Werkstuk Natuurkunde Technisch verslag lassen

Transcriptie

1 Werkstuk Natuurkunde Technisch verslag lassen Werkstuk door een scholier 4825 woorden 15 oktober ,7 118 keer beoordeeld Vak Natuurkunde Technisch verslag lassen Inleiding Mijn tweede verslag alweer en mijn stage periode is ook alweer bijna voorbij. En dus ben ik toegekomen aan het maken van mijn technische verslag. Omdat ik veel met lassen te maken heb en omdat ik dat veel doe, heb ik besloten dat ik mijn technische verslag hierover zal gaan doen. Dit is een heel erg makkelijke manier van verbinden, en wordt dan ook vaak toegepast op vele manieren. Hoofdstuk 1 Geschiedenis De geschiedenis van het samenvoegen van materialen gaat enkele eeuwen terug, maar voor het einde van de 19e eeuw, was het enige beschikbare proces smeden. De Grieken wisten in de 1e eeuw v.chr. al hoe ze staal een warmtebehandeling konden geven, en het is bekend dat andere oude volken basis principes wisten van lassen. Smeden heeft zich snel ontwikkeld in de eerste helft van het 2de millennium, en in 1540, publiceerde Vannoccio Biringuccio het eerste Europese boek dat zich bezig hield met smeden en metallurgie, De la Pirotechnia. De vaklieden uit de Renaissance waren zeer geoefend in het proces, en de industrie groeide hard tijdens de volgende eeuwen. Met de ontdekking van de elektrische boog door Sir Humphrey Davy in 1801, en daaropvolgende ontdekkingen tijdens die eeuw, werd booglassen de meest gebruikte vorm van het metallurgisch verbinden van metalen. In 1865 werd een Engelsman genaamd Wilde het eerste patent op een lasproces toegewezen. De elektrische boog kreeg pas praktische toepassingen rond Tijdens dat decennium werd er veel vooruitgang geboekt in de booglas processen. Waar onder het gebruik van een metalen elektrode (in plaats van koolstof) en een geïsoleerd handvat, waardoor er handmatig gelast kon worden (gepatenteerd door de Russische wetenschapper Nikolas de Benardos in 1887). Daar op volgend werden er twee nieuwe lasprocessen ontwikkeld in de laatste twee decennia van de 19e eeuw, namelijk weerstandlassen en autogeenlassen. Autogeen lassen was aanvankelijk populairder vanwege de compactheid en relatief lage kosten. Maar in de loop van de 20e eeuw verdween het langzaam uit de industrie. Het werd grotendeels vervangen door booglassen, daar elektrodebekledingen werden ontwikkeld die de boog stabiliseerden en materiaal beschermde tegen onvolkomenheden. De Tweede Wereldoorlog bracht een grote toename in het gebruik van lasprocessen teweeg. De verschillende militaire machten probeerden te bepalen welk proces het beste was. De Britten gebruikten voornamelijk booglassen, ze hebben zelfs schepen gebouwd met compleet gelaste romp (wat uitzonderlijk was voor die tijd) genaamd de Libertyschepen. Ze hebben nog tot jaren na de oorlog dienst gedaan als Pagina 1 van 10

2 koopvaardijschepen. Tegenwoordig worden alle schepen gelast in plaats van geklonken. De Amerikanen twijfelden in eerste instantie, maar begonnen de voordelen van lassen in te zien toen het proces ze in staat stelde om snel hun schepen te repareren na een Duitse aanval op de haven van New York. In de jaren werd lassen steeds meer gebruikt. De toepassing van bekledingen werden steeds goedkoper in 1927 toen een uitdrijvingsproces werd ontwikkeld. Deze ontwikkeling leidde tot een enorme toename van de rol van booglassen in de jaren en in de Tweede Wereldoorlog. Tijdens deze jaren werden er verschillende grote ontdekkingen in het gebruik van automatisch lassen, wissel en gelijkstroom en bekledings typen. En ook werd er voor het eerst geëxperimenteerd met het gebruik van inerte beschermgassen. Dit om reagerende metalen als aluminium en magnesium te lassen. Wat weer leidde tot de uitvinding van twee nieuwe lasprocessen, Tungsten Inert Gas (TIG) lassen en plasmalassen. Een van de beperkingen van TIG lassen is dat het een lage neersmelt (in gewicht) per tijdseenheid heeft en dus niet erg geschikt om zware lassen te maken. Dit