Lashandleiding

Lassen (algemeen)

Definitie

Onder het begrip 'lassen' verstaat men het verbinden van materialen door warmte in het materiaal te brengen zodat de materialen aan elkaar smelten.

De lasmethoden kan men in twee hoofdgroepen indelen:

• Smeltlasprocessen
• Druklasprocessen

Enkele voorbeelden van smeltlasprocessen zijn:

• beklede-elektrodelassen
• MAG/MIG-lassen
• autogeenlassen
• TIG-lassen
• poederdeklassen
• laserlassen

Lasnaadvormen

De plek waar je twee materialen aan elkaar last heet de lasnaad. De lasnaad wordt gevult met een lasrups. De lasverbinding is sterker als de smeltzone dieper is (grotere inbrandingsdiepte). Een diepere smeltzone krijg je door de lasnaad voor te bewerken:

• De te lassen naad dieper en breder te maken (met de slijptol)
• De te lassen delen met een (lucht)spleet ertussen aan elkaar te lassen.

Men gebruikt dan ook verschillende lasnaden.

Stompe lasverbindingen

Bij een stompe lasverbinding worden de produktdelen over de volle doorsnede omgesmolten, waardoor een spleetloze verbinding ontstaat.

Enkele belangrijke naadvormen zijn:

• T-naad
• I-naad
• V-naad
• X-naad
• halve V-naad en K-naad
• buitenhoeknaad

Stompe lasverbindingen hebben het voordeel dat het sterke lasverbindingen zijn. Dit komt door de vloeiende overgang tussen het materiaal en de las. Het nadeel van de stompe lasnaad is dat bijna altijd een voorbewerking van de lasnaad nodig is. Dit doen we niet bij Euros zodat we veelal de T-naad en de I-naad gebruiken.

Niet-stompe lasverbindingen

Bij een niet-stompe lasverbinding is het contactvlak tussen de verschillende onderdelen niet geheel aan elkaar gelast. Dit maakt de verbinding tussen de beide materialen minder sterk. Het voordeel is dat er meestal geen voorbewerking nodig is. De belangrijkste niet-stompe lasverbindingen zijn:

• binnenhoeklas
• overlaplas
• randlas
• voeglas
• gatlas

Lasposities of lasstanden

Kleine laswerkstukken leg je zodanig neer dat de laslaad goed toegankelijk is met de laselektrode of de lastoorts. Als de lasnaad horizontaal ligt, blijft het gesmolten metaal ook liggen. Als je echter aan staalconstructies, scheepssecties en pijpleidingen last krijg je te maken met diverse posities van de lasnaad.

De verschillende lasposities zijn onder te verdelen in:

• horizontaal of 'onder de hand'
• horizontaal/verticaal of 'uit de zij'
• verticaal (neergaand of stapelend)
• boven het hoofd
• pijplaswerk

Krimp en vervorming

Bij lassen hebben we te maken met grote plaatselijke temperatuursveranderingen. Bovendien is een deel van het metaal tijdens het begin van de afkoelperiode nog in de smeltfase. Bij afkoeling van staal vanuit de smeltfase naar omgevingstemperatuur ontstaat een krimp die ruim 7% van het volume bedraagd. De krimp in één richting is ongeveer 2,5%. De sterke krimp van de las zorgt voor een duidelijk zichtbare vervorming van je laswerkstuk. De las veroorzaakt naast deze vervormingen ook krimpspanningen.

Factoren die de krimpverschijnselen bij het lassen positief beïnvloeden

Belangrijke stelregels om een relatief lage krimp te bereiken zijn:

• Breng zo min mogelijk warmte in het metaal. Dus: Houdt het lasvermogen laag en las met een hoge snelheid.
• Een hoge afkoelsnelheid heeft weinig krimp tot gevolg.
• Leg zo min mogelijk lassen op een lasnaad
• Als je meerdere lassen op een lasnaad legt doe dit dan kort achter elkaar zodat het metaal heet blijft.
• Zorg voor een smalle lasnaad en een smalle las.
• Verwarm het product voor (vereist bij gietijzer)

Vormverandering ten gevolge van krimp

Krimp veroorzaakt in dunne materialen over het algemeen veel vervorming, terwijl bij dikke plaat de krimp voor een deel in inwendige spanningen in het materiaal worden omgezet. Enkele kenmerkende vervormingsvormen zijn:

• Schaarwerking
• hoekverdraaiing
• Plooiing en doorbuiging

Schaarweking ontstaat door dwarskrimp van de las. Schaarwerking kun je voorkomen door vooraf de onderdelen op voldoende plaatsen aan elkaar te hechten met hechtlassen. Bovendien kan een doordachte lasvolgorde de schaarwerking voorkomen.

