (circa 2 mm).

Een belangrijk voordeel van tandem-arc lassen is, dater ten aanzien van het gebruik van beschermgassenen lastoevoegmaterialen geen speciale eisen wordengesteld, zodat er kan worden gelast met gangbarebeschermgassen en lasdraden.

39

3.1.2 Processen met één lasdraad en eenvergrootte uitsteeklengte

Bij het MIG/MAG lassen is het uit de contactbuis ste-kende deel van de lasdraad stroomvoerend (zie figuur3.7).

figuur 3.7 Uitsteeklengte bij het MIG/MAG lassen

Hoewel de elektrische weerstand van de lasdraad ge-ring is, zal, tengevolge van de hoge stroomsterkte bijhet lassen, door weerstandsverwarming dit uitstekendedraaddeel bijdragen aan een verhoging van de neer-smeltsnelheid. Dit staat bekend als het I2R-effect. Ditis ook de reden dat een dunne lasdraad bij dezelfdestroomsterkte voor een hogere neersmelt zorgt daneen dikkere lasdraad. Met afnemende draaddiameterneemt immers de elektrische weerstand van het uit decontactbuis stekende deel van de lasdraad toe en daar-mee de weerstandsverwarming van de lasdraad. Ophetzelfde principe berust de grotere neersmeltsnelheidvan gevulde lasdraad ten opzichte van massieve las-draad (dunne stroomvoerende mantel met hoge elek-trische weerstand). Het lassen met een vergrootte uit-steeklengte wordt niet toegepast voor het lassen vanaluminium en zijn legeringen. Dit komt, omdat er bijaluminium nauwelijks sprake is van een weerstands-verhitting van de lasdraad door de grote elektrische-en warmtegeleidbaarheid van het aluminium. Echterhet smeltpunt en soortelijk gewicht van aluminiumzijn lager, dus er is per volume ook minder warmtenodig.

Normaal wordt bij het MIG/MAG lassen een uitsteek-lengte tot 15 mm toegepast. Bij het lassen met eenvergrootte uitsteeklengte moet men denken aan uit-steeklengtes tot 30 mm. De elektrische weerstandvan de uitstekende lasdraad neemt daarmee met eenfactor twee toe, waardoor de lasdraad aanzienlijk war-mer wordt en de lasspanning (=boogspanning+span-ningsval over uitstekende draadeinde) toeneemt.

Dit zorgt ervoor dat het totale boogvermogen toeneemten er dus, bij een gelijke diameter van de lasdraad, meermateriaal per tijdseenheid neergesmolten kan worden.Een dunne draaddiameter zal dit effect nog verder ver-sterken, zoals eerder opgemerkt is. Ook de samen-stelling van het beschermgas is van invloed op de be-schikbare boogenergie. Evenals bij het traditioneleMIG/MAG lassen geven toevoegingen van helium aanhet beschermgas een hogere boogspanning en dusmeer boogenergie. Meestal werken dit soort laspro-cessen met uitgebalanceerde mengsels van bescherm-gassen, waarbij de doelstelling is te komen tot eenoptimaal resultaat.

Evenals bij het MIG/MAG lassen met meerdere lasdra-den (zie § 3.1.1) is het noodzakelijk speciale appara-tuur te gebruiken, daar de draadsnelheden en stroom-sterkten hoog zijn. Een voordeel van dit type laspro-cessen ten opzichte van het lassen met meerdere las-draden is, dat er gebruik gemaakt kan worden van eenrelatief simpele lastoorts. Het optimale rendementwordt ook hier bereikt als het lasproces gemechani-seerd wordt toegepast. Het lasproces kan echter, integenstelling tot het lassen met meerdere lasdraden,ook met de hand worden uitgevoerd.

Bij het MIG/MAG lassen met een verlengde uitsteekvan de lasdraad kunnen verhogingen van de lassnel-heid worden gerealiseerd tussen de 50 en 200%.Naast hogere lassnelheden kan ook veel meer mate-riaal worden neergesmolten, waardoor lasnaden in min-der lagen gevuld kunnen worden. Zo kan een X-naadin een 20 mm plaat in vier lagen worden gelegd, wateen halvering is van het gebruikelijke aantal lagen.Tevens kunnen hoeklassen met een grotere a-hoogteen vooral een diepere inbranding in één keer wordengelegd (zie figuur 3.8 en 3.9. Voorwaarde is in ditgeval wel dat er in de PA (onder de hand) positie ge-last moet kunnen worden.

figuur 3.8 Hoeklas in de PA positie gelegd met hetRapidArc™ proces. Ongelegeerd staal 12 mm,a-hoogte=8 mm [53]

figuur 3.9 Dwarsdoorsnede van de hoeklas uit figuur 2.7[53]

40

Evenals bij het onderpoederlassen moet men bij dezeprocesvarianten, die een grote inbrandingsdiepte kun-nen geven, alert zijn op het ontstaan van H/B scheuren.H/B scheuren kunnen ontstaan als de hoogte (H)/breed-te (B) verhouding van een las ongunstig is. Dit is hetgeval als de hoogte van de las substantieel groter isdan de breedte. Er kunnen dan in het midden van delas scheuren ontstaan, die in de lengterichting van delas doorlopen. Alle lasprocessen die een grote inbran-dingsdiepte kunnen bereiken, zijn hier in principe ge-voelig voor.

ToepassingenDit type lasprocessen wordt, in tegenstelling tot hettandem-arc lassen, vrijwel uitsluitend ingezet voor hetlassen van ongelegeerd staal. Daarnaast vinden dezevarianten van het MAG proces ook meer en meer toe-passing bij het lassen van laag gelegeerde staalsoor-ten, zoals de constructiestalen met een verhoogderekgrens. Hooggelegeerde staalsoorten zijn eveneensmet deze processen te lassen, terwijl ze ook ingezetkunnen worden voor het oplassen van metalen. Dittype lasprocessen is bij de meeste bedrijven bekendonder hun handelsnamen waarbij T.I.M.E., Rapid-melten ForceArc® lassen de meest bekende zijn.

3.1.3 Processen met één lasdraad en eenkorte booglengte

Tegenwoordig kan er met behulp van moderne stroom-bronnen met een kleinere maar stabiele booglengteworden gelast dan in het verleden met conventionelestroombronnen mogelijk was. Dit heeft geleid tot deontwikkeling van het MAG lassen met korte boog-lengte en hoge draadsnelheden. De korte booglengtewordt verkregen door het reduceren van de boogspan-ning. Hierbij kan de boog zo kort worden, dat dezeonder het plaatoppervlak brandt. Normaal gesprokenis het bij zulke korte booglengten niet te vermijdendat er kortsluitingen optreden, die tot excessief spat-gedrag leiden. Dit probleem heeft men opgelost doortijdens de kortsluitingen de stroom en spanning te me-ten en deze real-time te regelen, zodat spatten zoveelmogelijk worden vermeden. Dit leidt ertoe dat overhet algemeen een diepe inbranding in combinatie meteen smalle warmtebeïnvloede zone wordt verkregen.

Het MAG lassen met een korte boog is vooral interes-sant bij zwaarder laswerk waar de warmte-inbrengbeperkt moet blijven. Hierbij kan worden gedacht aanhet lassen in de machine- en installatiebouw, de trans-portmiddelenindustrie, scheepsbouw, offshore, staal-constructies en container-, ketel- en apparatenbouw.Figuur 3.10 toont een graafbak van ongelegeerd staaldie is gelast met behulp van het RapidArc™ proces.Verkorting van de lastijd levert hierbij een aanzienlijkeconomisch voordeel op.

De hoge draadsnelheden zorgen ervoor dat de neer-smelt met 20 tot 30% wordt verhoogd ten opzichtevan het traditionele MAG lassen.

Ook voor deze variant van het MAG lassen geldt datde maximale winst wordt bereikt bij het gemechani-seerd lassen en dat het proces minder geschikt is voorhet (langdurig) lassen met de hand. Evenals bij deeerder genoemde lasprocessen moet ook hier de appa-ratuur aan specifieke eisen voldoen ten aanzien vanhet werken met hoge stroomsterkten en draadsnelhe-den en voorzien zijn van de nodige elektronische regel-

systemen. Echter ook hier kan een relatief simpele las-toorts worden gebruikt, doordat slechts met één las-draad wordt gelast.

figuur 3.10 Graafbak gelast met het RapidArc™ proces [76]

3.1.4 Samenvatting MIG/MAG lassen metverhoogde neersmelt- en lassnelheden

De bovengenoemde hoogvermogen MIG/MAG laspro-cessen kunnen niet altijd en overal ingezet worden.Tabel 3.1 geeft een (beperkt) overzicht van de inzet-baarheid van de verschillende MIG/MAG procesvarianten.

tabel 3.1 Overzicht van de inzetbaarheid van de ver-schillende MIG/MAG procesvarianten

Proces Lasposities hand/gemech. Staal RVS Alu.

Tandem-arc PA,PB,PC,PD mech. ja ja ja

T.I.M.E. PA,(PB) mech. (hand) ja ja nee

Rapid-melt PA,(PB) mech. (hand) ja ja nee

RapidArc™ PA,PB mech.(hand) ja ja nee

Het is verstandig contact op te nemen met de leveran-ciers van de verschillende apparatuur als u overweegtdergelijke processen toe te gaan passen in uw productie.

Het gaat hierbij aan de ene kant om de technische mo-gelijkheden van het lasproces en aan de andere kantom economische aspecten, zoals de terugverdientijd.Ten aanzien van de economische overwegingen geldtdat de laskosten in Nederland voornamelijk uit loon-kosten bestaan, een vermindering van de loonkostenmaakt dat forse investeringen toch relatief snel kun-nen worden terugverdiend.

3.2 MIG/MAG lassen met platte lasdraadHoewel (anno 2007) het MIG/MAG lassen met eenplatte lasdraad nog beperkt wordt toegepast, willenwe deze variant toch niet in dit overzicht laten ont-breken.Bij het MIG/MAG lassen met platte lasdraad is, zoalsde naam al doet vermoeden, de traditionele ronde las-draad vervangen door een rechthoekige platte lasdraad.

41

De platte lasdraad heeft afmetingen die liggen tussende 4 tot 4,5 mm bij 0,7 tot 0,5 mm. Hierdoor is deoppervlakte van de doorsnede vergelijkbaar met eenØ 1,6 mm lasdraad. Het grote verschil is gelegen inde totale omtrek van het toevoegmateriaal die bij een1,6 mm lasdraad 5 mm is en bij de platte bijna dubbelzo groot namelijk 9,5 mm (+79%). Dit is van wezen-lijke invloed op de stroomdoorgang, de druppelover-gang en de inbranding. Hiernaast is een belangrijk voor-deel van het platte draadlassen, dat er zowel MIG alsMAG kan worden gelast. Door de rechthoekige vormvan de lasdraad wordt een extra parameter toegevoegdaan het lassen, namelijk de stand van de lasdraad tenopzichte van de lasrichting (smalle of brede zijde vande lasdraad in de lasrichting. Dit is vooral van invloedop de vorm van de inbranding en het spleetoverbrug-gend vermogen van de boog. Een typische inbran-dingsvorm, waarbij de lasdraad onder een hoek van45º heeft gestaan, is te zien in figuur 3.11 (hoeklas in4 mm AlMg4,5Mn).

figuur 3.11 Dwarsdoorsnede van een hoeklas in 4 mmdik AlMg4,5Mn, met lasdraad onder eenhoek van 45º t.o.v. de lasrichting [44]

Een probleem vormt nu nog de verkrijgbaarheid van deplatte lasdraden. In veel gevallen worden ronde las-draden door een mal getrokken tot de gewenste afme-tingen van de platte lasdraad.Dit is echter een extra bewerking en verhoogt de prijsvan de lasdraad. Het voordeel is, dat er gebruik kanworden gemaakt van een groot potentieel aan al be-schikbare lasdraden.In principe kunnen alle moderne stroombronnen wor-den gebruikt voor het platte lasdraad lassen, mits zevoldoende vermogen hebben (tot 500 A).Uiteraard moet de apparatuur zijn voorzien van eenspeciale draadaanvoereenheid, die geschikt moet zijnvoor het transporteren van platte lasdraden.