leidde tot de ontwikkeling van een proces met constant toegevoerde draad, Metal Inert Gas/Metal Active Gas (MIG/MAG) lassen, aangekondigd in Tijdens deze periode werden enkele belangrijke ontdekkingen gedaan, zoals het gebruik van metaalpoeder in de mantel van beklede elektroden, het gebruik van argon/helium gasmengsels en uiteindelijk het gebruik van het veel goedkopere kooldioxide. In 1985 debuteerde het gevulde-draad lasproces, waarmee de zelfbeschermende draadelektrode gebruikt kon worden zonder of met weinig gas en automatische apparatuur, wat resulteerde in een toename van de lassnelheden (lees neersmelt). De ontwikkelingen in de laswereld zijn verdergegaan, maar de nieuwe processen zijn altijd voor specifieke doeleinden ontwikkeld. Hoofdstuk 2 Voordelen en Nadelen Voordelen: Lasverbindingen zijn heel sterk, licht en stijf; Lasverbindingen zijn vaak eenvoudiger, goedkoper en sneller (geautomatiseerd) te realiseren dan andere verbindingstechnieken zoals bout- of klinkverbindingen: er dienen gaten geboord te worden, monteren duurt langer; Minder stromingsweerstand, dit is belangrijk voor de binnenkant van pijpen; Bestand tegen hoge temperaturen; Goede krachtsoverdracht (beter dan bijvoorbeeld klinknagels); Geen verzwakking van de constructie, in tegenstelling tot klinknagels en bouten, die de doorsnede verkleinen; Nadelen: Lasverbindingen zijn niet demonteerbaar; Bij het lassen treedt structuurveranderingen van gelaste materialen op, wat een verandering in de mechanische eigenschappen (sterkte, hardheid) van het materiaal veroorzaakt; Lassen en daarmee gepaard gaande sterke opwarming en afkoeling veroorzaakt krimp ; Alleen min of meer gelijke materialen kunnen aan elkaar gelast worden; Gelaste verbindingen kunnen zijn uitgevoerd als één geheel (stomp gelast), vermoeiingsscheuren lopen door de las Hoofdstuk 3 Lasprocessen Er zijn in de loop van de tijd vele verschillende lasprocessen ontwikkeld allen met verschillende kenmerken en toepassingen. Ze zijn echter in twee hoofdgroepen in te delen, weerstand en booglassen. Pagina 2 van 10

3 Er zijn natuurlijk nog meer lasvormen zoals: Smeltlassen: heeft als belangrijkste kenmerk dat de gebruikte materialen volledig worden gesmolten en niet alleen in deegachtige toestand worden gebracht zoals bij druklassen. Het smelten van de materialen kan op verschillende manieren worden gedaan; d.m.v. een elektrische boog, een chemische reactie of een laserstraal. Autogeen lassen: ook: gassmeltlassen, zuurstof-acetyleen lassen, wordt de warmte verkregen door het verbranden van een gas meestal acetyleen in combinatie met zuurstof. Deze twee gassen zorgen samen voor een vlamtemperatuur van meer dan 3100 C. De vlam wordt door de lasser gebruikt om een smeltbad in het werkstuk te creëren en om het apart aangevoerde toevoegmateriaal te smelten. De vlam zorgt tevens voor bescherming van invloeden van de omgevingslucht. Door de lage kosten van de apparatuur was het vroeger een veel gebruikt proces maar door de lage lassnelheid en de beperkte materiaal keuze heeft het nog maar een paar specifieke toepassingen. De installatie is wel erg polyvalent, vele materialen kunnen gelast worden, maar ook solderen of snijbranden is mogelijk. Autogeen lassen wordt dan ook nog in kleine of mobiele werkplaatsen gebruikt, of voor het lassen van dunne plaatdiktes. Booglassen met beklede elektrode: BMBE, Engels: shielded metal arc welding, SMAW wordt een elektrische boog getrokken tussen het werkstuk en de elektrode, deze boog zorgt voor de warmte die nodig is om het werkstuk en de elektrode te laten smelten. De elektrode bestaat uit een metalen kerndraad en een bekleding. De kerndraad geleidt de stroom en dient als toevoegmateriaal. Als de boog ontstoken is zullen de kerndraad en de bekleding gaan smelten. Door de stoffen die in de bekleding zijn toegevoegd komen er gassen vrij die helpen de boog in stand te houden en het vloeibare materiaal beschermen tegen de invloeden van de buitenomgeving. Ook