Lassen

 

Het lassen bij Tosec in het kort

* ISO 3834 (nieuwe versie van EN 729)
* Lasmethodebeschrijvingen ( LMB , WPS) ISO 15609
* Lasmethodekwalificatie ( LMK , WPQ) ISO 15612
* Mig-lassen, Mag-lassen, Tig-lassen en Elektrisch lassen
* Lassers gecertificeerd (NEN-EN-287)
* Operators gecertificeerd (NEN-EN-1418)
* Lascoordinator gecertificeerd (NEN-EN-14731)
* Diverse staalsoorten o.a. S960
* Diktes 2 mm dik  t/m ca. 300 mm dik
* Max. gewicht ca. 30 ton per product (en tot 70 ton met behulp van ingehuurd hijsmaterieel) 
* Max. afmeting ca. B:8 meter  x H:6 meter  x L:30 meter per product
* Lasdraad materiaalspecificaties volgens EN 440, EN 12534, EN 12072
* Lasgas volgens de groepen M21, M12, M0
* Laskwaliteit volgens NEN-EN-ISO 5817-B, C of D.

 

Lasprocessen

Hier volgt een korte beschrijving van de meest gangbare lasprocessen:

Nederlandse benaming Amerikaanse benaming
BMBE (booglassen met beklede electrode) SMAW (Shielded Metal Arc Welding)
MIG/MAG (evt met gevulde draad) GMAW FCAW (Gas resp. Fluxed Core Arc Welding)
TIG (Tungsten Inert Gas) STAW (Shielded Tungsten Arc Welding)
Autogeen Oxyathelene Welding

 

MIG/MAG
Lassen . MIG / MAG lassen . Tosec BVBij het MIG/MAG-lassen is het toevoegmateriaal opgerold op een haspel. Een gas (actief (MAG-lassen) of niet-reactief (MIG-lassen)) beschermt en neemt in geval van een actief gas deel uit van het lasproces. Hierdoor kunnen hogere temperaturen en hoge neersmelt gerealiseerd worden. Voor buitentoepassing is het proces helaas minder toepasbaar, om de reden dat het beschermgas bij wind en tocht verwaaid en de las op dat moment niet beschermd wordt. Het toevoegmateriaal wordt aangevoerd door het pistool en om deze reden wordt het ook wel halfautomatisch lassen genoemd. Door de hoge productiviteit is het de meest toegepaste lastechniek in een productieomgeving geworden. Door het beschermgas hoeft er bij MIG/MAG-lassen geen slak afgebikt te worden, wat zich uit in een hoge productiviteit. 

Voordelen Nadelen
Geen bekleding, geen slak Windgevoelig
Weinig warmte-inbreng Backing nodig bij het leggen van bepaalde grondlagen
Hoge lassnelheid Moeilijk beheersbaar door hoge afsmeltsnelheid
Hoge inschakelduur Corrosie moet vooraf weggeslepen worden
Goede bescherming tegen oxidatie   
Toepassing in alle posities  

 


 

BMBE: booglassen met beschermde elektrode
Lassen . BMBE booglassen met beschermde elektrode . Tosec BVHet principe van BMBE is de ionisatie van metaalatomen. Deze ontstaat wanneer de elektrode op enige afstand van het product wordt gebracht. De elektrode smelt af tijdens dit proces, en zal dus na verloop van tijd (enkele minuten) vervangen moeten worden door een nieuwe. Kenmerkend voor het lassen met beklede elektrode is de slak op de las die weggebikt moet worden voordat er (op dezelfde plek) verder gegaan kan worden met het lassen.
De investeringskosten voor een BMBE-lastoestel zijn laag. Ook heeft het lassen met beklede elektroden grote voordelen bij roestige, of gecoate producten. Zodra eenmaal een goede massa is gerealiseerd (boog tussen elektrode en product) kan vrijwel alles gelast worden. Bij het lassen met beklede elektrode is de elektrode van groot belang. Er wordt onderscheid gemaakt tussen: basische, rutiel en cellulose elektroden. Deze hebben een andere samenstelling en dit heeft een groot aantal verschillende uitwerkingen. De bekleding bepaald in grote mate de stolsnelheid en de vloeibaarheid.

Lassen . Stroomsterkte nodig voor lassen. Tosec BVDe gebruikte stroomsterkte wordt ruwweg bepaald volgens de formule 40 A / mm . Dikkere elektroden hebben een hogere stroomsterkte nodig dan dunnere. Hiernaast staat de benodigde stroomsterkte uit tegen de diameter van de elektrode. 

 

Voordelen Nadelen
Alle lasposities mogelijk Wegbikken van slak
(relatief) weinig warmte inbreng Verkleuren van materiaal
Goede mechanische eigenschappen Kans op slakinsluiting
Beperkte investering Lage productiviteit
Korte insteltijd  
Weinig last van verontreiniging (roest en coating  

 


 

TIG-lassen
Lassen . TIG lassen . Tosec BVBij het TIG-lassen wordt, gelijk aan MIG, het smeltbad beschermd door een inactief gas (argon, helium). De elektrode van wolfraam slijt bij het TIG-lassen nagenoeg niet. Het toevoegmateriaal wordt echter niet door het pistool aangevoerd, maar met de hand. In combinatie met een regelbaar pistool of pedaal kan de stroomsterkte bepaald worden (variabel tijdens het lassen). TIG-lassen wordt vooral toegepast in dunne plaat van (vooral) aluminium en RVS, maar kan ook voor staal gebruikt worden.