3.3 "Koude" varianten van het (MIG)/MAGlassen

Het MAG kortsluitbooglassen wordt uitgevoerd meteen lage stroomsterkte en spanning, waardoor eenlage warmte-inbreng wordt verkregen. Binnen Europaen ook Nederland is echter de laatste jaren een sterke

verschuiving zichtbaar van het lassen van relatief grotemateriaaldikten naar kleinere materiaaldikten. Dit maak-te dat de grens in zicht kwam waarbij het traditioneleMAG kortsluitbooglassen nog kon worden ingezet. Debehoefte ontstond om met lagere warmte-inbreng MAGte kunnen lassen. Ook hier kwamen de ontwikkelingenvan de moderne elektronica de lasindustrie te hulp.

Moderne, elektronisch gestuurde stroombronnen rea-geren niet alleen snel op veranderingen in de boog,maar zijn ook in staat om de stroomsterkte bij hetkortsluitbooglassen, tijdens de kortsluitfase, bijna totvrijwel nul terug te brengen. Op deze manier is hetmogelijk weinig warmte in te brengen tijdens het las-sen. Dit is één van de reden waarom deze procesvari-anten van het MAG lassen zo interessant zijn voor hetlassen van dunne plaat en buis.Een ander voordeel van dergelijke regelingen is, dathiermee het spatgedrag, dat zo kenmerkend is voorhet kortsluitbooglassen, grotendeels kan worden on-derdrukt. Spatten geven materiaalverlies, maar be-langrijker is echter het feit dat een aantal spatten eenzodanig volume hebben dat ze zich op het oppervlakhechten. Afhankelijk van de kwaliteitseisen die aanhet laswerk worden gesteld, moeten deze spattenmeestal worden verwijderd.

Bij het lassen van roestvast staal moeten deze spattenaltijd worden verwijderd, in verband met het nadeligeeffect op de corrosiewerende eigenschappen van delasverbinding.

Een ander belangrijk voordeel bij de processen die metlage warmte-inbreng werken, is de beperking van dehoeveelheid lasrook. Uiteraard is de hoeveelheid enschadelijkheid van de lasrook van veel meer factorenafhankelijk dan alleen de warmte-inbreng en spelenfactoren als de te verbinden materialen, het lastoe-voegmateriaal en het beschermgas eveneens een be-langrijke rol. Ten aanzien van de procesvoering is erechter bij het MIG/MAG lassen een vrijwel lineair ver-band tussen de stroomsterkte en de hoeveelheid las-rook die vrijkomt. Daar, bij al deze "koude variantenvan het MIG/MAG lassen", met een zeer lage stroom-sterkte wordt gewerkt, is de hoeveelheid geprodu-ceerde lasrook laag.

In de volgende paragrafen wordt een aantal "koude"varianten van het MIG/MAG lassen besproken, die alskenmerk hebben dat ze met een zeer lage warmte-in-breng verbindingen kunnen maken.

3.3.1 Surface Tension Transfer (STT) lassenDe doelstelling bij het STT lassen was het ontwikke-len van een semi-automatische kortsluitbooglastech-niek met minimaal spatgedrag onder CO2 bescherm-gas. Bij het STT lassen is men er in geslaagd de las-stroom te meten, te controleren en te regelen tijdensde kortsluitperiode (onafhankelijk van de draadaan-voersnelheid). Naast de aanzienlijke vermindering vanhet spatgedrag bij het lassen onder CO2 beschermgas,biedt het STT proces ook de mogelijkheid om met dik-kere lasdraden kortsluitboog te lassen. Verder wordter door de sterke beperking van de kortsluitstroomminder warmte ingebracht ten opzichte van het tra-ditionele MAG kortsluitbooglassen.

Principe van het STT lassenTijdens het afsplitsen van de druppel spelen een aantalkrachten een rol: elektromagnetische krachten tenge-

42

volge van de stroomdoorgang door de lasdraad, dezwaartekracht en de oppervlaktespanning. Bij het af-splitsen van de druppel neemt het oppervlak van dedruppel toe en daarmee de oppervlakte-energie. Deoppervlaktespanning is daardoor één van de belang-rijkste tegenwerkende krachten bij de druppelafsplit-sing. Door de oppervlaktespanning te verlagen, kande druppelafsplitsing worden bevorderd.Het systeem tracht in de laatste fase van de kortslui-ting de totale oppervlakte-energie te verlagen door hetgrote oppervlak van de vloeistofbrug te verkleinen doorde brug te verbreken en weer een aan de elektrodeeen druppelvorm aan te nemen.Dit is de grondgedachte bij het Surface Tension Trans-fer (STT). In figuur 3.12 is schematisch het stroom-verloop tijdens een kortsluitfase en de druppelafsplit-sing van dit lasproces weergegeven.

figuur 3.12 Schematische weergave van het stroomver-loop bij het STT lassen [18]

Essentieel bij het STT proces is de beperking van dekortsluitstroom na de kortsluiting. Dit wordt gedaandoor de pinchstroom na enige tijd tot vrijwel 0 ampèrete verlagen. De afsplitsing van de metaaldruppel ver-loopt hierdoor vrijwel stroomloos (zie figuur 3.12) enals gevolg hiervan zonder spatten. Dit wordt bereiktdoor met behulp van een boogsensor de stroom enspanning continu te meten.

De boogsensor registreert het eerste moment vankortsluiting, waarna de stroomsterkte bij het contacttussen druppel en lasbad tot bijna nul wordt terug-gebracht. De lage stroomsterkte voorkomt, dat diteerste contact tussen druppel en lasbad door de lorentz-kracht direct wordt verbroken. Het eerste contact tus-sen lasbad en lasdraad is er om voor te zorgen dat dedruppel goed in het bad wordt opgenomen. De drij-vende krachten achter deze druppelafsplitsing zijn bijhet lassen in horizontale positie de zwaartekracht ende elektromagnetische kracht (t.g.v. de pinchstroomen het geïnduceerde magneetveld). Deze krachten knij-pen de druppel van de elektrode af. De mate van in-snoering kan worden bepaald uit het stroom-/spanning-signaal. Vervolgens wordt de stroomsterkte snel terug-gebracht en zal de oppervlaktespanning het laatstestukje van de vloeistofbrug verbreken. Dit mechanisme(vermindering van de oppervlakte-energie) komt ooktot uitdrukking in de naamgeving van het proces (sur-face tension 'driven' transfer = het door de oppervlak-tespanning gestuurde transport). Hierdoor ontstaat

een zeer geleidelijke materiaaloverdracht die de basisis voor het geringe spatgedrag bij het STT proces.

Om de druppelafsplitsing verder te bevorderen, wordteen geleidelijk oplopende stroompuls gebruikt, de zoge-noemde pinchstroom. De vloeibare materiaalbrug tus-sen de lasdraad en het lasbad snoert in onder invloedvan de pinchstroom. Tijdens deze fase berekent destroombron het moment van verbreken van contacttussen lasdraad en lasbad. Hierna wordt door eenstroompuls de boog weer ontstoken en wordt de hogepiekstroom enige tijd aangehouden. Deze fase van hetproces kan worden gebruikt voor toename van dewarmte-inbreng in de plaat, om te voorkomen dat bin-dingsfouten ontstaan.

Het STT lassen wordt vooral ingezet voor het lassenvan dunne plaat en buis in alle posities, en het makenvan doorlassingen in pijp. Ten aanzien van dit laatsteis het STT lassen vooral een concurrent van het TIGlassen, met als voordeel dat er bij het STT lassen min-der warmte in het materiaal wordt ingebracht en eenaanzienlijk hogere lassnelheid wordt bereikt ten op-zichte van het TIG lassen. In de figuren 3.13 en 3.14is een voorbeeld te zien waarbij een grondlaag in dik-wandige pijp is gelast met behulp van het STT proces.

figuur 3.13 Oppervlak van een SST gelaste grondnaad in15 mm dik pijpmateriaal [53]

figuur 3.14 Doorlassing van een SST gelaste grondnaadin 15 mm dik pijpmateriaal [53]

3.3.2 Cold Metal Transfer (CMT) lassenHet Cold Metal Transfer (CMT) lassen kan eveneensgezien worden als een verdere ontwikkeling van hetMAG kortsluitbooglassen. Het CMT lassen is een me-

43

thode, waarbij met een zeer geringe warmte-inbrengsmeltlasverbindingen kunnen worden gemaakt. HetCold Metal Transfer proces is oorspronkelijk ontwik-keld vanuit de vraag om aluminium aan staal te ver-binden door middel van booglassen.

Principe CMT lasprocesCMT lassen is een kortsluitboogproces, waarbij eennieuwe manier van materiaaloverdracht is gerealiseerd.Bij het conventionele kortsluitbooglassen wordt dekortsluitstroom beperkt met behulp van een spoel ofdoor de inductieve weerstand van de stroombron zelf.Bij moderne stroombronnen kan het toenemen van destroom na een kortsluiting worden beperkt door eenelektronische regeling. Het voordeel hiervan is, dat dehoeveelheid spatten vrijwel tot nul gereduceerd kanworden en dat de warmte-inbreng zeer klein is. Hetinnovatieve aan het CMT proces is, dat aanvoer vande lasdraad in deze elektronische regeling is opgeno-men. Op deze manier kan ervoor worden gezorgd, dattijdens de materiaaloverdracht (van lasdraad naar las-bad), de stroom en spanning vrijwel tot nul wordengereduceerd (zie figuur 3.15).

figuur 3.15 Schematisch verloop van de spanning (boven)en stroomsterkte/draadsnelheid (beneden)tijdens het CMT lassen [16]

Nadat de lasdraad contact heeft gemaakt met hetwerkstuk, wordt deze een klein stukje teruggetrokkenen, in combinatie met een beperking van de lasstroom,vindt hierna de materiaaloverdracht zonder spattenplaats. De boog zal als gevolg van de oplopende tem-peratuur (kortsluiting) na het oplopen van de spanningweer automatisch ontsteken. Na de materiaaloverdrachtwordt de lasdraad weer aangevoerd en nemen de span-ning en stroomsterkte toe. Opnieuw vindt contact methet smeltbad plaats en het beschreven proces herhaaltzich. Dit alles met een gemiddelde frequentie van circa70 Hz. Het kenmerkende verschil tussen het STT enCMT lassen is dus, dat er bij het CMT lassen naast deregeling van stroom en spanning tevens een koppelingvan beiden met de draadsnelheid is gerealiseerd. Doorde lasdraad op de juiste tijd terug te trekken, wordtslechts een geringe hoeveelheid materiaal naar het las-bad getransporteerd. Op deze manier wordt het aantal(hechtende) spatten geminimaliseerd.