vormt er uit de bekleding een slak die over de uiteindelijke las heen zit, ook voor bescherming tegen de invloeden van de buitenomgeving. Verder kan de bekleding extra legeringselementen bevatten, ijzerpoeder om het rendement van de las te verhogen, en gemakkelijk te ioniseren stoffen zodat de boog stabieler wordt. Booglassen met beklede elektrode is een veel gebruikte vorm van lassen. Dit omdat het enorm veelzijdig is door de vele soorten elektrodes die te krijgen zijn. De training voor de lasser en de apparatuur zijn ook redelijk eenvoudig en goedkoop. En je hebt geen logge grote Gasflessen nodig, krachtstroom en elektrodes zijn bij de meeste doe het zelf zaken te koop. Voor bedrijven is het echter minder rendabel dan MIG-lassen omdat de slak steeds weggebikt moet worden, en dat kost tijd. Er zijn drie grote types elektrodebekleding: 1. Cellulose, met een hoog gehalte aan cellulose in bekleding. Dit zorgt weliswaar voor veel rook en spatten tijdens het lassen, maar het lassen gaat snel en de las is relatief ongevoelig voor corrosie; 2. Rutiel, met een hoog gehalte aan SiO2 en TiO2. Dit lastype wordt het meest toepast, het zorgt voor lassen met goede mechanische sterkte, ook in vermoeiing; 3. Basisch, met een hoog gehalte aan krijt (calciumcarbonaat) en vloeispaat. Dit zorgt voor een zuiver schoon lasbad en een las met zeer laag waterstofgehalte 3.1 MIG/MAG-lassen MIG/MAG staat voor Metal Inert Gas/Metal Active Gas. Het zijn eigenlijk twee soorten maar omdat het enige verschil het gebruikte gas is wordt het toch als eenzelfde soort gezien. Bij deze twee lasprocessen wordt er tijdens het lassen continu een draad aangevoerd. Tussen deze draad en het werkstuk wordt de boog in stand gehouden. Het smeltbad wordt beschermd door een beschermgas. Bij MIG-lassen gaat het om een een inert gas (bijvoorbeeld argon of mengsels van argon met waterstofgas en helium); bij MAG om Pagina 3 van 10

4 een actief gas (bijvoorbeeld kooldioxide of argonmenggassen met Ar, CO2 en O2). Een inert gas reageert niet (met het smeltbad) en een actief gas wel, dus heeft een actief gas invloed op de samenstelling van de uiteindelijke las. Vaak worden er ook menggassen gebruikt tussen inerte en actieve gassen. MIG/MAGlassen is tegenwoordig het meest gebruikte lasproces door zijn veelzijdigheid en snelheid: zo'n 50 % van alle toevoegmetaal verkocht in België wordt voor dit proces gebruikt. Het is zo populair wegens de mogelijkheid tot mechanisatie en robotisatie, hoge flexibiliteit en hoge neersmelt. Er kan op drie manieren gelast worden: 1.Kortsluitboog (short arc), bestaande uit herhaalde kortsluitingen 2.Sproeiboog (spray arc), en 3.Pulsboog (pulsed arc). Bij MIG/MAG wordt een constante spanning gebruikt, i.t.t. TIG-lassen en lassen met beklede elektrode, waar een constante stroom wordt gebruikt. 3.2 TIG-lassen TIG is de afkorting voor Tungsten Inert Gas, GTAW = Gas Tungsten Arc Welding) en dankt zijn naam aan de Engelse naam voor wolfraam (tungsten) en het gebruik van een inert gas. Bij TIG-lassen wordt de warmte verkregen door een boog te trekken tussen een wolfraam elektrode en het werkstuk. Door de hoge smelttemperatuur van wolfraam (3410 C) (de temperatuur van het werkstuk ligt tussen de 6000 á 7000 graden, maar door de stroomrichting van het beschermgas en de vlamboog heeft de elektrode maar een derde van de warmte van het werkstuk.) is dit een niet afsmeltende elektrode. Het toevoegmateriaal wordt apart, handmatig, toegevoegd. Het toepassingsgebied van TIG-lassen is vooral hooggelegeerd staal of aluminium. Het wordt ook regelmatig gebruikt voor laaggelegeerd staal met dunne plaatdiktes daar de lassnelheid vrij laag is. Aluminium, aluminiumlegeringen, magnesiumlegeringen en aluminiumbronzen worden met wisselstroom (AC) gelast, de rest met gelijkstroom (DC). TIG lassen is de meest moeilijke vorm van lassen, dit komt omdat, in tegenstelling tot elektrode en MIG/MAG, je hier ook nog een vuldraad bij moet doen van hetzelfde materiaal als het las-materiaal en je een pedaal hebt om de stroom mee te bepalen. Of met een knop op de TIG-toorts. 