Voordelen Nadelen
Geen bekleding, geen slak Windgevoelig
Geringe warmte-inbreng Backing nodig bij het leggen van grondlaag
Hoge lassnelheid Moeilijk beheersbaar door hoge afsmelt
Hoge inschakelduur Corrosie moet vooraf weggeslepen worden
Goede bescherming tegen oxidatie  
Toepassing in alle posities  

 



Autogeen lassen
Het grote verschil tussen autogeen lassen en voorgenoemde lasprocessen is dat er gebruik wordt gemaakt van een gasmengsel i.p.v. een elektrische stroom. Dit gasmengsel van zuurstof en acetyleen bereikt een temperatuur boven de 3000 graden Celsius. Hierdoor smelt het staal en is lassen mogelijk. Het toevoegmateriaal wordt, gelijk aan TIG-lassen, met de hand toegevoegd. Hierdoor is het proces flexibel, maar tegelijk gevoelig voor lasfouten.

Voordelen Nadelen
Alle lasposities mogelijk Hoge warmte-inbreng
Beperkte investering Vervorming (vanwege hoge warmteinbreng)
Korte insteltijd Lage neersmelt
  Wegslijpen van verontreiniging
 


 

Lasgericht construeren

De beste las is geen las. Er zijn talloze mogelijkheden om deze te voorkomen, maar helemaal voorkomen kan niet. Daarom begint een goede las op de werkvoorbereiding. Het doorrekenen van de las en het aangeven van lassen op tekening, vooral als de lassen van dusdanig belangrijke aard zijn voor het doel moet deze aanduiding goed zijn. Deze lasaanduidingen zijn vastgelegd in normen. De bekendste norm is de EN-22553:1994 die in grote mate overeenkomt met de NEN-ISO-2553:1992.

Lasaanduiding
De pijl die bij de lasaanduiding hoort heeft een aantal punten die van groot belang zijn voor het goed interpreteren van de las. Bij de pijl horen vier belangrijke punten. Dit zijn:

• Aanwijspunt van de pijl
• Lassymbool, eventueel met afwerking
• Referentie lijn
• Maatinschrijving

Aanwijspunt van de pijl 
Het aanwijspunt van de pijl kan verschillende betekeniss. Zo wijst de punt van de pijl naar het onderdeel dat voorbewerkt moet worden (dit alleen in geval van een enkelzijdig voorbewerkt profiel). Bij dubbelzijdige voorbewerking wijst de pijl naar de las.

Lassen . Lasplaats aangeven zonder aanduiding . Tosec BVIndien een las niet vastgelegd hoeft te worden maar slechts aangegeven moet worden dat er een lasverbinding zit moet het hiernaast staande symbool worden gebruikt

Lassymbool
Hieronder zijn een aantal veel-voorkomende lassymbolen weergegeven. .Lassen . De las symbolen . Tosec BV

Voor een goede lasverbinding is het van belang om voldoende doorlas te verkrijgen. Zoals aan de lassymbolen te zien is zijn niet alle lassen hiervoor geschikt. Een Y-naad (4) en een ½ Y-naad (5) zijn niet geschikt voor een complete doorlas. Vaak wordt om praktische redenen bij een V-naad een neus overgelaten om eenvoudig te positioneren. Hier is in dit geval nog wel een volledige doorlas te realiseren. Lassen . Dubbele hoek las . Tosec BV

Er kan ook gekozen worden om de lengte van de las vast te leggen, middels een zogenoemde kettinglas. Deze wordt aangegeven volgens n x l, waarin n het aantal lassen is,
l de lengte van de las is,

 

Hier kan nog bij verkozen worden om de (e) erbij te zetten. Dit is de afstand tussen de lassen. Dit is echter een hulpmaat, en is dus niet verplicht.

Lassen . Ketting las . Tosec BV

 

 

Toevoeging lassymbool Lassen . Afwerking van de las . Tosec BV
Bij het lassymbool kan nog een toevoeging geplaatst worden,die wat zegt over de nabewerking van de las, of de vorm van de las. Deze symbolen kunnen worden geplaatst zoals hiernaast.

De vlakke streep onder het lassymbool betekend dat de las vlakgeslepen moet worden met het moedermateriaal. De holling naar binnen ( ) geeft aan dat de las vloeiend moet overlopen van lasdeel 1 naar lasdeel 2. Deze holling loopt dan tangentiaal over van plaat op plaat.

Een bolle las is ook mogelijk. Deze wordt gebruikt als het oppervlak van de las belLassen . Doorlas . Tosec BVangrijk is (rolvlak), of om sterkte technische redenen (als overmaat).

(Referentie)lijn
Bij het aangeven van de las kan met referentielijn gewerkt worden, maar dat hoeft niet. Er kan voor gekozen worden om de las aan te geven zoals hiernaast. Dit houdt in dat aan beide kanten gelast wordt (let op! De plaat is niet onderbroken).

Het aangeven van de lassen gebeurd doormiddel van de pijl. Echter de pijl kan teveLassen . Afgewerkte doorlas . Tosec BVns voor de andere kant de las aangeven. Dit gebeurd doormiddel van een onderbroken referentielijn. Het lassymbool dat op de onderbroken referentielijn staat geld voor de andere zijde van de pijlpunt!

