Waarom ontstaat er porositeit in aluminiumlassen?

Porositeit is een van de meest voorkomende defecten in lasnaden van aluminium en aluminiumlegeringen. Waterstof is hierbij het belangrijkste gas. Het kan vanuit vocht in de atmosfeer, het beschermgas, de oxidefilm, de lasdraad of het oppervlak van het werkstuk in de lasboog terechtkomen en vervolgens ingesloten raken wanneer het lasbad stolt.

Waarom waterstof wordt opgesloten

De oplosbaarheid van waterstof in aluminium daalt van ongeveer 0,69 ml/100 g in vloeibaar aluminium tot 0,036 ml/100 g in vast aluminium, een afname van ongeveer een twintigvoud.

Zuiver aluminium is gevoeliger voor waterstofporositeit dan Al-Mg-legeringen, omdat de kritische partiële druk van waterstof, p_H2, is lager. Een gasgehalte dat in zuiver aluminium poriën vormt, kan daarom in een Al-Mg-las onder de drempelwaarde voor poriënvorming blijven.

Waar komt de waterstof vandaan?

• Sfeer en beschermgas: Waterdamp kan in de boog ontleden en waterstof afgeven.
• Oxidefilms: Aluminiumoxide neemt gemakkelijk vocht op. Het losse oxide op Al-Mg-legeringen kan zelfs nog meer water vasthouden.
• Verontreiniging van draad en werkstuk: Olie, vuil en corrosieproducten zorgen er allemaal voor dat er meer waterstof beschikbaar komt.

Bij MIG-lassen en TIG-lassen wordt waterstof op verschillende manieren opgenomen, omdat de omstandigheden van de lasboog en de druppeloverdracht verschillen. Bij TIG-wortellassen kan achtergebleven oxide aan de wortel geconcentreerde poriën veroorzaken. De verdeling van de poriën en veranderingen in de kleur van het oxide kunnen helpen om deze oorzaak vast te stellen. Poriën direct onder het oppervlak kunnen later als blaasjes zichtbaar worden.

Waarom bubbels niet kunnen ontsnappen

Aluminiumlasmetaal koelt ongeveer vier tot zeven keer sneller af dan lasmetaal van koolstofstaal. Hoewel aluminium een lagere dichtheid heeft, waardoor luchtbellen gemakkelijker naar boven kunnen stijgen, verkort de snelle stolling de tijd die de luchtbellen hebben om te ontsnappen. Waterstofbellen die pas laat ontstaan, worden daardoor in de las ingesloten.

Hoe porositeit in aluminiumlasnaden te voorkomen

1. Houd het werkstuk, de lasdraad en het beschermgassysteem droog. De bron adviseert argon met een vochtgehalte van minder dan 0,08%.
2. Verwijder oxide, olie en andere verontreinigingen vlak voor het lassen. Voor het handmatig TIG-lassen van 1,8 mm dik LF3-plaat adviseert de bron om een 20 mm breed gebied af te schrapen en een omgekeerde V-vormige lasnaadvoorbereiding toe te passen.
3. Kies parameters waarbij gas kan ontsnappen. Bij TIG-lassen is het over het algemeen gunstig om een hogere stroomsterkte, een hogere lasverplaatsingssnelheid en een lagere totale warmte-inbreng te hanteren. Bij MIG-lassen zijn mogelijk een lagere lasverplaatsingssnelheid en een grotere warmte-inbreng nodig om de levensduur van het smeltbad te verlengen.
4. Zorg indien nodig voor voldoende voorverwarming, met name bij dikke of sterk warmtegeleidende werkstukken.

Een effectieve beheersing van de porositeit is een geheel van factoren: droge verbruiksartikelen, schone oppervlakken, stabiele afscherming en een thermische cyclus die waterstof de tijd geeft om het bad te verlaten.