Benodigde apparatuurVoor het CMT proces zijn als belangrijkste componen-ten een speciale aanvoerunit, een draadbuffer en eenelektronisch geregelde stroombron noodzakelijk. Spe-

ciale stuurelektronica is nodig om snel te kunnen me-ten en snelle stroom- en spanningsvariaties te kunnenrealiseren. Natuurlijk is in de besturing ook de elektro-nische regeling van de lasdraad opgenomen. Om delasdraad op de juiste manier te kunnen terugtrekken,is de apparatuur voorzien van een speciale draadaan-voereenheid. Een tweerols-draadaanvoereenheid isondergebracht in de lastoorts, terwijl een tweede aan-voereenheid nodig is voor het constant aanvoeren vande lasdraad.

Deze tweede aanvoereenheid bestaat uit een normalevierrols-draadaanvoereenheid en is op de stroombrongeplaatst. Beiden zijn uiteraard elektronisch gekoppelden gestuurd.Het terugtrekken van de lasdraad vindt plaats over eenafstand van enkele millimeters en wordt opgevangendoor de speling die in de liner zelf aanwezig is. Om hetstoten van de lasdraad te voorkomen, is een specialebuffer ontwikkeld die in het slangenpakket is opgeno-men.

ToepassingHet CMT lassen is bij uitstek geschikt voor het lassenvan dunne plaat en buis met een minimale warmte-inbreng. De procesbeheersing bij dit proces is zo goed,dat zelfs het MIG kortsluitbooglassen van aluminiumtot de mogelijkheden behoort.De gebruikelijke lasnaden kunnen worden toegepastbij het CMT proces: overlapverbindingen, stompe las-sen en hoeklassen voor alle lasposities. Daarnaast ishet CMT proces bijzonder geschikt voor het boogsol-deren (zie ook § 3.4). Een voorbeeld hiervan is te zienin figuur 3.16.

figuur 3.16 Boogsolderen met behulp van het CMT pro-ces van dun (0,3 mm) aan dik (3 mm) mate-riaal, ongelegeerd staal [16]

Het CMT lassen is ook geschikt voor het maken vanongelijksoortige verbindingen, zoals het lassen van alu-minium aan verzinkt staal. Bij dit soort verbindingenmoet worden voorkomen dat (ongewenste) interme-tallische aluminium-staalverbindingen ontstaan. Hetstaal mag tijdens het lassen niet smelten en moet zijnvoorzien van minstens een 10 micron dikke zinklaag.Figuur 3.17 toont een dergelijke CMT gelaste verbin-ding. Hoewel het staal niet gesmolten is, ontstaatdoor diffusie op het grensvlak toch een acceptabeleverbinding. De geringe warmte-inbreng waarmee hetCMT proces werkt, maakt deze toepassing mogelijk.

Het CMT lassen was tot voor kort, vanwege de nood-zakelijke stabiele procesvoering, alleen gemechaniseerdmogelijk. Verdere ontwikkelingen hebben er echter toegeleid, dat het proces ook met de hand kan wordentoegepast.

44

figuur 3.17 1 mm staal (rechts) verbonden aan 1 mmaluminium (links) door middel van CMT las-sen [16]

3.3.3 ColdArc lassenEen alternatief voor het CMT lassen is het ColdArc pro-ces. Ook bij het ColdArc proces vindt er een gecontro-leerde druppelafsplitsing plaats door tijdens de kortslui-ting de stroom en spanning te meten en te regelen.Om dit te kunnen realiseren kan het stroomverloopgemeten en geregeld worden door gebruik te makenvan een nieuw type dynamische inverterschakelinggecombineerd met een snelle digitale procescontrole.Bij het ColdArc lassen is er bewust voor gekozen omde lasdraad niet te sturen, waarbij als voordeel wordtgenoemd, dat er met standaard lastoortsen kan wor-den gewerkt. In dit opzicht lijkt het proces meer ophet STT lassen dan op het CMT lassen.Het toepassingsgebied van het ColdArc proces is volle-dig complementair met het CMT lassen en omvat hetin alle lasposities kunnen lassen van dunne plaat enbuis. Met het ColdArc proces kan staal, aluminium enroestvast staal, evenals staal aan aluminium en alumi-nium aan magnesium worden gelast vanaf materiaal-dikten van circa 0,3 mm.

3.3.4 Samenvatting MIG/MAG 'koudeprocesvarianten'

Fabrikanten komen stap voor stap steeds dichter bijeen volledige procesbeheersing van het MIG/MAG las-sen. De hierboven besproken varianten van het MAGkortsluitbooglassen zijn het beste wat anno 2007 ophet gebied van procesbeheersing bij het kortsluitboog-lassen op de markt verkrijgbaar is. Bedrijven die uitoogpunt van materialen en materiaaldikten kritischetoepassingen hebben (geringe wanddikte, ongelijksoor-tige materialen), kunnen hun voordeel doen met dezenieuwe ontwikkelingen. Maar ook kunnen dit soortprocessen worden ingezet als vervanging voor hettraditionele MAG kortsluitbooglassen, waarbij de extrainvestering kan worden terugverdiend door bijvoor-beeld een vermindering van de nabewerkingskosten.

3.4 Lassolderen (MIG/MAG boogsolderen)Het lassolderen is de verzamelnaam van traditionelelasprocessen, die gebruik maken van een toevoegma-teriaal dat normaliter voor het hardsolderen wordt ge-bruikt. Dit zijn over het algemeen koperhoudende las-toevoegmaterialen met een lager smeltpunt dan staal.Hierdoor heeft de verbinding een totaal andere chemi-sche samenstelling dan de te verbinden materialen.

Hoewel de ontwikkeling van het lassolderen in de vo-rige eeuw ligt, heeft het lassolderen zijn nieuwe statusvooral te danken aan de ontwikkelingen in de auto-industrie. De toepassing van verzinkte plaat in dezeindustrie zorgde voor grote problemen bij het traditio-nele MAG kortsluitboog- en pulsbooglassen (veel po-reusheid en spatten). Vrij onverwacht kwam de oplos-sing in de vorm van het lassolderen. Het lassolderenbleek een uitstekend alternatief te zijn voor het tradi-tionele MAG kortsluitbooglassen en/of pulsbooglassenvan verzinkte plaat.

Bij het boogsolderen wordt gebruik gemaakt van eenboog als warmtebron. Groot voordeel van het boog-solderen is, dat er standaard booglasprocessen kunnenworden gebruikt zoals het TIG-, MIG- en plasmalassen.Het lassolderen kan ook met een laser worden uitge-voerd, waarbij de warmte- en de materiaaltoevoer ge-scheiden zijn (evenals bij het TIG lassen). Het enigeverschil is de aard van het toevoegmateriaal dat, zoalsgezegd, meestal bestaat uit een koperhoudende, sol-deerlegering.Een belangrijk voordeel ten opzichte van het traditio-nele solderen met een vlam is, dat er bij het boogsol-deren wordt gewerkt met een veel geconcentreerderenergiebron. Dit zorgt voor een zeer locale verwarming,wat enerzijds gunstig is voor de materiaalkundige ei-genschappen van de verbinding, en anderzijds de ver-vorming minimaliseert.Als gevolg van de meer geconcentreerde warmte-in-breng ligt de productiesnelheid bij het boogsolderenaanzienlijk hoger dan bij het traditionele vlamsolderen.Ook ten opzichte van het lassen ligt de productiesnel-heid hoger, doordat enerzijds het smeltpunt van hettoevoegmateriaal lager is en anderzijds een betere be-vochtiging van de te verbinden materialen wordt ver-kregen.

Een belangrijk verschil met het traditionele vlamsolde-ren is verder, dat er bij het boogsolderen vrijwel geencapillaire werking (=opzuigen van vloeibaar soldeer inde nauwe soldeerspeet) is, omdat de warmte te ge-concentreerd wordt toegevoegd.

Soldeer toevoegmaterialenVoor het boogsolderen wordt als toevoegmateriaalvaak een koperlegering met 3% silicium toegepast(CuSi3). Deze draad geeft een uitstekend aangevloeideverbinding door de goede bevochtigingseigenschap-pen. Het silicium verlaagt niet alleen de oppervlakte-spanning, maar fungeert ook als desoxidatiemiddel.

Koper neemt namelijk op hoge temperatuur zuurstof op,dat vervolgens door silicium wordt gebonden, waar-door de vorming van het ongewenste koperoxiduulkan worden voorkomen. De chemische samenstellingvan CuSi3 lassoldeer is weergegeven in tabel 3.2,terwijl enkele relevante eigenschappen zijn weergege-ven in tabel 3.3.

tabel 3.2 Chemische samenstelling van CuSi3 [2]

Chemische samenstelling in gew. %

Cu Si Sn Zn Mn Fe

> 94 2,8 - 4,0 <0,2 0,5 - 1,0 1 <0,3

45

tabel 3.3 Enkele eigenschappen van CuSi3 soldeer-materiaal [2]

Eigenschap Waarde

Treksterkte > 390 MPaRekgrens > 145 MPaRek tot breuk 46%Hardheid 85 - 100 HBSmelttraject 910 - 1025ºC

Als een hogere sterkte gewenst is, dan kan gebruikworden gemaakt van andere toevoegmaterialen zoalskoper-aluminium toevoegdraad gelegeerd met alumi-nium (8 gew. %). Daarnaast zijn er nog vele anderetoevoegdraden beschikbaar, waaronder CuSi2Mn,CuAl8Ni2, CuSn en CuSn6, elk met hun specifiekekenmerken en toepassingsgebied.

Kenmerken van het MIG boogsolderenBij het MIG boogsolderen van verzinkte plaat wordenporievrije lassen verkregen. Door de relatief lage smelt-temperatuur van het soldeermateriaal vindt geen ofslechts een zeer geringe afbrand van de zinklaag aande onderkant van bijvoorbeeld een overlapverbindingplaats.

De weer- en corrosiebestendigheid van de booggesol-deerde verbinding is groter dan de rest van het pro-duct. De afmetingen van de soldeernaad zijn klein tenopzichte van de rest van het product, waardoor er eenkleine kathode en een relatief grote anode wordt ver-kregen. Deze combinatie leidt onder atmosferischeomstandigheden niet tot problemen.Het boogsolderen verloopt bij goed ingestelde parame-ters praktisch spatvrij, waardoor de verbinding meestalniet nabewerkt hoeft te worden. Mocht toch een me-chanische afwerking van de soldeernaad gewenst zijn,dan zijn de relatief zachte overdikte en doorlassinggemakkelijk machinaal te bewerken.Het MIG boogsolderen wordt toegepast voor staal enmet name verzinkt staal. Ook roestvast staal kan boog-gesoldeerd worden. Wel is het zo dat de lassen eenkoperkleur hebben, wat om esthetische reden bij roest-vast staal niet altijd toelaatbaar is. Er zijn echter ophet moment ontwikkelingen aan de gang waarbij defabrikanten van soldeertoevoegmaterialen "colormatching" toevoegmateriaal ontwikkelen voor het boog-solderen van roestvast staal. Probleem hierbij is, dat erlegeringselementen toegevoegd (moeten) worden diede smelttemperatuur van de soldeerdraad verhogen.Een ander gevaar bij het MIG boogsolderen van roest-vast staal is het ontstaan van koperpenetratie in hetbasismateriaal, vooral austenitische roestvaste staal-soorten zijn hier gevoelig voor. Hierdoor kan de sterktevan de verbinding afnemen en wordt het materiaalgevoeliger voor corrosieve aantasting.