Het voorbeeld hiernaast laat dit zien. Aan de overzijde van het profiel moet een holle las komen! Belangrijk is dus dat er goed gekeken wordt waar het lassymbool op ligt. De onderbroken referentielijn mag ook aan de andere kant zitten, maar dan geldt nog de basisregel dat het lassymbooldat op de onderbroken referentielijn ligt, geldt voor de overzijde van de pijlpunt!

Maatinschrijving Lassen . Inbranding . Tosec BV
Ten aanzien van de normale lassymbolen (V-, Y-naad en verwanten) zijn er alleen mogelijkheden met betrekking tot de diepte van de inbranding. Dit wordt vastgelegd in de lasnaadvoorbewerking, en daar wordt ook de diepte van de inbranding bepaald. Hiernaast is de diepte van de inbranding bepaald met de letter S. Deze moet worden aangegeven voor het lassymbool.ahoogte_beenlengte.png

Voor hoeklassen is het uitgebreider. Hier kan worden aangegeven de zogenoemde a-hoogte keelhoogte (a) of de beenlengte (z). De a-hoogte is de meest gebruikte. Deze komt vaak tot stand door 0.7 x de dunste plaatdikte te nemen. Deze las moet dan geheel rondom gelast worden, dus aan beide zijden in geval van een hoeklas, en geheel rond bij een buis of koker op de plaat.

Lashoudingen
Begrijpelijk is dat niet alles onder de hand gelast kan worden. Om die reden zijn er speciale schema’s gemaakt waarin d.m.v. lettercombinaties (Europees) of alfanumerieke (Amerikaans) combinaties aangeven op welke manier de las gelegd dient te worden. Het liefst zal alles onder de hand gelast worden (PA), echter vanuit praktisch/financieel oogpunt is dit echter niet altijd mogelijk. In dat geval wordt er een andere lashouding toegepast. De constructeur bepaald dit in zijn lasmethodebeschrijving (LMB). Als dit niet expliciet aangegeven wordt door de constructeur, dan wordt de lasser vrij gelaten zelf de keuze te maken.Lassen . Las houdingen . Tosec BV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Het gebruik van backinggassen en onderlegstrips
Om de achterzijde van de las te beschermen kunnen er backinggassen of onderlegstrips gebruikt worden om de las te “beschermen”. Deze bescherming kan uitgaan van inwerking van lucht op de achterzijde van de las (backin-gas in pijp-pijp verbinding). Tevens kunnen onderlegstrips gebruikt worden om smeltbadondersteuning te verkrijgen, waardoor lassen op vol vermogen mogelijk wordt.Lassen . Onderlegstrips als las hulpmiddel . Tosec BV

Backingas wordt toegepast op holle onderdelen die vanaf één kant te lassen zijn. Het gas verhinderd de verbinding die de lucht anders aan zou gaan met de las. Backingstrips kunnen tevens gebruikt worden voor de smeltbad-ondersteuning. Dit voorkomt tevens de verbinding die de las aan zou gaan met de las.

Onderlegstrips, kunnen dezelfde functie vervullen als backingstrips, maar kunnen tevens gebruikt worden om de las sneller te laten verlopen. Bij de afbeelding hierboven kan met vol vermogen de eerste las gelegd worden. Dit heeft tot voordeel een beduidend lagere tijd die benodigd is voor de eerste las.

Voor smeltbadondersteuning kan verkozen worden voor koperen, keramische of stalen onderlegstrips. De koperen en keramische zijn na het lassen eenvoudig te verwijderen, waarna een vlakke las overblijft. Bij gebruik van stalen onderlegstrip zal deze onderdeel worden van de lasverbinding en is deze niet te verwijderen.

 Laskantvoorbewerking

De keuze van de laskantvoorbewerking komt voort uit de krachtoverbrenging die de verbinding moet ondergaan en/of het water/luchtdicht zijn van de verbinding. Hier komt veelal een laskant bij om zo de krachtdoorvloeiing te optimaliseren.

De aanduiding van de laskant op tekening is een thema waar veelal onduidelijkheden ontstaan. Door dit hier te beschrijven zal geprobeerd worden om dit te verhelpen.

De laskantvoorbewerking kan geschieden op twee manieren. Doormiddel van een verspanende bewerking , of door snijbewerking (doormiddel van bevel cut). De verspanende voorbewerking laat geen enkele vervuiling achter in de vorm van oxidatie. Dit in tegenstelling tot plasmasnijden (met zuurstof).

Keuze lasverbinding
Om tot een goede las te komen moet ten eerste gekozen worden voor een goede lasnaad. Als dit onvoldoende gebeurd is de las bij voorbaat al niet voldoende voor een goede krachtdoorvloeiing in de plaat. In sommige gevallen zal deze sterktevermindering niet van belang zijn voor het uiteindelijke doel. Neem het voorbeeld dat hieronder is weergegeven. Deze hoek op hoek verbinding wordt vaak uitgevoerd zoals aangegeven. Aan dit profiel hangen de volgende nadelen:Lassen . Hoek op hoek verbinding . Tosec BV

• Onvolledige doorlas
• Alleen goed te lassen aan de binnenzijde
• Bovenzijde onvolledig te lassen.
• Vanwege optredende krimp veel vervorming

Natuurlijk zijn er een aantal mogelijkheden om dit te overkomen. Door in dit geval bijvoorbeeld te kiezen voor een las die uitgevoerd is zoals (bij onderstaand figuur) 2, 3 of 4, is het probleem van een slechte las te ondervangen. Mocht het nodig zijn dat de las aan een extreme kracht eis moet voldoen dan moet verkozen worden voor optie 5.Lassen . Oplossingen voor onvolledige doorlas . Tosec BV

 

Lassen en normen

Het gehele lasproces omvat een groot aantal normen. Om door deze wirwar van normen heen te komen moet er ten eerste duidelijk zijn welk kwaliteitsniveau van de las vereist is. Pas vanaf dat moment kan worden bepaald welke procedure vereist is.