Hoekverdraaiing ontstaat altijd als je maar aan één kant van de lasnaad last. Hoekverdraaiing is dus te verhelpen door ook aan de andere zijde te lassen. Hoekverdraaiing voorkom je niet door de onderdelen gedurende het lassen (met lijmklemmen) aan elkaar vast te zetten.

Plooiing en doorbuiging wordt veroorzaakt door krimp in lengterichting van de las. Deze vervorming is zeer hinderlijk en moeilijk te voorkomen. Een remedie hiertegen is het gebruik van dikkere plaat omdat plooiing en doorbuiging eerder optreedt bij dunne plaat.

De elektrische vlamboog

Kenmerken

Bij diverse booglasprocessen worden de metalen delen van een werkstuk op de verbindingsplaatsen tot smelten gebracht door middel van een elektrische vlamboog. De vlamboog is vergelijkbaar met een continue vonk. De vlamboog komt tot stand tussen een stroomdoorvoerende elektrode en het metalen werkstuk.

Hierbij worden twee systemen toegepast:

• De metalen elektrode smelt af en het afsmeltende metaal vult de lasnaad of vormt een lasrups.
• De metalen elektrode smelt niet af. Eventueel moet je met de hand metaal toevoegen en af laten smelten om de lasnaad te vullen.

Wij richten ons hier alleen op het elektrisch booglassen met afsmeltende elektrode.

Fysische verschijnselen in de vlamboog

In de vlamboog vindt transport van elektrische lading plaats tussen twee elektrische geleiders in een gasatmosfeer. Er wordt dus een stroom gemeten. Dit is mogelijk omdat een voldoende groot spanningsverschil tussen beide polen (elektrode en product) wordt aangelegd. Gassen zijn slechte elektrische geleiders. Dat de vlamboog in stand blijft, is het gevolg van ionisatie van het gas in de boog. Ionisatie betekent dat elektronen van neutrale gasatomen worden afgesplitst. Deze atomen zijn dan niet meer elektrisch neutraal, maar positief geladen ionen geworden. Eén voorwaarde is, dat er een voldoende groot potentiaalverschil tussen de polen (elektroden) aanwezig is. Hierdoor ontstaat in de boog een elektrisch veld.

Onder invloed van dit veld bewegen de ionen zich naar de negatieve elektrode (de kathode). Door de botsing van de relatief zware ionen met de kathode kan deze zodanig worden verhit, dat elektronen uit het oppervlak van de kathode (min-pool) worden vrijgemaakt. Deze elektronen worden in het booggas opgenomen en worden in de richting van de anode (plus-pool) versneld. Door botsing met de neutrale gasatomen (resp. moleculen) worden elektronen van deze atomen afgesplitst en ontstaan positief geladen ionen. Dit laatste uit zich in de zeer hoge temperatuur van het booggas. Men noemt dit 'thermische ionisatie' of een 'plasma'. Het voorgaande kunnen we als volgt samenvatten:

• Botsing van de relatief zware ionen op de kathode (min-pool).
• Elektronen-emissie uit de kathode naar de anode (plus-pool).
• Thermische ionisatie van de neutrale gasatomen in de vlamboog.

Er ontstaat een wolk van positief geladen deeltjes vóór de kathode (minpool) en eveneens een wolk negatieve deeltjes voor de anode (plus-pool). Het spanningsverschil van een wolk met een pool is vrij groot. Het spanningsverschil tussen beide wolken is vrij klein en rechtevenredig met de afstand tussen de wolken. De totale boogspanning is daarom in geringe mate afhankelijk van de booglengte. Dit maakt het mogelijk om met een vrijwel constant vermogen te lassen. Ondanks dat bij het lassen de booglengte zal variëren. Dit vermogen wordt in de boog grotendeels in warmte omgezet. De warmteverdeling in de boog is gunstig voor het booglasproces.

• De warmteontwikkeling aan de kant van de kathode (min-pool; afsmeltende elektrode) wordt gebruikt om de elektrodepunt te laten smelten.
• De warmteontwikkeling aan de kant van het anode (plus-pool; laswerkstuk)

wordt gebruikt om een poel van gesmolten metaal, het smeltbad te creëren.