In figuur 3.18 is een overlapverbinding weergegevenvan een TIG soldeerverbinding in roestvast staal. Dewarmte-inbreng is te hoog geweest tijdens het makenvan deze verbinding, waardoor er koperpenetratie isopgetreden in het basismateriaal zoals goed te zien isin de uitvergroting in figuur 3.19.

Onderzoek heeft uitgewezen [2] dat het boogsolderenvan roestvast staal, zonder het risico van koperpene-tratie op de korrelgrenzen, goed kan worden uitge-voerd met behulp van het laserlassen (zie figuur 3.20).

figuur 3.18 TIG booggelast AISI 304, 2 mm [2]

figuur 3.19 Detail van de las uit figuur 73: koperpenetra-tie in het AISI 304 basismateriaal [2]

figuur 3.20 Laser lasgesoldeerde verbinding in AISI 304,2 mm dikte. Geen koperpenetratie zichtbaar [2]

Opmerkelijk is dat hierbij sterkten van de verbindingkunnen worden bereikt, die vrijwel overeenkomen metde sterkte van het basismateriaal (zie figuur 3.21).

figuur 3.21 Sterkten van laser lasgesoldeerde verbindin-gen (twee soldeersoorten). BasismateriaalAISI 304, 2 mm plaatdikte [2]

46

GasbeschermingKoper neemt, zoals eerder aangegeven, makkelijkerzuurstof op, waardoor er langs de korrelgrenzen koper-oxiduul wordt gevormd (Cu20). Dit is nadelig voor demechanische eigenschappen, vooral voor de taaiheidvan de verbinding. Een goede gasbescherming is dusbij het boogsolderen een eerste vereiste. Vanwege deopname van zuurstof kunnen geen of zeer beperktactieve gassen worden gebruikt en moet bij voorkeurmet argon worden gewerkt. Sommige leveranciersvan soldeertoevoegmaterialen bevelen de toevoegingvan maximaal 1% zuurstof aan het beschermgas aan.Zij adviseren dit voor een betere bevochtiging. Het ismogelijk om maximaal 1% zuurstof aan het argon be-schermgas toe te voegen omdat silicium in de las-draad als desoxidant werkt.

SamenvattingLassolderen en vooral boogsolderen is een interes-sante verbindingstechniek voor dunne plaat, strip enbuis. Deze techniek is vooral interessant als het uiter-lijk van de soldeernaad belangrijk. De voordelen vanhet MIG boogsolderen worden het beste benut als ge-bruik wordt gemaakt van moderne stroombronnen,waarmee met pulserende stroom kan worden gelast.Dit soort stroombronnen is vaak voorzien van specialeprogramma's voor het boogsolderen. Bij het boogsol-deren van verzinkte plaat zal de mate van beschadigingvan de zinklaag onder andere afhangen van de diktevan de zinklaag. Bij elektrolytisch verzinkte plaat zalals gevolg van de geringe dikte van de zinklaag dezesneller beschadigen dan bij dompelverzinkte staalplaat.Een nadeel van dompelverzinkte plaat is echter weerde ongecontroleerde dikte van de zinklaag. Bij goedingestelde soldeerparameters zal bij een overlapverbin-ding de zinklaag, ook bij elektrolytisch verzinkte plaat,aan de achterzijde van de soldeernaad niet wordenbeschadigd. De sterkte van een soldeerverbinding isbij een juiste geometrie van de soldeernaad en juisteuitvoering van het boogsoldeerproces dusdanig, datbreuk meestal optreedt in het basismateriaal, zelfs bijmaterialen die een hogere sterkte hebben dan het sol-deer zelf. Er kunnen daarom niet alleen visueel fraaie,maar ook mechanisch sterke verbindingen met hetMIG boogsolderen worden gerealiseerd.

3.5 MIG/MAG hybride lassenOnder het hybride lassen wordt verstaan het gebruikvan twee lasprocessen voor het maken van één verbin-ding. Het hybride lassen kan worden uitgevoerd metcombinaties van TIG en Plasma, MIG/MAG en Plasma,MIG/MAG en TIG en MIG/MAG,plasma en laserlassen.Vooral deze laatste combinatie staat sterk in de be-langstelling.Bij het hybride lassen wordt vaak getracht de nadelenvan de afzonderlijke processen te elimineren. Figuur 3.22geeft een schematische weergave van het MIG/MAG-laser of laser-MIG/MAG hybride lassen.

figuur 3.22 Schematische weergave van het MIG/MAGlaser hybride lassen [26]

Bij het MIG/MAG lassen zijn de maximale lassnelhedengelimiteerd. Deze beperking is vooral gelegen in hetfeit dat de bevochtiging van het smeltbad, bij hogelassnelheden, onvoldoende is. Een manier om de las-snelheid verder te kunnen verhogen, is door het inzet-ten van een extra energiebron. Deze extra energiebronzorgt enerzijds voor meer warmte in het materiaal enanderzijds voor een betere bevochtiging. Een laser kanfungeren als een dergelijke extra energiebron.

Aan de kant van het laserlassen is een beperkendefactor de hoge eisen die aan de nauwkeurigheid vande te verbinden productdelen en de lasnaadvoorbe-werking worden gesteld. Door het MIG/MAG lassente combineren met het laserlassen, kan de voorbewer-king minder kritisch zijn om tot een goed resultaat tekomen.

Hoewel er bij het MIG/MAG laser hybride lassen mettwee warmtebronnen wordt gewerkt, is de hoeveel-heid ingebrachte warmte beperkt ten gevolge van dehoge lassnelheden. Dit is voor een aantal lasproces-sen te zien in tabel 3.4.

Figuur 3.23 toont het gunstiger inbrandingsprofiel bijhet hybride lassen ten opzichte van het laserlassen enMIG bij gelijke lassnelheden (1 m/min).

Apparatuur voor het MIG/MAG laser hybride lassenDe apparatuur voor het MIG/MAG laser hybride lassenbestaat, zoals al eerder aangegeven, uit de integratievan een laser (Nd-YAG, CO2 of Hoog Vermogen Diodelaser) en MIG/MAG apparatuur. Natuurlijk is het nood-zakelijk deze apparatuur elektronisch te koppelen, zodathet mogelijk wordt beide apparaten aan te sturen ente regelen. In de geïntegreerde laskop bevinden zichde laser met het lenzenstelsel en de MIG/MAG las-toorts (zie figuur 3.24).

tabel 3.4 Vergelijking van de warmte-inbreng bij het lassen van 6 mm staalplaat [40]

onderpoeder laser+koude draad laser alleen laser/MAG laser/MAG-twin

voortloopsnelheid (m/min) 0,5 1,2 2,7 3 4

warmte-inbreng (I/mm) 1548 300 133 342 258

47

figuur 3.23 Gunstiger inbrandingsvorm (t.o.v. het laser-lassen) door de combinatie van laserlassenen MIG lassen [40]

figuur 3.24 MIG/MAG en laser geïntegreerd in één laskop[75]

Hierbij komt nog de eis vanuit de praktijk, dat deze las-kop niet te groot van afmetingen mag zijn vanwege debereikbaarheid van de lasnaden. Dit maakt dat aan deuitvoering van deze laskop hoge eisen worden gesteld.

ToepassingWanneer heeft het zin het hybride lasproces toe tepassen? Het zal duidelijk zijn, dat gezien de prijs dievoor een dergelijk systeem moet worden betaald, ervele meters las moeten worden gelegd om concurre-rend te kunnen werken. De hoge voortloopsnelheid(lassnelheid) die daarbij haalbaar is, helpt natuurlijkenorm om het proces rendabel te maken. Wel moet erbij het MIG/MAG-laser hybride lassen, door de hogeproductiesnelheden die worden verkregen, aandachtworden besteed aan de logistiek binnen het bedrijf.

Huidige gebruikers van dit soort systemen komen uitde wereld van de automobielindustrie. Maar ook descheepsbouw ziet mogelijkheden. De verwachting isechter, dat vooral de dunne plaatindustrie van derge-lijke systemen gebruik zal gaan maken. Plaatdiktenvan onder de 2 mm zijn al met succes gelast.

Op dit moment zijn er in West-Europa slechts een be-perkt aantal leveranciers van werkende MIG/MAG-laser hybride systemen, maar voor zover bekend zijner (nog) geen systemen in Nederland in gebruik. Naastde technische aspecten moet ook extra aandacht wor-den besteed aan de veiligheid bij dit soort systemen.

48

Hoofdstuk 4Economie van het MIG/MAG lassen

De kosten per meter laslengte of kg neergesmolten las-metaal bestaan uit loonkosten inclusief sociale lastenen overhead, verbruikskosten van materialen, energieen machinekosten. De overhead wordt soms gebruiktom de kosten voor toevoegmaterialen, energie en ma-chines in op te nemen. Dit vereenvoudigt de bereke-ning natuurlijk sterk maar komt de nauwkeurigheidniet ten goede, aangezien er dan met bedrijfsgemid-delden gewerkt gaat worden. Bekijken we als voor-beeld een eenvoudige lassituatie, waarbij een MAGlasser met massieve lasdraad een hoeklas in positiemaakt (figuur 4.1), dan blijkt dat de kosten van delasser 89% van de totale kosten uitmaken.

figuur 4.1 Vergelijking laskosten [59]

Wordt nu de draadprijs gehalveerd, dan zullen de ma-teriaalkosten (opgebouwd uit draad en gaskosten) van6 naar 5% dalen, zodat er 1% op de prijs per kg las-metaal wordt bespaard. Het zal duidelijk zijn dat wan-neer deze lagere draadprijs ook een lagere kwaliteitinhoudt, dit kostenvoordeel snel teniet kan gaan doormachinestoringen veroorzaakt door een slechtere wik-keling van de lasdraad of een mindere oppervlakte-kwaliteit. Hieruit blijkt dat de laskosten een samenspelzijn van een groot aantal factoren, die in hun onder-linge samenhang, de uiteindelijke laskosten bepalen.

De reden om in de praktijk te kiezen voor het MIG/MAGlassen is in verreweg de meeste gevallen economischvan aard. De verschillende MIG/MAG varianten dievoor het lassen van staal en non-ferrometalen in aan-merking komen, hebben zowel ten opzichte van hetlassen met beklede elektroden als ten opzichte van het

TIG lassen, een veel hogere neersmeltsnelheid, hogereinschakelduur (ID of PID - procentuele inschakelduur)en gunstiger procesrendement. De grenzen van inscha-kelduur van een aantal lasprocessen zijn weergegevenin tabel 4.1.

tabel 4.1 Enkele inschakelduren van een aantal veelvoorkomende lasprocessen [59]

Lasprocessen Inschakelduur

Elektrode lassen 20 - 30%MIG/MAG lassen 25 - 35%TIG lassen 15 - 20%Onder poeder lassen 40 - 40%

Het is verstandig de genoemde inschakelduren metverstand te benaderen, daar in de praktijk vaak veleaspecten een rol spelen. Zo is bij het lassen met be-klede elektroden de inschakelduur in de praktijk gemid-deld 20 a 30%. Dit betekent, dat de lasser 70 à 80%van zijn tijd bezig is met allerlei andere dingen, zoalshechten, verwisselen van elektroden, slakbikken, slij-pen, rusten, wachten.