NEN-EN-ISO 3834-2. Deze norm omvat verschillende kwaliteitsniveaus waarbij NEN-EN-ISO 3834-2 de zwaarste klasse is. Voordat de uiteindelijke las gemaakt is wordt er een zogenoemde lasmethodebeschrijving (LMB) gemaakt. Deze omschrijving omvat de methoden die gebruikt moeten worden voor het leggen van de las. Mocht het nodig zijn dat een product volgens deze norm vervaardigd wordt dan worden er eisen gesteld m.b.t. de volgende punten:

• Gecertificeerd personeel
• Gecertificeerd materiaal
• Navolgbaar materiaal

Gecertificeerd personeel
Het personeel omvat niet alleen de lassers. Om NEN-EN-ISO 3834-2 gecertificeerd te zijn moeten er lascoördinators, werkvoorbereiders en lassers gekwalificeerd zijn. De 3834-2 omschrijft welke normen voor alle genoemde groepen benodigd zijn.

De werkvoorbereiders (en evt. lascoördinator) stellen LMB’s (las methode beschrijvingen)op volgens NEN-EN-ISO 15610. De goedkeuring van deze LMB vindt plaats door een keuringsinstantie. Vanaf dat moment is de LMB een lasmethode kwalificatie (LMK). Vanaf dan mag het project gelast worden. De lassers zijn volgens NEN-EN 287 gecertificeerd.

Gecertificeerd materiaal
Niet alleen de lasser en het lasproces moet volgens norm gebeuren, maar ook het materiaal moet gecertificeerd zijn. Dit is te realiseren door het materiaal te bestellen volgens EN-10204 3.1 certificaat.

Navolgbaar materiaal Gecertificeerd materiaal is echter in zoverre van belang, maar het moet vervolgens ook nog terug te vinden zijn in de fabriek. Aan het einde van het fabricageproces moet nagezien kunnen worden uit welk materiaal (en het daarbij horende attest) het bestaat. Kortom, de mechanische en chemische eigenschappen moeten terug te zoeken zijn.

 

 

Keuze lasmethode

Lassen . Langsnaad lassen met machine . Tosec BV

Lassen is een relatief traag en duur proces. Het is dus goed te weten wat de gevolgen zijn van bepaalde keuzen die gemaakt worden. Handlassen is acceptabel bij relatief kleine series.

Hierbij komend is lassen één van de technieken welke zeer goed is te automatiseren. Tosec komt aan deze vraag tegemoet door het geautomatiseerd lassen volgens het langsnaad lassen. Hierbij beweegt het lasapparaat in baan langs het product. Dit is uitermate geschikt voor het lassen van gesloten profielen.

De effectieve laslengte van deze machine is 6 meter. Hierbij kunnen de breedte- en hoogtematen variëren tussen maximaal 500 x 500 mm.




Vervormen

Vervormingpreventie door correct hechten Lassen .Mogelijkheden om hechtlassen te leggen . Tosec BV
Het correct hechten van het materiaal voorkomt een grote hoeveelheid vervorming van het materiaal. Vooral de dwarskrimp kan hiermee in grote mate ondervangen worden, daar het materiaal vanwege de hechtlassen niet vervormen kan. De volgorde van het hechten is echter wel van belang. Dit om in eerste instantie de vooropening op de goede maat te houden over de gehele lengte, maar tevens vervorming (waaronder ook schaarwerking) tegen te gaan.

De volgorde van hechten is hiernaast over zeven punten aangegeven. Let hierbij wel op dat dit een voorbeeld is van (slechts) zeven hechtlassen. Zoals te zien wordt er op drie manieren gehecht. A gaat uit van hechten vanaf één zijde. Let bij het toepassen van deze manier op dat de vooropening constant blijft, zonodig met een wig. B verhinderd vanwege de eerste hechtlas de schaarvorming die op kan treden. C gaat vanuit het midden naar de uiteinden. Deze manier heeft tevens voordelen m.b.t. schaarvorming.
Lassen . Spanning gebruiken om een goede las te krijgen . Tosec BV
Opvangen van spanning d.m.v. voorspannen. Hiernaast zijn van drie veelvoorkomende lassen de mogelijkheden inzichtelijk gemaakt om de spanning die optreedt tijdens het lassen te gebruiken zodat het product na het lassen de gewenste vorm heeft. Hier komt automatisch de vraag naar voren hoeveel er omgezet moet worden zodat er een goed product gemaakt wordt. Dit is helaas zeer moeilijk van tevoren te bepalen. Er zijn echter wel vuistregels waarmee rekening gehouden kan worden. Hiernaast zijn de drie krimpverschijningen weergegeven die optreden bij het lassen. Deze vuistregels zijn:

                                                   Voor dwarskrimp
Lassen . Soorten spanning in metaal . Tosec BV• Hoeklassen: 0,8 mm per hoeklas als de a-hoogte kleiner is dan de halve plaatdikte
• Stompe lassen: 1.5 tot 3 mm per las voor een 60 graden V-naad (± vooropening)

Voor langskrimp
• Hoeklassen: 0.8mm per 3m laslengte
• Stompe lassen: 3mm per 3m laslengte
Lassen . Tosec BV

Voorgaande voorbeelden gingen uit van volledig doorgelaste profielen, die nadien een bepaalde rechtheid moet hebben. Dit is natuurlijk veelal niet het geval.


