MIG versus TIG versus wrijvingsroerlassen voor aluminium

Omdat aluminiumlegeringen zo op grote schaal worden gebruikt, omvatten de lasprocessen hiervoor tegenwoordig onder andere puls-gasbooglassen, AC-gas-wolfraambooglassen (TIG) en wrijvingsroerlassen.

Aluminiumlegeringen zijn over het algemeen goed vervormbaar, zowel warm als koud, en goed lasbaar, en kunnen worden verbonden met behulp van conventionele smeltlasprocessen. Veelgebruikte methoden zijn onder meer lasen met gasbescherming, argonbooglassen, plasmabooglassen, weerstandslassen en elektronenstraallassen. Processen met een hoog thermisch vermogen, geconcentreerde energie en effectieve bescherming zijn hiervoor bijzonder geschikt.

Apparatuur voor het spoorvervoer wordt momenteel voornamelijk gelast met behulp van geautomatiseerde lasprocessen onder beschermgas. Geavanceerde methoden, zoals hybride laser-booglassen, bevinden zich nog in de ontwikkelingsfase en worden momenteel op beperkte schaal getest.

MIG-lassen

Apparatuur

Een MIG-systeem bestaat hoofdzakelijk uit een stroombron, een regelaar, een draadaanvoerapparaat, een laspistool, een kabelassemblage en een aardingskabel.

Kenmerken

MIG biedt een hoge productiviteit, en MIG met hoge stroomsterkte is met name geschikt voor dikke platen. De vervorming is na het lassen iets groter, en de kwaliteit hangt deels af van de prestaties van de apparatuur. Het beheersen van porositeit in de lasnaad is het belangrijkste aandachtspunt. Waterstof kan vanuit verschillende bronnen binnendringen.

Metaaloverdrachtsmodus

De drie overdrachtsmodi zijn kortsluiting, spuitlassen en geprojecteerd spuitlassen. Bij kortsluiting wordt gebruikgemaakt van een korte boog met een knallend geluid en een geringe penetratie. Deze methode wordt voornamelijk gebruikt voor hoek- of stootverbindingen in wanden van 1–2 mm dik, met een lage stroomsterkte en draad van 0,8 of 1,0 mm. Bij de sproei-overdracht is de boog langer en gaat deze gepaard met een fluitend geluid; dit leidt tot een smalle, diepe vingerachtige penetratie; onvolledige versmelting aan de zijkanten, porositeit en scheuren kunnen het gevolg zijn. Bij de geprojecteerde spuitmodus is de boog iets langer en klinkt er een zacht knallend geluid. Deze modus produceert een komvormig penetratieprofiel en levert betere mechanische eigenschappen op dan zowel de ondiepe penetratie bij kortsluiting als de vingervormige penetratie bij spuitlassen.

Voor het MIG-lassen van aluminium wordt over het algemeen het gebruik van een geprojecteerde spuitstroom aanbevolen.

Factoren die van invloed zijn op de kwaliteit

Argon is het gebruikelijke beschermgas; Ar-He-mengsels kunnen het rendement verhogen en de porositeit verminderen. De draadaanvoersnelheid, de hoek van het laspistool, de verplaatsingssnelheid en de hoogte van het mondstuk moeten worden geregeld. Gebruik een PTFE- of nylonvoering in plaats van een metalen veervoering, en gebruik geen gekartelde aandrijfrol.

Opmerking: 1.L = eerste laslaag; 2.L = tweede laslaag; de lasdraad komt overeen met het basismetaal; het beschermgas is Ar; G = laslaag aan de achterzijde.

Groove Design

De geometrie van de lasnaad wordt bepaald door de materiaaldikte en het constructieontwerp. De groefhoeken bij aluminium moeten groter zijn dan bij staal, omdat er zich gemakkelijk defecten aan de laswortel kunnen vormen; de grotere opening zorgt voor betere omstandigheden aan de laswortel.

In de horizontale stand richt je het pistool in de rijrichting onder een hoek van 5°–20° ten opzichte van de verticaal, waarbij de draad naar de kant is gericht die de warmte het sterkst afvoert.