Wanneer voor het lassen wordt overgeschakeld naarhet MIG/MAG lassen, dat met hogere inschakelduurwerkt, dan is het laswerk natuurlijk eerder gereed. Hetis echter niet zeker dat de tijdwinst altijd op gunstigewijze wordt benut. Weliswaar zijn er factoren aan tewijzen, die wat betreft het lassen een positief effecthebben, zoals het ontbreken van de noodzaak van hetwisselen van elektroden, en geen of minder slakbikken,doch in vele gevallen, zullen de neventijden niet in diemate dalen als de zuivere lastijden, zodat de ID daalten een gedeelte van het mogelijke voordeel van hetMIG/MAG lassen verloren kan gaan.

De praktijk leert echter dat het MIG/MAG lassen aan-zienlijk economischer is dan bijvoorbeeld het Bmbelassen. Dit komt, doordat vrijwel altijd geschikte maat-regelen worden getroffen om de nadelen geheel ofvoor een zeer groot gedeelte te elimineren. Men moetechter van tevoren goed beseffen, dat in de praktijkveel inspanning nodig is om tot het gewenste (opti-male) resultaat te komen.Naast het lasproces zelf is de inschakelduur dus ookin belangrijke mate afhankelijk van de aard van hetlaswerk, de nauwkeurigheid van de productonderdelenen de organisatie van het laswerk rond de werkplek

Uiteraard is de dominerende factor bij de inschakel-duur, de stroomsterkte (beter: stroomdichtheid) dietijdens het lassen bereikbaar is; deze verschilt sterktper lasproces. Uit figuur 4.2 blijkt dat bij het onderpoeder lassen met hoge stroomsterkten kan wordengewerkt met als goede tweede het MIG/MAG lassen.

Er moet onderscheid worden gemaakt tussen draad-of elektrodeverbruik en neersmeltsnelheid. Het verschiltussen deze twee is het procesrendement. Bij elektro-den bijvoorbeeld is dit laag. Door spatverliezen, las-rook, weggegooide laspeuken en slak zal het rende-ment tussen de 55% en 68% liggen. Het MIG/MAGlassen heeft een aanzienlijk beter procesrendement(97 - 92%). In tabel 4.2 zijn een aantal grenzen vanprocesrendementen weergegeven voor de verschillen-de lasprocessen.

49

figuur 4.2 Relatie tussen de neersmeltsnelheid en lasstroom van een aantal lasprocessen [59]

tabel 4.2 Grenzen van procesrendementen van de ver-schillende lasprocessen[59]

Lasproces procesrendement

rutiel elektroden 55 - 60%basische elektroden 60 - 68%massieve draad MIG/MAG 87 - 92%massieve draad TIG 92 - 95%metaalpoeder gevulde draad 90 - 95%rutiel/basisch gevulde draad 85 - 90%onderpoederdeklassen 98%

Het procesrendement is voor de kostprijsberekeningvan belang, omdat hierdoor vrijwel altijd voor een me-ter laslengte meer toevoegmateriaal nodig is dan uithet lasnaadvolume blijkt.

De inschakelduur, het procesrendement en neersmelt-snelheid zijn, hoe belangrijk ook, uiteraard niet de enigefactoren die de laskosten bepalen.

In de praktijk moeten ook tot de (las)kosten wordengerekend de kosten van: de voorbewerking; het aanbouwen; voorwarmen; een warmtebehandeling; het lasonderzoek; reparaties; kwalificatie van lasmethoden en lassers; opleiding van lassers; investeringen.

Over het algemeen worden de laskosten van het MAGlassen vergeleken met het booglassen met bekledeelektroden, omdat dit beide lasprocessen zijn die metde hand kunnen worden uitgevoerd en een ongeveergelijkwaardige flexibiliteit kennen. Het MIG lassen zouhet beste vergeleken kunnen worden met het TIG las-sen, daar het booglassen met beklede elektrode uiter-aard geen serieus alternatief is. Het heeft weinig zingemechaniseerde lasprocessen te vergelijken met hand-matige lasprocessen, omdat deze vergelijking op eenaantal punten mank gaat, bijvoorbeeld door het groteverschil in inschakelduur en investering. Gemechani-seerde processen kunnen wel weer onderling wordenvergeleken ten aanzien van hun laskosten. Bij eengoede analyse van de kosten is het noodzakelijk ookde technische aspecten en mogelijkheden te betrek-ken, anders loopt men het risico appels met peren tevergelijken.

Een programma dat uitstekende diensten kan bewijzenis het programma COSTCOMP® dat door het Neder-lands Instituut voor Lastechniek wordt uitgegeven (ziewww.nil.nl). COSTCOMP® berekent voor een aantallasprocessen de verschillende laskosten per kg neer-gesmolten lasmetaal of meter laslengte afhankelijkvan de gekozen condities.

Veel kostprijsberekeningsprogramma's voor het bere-kenen en vergelijken van de laskosten gaan evenalsCOSTCOMP® uit van de kosten per kg neergesmoltenlasmetaal. Dit is een bruikbare methode voor het las-sen van grotere materiaaldikten waar gewerkt wordtmet relatief hoge neersmeltsnelheden. Tegenwoordigligt echter de gemiddelde plaatdikte waaraan gelast

50

wordt in Nederland rond de 3 mm waarbij processenzoals laserlassen, TIG en plasmalassen veelvuldig wor-den ingezet. Bij het lassen van kleine materiaaldiktenzijn de laskosten die gebaseerd zijn op een verschil inneersmeltsnelheden van de verschillende lasprocessen,van ondergeschikt belang. De laskosten bij kleine ma-teriaaldikten worden voornamelijk bepaald door ver-schil in lassnelheden tussen de verschillende laspro-cessen, hetgeen een andere manier van berekenenvraagt. Voor het berekenen van de laskosten bij hetlaserlassen is een uitstekend laskostenberekenings-programma te vinden op de volgende websiteswww.dunneplaat-online.nl en www.verbinden-online.nlen kan vrij worden gedownload.

Kostprijsberekeningsprogramma's hebben de intentiede gebruiker te ondersteunen bij het bereken van dekostprijs voor het lassen. Het is goed te beseffen datze slechts ondersteuning bieden voor een deel van hetproduct, namelijk alleen voor de laskosten. De laskos-ten maken echter over het algemeen slechts een be-perkt deel uit van de productkosten. De laskosten perproduct kan sterk verschillen per sector en type pro-duct. Dit is te zien in tabel 4.3, waar is aangegevenwat de hoeveelheid lasmetaal per ton product in Neder-land is in de verschillende sectoren.

tabel 4.3 Hoeveelheid lasmetaal per ton product inNederland voor verschillende sectoren(richtwaarden) [59]

branche % lasmetaal

scheepsbouw 2

staalconstructies 3

offshore 6

apparatenbouw 6

transportmiddelenindustrie 0,2

tankbouw 1

bruggenbouw 2,5

pijpleidingenbouw 0,15

Voor degene die zelf hun laskosten willen berekenen,kan de formule uit figuur 4.3 behulpzaam zijn.

figuur 4.3 Formule voor het berekenen van de laskosten uit [11]

51

Hoofdstuk 5

Onvolkomenheden bij het MIG/MAGlassen

Bij ieder lasproces kunnen onvolkomenheden, vaakonterecht lasfouten genoemd, optreden, ook bij hetMIG/MAG lassen. Als de procesparameters niet goedzijn afgestemd, dan kunnen bij de uitvoering onvolko-menheden optreden, waarvan de juiste oorzaak achter-af vaak moeilijk te onderkennen en te achterhalen is.

Apparatuur, beschermgas, toevoegmateriaal, draad-diameter en keuze van het type boog (kortsluitboog,openboog of pulsboog) bepalen samen het MIG/MAGproces. Daarnaast spelen het moedermateriaal, de las-naadvorm, de laspositie en de ervaring en vakkennisvan de lasser een zeer belangrijke rol. De werkplaats-leiding moet voldoende kennis bezitten om steeds voorde juiste lasprocedures of werkomschrijvingen te zor-gen. Zelfs als deze door het vervaardigen van proeflas-sen tot stand zijn gekomen, is het nodig alert te blijven.

Het MIG/MAG lassen wordt vooral vanwege de hogeinschakelduur en neersmelt per tijdseenheid toegepast.Tegelijkertijd houdt deze eigenschap ook een gevaarin. Wanneer hierdoor een te groot smeltbad ontstaat,kan dit onder de boog doorlopen. Hierdoor verhit deboog niet meer de laskanten, maar het smeltbad. Hetsmeltbad is dan niet in staat de laskanten tot smeltente brengen, waardoor bindingsfouten ontstaan. Dit iste voorkomen door een grotere voortloopsnelheid tekiezen. Wordt echter de voortloopsnelheid te grootgekozen, dan is er kans dat het smeltbad nog niet isgestold, als dit zich buiten het gebied van de gasbe-scherming bevindt. Ervaring en vakmanschap van delasser zijn daarom een absolute voorwaarde om on-volkomenheden te voorkomen.

Het MIG/MAG lassen is oorspronkelijk ontwikkeld voorhet lassen van aluminium onder argon beschermgas.De overgang naar het lassen van koolstofstaal onderaanvankelijk CO2 beschermgas gaf, door een tekortaan proceskennis, ervaring en scholing aanleiding totveel problemen door de aanwezigheid van bindings-fouten. Dit bezorgde het MIG/MAG lassen in de begin-periode een slechte naam. Door verbeterde technie-ken, apparatuur en proceskennis zijn deze problemenoverwonnen. Het MIG/MAG lassen wordt tegenwoor-dig door alle keuringsinstanties volledig geaccepteerd.Wel is het nog zo, dat bij het MIG/MAG lassen voorkritische toepassingen, aanvullende (zij)buigproevenof ultrasoon onderzoek gevraagd worden.

Enkele voorkomende lasgebrekenDe meest geconstateerde onvolkomenheden bij hetMIG/MAG lassen zijn: poreusheid; randinkarteling; bindingsfouten; slakinsluitsels.

De onvolkomenheden zijn uiteraard niet uniek voor hetMIG/MAG lassen maar komen bij vrijwel alle laspro-cessen voor. De procestechnische eigenschappen vanieder lasproces verschillen echter, waardoor ook demaatregelen ter voorkoming van fouten verschillen.Op enkele problemen, die zich bij het MIG/MAG las-sen kunnen voordoen, wordt nu nader ingegaan.