Opvangen van spanningen d.m.v. mechanische technieken
Bovenstaande techniek is al mechanisch. Dit principe gaat echter uit van het onder spanning brengen van het materiaal, zodat nadat het materiaal is gekrompen, het geheel de benodigde toleranties heeft.  Dit principe gaat uit van het opsluiten van de spanningen die ontstaan door het lassen.

Dit opsluiten van deze spanning kan zich na het lassen uiten in het knappen van de lassen. Tevens kan het product na het uit de lasmal verwijderen nog steeds vervormen door de ingebrachte spanning. Door een goede lasvolgorde aan te houden kan het spanningseffect al aanzienlijk verkleind worden. Het in de mal lassen is voor seriematig werk zeer interessant. De lasser zal namelijk na een aantal producten kunnen inzien wat een goede volgorde is om ongewenste vervorming door restspanning te voorkomen.

Nadien richten Lassen . Achteraf richten van laswerk . Tosec BV                                                                                                                                             Het is helaas niet mogelijk om alle producten zo te lassen zodat deze aan de tolerantie voldoen. Hierdoor is vaak nabewerking nodig in de vorm van richten. De richt methoden die voor handen zijn, zijn van mechanische of thermische aard. Het meest toegepaste is mechanisch richten, doormiddel van een richtpers. Door aandrukblokken te gebruiken op de plek waar het product rechtgedrukt moet worden kan zonder beschadiging het product gericht worden.

Niet alle soorten optredende spanningen zijn goed met een richtpers op te vangen. Torsie is een van de voorkomende spanningen die niet met een richtpers te ondervangen zijn. In dit geval zal het product met een richtwals gericht moeten worden.

Thermisch richten Lassen . Thermisch richten . Tosec BV
De basis van het thermisch richten gaat uit van de krimp van het materiaal op de plek waar het tot een dusdanig hoge temperatuur verwarmd wordt zodat het product na het afkoelen de gewenste vorm heeft. Thermisch richten is, gelijk aan richten met een pers, een vak apart. Er is veel ervaring vereist om producten goed te richten. Onderscheid is te maken in plaatselijke, puntvormige, lijnvormige en wigvormige verhitting.

Algemene tips tegen vervorming
De hoeveelheid krimp die optreed bij lassen en de hierbij optredende vervorming zijn moeilijk in directe vuistregels vast te leggen. Toch kunnen er enkele basisregels gebruikt worden die van praktische aard kunnen zijn. Deze zijn onder te verdelen in:

Het lasproces: Lassen . Hoek verdraaiing . Tosec BV
• Kies een proces met een zo groot mogelijke neersmeltsnelheid.
• Vul de naad met zo min mogelijk rupsen (zie afbeelding).
• Bij handmatig lassen heeft MIG/MAG (hoge neersmelt) de voorkeur boven BMBE (booglassen met beklede elektrode).
• Gemechaniseerd lassen heeft de voorkeur boven handmatig lassen.

De lastechniek:
• Maak de las niet groter dan aangegeven.
• Werk symmetrisch rond de neutrale as.

De lasvolgorde:
• De lasvolgorde is voor lange lengten tegengesteld aan de voortlooprichting, m.a.w. de lassen worden kort uitgevoerd en teruglopend gelast.

Lasbare materialen
De meeste metalen zijn zonder voorzorgmaatregelen niet te lassen. De metalen die het meest gebruikt worden zijn dan ook verkozen op de lasbaarheid ervan. Door te lassen is het de bedoeling twee materialen met elkaar te verbinden. De samenstelling en de eigenschappen van de las worden bepaald door het moedermateriaal en het lastoevoegmateriaal. Bij een goede keuze van het toevoegmateriaal is het verschil tussen het moedermateriaal en het toevoegmateriaal nihil.

Problemen met lasbaarheid uit zich veelal in het gebied naast de las. Bij het lassen van een materiaal ondergaat het een bepaalde warmtebeïnvloeding. Er vinden dan ongunstige structuurveranderingen plaats die o.a. verbrossing of korrelgroei in de hand werken. Onder lasbaarheid wordt verstaan in welke mate dergelijke verschijnselen optreden en tot hoever deze verschijnselen nog toelaatbaar worden geacht.

De Heat Affected Zone (HAZ) is hier van groot belang. Dit is een toestand direct naast de las. Het moedermateriaal is op deze plek niet gesmolten, maar heeft wel een soort warmtebehandeling ondergaan. Deze warmtebehandeling komt echter niet ten goede aan het materiaal, maar het is juist nadelig. De problemen die hierbij optreden zijn:

• Rekristallisatie
• Neiging tot gasopname
• Verbrossing
• Uitscheiding van precipitaten

Rekristallisatie                                                                                                                                                 Het eerste ongewenste effect bij het lassen is rekristallisatie. Bij koudomvormen ontstaat versteviging in het moedermateriaal, en deze wordt in de HAZ teniet gedaan. Hierdoor ontstaat een zone die minder versteviging heeft ondergaan dan in het omliggende moedermateriaal, en daar is de las dus zwakker. In de HSLA staalsoorten is lassen in sommige gevallen helemaal niet aangeraden, tenzij wordt voldaan aan zeer strenge eisen met betrekking tot voorverwarmen.