3.3 Plasmalassen Zoals de naam al doet vermoeden wordt er bij plasmalassen gebruikgemaakt van een plasma. Het plasma wordt gevormd door een hoge elektrische spanning te creëren tussen een wolframelektrode en het werkstuk, hier langs wordt een gas gevoerd. Door het spanningsverschil wordt het gas elektrisch geleidend en ontstaat er een boog tussen elektrode en werkstuk. De boog moet beschermd worden tegen de invloeden van buiten af, dit gebeurt door een beschermgas. Plasmalassen is feitelijk een bijzondere vorm van TIG-lassen (zie hierboven). De verschillende types plasma-lassen zijn: Microplasmalassen, tot 15 A. Voor het lassen van zeer dunne plaat en dunne draden (vanaf 0,1 mm) Melt-in plasmalassen, 15 tot 200 A. Gelijkwaardig aan het TIG lassen, maar een stabielere boog, diepere inbranding. Keyhole plasmalassen, boven 100 A. Zorgt voor een grote en diepe inbranding en een hoge lassnelheid. Onderpoederlassen Onderpoederlassen (en: submerged arc welding, SAW) is een zeer productief proces met een elektrische boog die onder een laag poeder ligt. Het poeder vormt een slak die het smeltbad beschermt tegen de invloeden van de lucht. Bovendien kunnen hiermee de mechanische eigenschappen van de las worden Pagina 4 van 10

5 beïnvloed. De stroomsterktes bij onderpoederlassen kunnen heel hoog oplopen waardoor er een dikke draad gebruikt kan worden en de neersmeltsnelheid erg hoog komt te liggen. Overigens gebruikt men meestel draaddiameters van 2,4,3,2 en 4 mm. Door het gebruik van poeder kan er helaas maar in enkele posities gelast worden, namelijk horizontaal onder de hand, een staande hoeklas en horizontaal uit de zij. Naast het lassen met 1 draad zijn er veel verschillende varianten, onder andere met 2 of meer draden (twin, tandem, drie-draads... ) met een strip (0,5 mm dik en mm breed voor het oplassen van een cladlaag 3.4 Onderpoederlassen Het onder poederdeklassen, ook wel lassen met vast poeder of OP-lassen genoemd, berust op het principe van het booglassen, waarbij een boog verwekt wordt tussen de elektrode en het te lassen materiaal. Het maakt gebruik van twee afzonderlijke toevoegproducten; enerzijds een continu elektrode, die bestaat uit een draadhaspel met als dubbele rol deze van toevoegmetaal en als stroomgeleider; anderzijds een poeder, dit wordt uitgestrooid boven de boog om deze te bedekken en dat een soortgelijke functie heeft als de bekleding bij de gewone laselektrode. Een toestel, laskop wordt daartoe gebruikt en deze zorgt voor: Het onder elektrische spanning brengen van de draad door één van de uiteinden ervan door een sleepcontact te doen glijden. Dit contact is verbonden met één pool van de stroombron. De andere pool is verbonden met het te lassen werkstuk. Het uitstrooien van het poeder, rond het einde van de draad, van een bepaalde laag laspoeder opgeslagen in een trechter. Het afrollen, met een welbepaalde snelheid van de draad, door middel van aandrijfwieltjes, om aldus bij contact met het te lassen werkstuk een elektrische boog te doen ontstaan. Na het ontstaan van de boog en het smelten van het uiteinde van de draad en van het omringende laspoeder, gebeurt het afrollen van de draad met dezelfde snelheid als deze van het afsmelten zodat een stabiele boog in stand gehouden wordt. 3.5 Exothermisch lassen Bij het exothermisch lassen wordt gebruikgemaakt van een zeer snel verlopende chemische reactie, waarbij veel warmte vrijkomt. Hierdoor worden de te verbinden delen bij de naad vloeibaar, terwijl er tegelijkertijd met een gietkroes vloeibaar materiaal toegevoegd wordt. Het exothermisch lassen wordt onder andere gebruikt voor het aan elkaar lassen van spoorstaven en het verbinden van koperen draden. Bij dit laatste proces wordt de warmte opgewekt doordat aluminium koper reduceert, waarbij veel energie vrijkomt, en het koper vloeibaar wordt. Een ander proces is de reductie van aluminium door