PoreusheidStikstof en waterstof zijn gassen die gemakkelijk op-lossen in vloeibaar metaal. De oplosbaarheid in devaste stof is maar heel gering. Als het smeltbad metéén van deze gassen in aanraking komt, zullen er gas-atomen in oplossing gaan. Tijdens het stollen zullendeze opgeloste atomen het smeltbad weer moetenverlaten, omdat de oplosbaarheid in het gestolde ma-teriaal zo gering is. De buitenkant van het smeltbadstolt het eerst, waardoor de gasatomen meestal nietkunnen ontsnappen. Deze verzamelen zich tot kleinegasbelletjes die poreusheid wordt genoemd. De luchtbestaat voor circa 78% uit stikstof (N2). Poreusheidten gevolge van stikstof is te wijten aan onvoldoendegasbescherming.Waterdamp is in de lucht aanwezig en kan waterstofaan het smeltbad leveren. Waterstof is ook aanwezigin vetten, in oxidelagen (roest op de laskanten) enverf- of primerlagen. Dit is de reden dat er altijd aanschoongemaakt materiaal moet worden gelast.

Er zijn veel oorzaken, die kunnen leiden tot een onvol-doende gasbescherming. Meestal moet worden ge-zocht naar het optreden van ongewenste wervelingen,die de gasbescherming verstoren.

Enkele mogelijkheden zijn: te hoge of te geringe gastoevoer; lekkende slangaansluitingen of koppelingen; tocht; vervuild mondstuk; te grote uitsteeklengte; verkeerde stand van de lastoorts; vervuilde lasnaadkanten (vet, verf of roest).

Naarmate het te lassen materiaal gevoeliger is voor deopname van waterstof (aluminium en zijn legeringen),is het noodzaak meer aandacht te besteden aan degasbescherming.

RandinkartelingRandinkarteling ontstaat als de laskant wel tot smeltenkomt, maar het smeltbad daarna niet in staat is delasnaad volledig te vullen. Het smeltbad komt dus tevroeg tot stolling (zie figuur 5.1). De oorzaak is eenverkeerde verdeling van de ingebrachte warmte. Bijhet kortsluitbooglassen kan het smeltbad onvoldoen-de mee vloeien of kan de voorloopsnelheid van de las-toorts te hoog zijn.

figuur 5.1 Randinkarteling [62]

Ook de stand van de lastoorts kan invloed hebben ophet ontstaan van randinkarteling. De boog kan meerop het smeltbad gericht zijn dan op het moedermateriaal

52

- of andersom - afhankelijk van de hoek die de las-toorts met de lasnaad maakt. Mede is van invloed ofstekend dan wel slepend wordt gelast. Bij het stekendlassen heeft het smeltbad de neiging naar voren teworden gedrukt. Hierdoor kan makkelijker een drei-gende randinkarteling worden opgevuld. Bij hoeklas-sen is vooral het risico aanwezig dat door een ver-keerde stand van de lastoorts aan de bovenzijde vande las randinkarteling ontstaat. Dit laatste kan vooralhet geval zijn bij het openbooglassen.Randinkarteling is vrijwel altijd een fout van de lasser.

BindingsfoutenBij het lassen smelten de laskanten van het moeder-materiaal en vloeien samen met het smeltbad. Dit geeftna het stollen een homogene verbinding. Wanneerplaatselijk een laskant niet gesmolten of al gestold isvoordat het smeltbad is aangevloeid, vindt geen vermen-ging plaats. Na het stollen van het smeltbad zijn op debetreffende plaats de twee lagen niet met elkaar ver-bonden. Dit wordt een bindingsfout genoemd (zie fi-guur 5.2). Bij het leggen van meerdere lagen kunnen ookbindingsfouten tussen twee lagen onderling optreden.

figuur 5.2 Bindingsfouten op de flank van de lasnaad [62]

Bindingsfouten ontstaan door een tekort aan (lokale)warmte-inbreng. Bindingsfouten houden direct ver-band met de procesomstandigheden en worden vaakbeïnvloed door de lasser, bijvoorbeeld door de keuzevan booglengte, voortloopsnelheid, zwaaien, stekendof slepend lassen, enz.

Wanneer bindingsfouten voorkomen, kan dit erop dui-den, dat de procesomstandigheden kritisch zijn. Vooralbij het kortsluitbooglassen kan dit voorkomen. Wan-neer bindingsfouten optreden bij het kortsluitbooglas-sen, kan men in kritische situaties overwegen pulse-rend te lassen. Bij het openbooglassen ontstaat eengroot, dunvloeibaar smeltbad. De voortloopsnelheidmoet hierop zijn aangepast. Bij een te lage voortloop-snelheid is de kans groot dat het smeltbad onder de

boog doorloopt. De boog zal in een dergelijke situatiehet onderliggende materiaal niet voldoende tot smeltenkunnen brengen, hetgeen bindingsfouten veroorzaakt.Bindingsfouten kunnen ook gemakkelijk ontstaan bijhet verticaal neergaand MIG/MAG lassen en gaan danvaak samen met een onvoldoende inbranding. Dit iseen laspositie die voor het MIG/MAG lassen zeer kri-tisch is en een hoge concentratie van de lasser vraagt.

SlakinsluitingenBij MIG/MAG lassen met massieve lasdraad is de kansop slakinsluitingen nauwelijks aanwezig. Dit is juistéén van de belangrijke voordelen van het MIG/MAGlassen. Wel blijven op de las oxideschilfers (silicaten)tengevolge van de afbrand van legeringelementenachter. Zelfs bij het lassen in meerdere lagen blijkt hetniet altijd nodig te zijn die te verwijderen en kan devolgende laag zonder nabewerking worden gelegd. Bijgevulde lasdraad zijn slakvormende bestanddelen in delasdraad aanwezig. Bij de gevulde lasdraad met gas-bescherming is de slakvorming geringer, dan bij elek-trodelassen, omdat deze niet voor badbeschermingdient. Daarom wordt wel gemeend, dat deze lasdraadook in meerdere lagen zonder nabewerking kan wor-den verwerkt. Dit geldt wel voor de metaalgevuldelasdraden maar zeker niet voor rutiel en basische ge-vulde lasdraden.Bij toepassing van gevulde lasdraad moet men altijdalert zijn op de mogelijkheid van slakinsluitingen als inmeerdere lagen wordt gelast. Overigens is over hetalgemeen de slak eenvoudig te verwijderen en is hetbikken veel minder arbeidsintensief dan bij elektrode-lassen.

ScheurenHet ontstaan van scheuren bij het MIG/MAG lassenheeft over het algemeen te maken met de lasbaarheidvan de te verbinden materialen en is niet direct gekop-peld aan het MIG/MAG lassen zelf. Ongelegeerde enlaaggelegeerde staalsoorten zijn meestal goed lasbaar.Ze kunnen echter wel gevoelig zijn voor stollingsscheu-ren, waterstofscheuren en reheat cracking (scheur-vorming bij hogere temperatuur). Andere onvolkomen-heden die bij het lassen kunnen optreden, zijn lamel-laire breuk en scheuren als gevolg van dubbelingen.Echter, bij het gebruik van modern geproduceerd kwa-liteitsstaal en hoogwaardige toevoegmaterialen zullendeze laatste zelden optreden. Verder informatie is be-schikbaar op de site www.nil.nl.

53

Hoofdstuk 6Veiligheid en Milieu

6.1 InleidingHet booglassen en dus ook het MIG/MAG lassenbrengt onvermijdelijk een aantal risico's met zich meevoor de veiligheid en de gezondheid van de lasser enandere direct of indirect bij deze activiteit betrokkenmensen. Voor een veilige uitvoering zijn dan ook altijdmaatregelen noodzakelijk die ervoor zorgen dat er opeen veilige manier gewerkt kan worden voor de lasseren zijn omgeving.De noodzakelijke maatregelen zijn vastgelegd in voor-schriften en wettelijke regelingen zoals de ARBO-wet,waarin zowel de werkgever als werknemer de verplich-ting tot hanteren van veilige werkmethoden is opgelegd.

Voor de veiligheid van de lasser in de praktijk is eengoed inzicht in de risico's verbonden aan het MIG/MAGlassen van groot belang. Deze risico's zijn talrijk enuiteenlopend van aard, doch zijn doorgaans met een-voudige voorzorgsmaatregelen afdoende te elimineren.Factoren die, in de breedste zin van het woord, directhet werkklimaat van de lasser beïnvloeden, betreffen: Fysische factoren

lawaai; elektrische spanning; straling.

Chemische factoren gassen; lasrook.

Fysieke factoren gedwongen houding; werken in besloten ruimten.

Psychische factoren werken onder tijddruk; stress door hoge inspectiegraad en hoge afkeur; monotonie van het werk; geïsoleerdheid: geen contact met collega's.

Al deze factoren hebben vaak niet alleen een ongun-stige invloed op het welzijn en dus de inschakelduurvan de lasser, maar kunnen ook van invloed zijn op dehele werkplek.Hoe hiermee moet worden omgegaan en welke wette-lijke grenzen en voorwaarden hierbij gehanteerd moetenworden, kan in brochures van de arbeidsinspectie enNIL opleidingsboeken worden teruggevonden.

Eén aspect (lasrook) wordt hierna kort toegelicht,waarmee we niet willen aangeven dat de andere fac-toren minder belangrijk zouden zijn.

6.2 LasrookHet ontstaan van lasrook is inherent aan het lokaalzeer sterk opwarmen van metalen bij het lassen Dewarmtetoevoer zorgt voor het smelten van de te ver-binden delen en/of lastoevoegmateriaal. De MIG/MAGlasboog heeft een zo grote warmte-inhoud, dat hetmetaal lokaal kan verdampen en verbranden en erdientengevolge metaaldampen vanuit het smeltbadzullen ontstaan. Dit fenomeen zorgt voor het ontstaanvan de lasrook.

Onder lasrook wordt een mengsel verstaan van vastedeeltjes en gassen die bij het lassen vrijkomen. De in

de lasrook aanwezige vaste deeltjes maken de lasrookveelal zichtbaar. De vaste deeltjes, het lasstof, be-staat al naar gelang van de grootte van de deeltjes uitrespirabel en niet-respirabele stof. Tegen deze stof-ontwikkeling moeten altijd maatregelen genomen wor-den, omdat deze schadelijk kunnen zijn voor de ge-zondheid van de mens.

Het lastoevoegmateriaal bij het MIG/MAG lassen zal,ten gevolge van het transport in de boog, een hogeretemperatuur hebben dan het smeltbad zelf, waardoorrelatief veel metaaldampen ontstaan tijdens het metaal-transport. Dit maakt dat het grootste deel van de las-rook, ca. 90%, afkomstig is van het toevoegmateriaal!

Dit verschil wordt duidelijk als we de ontwikkeling vande hoeveelheid lasrook bekijken bij het TIG en hetMIG/MAG lassen met massieve draad in figuur 6.1.

figuur 6.1 Emissie van lasrook van het TIG en hetMIG/MAG lassen [70]

Duidelijk blijkt ook uit figuur 6.1 dat er bij het MIG/MAGlassen een relatie is tussen de hoeveelheid lasrook ende stroomsterkte: als de stroomsterkte toeneemt,neemt ook de hoeveelheid lasrook toe.

Het type lastoevoegmateriaal heeft eveneens een be-langrijke invloed op de hoeveelheid lasrook die wordtontwikkeld. Zo zal bij het gebruik van gevulde lasdra-den ten gevolge van de slak in de vulling, de hoeveel-heid ontwikkelde lasrook meer zijn dan bij het MIG/MAGlassen met massieve lasdraden.

Onder invloed van de technologische ontwikkelingenzijn er echter nieuwe gevulde draden ontwikkeld vooreen groter toepassingsgebied. Tevens hebben dezeontwikkelingen ertoe geleid dat de hoeveelheid lasrook-emissie aanzienlijk is verminderd, dit is te zien in fi-guur 6.2.