Neiging tot gasopname (waterstofbrosheid)
Vanwege de hoge temperatuur die bij het lassen ontstaat is er een grote neiging tot het opnemen van gassen. Zodra de temperatuur echter daalt, wordt het gas weer uitgescheiden. Deze uitscheiding vindt op dat moment plaats in de las, en hierdoor worden gasbelletjes gevormd die na het stollen in de las blijven. Dit heeft tot gevolg dat de las poreus is en mechanisch aanzienlijk minder.

Kleine hoeveelheden gas (vooral waterstof en stikstof) zijn zeer schadelijk voor de las. Door Lassen . Waterstof brosheid . Tosec BVwaterstof ontstaat zogenoemde waterstofbrosheid. Dit waterstof komt voort uit diverse omgevingsfactoren, waaronder roest, elektrodebekleding, enz. Waterstofbrosheid kan in eerste instantie op twee manieren voorkomen worden. Door met schone en droge materialen te werken is de hoeveelheid vocht in directe omgeving minimaal en wordt deze factor al zoveel mogelijk uitgesloten. Door vervolgens het smeltbad goed te beschermen tegen gasopname uit de lucht is dit effect .

Door voor te verwarmen kan de hoeveelheid waterstof in de directe omgeving van de las nog verder beperkt worden. De stolling verloopt langzamer en hierdoor heeft het gas de tijd om uit de las te ontsnappen.


Verbrossing
Door de ingebrachte warmte is in de HAZ een temperatuur geweest die verschillende faseovergangen in het staal heeft teweeggebracht. Deze faseovergangen zijn ongewenst en kunnen, zoals hierboven al genoemd zogenoemd martensiet en austeniet bevatten. Deze structuren zorgen voor plaatselijk hardingsverschijnselen en daar verliest het materiaal de oorspronkelijke (gewenste) eigenschappen. Door na het lassen spanningsarm te gloeien kunnen spanningen verlaagd worden en van eventuele martensitische plekken kan de kerftaaiheid verhoogd worden.

Normaalgloeien verhelpt het probleem van verbrossing. Het probleem bij normaalgloeien is dat de gehele constructie op relatief hoge temperatuur over een lange tijd gehouden moet worden. Dit is een duur proces en producten met grote omvang zijn moeilijk op temperatuur te houden.

Uitscheiding van precipitaten
Hierboven is het fenomeen verbrossing besproken. Uitscheiding van precipitaten zou ook onder deze noemer gebracht kunnen worden, op het punt na dat er geen blijvende fasetransformatie in het materiaal zit. M.a.w. het is een vorm van afschrikharden. Hierdoor komen “vreemde” atomen, zoals koolstof, los in het kristalrooster te liggen. Deze atomen zorgen voor inwendige spanningen en bemoeilijken hierdoor verdere vervorming.


Voorverwarmen
De voorverwarmtemperatuur van de plaat hangt af van vier verschillende factoren:
• Waterstofwaarde
• Koolstofequivalent
• Gecombineerde plaatdikte
• Warmte-inbreng

Waterstofwaarde                                                                                                                                                 Zoals hierboven aangegeven staat de waterstofwaarde en het koolstofequivalent tussen haken. Deze waarden die horen ook bij elkaar voor het bepalen van de voorverwarmtemperatuur. De waterstofwaarde komt tot stand door het gehalte aan neersmeltend waterstof (ml/100g neergesmolten lasmetaal). Deze wordt vervolgens onderverdeeld in een bepaalde klasse die samen met het koolstofequivalent een grafiek selecteert.

Koolstofequivalent                                                                                                                                     Het koolstofequivalent (Cev) is van belang voor het voorverwarmen van het staal. Deze waarde wordt berekend volgens onderstaande formule. Lassen . Berekenen van de koolstof equivalent . Tosec BV

De uitkomst van deze formule is opzich een losstaande waarde. Echter met deze waarde wordt de grafiek geselecteerd die nodig is voor de verwarmtemperatuur. Hogere Cev waarde behoeft namelijk ook een hogere voorverwarmtemperatuur, dit in verband met de uitscheiding van koolstof in staal (harde brosse martensietvorming).
Lassen . Harde brosse martensiet vorming . Tosec BV
Gecombineerde plaatdikte
Het voorverwarmen heeft tevens te maken met de gecombineerde plaatdikte van de te verbinden lasstukken. Deze wordt opgebouwd door de dikten van de plaat bij elkaar op te tellen. Voor stompe lassen is het voldoende om de twee dikten bij elkaar op te tellen, echter voor hoeklassen moet de basisplaat twee keer genomen worden, immers de warmte kan in drie richtingen weg (zie afbeelding).

Voorverwarmen is nodig zodra de gecombineerde plaatdikte >25 mm (in combinatie met de warmte-inbreng).