ijzer, de thermietreactie: Fe2O3(s) + 2Al(s) Al2O3(s) + 2Fe(s); ΔH = kj/mol. 3.6 Druklassen Druklassen is historisch gezien de eerste vorm van lassen, het vindt zijn oorsprong in het smidsvuur. Wellen of smeden genaamd. Het door hitte in een deegachtige toestand gebrachte metaal wordt vervolgens onder druk van hamerslagen aan elkaar gelast. Men onderscheid kouddruklassen en warmdruklassen. Bij kouddruklassen worden werkstukken zonder toevoeging van warmte, dus alleen onder invloed van (zeer grote) druk aan elkaar gelast. Overigens wordt dit procedé tegenwoordig als verouderd beschouwd en hierdoor wordt steeds minder vaak toegepast. Verder worden verschillende warmdruklassentechnieken beschreven. Pagina 5 van 10

6 Explosielassen Explosielassen is een uitermate gewelddadig proces dat alleen door gespecialiseerde bedrijven kan worden uitgevoerd. Met explosielassen, ook wel schokgolflassen genoemd, kunnen (zeer) ongelijksoortige metalen toch tot een volkomen intermetallische verbinding komen. Het wordt voornamelijk gebruikt om twee platen van verschillende materialen, zoals staal en aluminium, op elkaar te lassen. De twee platen worden met een bepaalde tussenruimte op elkaar gelegd en op de bovenste plaat wordt een explosieve laag aangebracht. Als deze lading tot ontploffen komt, worden de platen door de eenmalige schokgolf onder extreme druk met elkaar verbonden. Bij dit proces speelt smelthitte geen noemenswaardige rol. Bij explosielassen is de las zo sterk als de zwakste van de gebruikte onderdelen. Stiftlassen Stiftlassen wordt vooral gebruikt om kleine bouten (men spreekt dan ook wel van 'boutlassen'), stukken rond of andere kleine dingen op een plaat te bevestigen. De te lassen stift wordt in een pistool gebracht en bij het inschakelen van de machine wordt er kortstondig een elektrische boog tussen de stift en het materiaal getrokken. Als het materiaal en de stift zijn gesmolten wordt de stift met grote kracht het materiaal in geschoten. Door de aanwezigheid van een elektrische boog en een smeltbad hoort stiftlassen eigenlijk bij zowel druklassen als smeltlassen. 3.7 Weerstandlassen Weerstandlassen van vandaag de dag wordt met machines en elektriciteit gedaan. De warmte die nodig is om het materiaal in deegachtige toestand te brengen wordt verkregen door de weerstand die ontstaat op de overgang tussen de te lassen delen door er een zeer hoge stroom doorheen te jagen. Deze stroom overschrijdt de weerstand van het materiaal waardoor het smelt. Als het materiaal in deegachtige toestand is wordt er druk uitgeoefend op de lasplaats waardoor er een lasverbinding ontstaat. De lasspanning bij dit proces is slechts enkele Volt maar de stroomsterkte kan oplopen tot ampère. Belangrijke parameters bij het weerstandlassen zijn elektrodedruk/tijd/stroom en de elektrodegeometrie. Het vlak op de elektroden waartussen het materiaal wordt ingeklemd moet een zekere radius hebben. Hierdoor wordt oa.de lasdiameter bepaald. Puntlassen Puntlassen is tegenwoordig het meest voorkomende weerstandlasproces. Het vindt zijn toepassing onder andere bij het maken van overlapverbindingen in dunne plaat. Vooral de automobielindustrie maakt er op grote schaal gebruik van. De te verbinden delen worden tussen twee koperen elektrodes geleid waardoor een hoge stroom gaat lopen en tegelijkertijd worden de elektroden onder druk gezet waardoor een lasverbinding ontstaat. De elektroden zijn de belangrijkste delen van een puntlasmachine, deze moeten zo weinig mogelijk weerstand bieden aan de lasstroom en bestand zijn tegen de krachten die erop komen te staan. Daarom wordt er meestal gekozen voor koper/chroom legeringen daar dit een compromis levert tussen een lage soortelijke weerstand en hoge sterkte tegen vervorming die kan ontstaan door warmte en druk. Vanwege de hoge temperaturen die bij het proces vrij komen worden de elektroden meestal inwendig gekoeld met vloeistof (meestal met gewoon water). Rolnaadlassen Rolnaadlassen is te vergelijken met puntlassen, alleen worden de puntvormige elektroden vervangen door koperen rollen. Deze worden aangedreven door een elektromotor met vertraging waarvan de snelheid nauwkeurig in te stellen is. Door druk en een pulserende stroom door de rollen te sturen kan worden gelast. Door de snelheid in combinatie met het aantal laspulsen per tijdseenheid nauwkeurig in te stellen Pagina 6 van 10

