Hoe aluminiumlegeringen voor het lassen worden voorbereid

Reiniging vóór het lassen is essentieel voor de kwaliteit van lasnaden in aluminium en aluminiumlegeringen. Aluminium oxideert gemakkelijk en vormt een dichte, harde oxidefilm die vocht opneemt. Deze film belemmert een goede versmelting en is een bron van porositeit en insluitsels. Ook olie, roest, kalkaanslag en andere verontreinigingen kunnen poriën veroorzaken. De draad en de lasverbinding moeten daarom grondig worden gereinigd om oxide en olie te verwijderen. De drie belangrijkste methoden zijn ontvetten, chemisch reinigen en mechanisch reinigen.

1. Ontvetten

Verwijder de olie van de vuldraad en het lasgebied met benzine, alcohol, aceton, ethylacetaat, tetrachloorkoolstof of een ander geschikt oplosmiddel. Reinig de groef en een strook van 30–50 mm aan weerszijden.

2. Chemische reiniging

Zure en basische oplossingen reageren met olie, vuil, roest, kalkaanslag en oxide, waardoor oplosbare producten ontstaan en het metalen oppervlak van het werkstuk en de draad bloot komt te liggen.

Voor een grondige chemische reiniging:

1. Eets het werkstuk en de draad gedurende 10–15 minuten in een 8%–10% NaOH-oplossing bij 40–60 °C.
2. Spoel ongeveer 2 minuten af onder koud water.
3. Neutraliseer in een 30% per volume verdunde salpeterzuuroplossing. Er mogen geen gele of zwarte vlekken achterblijven.
4. Spoel het 2–3 minuten af onder water van 50–60 °C en schrob het met een borstel met harde haren.
5. Laat het ongeveer 30 minuten drogen in een oven bij 100–150 °C.

Als het werkstuk te groot is om volledig onder te dompelen, verwijder dan de folie op de betreffende plek:

1. Verwarm de groef en een strook van 30–50 mm aan weerszijden tot 80–100 °C met een oxyacetyleenvlam.
2. Veeg deze oppervlakken af met een NaOH-oplossing met de code 10%–15%. Zodra ze wit beginnen te worden, neutraliseer je ze met een verdunde salpeterzuuroplossing met de code 30%.
3. Spoel het grondig af onder koud water.
4. Laat het werkstuk aan de lucht drogen.

Zowel de temperatuur als de concentratie van de oplossing mogen niet te hoog zijn. Bij een te heftige reactie ontstaat er een witte laag die het lassen belemmert. Resten van de oplossing moeten worden weggespoeld om plaatselijke putjesvorming en een kortere levensduur te voorkomen. Dankzij verbeteringen in de productie van lasdraad is chemische reiniging van moderne lasdraad over het algemeen niet meer nodig.

3. Mechanische reiniging

Met mechanische methoden worden oxidefilms, corrosieproducten en walshuid verwijderd. Deze methoden worden vaak toegepast bij grote werkstukken, lange productiecycli, meerlaagse lasnaden of hernieuwde vervuiling na chemische reiniging.

Ontvet eerst met benzine, alcohol, aceton of een ander organisch oplosmiddel. Gebruik vervolgens een roestvrijstalen staalborstel of schraper om het oxide binnen 50 mm aan beide zijden van de groef te verwijderen totdat de metaalglans zichtbaar wordt. Gebruik geen schuurpapier of een slijpschijf: zacht aluminium kan schuurdeeltjes vasthouden die later lasfouten veroorzaken. Veeg na het mechanisch reinigen het eindvlak en beide zijden van het lasgebied af met aceton of alcohol om resterende oxidelaag, olie en andere verontreinigingen te verwijderen.

Mechanische reiniging is eenvoudig, maar over het algemeen minder effectief dan chemische reiniging en het is moeilijk om oxide van de lasdraad te verwijderen. Het gebruik van beide methoden levert het beste resultaat op, hoewel niet-kritische werkstukken soms ook na alleen ontvetten kunnen worden gelast.

Er moet onmiddellijk met het lassen worden begonnen, omdat zich tijdens de opslag een nieuwe oxidefilm vormt. De tijd tussen het reinigen en het lassen mag niet langer zijn dan 4 uur; anders moeten de onderdelen opnieuw worden gereinigd. Deze eis is vooral van belang bij een hoge relatieve luchtvochtigheid. Elektrochemisch gepolijste aluminiumdraad blijft in de lucht relatief lang bruikbaar en bijna zes maanden wanneer deze in plastic is verpakt.

4. Steunbalken

Aluminium heeft een lage sterkte bij hoge temperaturen – slechts 10 MPa bij 370 °C – waardoor een las kan instorten of doorbranden. Vaak wordt een steunstaaf van grafiet, roestvrij staal of koper gebruikt om het gesmolten metaal te ondersteunen en tegelijkertijd volledige doordringing mogelijk te maken. Een koperen steunstaaf mag de las niet verontreinigen: als de boog deze raakt, kan er een aluminium-koperlegering ontstaan, waardoor een broze, corrosiegevoelige zone ontstaat. Frees een gebogen groef direct onder de lasnaad om de laswortel een degelijk profiel te geven.

De onderlaag moet bovendien de wortel koelen, waardoor de door warmte beïnvloede zone wordt verkleind en de eigenschappen van de verbinding worden verbeterd. Een watergekoelde koperen staaf zorgt voor een uitstekende koeling, terwijl roestvrij staal het slechtste koeleffect heeft.

5. Lasopspanningen

Met de juiste opspanningen kunnen snel herhaalbare, hoogwaardige lasnaden worden geproduceerd. Ze verminderen de noodzaak van hechtlassen, verbeteren de pasvorm en vereenvoudigen het lasproces. Het ontwerp moet de klemkracht gelijkmatig verdelen, goede toegang voor de lasbrander bieden, eenvoudig te verwijderen zijn en zo eenvoudig en praktisch mogelijk blijven.

6. Voorverwarmen

Aluminiumlegeringen die niet warmtebehandelbaar zijn, hoeven over het algemeen niet te worden voorverwarmd, terwijl warmtebehandelbare legeringen er baat bij kunnen hebben. Voorverwarmen verwijdert oppervlaktevocht, vermindert temperatuurgradiënten door langzame opwarming en afkoeling, vermindert de neiging tot vervorming, onvoldoende penetratie, porositeit en scheurvorming, verhoogt de verplaatsingssnelheid en verkort de tijd dat gesmolten aluminium op hoge temperatuur blijft, waardoor het verlies aan legeringselementen wordt beperkt.

Onderdelen die dikker zijn dan 8 mm moeten doorgaans worden voorverwarmd. Gebruik een temperatuur van 100–300 °C, omdat een te hoge temperatuur de lassterkte en de corrosiebestendigheid vermindert. Het voorverwarmen kan worden uitgevoerd met een oxyacetyleenvlam of in een oven en moet ongeveer 150 mm aan elke kant van de lasnaad bestrijken. Bij verbindingen tussen onderdelen met ongelijke diktes mag de dunnere kant niet worden voorverwarmd.

Milieueisen

Het lassen van aluminium is gevoelig voor de omgevingstemperatuur en luchtvochtigheid. De aanbevolen omgevingstemperatuur bedraagt minimaal 8 °C, bij een relatieve luchtvochtigheid van maximaal 80%.