Warmte-inbreng                                                                                                                                          De warmte-inbreng van de las is de laatste variabele die benodigd is voor het uitlezen van de voorverwarmtemperatuur. Deze waarde wordt uitgedrukt in kJ/mm, en zoals hieruit is op te maken zal dit een uitkomst zijn van de gebruikte lasparameters. Bij voldoende warmte-inbreng vanuit het lasproces kan het voorverwarmen in sommige gevallen achterwege gelaten worden, en dit zal en aanzienlijke kostenbesparing opleveren.
Lassen . Warmte behandeling . Tosec BV
De totstandkoming van deze waarde gebeurd vanuit normbladen. Deze normbladen bevatten informatie m.b.t. het voltage, de stroomsterkte en de voortgangssnelheid van de lasser. In combinatie met het rendement van de lasmethode komt de warmte-inbreng (Q) tot stand.

Voorverwarmtemperatuur                                                                                                                   Zoals net al genoemd hangt de voorverwarmtemperatuur af van vier verschillende factoren:
Lassen . Voorverwarm temperatuur . Tosec BV
• Waterstofwaarde
• Koolstofequivalent
• Gecombineerde plaatdikte
• Warmte-inbreng

Deze vier waarden samen bepalen de uiteindelijke voorverwarmtemperatuur. H-waarde en Cev (4+5) heeft al bepaald welke grafiek gebruikt gaat worden, zie hiernaast. De grafiek is hier dus al gekozen. Door nu de gecombineerde plaatdikte en warmte-inbreng tegen elkaar uit te zetten is er een punt op de grafiek te zetten. Door nu naar links af te lezen is de uiteindelijke voorverwarmtemperatuur af te lezen.


Preventie door voorverwarmen                                                                                                               In het algemeen moet gezegd worden dat de las scheurt door het afkoelen en dus krimpen van het materiaal en de las. Door deze krimp komen er spanningen in het materiaal die zoveel kunnen oplopen dat het materiaal, of de las scheurt. Bij diepere lassen, waar dus meer lastoevoegmateriaal wordt gebruikt zal de krimp tevens toenemen. Bij betere staalkwaliteiten nemen de restspanningen toe. Door het product tot op een bepaalde temperatuur voor te verwarmen zijn er drie soorten lasfalen ten dele te ondervangen. Dit zijn:

• Stolscheuren op de hartlijn van de las (centerline cracking)
• Heat Affected Zone scheuren (HAZ-cracking)
• Stolscheuren haaks op de hartlijn van de las (transverse cracking)

Stolscheuren op de hartlijn
Stolscheuren die plaatsvinden op de hartlijn van de las komen voort uit drie verschillende, echter elkaar wel versterkende effecten. Vaak komen deze drie verschillen op eenzelfde manier tot uiting, en het is dus moeilijk om de precieze oorzaak van dit lasfalen te specificeren. Dit falen valt dus onder drie verschillende noemers.

Segregatie Lassen . Segregatie . Tosec BV
Ten eerste is er segregatie (ontmenging). Door het lassen smelt het moedermateriaal en hierin is een percentage aan legeringelementen opgelost. Deze legeringelementen hebben veelal een lagere smelttemperatuur dan het staal. Hierdoor stollen deze elementen dus ook later en komen zwakkere elementen in het hart van de las te leggen. Door het krimpen van het materiaal worden de zwakkere elementen uit elkaar getrokken en ontstaat er een scheur.

Om dit te voorkomen kan ervoor worden verkozen om de penetratiediepte te verkleinen en zo minder vreemde metalen in de las te verkrijgen. Op deze manier komen deze elementen niet in de las en zal deze manier van scheuren dus niet voorkomen. Een andere manier is, om lagen aan te brengen (oplassen) en op deze manier te voorkomen dat de elementen uit de moederplaat naar de las trekken.

Bij staal met hoog zwavelgehalte kan voorkomen worden dat het zwavel naar de las trekt, door gebruik te maken van mangaanhoudend lastoevoegmateriaal. Dit toevoegmateriaal gaat een verbinding aan met het zwavel en stolt. Mangaansulfide (MnS) stolt namelijk eerder dan staal en hierdoor gaat het niet segregeren naar de las.

Parelvormige scheurvorming Lassen . Parelvormige scheurvorming . Tosec BV
Deze scheur komt tot stand door de keuze voor een verkeerde vooropening en/of te diepe penetratiediepte. Het stollingsproces verloopt bij deze las vanuit de laskant, en hierdoor stolt het materiaal vanuit de buitenzijde van de las. De las groeit naar elkaar, maar hecht niet.

Dit lasfalen is te voorkomen door een andere diepte/breedte verhouding aan te nemen. Aangeraden wordt een diepte/breedte verhouding van √2:1.

Lassen . Holle las . Tosec BV
Het laatste lasfalen wordt veroorzaakt door een te holle las. Door de krimp die ontstaat bij het stollen komen er zulke hoge spanningen op dat de las reeds bij het lassen al kan gaan scheuren. Door de las convex uit te voeren is te voorkomen dat dit stolscheuren plaatsvindt. Theoretisch zal een convexe las zelfs iets minder bol worden. Holle lassen zijn een gevolg van te hoge lasspanning of te snelle voortloopsnelheid. Het iets lager aanpassen van deze parameters kan een holle las voorkomen, en daarmee de kans op spanningsscheuren.

Stollingscheuren op de hartlijn (2)
Het directe effect van voorverwarmen op bovenstaande stollingscheuren is moeilijk te bevatten. Een combinatie van plaatdikte, chemische samenstelling van het materiaal en niet te vergeten de lasser zijn de beïnvloedende factoren in dit proces. Toch zal voorverwarmen en daarmee het stollingsproces van de las gecontroleerd laten verlopen zeker een beduidend positief effect hebben op de kwaliteit van de uiteindelijk gemaakte las.