7 kunnen veel lasvormen ingesteld worden. Denk hierbij bijvoorbeeld aan brandstoftanks van auto's. Vanwege de gewenste vloeistofdichtheid moeten de lassen elkaar overlappen. Ook kunnen, door anders in te stellen, (punt)lassen met een regelmatige afstand ten opzichte van elkaar worden gelegd. Rolnaadlassen wordt veel gebruikt in de radiator industrie en bij de productie van staal. Projectielassen Projectielassen is ook een vorm van weerstandlassen met het verschil dat er op de te lassen delen een kraagje is aangebracht. Deze verdikkingen zitten op de lasplaatsen en vormen een soort toevoegmateriaal. Na het indrukken door de machine in combinatie met een hoge lasstroom zijn deze verdikkingen geheel opgegaan in de las. Dit proces wordt onder andere veel toegepast in de automobielindustrie, bijvoorbeeld de op het plaatwerk gelaste moeren, onder andere te zien onder de motorkap van een auto. Drukstuiklassen Bij drukstuiklassen worden de twee voorwerpen met elkaar in contact gebracht. Men laat een elektrische stroom door de twee voorwerpen lopen. Deze zorgt voor een temperatuursverhoging in het contactvlak tussen de twee voorwerpen, zodat het metaal in het contactvlak smelt. De twee stukken worden dan met grote kracht tegen elkaar geduwd, zodat de twee voorwerpen aan elkaar verbonden worden. Deze methode wordt minder gebruikt dan het afbrandstuiklassen, omdat de kwaliteit (vooral in vermoeiing) lager is en bij dit proces een goede oppervlaktekwaliteit vereist is. Afbrandstuiklassen Dit proces is speciaal ontwikkeld voor het aan elkaar lassen van stukken rond, vierkant en profielen. Afbrandstuiklassen wordt ook toegepast in productielijnen in staalfabrieken om rollen staal aan elkaar te lassen als ze in bijvoorbeeld een beitserij worden gevoed. De te lassen delen worden na het inschakelen van de stroom afwisselend van en naar (of alleen naar)elkaar toegebracht, waardoor er bij aanraking kortsluiting ontstaat en vlak voor de aanraking een vlamboog. Dit veroorzaakt de hitte die nodig is om de te lassen delen in deegachtige toestand te brengen. Als de aanrakingsvlakken in de juiste toestand zijn worden ze met grote kracht op elkaar gedrukt waarna de lasverbinding ontstaat. Door dit aandrukken ontstaat een uitstulping aan de buitenzijden van de las die evt kan worden afgeschaafd (in geval van productielijnen in staalfabrieken). Bijkomend voordeel is dat in principe geen schermgas hoeft te worden gebruikt omdat eventuele oxides tijdens het stuiken naar buiten worden gedrukt. Bij afbrandstuiklassen wordt in de praktijk vaak gewoon aardgas gebruikt dat tijdens het lassen ontbrand en zo alle zuurstof verbruikt. Bijkomend voordeel hierbij is dat het procesvenster wordt vergroot, dwz dat er minder ver hoeft te worden gestuikt om toch een goede oxidevrije verbinding te krijgen. Zo kunnen hardere staalsoorten of dikkere plaat toch worden gelast. Laserlassen Laserlassen is een lasproces dat vooral wordt toegepast in de automobielindustrie. Industriële lasers hebben doorgaans een uitgaand vermogen -in de vorm van infrarood licht- dat ligt tussen de 2 en 10 kw. Dit vermogen wordt via optieken (lenzen en spiegels) gefocusseerd tot een laserspot van ongeveer een halve millimeter doorsnee. De energiedichtheid is zo hoog dat dit proces uitstekend geschikt is om grote penetratiedieptes te bereiken en toch zeer hoge voortloopsnelheden kan behalen. Voor een 2 mm dikke plaat staal waarbij gebruik wordt gemaakt van een 6 kw laser kan de lassnelheid oplopen tot zo'n 5 meter per minuut. Bij laserlassen ontstaat -indien het plaatmateriaal betreft- een gaatje dat meeloopt met de laser en zich continu sluit achter de spot. Deze manier van lassen wordt keyhole lassen genoemd. Een Pagina 7 van 10