Daarnaast hebben de ontwikkelingen van de meng-gassen er toe geleid dat er een 'rustiger' lasbad wordtverkregen, waardoor er minder lasspatten optreden.Minder lasspatten die buiten het beschermgas in aan-raking komen met de zuurstof uit de lucht, zullen lei-den tot minder oxidaties en dus minder lasrook. Voortwee typen lasbogen (sproeiboog en pulsboog) is derelatie in figuur 6.3 tussen het boogtype en de ver-schillende beschermgasmengsels weergegeven ten op-zicht van de hoeveelheid geproduceerde lasrook. Indeze figuur is te zien dat er verschillen kunnen optre-den van rond de 100%!

54

figuur 6.2 Verschil in emissie van lasrook tussen gevuldelasdraden van de oude en nieuwe generatie[70]

De mate van schadelijkheid van lasrook is continu on-derwerp van studie. Op grond van de inzichten in deschadelijkheid van de verschillende componenten vanlasrook, zijn de waarden vastgesteld van de maximaaltoelaatbare concentraties daarvan in de ingeademdelucht. Deze worden aangeduid met MAC (MaximaalAanvaarde Concentratie)- of TLV (Threshold LimitValue)-waarde.

De MAC-waarde van een bestanddeel van lasrook iseen zodanige concentratie op de arbeidsplaats, die,voor zover de huidige kennis reikt, bij herhaalde bloot-stelling daaraan ook gedurende een langere, tot zelfseen arbeidsleven omvattende periode, meestal de ge-zondheid van de werkers en hun nageslacht nog nietbenadeelt.

Binnen een convenant dat enige jaren geleden is afge-sloten tussen de overheid, werkgevers, werknemersen vakbonden wordt uitgegaan van het (in stappen)komen tot een veilige waarde voor lasrook van 1 mgper m3. In 2003 heeft dit geleid tot een verlaging vande MAC waarde van 5 mg per m3 voor lasrook naar3,5 mg per m3. Per 1 januari 2007 is een nieuwe en

volgende stap gezet binnen dit convenant, deze wordthierna kort toegelicht.

In de nieuwe Arbowetgeving bestaat het begrip "MAC-waarde" niet meer, maar is er een systeem van grens-waarden ingesteld. De maximale concentratie lasrookwaaraan de werknemers in de laswerkplaats mogenworden blootgesteld is per 1 januari 2007 1 mg per m3

lucht; dit is namelijk het voorliggende advies van deGezondheidsraad. Echter, van de praktijkrichtlijn "Be-heersing van blootstelling aan lasrook" is een nieuweversie verschenen (augustus 2006), waarin nog wordtuitgegaan van 3,5 mg per m3. Vooralsnog handhaaftde Arbeidsinspectie anno 2007 deze waarde.

Beleidsregels worden vervangen door zogenaamde"Arbocatalogi", waarin de werkgevers en werknemersafspraken maken welke concentratie wordt nagestreefd(wettelijk is 1 mg/m3 verplicht!) en op welke wijze mennaar deze waarde toegaat via een plan van aanpak.Specialisten hebben berekend dat een concentratievan minder dan 1,5 mg lasrook per m3 lucht zeer moei-lijk haalbaar is en zeker nog niet tot de zogenaamde"stand der techniek" behoort. De NIL-TC VIII volgt deontwikkelingen op de voet en houdt hun achterban opde hoogte via het blad Lastechniek en de NIL website.

MaatregelenOm de lasser evenals de overige werknemers tijdenshun werkzaamheden tegen de eventuele schadelijkeinwerking van de lasrook op zijn gezondheid te be-schermen, moeten maatregelen worden genomen.Hiertoe is de zogenaamde Arbeidhygiënische Strategiein het leven geroepen. Deze strategie omvat: het wegnemen, verkleinen of afschermen van de

bron; ventilatie/afzuiging toepassen; afschermen van mens en bron; persoonlijke beschermingsmiddelen gebruiken.

Verdere informatieVeel informatie met betrekking tot lasrook is terug tevinden op de website www.lasrook-online.nl.

figuur 6.3 Invloed van het beschermgas op de emissiesnelheid aan lasrook bij het MAG lassen van constructiestaal [70]

55

Hoofdstuk 7Lasopleidingen

Ten aanzien van het lassen is er in de achterliggendejaren binnen Nederland een duidelijke structuur opge-zet van handvaardigheid tot de kaderopleidingen.Deze structuur is na Europees te zijn geharmoniseerd,nu overgenomen door het International Institute ofWelding (IIW), waarmee hij mondiaal is geworden. Indit systeem, waarvan alle nationale lasinstituten deeluitmaken, functioneert in Nederland het NederlandsInstituut voor Lastechniek (NIL). De kaderopleidingenzijn Europees geharmoniseerd, zodat de behaalde di-ploma's binnen heel Europa geldig zijn. In figuur 7.1 isschematisch de structuur van de opleidingen voor hetlassen weergegeven.

Verder zijn er tal van aanverwante opleidingen, waar-van de belangrijkste zijn: NIL beoordelaar van lassers-kwalificaties, Europees lasinspecteur, lasrobotbeheer-der, lasrobotoperator, lasinstructeur.

Steeds belangrijker wordt het kwalificeren en certifi-ceren van lassers. Certificatie - zowel van lassers alskaderpersoneel - is een belangrijk onderdeel van dekwaliteitsborging. Door middel van certificaten wordtaangetoond, dat lassers en kaderpersoneel over actuelekennis en vaardigheden beschikken. Daarom is eencertificaat ook beperkt geldig: voor lassers 2 jaar envoor kaderpersoneel 3 jaar.

Speciaal opgeleide en gecertificeerde NIL-beoordelaarskunnen worden ingeschakeld voor het afnemen van denoodzakelijke lasproef ten behoeve van een lassers-kwalificatiecertificaat en de commissie Kadercertifica-tie beoordeelt de aanvragen van het kaderpersoneel.

figuur 7.1 Schematisch overzicht van de structuur vanlasopleidingen in de gehele wereld en dusook Nederland

Uitgebreide informatie over deze opleidingsmogelijkhe-den voor het lassen is te vinden op de website van hetNederlands Instituut voor Lastechniek (www.nil.nl),hier zijn ook de adressen te vinden van opleidings-instituten die deze opleidingen verzorgen.

56

Hoofdstuk 8Normen

De lijst van Nederlandse normen op het gebied van het(boog)lassen is zodanig van omvang, dat het ondoen-lijk is deze allemaal te noemen, de lijst zou altijd in-compleet zijn. Ook worden normen regelmatig ver-nieuwd of aangepast. Hier wordt slechts volstaan methet noemen van een aantal algemene normen die be-trekking hebben op het lassen en die ook relevant zijnvoor de selectietabellen die genoemd zijn in dezepublicatie.Meer gedetailleerde bibliografische informatie is tevinden op www.nen.nl onder: Normshop

WoordenlijstTermen en definities lassen

NEN-EN 1792NPR-CEN/TR 14599

LasprocessenDefinities

NEN-EN-ISO 17659

Nummering lasprocessenNEN-EN 14610; NEN-ISO 857-1;NEN-EN-ISO 4063; NEN-ISO 4063

Aanduiding van smeltlasverbindingen op tekeningNEN-ISO 2553

LaspositiesDefinities

NEN-EN-ISO 6947 (nl)Vergelijking van Europese en Amerikaanse lasposities

NPR-CEN/TR 14633

Laswerk dat voldoet aan Europese Normen is eensteeds vaker gestelde eis. Toepassing van deNEN-EN-ISO 14731, NEN-EN-ISO 3834, NEN-EN287-1, NEN-EN-ISO 9606-2 en NEN-EN-ISO 15607e.v. geeft afnemers en opdrachtgevers zekerheid overkwaliteit. Wie werkt volgens de Europese Normen,voldoet tevens aan de nieuwe aansprakelijkheidswet-geving; de kwaliteit van de werkwijze is immers aan-toonbaar.Ten aanzien van de lastoevoegmaterialen heeft deEuropean Welding Association (EWA) het navolgendeschema opgesteld, waarin duidelijk de complexesystematiek van de internationale normering wordtaangegeven (zie tabel 8.1).

tabel 8.1 Schema EWA met systematiek van de internationale normering

productvorm lasproces ongelegeerd en fijnkorrel staal

EN of EN-ISO AWS ISO

gevulde draad FCAW 758:2004 A 5.20-95 17632:2004

massieve draad GMAW 440:1994 A 5.18/A5.18M:2005 14341:2002

productvorm lasproces hoge sterkte staal

EN of EN-ISO AWS ISO

gevulde draad FCAW 18276:2006 A 5.29/A5.29M:2005 18276:2005

massieve draad GMAW 16834:2006 A 5.28/A5.28M:2005 16834:2005

productvorm lasproces roestvast en hittebestendig staal

EN of EN-ISO AWS ISO

gevulde draad FCAW 17633:2006 A 5.22-95R 17633:2004

massieve draad GMAW 14343:2006 A 5.9-93 14343:2002

productvorm lasproces aluminiumlegeringen

EN of EN-ISO AWS ISO

gevulde draad FCAW NA NA NA

massieve draad GMAW 18273:2004 A 5.10 - A5.10M:1999 18273:2004

productvorm lasproces nikkellegeringen

EN of EN-ISO AWS ISO

gevulde draad FCAW NA NA

massieve draad GMAW 18274:2004 A 5.14/A5.14M:2005 18274:2004

productvorm lasproces gietijzer

EN of EN-ISO AWS ISO

gevulde draad FCAW A 5.15-90R

massieve draad GMAW 1071:2003 A 5.15-90R 1071:2003

57

Hoofdstuk 9Nuttige Websites

www.nil.nl www.fme.nl www.fdp.nl www.tno.nl www.tud.nl www.syntens.nl www.awl.nl www.hollandia.s3c.nl www.las-online.nl www.norlas.nl www.demarlaser.nl www.nimr.nl www.utwente.nl www.ewf.be www.iiw-iis.org www.lasrook-online.nl www.dunneplaat-online.nl www.verbinden-online.nl www.rustbuster.nl/lassen_en_gereedschap/MIG_lassen.html www.ppmigtig.nl www.lascentrum.com www.cloos.de

58

Hoofdstuk 10Literatuur

[1] Mol M. 2007. Lastechniek 73(1). Recente ontwikkelingen lastoortsen. p 11-16. [2] Gales, A.; Sérin, M.; Säynäjäkangas, J.; Akdut, N.; Hoecke, D.; Sanchez, R.; 2007; Final report "Development

of lightweight trains and metro cars by using ultra high strength stainless steels. ECSC research programmenumber 7210-PR-363.

[3] Gower, H.L.; Pieters, R.R.G.M.; Richardson, I.M.; 2006; In SN (Ed.), Paper #519 (Poster #519); ProceedingsConference ICALEO 2006, Scottsdale, Arizona, USA. SL: ICALEO.The use of overlapping ND:YAG laser spotwelds to butt weld steelite, a metal polymer laminate. p 1-7.

[4] Kriebel, C.; Luijendijk, T.; 2006. Lastechniek 72(3). T.I.M.E.-lassen. Deel 1 - Een hoog rendement uit hetwerkkapitaal; p.6-9.