Bij materiaal dat dikker is dan 8 mm zijn meerdere lasgangen nodig. De grondlasgang is van cruciaal belang, omdat veel lasfouten bij aluminium zich aan de laswortel voordoen. Voer deze snel uit met een smalle lasvoet, zodat het aangebrachte metaal de laswortel niet bedekt en er geen fouten in blijven zitten.

TIG-lassen

Apparatuur

Een TIG-systeem bestaat hoofdzakelijk uit een lasbron, een regelaar en een lastoorts.

Kenmerken

TIG is geschikt voor dun plaatwerk en zorgt voor weinig vervorming, een lage porositeit en een hoge kwaliteit bij veeleisende producten. Gebruik AC-TIG met gasbescherming aan de achterzijde. De negatieve halve cyclus verwijdert de oxidefilm, terwijl de positieve halve cyclus oververhitting van het wolfraam voorkomt. Typische oorzaken van porositeit zijn argon met een lage zuiverheid, vervuilde draad of groeven, ondoeltreffende gasafscherming, ongeschikte parameters, een te ver uitgestoken elektrode en een te lange of onstabiele boog.

Werkwijze

De gebruikelijke techniek voor een rechtshandige lasser is het lassen met de voorhand: houd de toorts in de rechterhand, de draad in de linkerhand, kantel de toorts 20° naar rechts en voer de draad onder een hoek van 15° ten opzichte van het werkstuk naar het smeltbad toe.

Maak eerst een smeltbad met de boog. Voer de draad er van onder de boog in met een herhaalde heen-en-weerbeweging. Beweeg de draad niet te ver onder de boog, anders daalt de temperatuur van het smeltbad. Smelt het uiteinde van de draad in de voorrand van het smeltbad en houd de draad binnen de beschermende gaswolk.

Wrijvingsroerlassen

Apparatuur

Het proces wordt uitgevoerd door een roterend gereedschap dat bestaat uit een geprofileerde pen, een houder en een cilindrische schouder.

Principe en kenmerken

Het roterende gereedschap brengt wrijvingswarmte over naar de verbinding, waardoor het materiaal in een geplastificeerde thermoplastische toestand komt terwijl het gereedschap langs de naad beweegt. In het begin draait de geprofileerde pen snel rond en dringt deze de verbinding binnen. Door wrijving tussen de pen en het metaal ontstaat een thermoplastische laag, terwijl contact met de schouder voor extra warmte zorgt. Het geplastificeerde metaal verplaatst zich continu van de voorkant van het gereedschap naar de achterkant en vult de holte. De laszone ondergaat compressie, wrijvingsverwarming, plastische vervorming, overdracht, diffusie en herkristallisatie.

Voordelen zijn onder meer:

1. Verbinden van halfgeleiders.
2. Weinig of geen vervorming.
3. Geschiktheid voor het verbinden van moeilijke materialen zoals hoogwaardig aluminium, gietstukken en composietmaterialen.
4. Geen beschermgas.
5. Uitstekende mechanische eigenschappen, met name wat betreft de vermoeiingsweerstand.
6. Geen schadelijke rook, infraroodstraling of ultraviolette straling.
7. Hoge rijsnelheid.
8. Geen fouten bij het smeltlassen, zoals poriën en scheuren.
9. Normaal gesproken is er geen voorbereiding van de lasnaad nodig in het verbindingsgebied.
10. Er zijn geen kolomvormige korrels in de verbinding; door plastische vervorming worden de korrels fijner.

Beperkingen zijn onder meer:

1. Geen lasversterking; de uiteinden van het werkstuk moeten een stootverbinding vormen en er mogen geen hoeklasnaden worden aangebracht.
2. Driedimensionale gebogen oppervlakken kunnen momenteel niet worden gelast.
3. Door het uitstekende gereedschap kan er een uitgangsgat ontstaan aan het uiteinde van de verbinding.
4. Een steunconstructie moet de wrijvingskracht kunnen weerstaan.
5. Afwijkingen in de gewrichten en spleten moeten nauwlettend in de gaten worden gehouden.
6. Het gebruik in de productie is momenteel beperkt tot lichte metalen.