8 ander groot voordeel van laserlassen is dat ondanks de hoge energiedichtheid toch met een relatief lage warmte-inbreng wordt gelast. Dat komt doordat de las zeer smal is en door de hoge energiedichtheid zeer snel. Slechts een kleine hoeveelheid metaal wordt hierdoor gesmolten. Dit biedt grote voordelen wanneer het aankomt op het lassen van zogenaamde hoge sterkte vervormingstalen zoals Dual Phase en TRIP staal omdat de warmte-beïnvloedde zone veel kleiner is en daardoor de kristalstruktuur zo min mogelijk wordt verstoord. Ook wordt veel minder spanning in de plaat gebracht waardoor minder vervorming optreedt na het lassen. Verder heeft laserlassen in carosseriën van auto's het voordeel dat de auto stijver wordt omdat een laserlas platen staal over een lijn met elkaar verbindt in plaats van op punten zoals bij puntlassen. Volkswagen heeft in zijn fabrieken grote aantallen laserlasstations (> 200). Omdat dit een grote investering betekent, volgen andere autofabrikanten mondjesmaat. Laserlassen worden in Nederland vooral toegepast bij Corus in IJmuiden bij de productie van staal. In beitsbaan 22 worden rollen staal aan elkaar verbonden alvorens deze worden gevoed in de productielijn. Corus Hyfo gebruikt een laserlasmachine voor de productie van buizen. Er wordt verder veel onderzoek gedaan naar laserlassen bij Corus Research development and technology in IJmuiden en aan de universiteiten van Twente en Delft. Lasersnijden is inmiddels de meest gebruikte techniek voor het snijden van vormen uit plaat in Nederland. Er is veel ontwikkeling op het gebied van laserlassen. Een van de grootste fabrikanten ter wereld van industriële lasers is de fa Trumph uit Ditzingen, Duitsland. De meest toegepaste lasers zijn CO2-lasers, waarbij het 'lasing medium' bestaat uit een mengsel van gassen, waaronder CO2. Een andere veel toegepaste laser is de YAG laser. Een YAG-laser is een laser gebaseerd op een Yttrium-aluminium-granaat kristal. Het kristal kan met verschillende scheikundige elementen gedopeerd worden, de lasers worden genoemd naar het gebruikte element. Doperen wil zeggen, dat typisch 1 % van de Yttrium atomen vervangen worden door een ander atoom b.v. Neodymium. De golflengtes zijn respectievelijk ca en 1000 nanometer. De CO2 laser wordt het meest gebruikt voor het lassen of snijden van staal. De YAGlaser kan worden gebruikt voor zowel staal als aluminium. Het voordeel van de laatste is de flexibiliteit, ook omdat de laserstraal kan worden geleid door een glasfiber en zo gemakkelijk op een robot kan worden geplaatst waar dit bij een CO2 laser moet gaan door een ingewikkeld stelsel van straalbuizen waarbij elke afbuiging van de straal moet worden bewerkstelligd door een koperen watergekoelde spiegel. Per kw is een CO2 laser echter goedkoper en de maximaal verkrijgbare vermogens zijn ook hoger. De kwaliteit van een in een CO2 laser opgewekte laserstraal is ook beter waardoor deze beter geschikt is voor snijden dan een YAG-laser. De nieuwste ontwikkeling op het gebied van lasers zijn zogenaamde disklasers waarbij het lasing medium in de vorm van een schijf is gemaakt zodat deze door opwarming minder wordt beïnvloed. De straal die uit de laser komt zal hierdoor minder last hebben van 'heen en weer zwaaien' tijdens zijn levensduur of tijdens een lasproces. Een andere ontwikkeling is de 'fiberlaser' die in theorie een oneindig hoog vermogen kan halen door het serieel schakelen van losse units. Bovendien is de straal kwaliteit hoger en de behuizing kleiner. De firma die de fiber laser ontwikkeld is echter niet Duits maar Russisch en wordt daarom niet omarmd door de belangrijkste autofabrikanten. 3.8 Wrijvingslassen Rotatielassen valt onder de categorie wrijving lassen. De geometrie van het te lassen onderdeel is bij deze methode bepalend.de te verbinden vlakken worden met een bepaalde druk tegen elkaar aan gedrukt.door een roterende beweging te maken worden de oppervlaktes warm en zullen deze plastificeren. Daarna worden de roterende materialen afgeremd, en zullen de materialen zich met elkaar verbinden. Pagina 8 van 10