[5] Yudodibroto, B.Y.; Hermans, M.J.M.; Richardson, I.M.; 2006. In SN (Ed.), IIW Doc. No. XII-1910-06.Proceedings of the 58th Annual Assembly of the International Institute of Welding (IIW), Quebec, Canada. Theinfluence of pulse synchronisation on the process stability during tandem wire arc welding. p. 77-87.

[6] Yudodibroto, B.Y.; Hermans, M.J.M.; Richardson, I.M.; (2006). In SN (Ed.), IIW Doc. No. XII-1876-06.Proceedings of the 58th Annual Assembly of the International Institute of Welding (IIW), Quebec, Canada.Process stability analysis during tandem wire arc welding. p. 52-65.

[7] Richardson, I.M.; Norrish, J.; Hermans, M.J.M.; 2006. In SN (Ed.), IIW Doc. No. XII-1893-06. Proceedings ofthe 58th Annual Assembly of the International Institute of Welding (IIW), Quebec, Canada. The mechanism andsignificance of drop spray transfer in GMAW. p. 325-334.

[8] Luijendijk, T.; 2006. Lastechniek 72(9). Recente ontwikkelingen MIG/MAG-lassen. p 8-12. [9] Luijendijk, T.; 2006. Lastechniek 72(4). Chopper of inverter. De keuze tussen moderne stroombronnen. p 20-23.[10] Kriebel, C.; & Luijendijk, T.; 2006. Lastechniek 72(4). T.I.M.E. lassen. Deel 2 - Praktijkvoorbeelden. p 10-12.[11] Neessen, F.; Hilkens, J.; 2006. Lastechniek 72(4). Laskostenbeheersing. p. 22 t/m 27.[12] R. Killing; 2006. Der Praktiker 2. Mit geringem Wärmeeintrag schnell und sicher verbinden -Übersicht über die

energiearmen MSG -Verfaheren[13] Syllabus NIL/BIL symposium 2006. Diverse documentatie van voordrachten.[14] Dzelnitzki, D.; 2006. MIG Flachdrahtschweisssen von Aluminium.Technische berichte 1. Hamburg.[15] F. Neessen en J. Hilkens; 2006. Lastechniek april. Laskostenbeheersing. p 22 t/m 27.[16] Luijendijk, T.; 2005. Lastechniek 71(3). Cold Metal Transfer. p 6 t/m 9.[17] Luijendijk, T.; 2005. MIG-solderen. Utrecht, NIL-voorlichtingsdag proceedings: "50 jaar MIG/MAG-lassen".[18] Luijendijk, T.; 2005. Lastechniek 71(11). Koud en spatloos lassen, p 12-15.[19] Yudodibroto, B.Y.; 2005, Proceedings NIMR Conference 2005 "Building Bridges in Metallurgy", Noordwijkerhout.

Increasing productivity with synchronised tandem wire arc welding.[20] Luijendijk, T.; 2005. Lastechniek 71(1). MIG/MAG-lassen. Met verhoogde neersmeltsnelheid (deel 2). p. 16-20.[21] Luijendijk, T.; 2005. Metaalmagazine 43(8), Easygripp last storingsvrij met 15 meter lang slangenpakket. p 28-29.[22] Syllabus 50 Jaar MIG/MAG lassen. NIL voorlichtingsdag 22 juni 2005. Diverse documentatie van voordrachten.[23] Luijendijk, T.; Bulk, C. van den; & Kriebel, C.; 2005. Lastechniek 71 (3). Cold metal transfer. Een revolutie in

kortsluitbooglassen. p 6-9.[24] Syllabus BIL/NIL symposium 2005. Diverse documentatie van voordrachten.[25] Luijendijk, T.; 2005. Lastechniek november. "Koud en spatloos lassen de nieuwste ontwikkelingen". 12 pagina's.[26] Neuheiten uitgave van Fronius 2005. p 15.[27] Luijendijk, T.; 2004. Lastechniek 70(2), MIG/MAG-lassen met verhoogde neersmeltsnelheid (deel 1), p. 11-13.[28] Luijendijk, T.; 2004. Lastechniek 71(1). Stroombronnen voor het lassen van roestvast staal. p 25-27.[29] Luijendijk, T.; 2004. Metaalmagazine 42(20). Inverter of chopper, hamvraag bij de keuze eigentijdse

lasstroombron. p 24-27.[30] Luijendijk, T.; 2004. Metaalmagazine, 42(17). Terugtrekken lasdraad, het geheim achter Cold Metal Transfer. p

36-37.[31] Hu, B.; & Richardson, I.M.; 2004. IIW Doc. IV-869-04, Proceedings 57th Annual Assembly of the International

Institute of Welding (IIW), IIW Commission IV "Power Beam Processes", Osaka, Japan Hybrid laser/GMAwelding aluminium alloy 7075. p. 1-11.

[32] Luijendijk, T.; & Bulk, C. van den; 2004. De Constructeur 43(16). Boogsolderen, een techniek met veelmogelijkheden. p 38-42.

[33] Luijendijk, T.; 2004. NIL/BIL Lassymposium Evoluon, Eindhoven d.d. 22-23 november 2004. Proceedings.Boogsolderen.

[34] Luijendijk, T.; 2004. MK Metaal en kunststof, 42(10). Koolstofuiteinde carbotip voorkomt draadstoringenMIG/MAG lassen. p 26-27.

[35] Luijendijk, T.; 2004. Metaalmagazine, 42(14), Tandemlassen en Twin-arc MIG/MAG-lassen met verhoogdeneersmeltsnelheid. p 30-33.

[36] Luijendijk, T.; 2004. Lastechniek 70. NIL Lassymposium - Ontwikkelingen en toekomst laswereld. p. 27-31.[37] Luijendijk, T.; 2004. Lastechniek juni. Boogsolderen.[38] Luijendijk, T.; 2004. Lastechniek november. MAG lassen met verhoogde neersmeltsnelheid deel 1. 11 bladzijden.

59

[39] Yudodibroto, B.Y.; Hermans, M.J.M.; Hirata, Y.; Richardson, I.M.; & Ouden, G. den; 2004. Proceedings 57thAnnual Assembly of the International Institute of Welding (IIW), Study Group 212 "Physics of Welding", Osaka,Japan. Monitoring pendant droplet oscillation during pulsed current GMAW. In IIW (Ed.), IIW Doc.212-1070-04,p. 1-10.

[40] Luijendijk, T.; 2003. Lastechniek 7/8. Hybride las(er)technieken.[41] Graf, T. en Staufer, H.; 2003. Welding Journal January. Laserhybrid welding.[42] B. Verstraeten; 2003. Metallerie augustus. MIG/MAG lassen blijft werkpaard van de constructeur. 31 blz.[43] BIL katern Lasprocessen.Voorlichtingsfiche aluminium. Deel IV. Metallerie 53. September 2003.[44] D. Rehfeldt, T. Polte et al. 2002. Welding and cutting. 6. Application potential of gas shielded metal-arc welding

with a strip electrode.[45] B. Hu; 2002. Dissertatie Technische Universiteit Delft september. Nd:YAG Laser-assisted Arc Welding.[46] T. Graf en H. Staufer; 2002. UW Doc.XII-1730-02. Laser hybrid process at Volkwagen.[47] F. Roland, T. Reinert en G. Pethan; 2002. IIW Internat. Conf. Advanced processes and technologies in welding

and allied processes, Kopenhagen. Laser welding in shipbuilding - an overview of the activities at Meyer Werf.[48] K. Minami, S. Asai, Y. Makinl, K. Shiihara en T. Kanehara; 2002. IIW Doc. XII-1704-02. Laser-MIG hybrid

welding process for stainless steel vessels.[49] Y, Makino, K. Shiihara and S. Asai; 2002. Welding International 16(2) Combination welding between C02 laser

beam and MIG welding. p 99-103.[50] D.L. Downs en S.J. Mulligan; 2002. TWI Internet Report. Hybrid C02 laser/MAG welding of carbon steel.[51] U. Dilthey; 2002. IIW Doc-XII-1720-02. Laser- and Hybrid welding an overview.[52] S.E. Nielsen, M.M. Anderson, J.K. Kristensen and T.A. Jensen; 2002. IIW-DOCXII 1731-02. Hybrid welding of

thick section C/Mn steel and aluminium.[53] NIL eindrapport "Productiviteitsverhoging booglassen" pb 00-44. Boer, P. en Gales, A. 2001.[54] N. Abe, Y. Kunugita, M. Hayashi; 1998. Trans. JWRI 27 (2), Combination mechanism of high speed leading

path laser-arc combination welding. p 7-11.[55] Lafèbre, D.; Stabiliteit van de materiaalovergang bij hoog vermogen MAG lassen. Lastechniek 62. oktober 1996.

p 3 t/m 7.[56] NEN-EN 439/C1:1995 nl. Lastoevoegmaterialen - Beschermgassen voor het booglassen en snijden.[57] D.R.J. Lafèbre; 1994. Lastechniek Juli/augustus. MAG lassen van laag- en ongelegeerd staal. p. 297-300.[58] M.P. Sipkes; 1993. Themanummer Lastechniek MIG/MAG lassen, januari. Lassen met gevulde draad in de zware

constructiebouw. p 21-26.[59] J.J. van der Goes. P.J. Quist. 1993 - januari. Themanummer Lastechniek. MIG/MAG lassen met massieve en

gevulde draad in de praktijk van de scheepsbouw, ketelbouw en apparatenbouw. p. 13-20.[60] Gales, A. en Sipkes, M.P.; 1993 - januari. Themanummer Lastechniek MIG/MAG lassen. Pulserend MIG lassen,

p. 27-34.[61] G. den Ouden prof.dr.; 1987. Delftse Uitgeversmij B.V. Lastechnologie. ISBN 90 6562 087 7. p 16 en 53.[62] Roeters van Lennep J.D.; 1986 - juni. MIG/MAG lassen, voorlichtingsblad NIL.[63] ColdArc - EWM Folder: "The cold arc joining process".[64] H. Staufer, M. Rührnossl en G. Miessbacher. Fronius International, Oostenrijk. LaserHybrid welding and

Laserbrazing: State of the art in technology and practice by the examples of the Audi A8 en VW-Phateon.[65] S. Heiten en H. Staufer. Gezamenlijke publicatie van het Aluminiumcentrum in Duitsland, Audi en Fronius

Application des Laser-MIG-Hybridschweiss-verfahrens im Aluminiumkarosseriebau des Audi A8.[66] NIL-LPI cursus, boek 1, hoofdstuk: MIG/MAG lassen.[67] Van Lent, Dr.Ir. P.H.; Handboek MIG/MAG lassen. Uitgave van het NIL.[68] Folder van EWM High Tech. Welding.[69] www.rustbuster.nl/lassen_en_gereedschap/MIG_lassen.html.[70] Lasprocessen en lasrook emissie. Pors, W.; Download van website www.lasrook-online.nl.[71] Heinrich, H.; Fronius Schweissmachinen KG. Austria.[72] Aristo SuperpulseTM. Folder.[73] Dinse manual welding torches. Folder.[74] www.ppmigtig.nl[75] www.lascentrum.com[76] www.cloos.de[77] RapidArcTM High speed GMA Welding. Lincoln Electric Folder.

60