HAZ-scheuren Lassen . HAZ scheuren . Tosec BV                                                                                                                                             Dit type scheur wordt gekenmerkt doordat deze plaatsvindt direct naast de las. De scheur bevindt zich echter niet in de las, maar in het moedermateriaal. De warmte-inbreng die door de las in het materiaal gebracht wordt brengt op microscopisch niveau veranderingen aan. Ferriet wordt omgezet naar austeniet tijdens de las, en de afkoelsnelheid bepaald de eigenschappen van de HAZ.

Het fenomeen verbrossing is reeds besproken. Hetgeen het hier om gaat is het effect van het voorverwarmen op dit probleem. De vorming van martensiet uit austeniet is ongewenst en zal voorkomen moeten worden. De kritische afkoeltemperatuur is hier de bepalende factor. Door voor te verwarmen kan deze afkoeltemperatuur over de tijd verkort worden, en daarmee de vorming van martensiet tegengegaan worden.

Zoals eerder al genoemd heeft waterstof ook een grote invloed op de scheurvorming in de HAZ. Dit neemt in dit verhaal ook een belangrijke plaats in. Naast de vorming van ongewenst (bros) martensiet moet er tevens een hoeveelheid waterstof aanwezig zijn én er moet een spanning aanwezig zijn. Het ontbreken van één van deze drie factoren zal (in veel gevallen) voorkomen dat HAZ-scheurvorming ontstaat. De meest effectieve manier om dit scheuren te voorkomen is het verlagen van de hoeveelheid waterstof die het materiaal op kan nemen tijdens het lassen.

Voorverwarmen is voor waterstofscheuren een effectieve manier om de hoeveelheid gas die de las opneemt te verminderen. Dit is echter nog niet afdoende. Als het risico aanwezig is dat waterstofscheuren voor gaan komen zal er naverwarmd moeten blijven worden rond een temperatuur van ±200oC. Het gas heeft dan de mogelijkheid om uit de las te diffunderen en het scheuren zal niet plaatsvinden. Belangrijk is wel om te weten hoe lang er nog op de temperatuur van ±200oC moet gebleven moet worden. Waterstofgas diffundeert ongeveer met een snelheid van één cm per uur, bij ±200oC. Bij kamertemperatuur doet diezelfde centimeter er echter méér dan 48 uur over. Dit is ook de reden dat waterstofscheuren vaak (te) laat worden ontdekt en de gehele constructie opnieuw gecontroleerd moet worden.

Stolscheuren haaks op de hartlijn Lassen . Stolscheuren .Tosec BV                                                                                                         Bij stolscheuren die haaks op de hartlijn plaatsvinden is een vergelijkbaar proces in werking als bij HAZ-scheuren. Het hoofdzakelijke verschil zit in het lastoevoegmateriaal dat gebruikt wordt. Deze is bij dit lasfalen van grootste invloed. Door lastoevoegmateriaal te gebruiken dat aanzienlijk beter is dan het moedermateriaal is. Ook hierbij kan waterstof betrokken zijn, maar de hoofdoorzaak van dit scheuren ligt bij het toevoegmateriaal.

De spanning die het scheuren doet ontstaan komt dus voort uit het lastoevoegmateriaal. De hoge sterkte van het omliggende staal houdt het krimpen van het toevoegmateriaal tegen. Het stolt wel, maar de spanning kan de las niet kwijt in het materiaal, en komt zo op de las zelf. Deze kan de spanning niet ondervangen en de las scheurt in de dwarsrichting.

Preventie van dit scheuren kan gebeuren d.m.v. het nalopen van de aanwezige waterstof in de omgeving, en dit gehalte zien te verlagen, maar veelvoorkomender is het kiezen van een mindere kwaliteit toevoegmateriaal. Dit materiaal zal beter overeenkomen met het moedermateriaal en betere eigenschappen vertonen tijdens het stollen/krimpen. Dit moet natuurlijk wel overeenkomen met de gestelde eisen aan de las.


Vervorming(preventie)                                                                                                                              Naast alle voorgenoemde scheur problemen die ontstaan zijn bij het lassen moet er tevens rekening gehouden worden met de krimp en daarmee de vervorming die optreedt in het product. Hierbij zijn drie opties om de optredende vervorming op te vangen. Dit zijn:

• Lasgericht construeren
• Opvangen van spanning d.m.v. voorspannen
• Opvangen van spanning door mechanische technieken
• Nadien richten (mechanisch of thermisch)

De beste las is geen las. Daarom moet een las te allen tijde voorkomen worden, dit is helaas echter niet mogelijk. Om deze reden zal besproken worden welke maatregelen genomen kunnen worden en zo de vervorming zo goed mogelijk onder controle te houden. Een daarvan is de optredende vervorming ten gunste te gebruiken.


Kwaliteitsniveau van de las
Nadat de las gelegd is, is het van belang dat de las ook aan de gestelde eisen voldoet, m.a.w. of de las niet anders is dan op de tekening gespecificeerd. Na deze visuele controle is het veelal al voldoende. Mocht er echter toch een technische keuring op toegepast moeten worden, vanwege falen van de visuele controle of om dat het geëist wordt, dan zijn er meerdere mogelijkheden voor nadere keuring. Dit is onder te verdelen in niet-destructief of destructief onderzoek.