9 3.9 Diffusielasprocessen Diffusielassen wordt weinig toegepast en is zo genoemd, omdat door de toenemende temperatuur de moleculen naar open plaatsen gaan (diffunderen) en zo de holten en poriën opvullen. Dit gebeurt voornamelijk op het grensvlak. Bij deze methode kunnen ook verschillende soorten materiaal met elkaar verbonden worden. De te lassen delen moeten na een mechanische voorbewerking zeer schoon gemaakt en onder druk in een inerte of vacuümomgeving tegen elkaar gehouden worden Elektronenbundellassen Hierbij wordt het werkstuk bestookt met een bundel elektronen. Dit is alleen mogelijk in vacuüm, zodat deze methode maar weinig gebruikt wordt. Voordeel van deze methode is dat de bundel (net als een elektronenbundel in een traditioneel TV-toestel) uiterst nauwkeurig kan worden gestuurd, en verder dat de beschermende oxidelaag zoals die bv voorkomt bij aluminium, ook verdampt en door afwezigheid van zuurstof ook niet meer opnieuw gevormd wordt tijdens het lasproces. Met elektronenbundels is het mogelijk om in zeer dikke materialen toch smalle lassen te maken, bv. een las met een breedte van 5 mm. in materiaal van 150 mm. dik. Net als bij laserlassen wordt hier gebruik gemaakt van de keyhole techniek. Hoofdstuk 4 Materialen Door alle technologische ontwikkelingen binnen de laswereld zijn er inmiddels een enorm groot aantal materialen te lassen. Staal is wel de meest gebruikte maar ook roestvast staal en non-ferro metalen (zoals aluminium) en zelfs sommige kunststoffen zijn uitstekend lasbaar. Wel vereisen sommige materialen speciale voorzorgsmaatregelen, bijvoorbeeld voorverwarmen, speciaal toevoegmateriaal of een warmtebehandeling achteraf. Ook zijn lang niet alle lasprocessen bruikbaar voor alle materialen. Hoofdstuk 5 Kwaliteit De laatste decennia is het accent van ontwikkelingen in de laswereld vooral komen te liggen op kwaliteitsverhoging. Dit kan gebeuren door het ontwikkelen van specifieke lasprocessen, maar gebeurt vooral door het optimaliseren van de bestaande processen en de opleiding van lassers. Kwaliteitscontrole van lassen gebeurt vaak d.m.v. röntgenonderzoek of bijvoorbeeld met ultrasone apparatuur. Er zijn nog vele andere onderzoeksmethoden. Zij hebben alle tot doel naar het inwendige van de las te kijken. Dit noemt men niet destructief onderzoek (ndo). In die gevallen waar ndo niet toepasbaar is wordt ook wel destructief onderzoek gebruikt. Men last dan bijvoorbeeld proefstroken mee waar dan buigproeven/trekproeven enz. van kunnen worden gemaakt Hoofdstuk 6 Veiligheid Bij het lassen is, zoals bij ieder ander productieproces, de veiligheid van groot belang. De gloeiende metaalspetters kunnen brandplekken geven. Daarom zijn lange handschoenen en eventueel een beschermend schort nodig. Ook mag er geen brandbaar materiaal in de omgeving liggen. De vlamboog geeft een zeer fel licht af, met vooral schadelijke UV-stralen. Een laskap met een donker glaasje beschermt de ogen en het gezicht. Er komen ook schadelijke gassen vrij (onder andere ozon), het heeft daarom de voorkeur dat er geforceerde ventilatie is (dat de lucht wordt weggezogen). Bronvermelding Ik heb het internet gebruikt voor informatie, doormiddel van begrippen in te toetsen bij google.nl zoals TIG lassen en kwam toen de volgende site tegen; Ik heb voor een aantal andere dingen ook moeten zoeken op het internet, maar ik weet niet meer zo 1,2,3 Pagina 9 van 10

10 welke site dat precies was. Voor de technieken heb ik de informatie bij collega s gevraagd, en in de schoolboeken gekeken en overgetypt. Verder ben ik na de bibliotheek geweest een daar een dun boekje gevonden over de historie van het ontstaan van lassen dit heb ik daar gekopieerd en meegenomen, de titel van het boek heb ik niet opgeschreven. Pagina 10 van 10