Het vermogen waarmee je last is rechtevenredig met de lasstroom (I) en nauwlijks afhankelijk van de afstand tussen de laselektrode en het laswerkstuk. De regeling van het boogvermogen gebeurt door variatie van de lasstroom (I). Ieder elektrisch lasapparaat is voorzien van een lasstroomregeling.

Een stroombron geschikt voor het lassen met beklede laselektrodes heeft de volgende eigenschappen:

• Een hoge spanning (50...80 V) als er niet gelast wordt (nullastspanning). Dit is nodig om de vlamboog te kunnen ontsteken.
• De boogspanning (20...40 V) tijdens het lassen moet sterk afhankelijk zijn van de lasstroom. De boogspanning die tijdens het lassen nauwelijks varieert heeft dan minder invloed op de lasstroom.
• Een beperkte kortsluitstroom. De stroom heeft de neiging om zeer snel toe te nemen als er druppels gesmolten metaal in de vlamboog bevinden. De beperkte kortsluitstroom voorkomt een uit de hand lopende druppelovergang.

De hoge nullastspanning kan gevaarlijk zijn onder bepaalde ongunstige omstandigheden (vochtige ruimtes). Een hoog elektrisch vermogen (t.g.v. de hoge stroom) vergt veel van de stroombron. In het lasapparaat zit een enorme transformator die de hoge spanning (230 V) omzet in een lagere spanning (50...80 V) en een hoge stroom (50...250 A).

De stroomregeling in het lasapparaat werkt vrij simpel. Men stelt veranderd de hoeveelheid magnetische flux in de secundaire spoel door de positie van de secundaire spoel t.o.v. de primaire spoel te veranderen.

De transformator in het lasapparaat wordt na verloop van tijd warm. Hoe 'zwaarder' de transformator des de langer je door kan gaan met lassen of hoe meer stroom het lasapparaat kan leveren. Wordt het lasapparaat te warm, dan wordt deze uitgeschakeld door de thermische beveiliging.

Veiligheid

Persoonlijke bescherming

Bij het lassen van materialen ontstaan straling en rookontwikkeling. De lasser dient zich te beschermen tegen vrijkomende infrarode- en ultraviolette straling, lasspatten en slakdelen. Deugelijke laskleding ter voorkoming van verbrandingsverschijnselen is hiervoor noodzakelijk. Afhankelijk van het lasproces is een lasbril,-kap of -helm noodzakelijk. Deze zijn voorzien van dubbele glazen, o.a. een helder 'spatglas' en een donker 'speciaalglas'. Het donkere glas beschermt de ogen tegen genoemde stralingsverschijnselen. Bij kortstondige (hecht)lassen wil men nog wel eens volstaan met het dichtknijpen van de ogen. Doe dit niet!

Gebruik altijd een laskap of -helm. Bij veelvuldig lassen kijkt men automatisch naar de oranje gloed van het zojuist gestolde metaal. Dit kan op den duur ook verbranding van de ogen veroorzaken. Dit kun je voorkomen door zowel de lashelm als ook een zonnebril te dragen.

Lasrook, die bij de diverse lasprocessen ontstaat, bevat zowel vaste stofdeeltjes als gassen.

Persoonlijke bescherming

Van de gevormde lasrook vragen de volgende gassen speciale aandacht:

• Ozon (<math>O_3</math>)
  Door inwerking van ultraviolette straling vanuit de lasboog op de zuurstof uit de atmosfeer ontstaat ozon. Deze gasontwikkeling kan plaatsvinden tot op ca. 1m afstand van de lasboog. Dit effect treedt vooral op bij sterk

reflecterende materialen als aluminium en corrosievast staal.

• Kooldioxide (<math>CO_2</math>)
  Deze gassen ontwikkelen zich door de verbranding van koolstof in de boog, b.v. door ontleding van de elektrodebekleding of bij het gebruik van koolzuur als beschermgas (bij het MAGlassen).
• Stikstofdioxiden (<math>NO_2</math>)
  Deze gassen ontstaan door de reactie van stikstof met de zuurstof uit de atmosfeer onder invloed van hoge temperatuur in de lasboog. Ook bij materialen die voorzien zijn van een deklaag (verf, zink, chroom) kunnen

zich diverse schadelijke verbindingen vormen.

De belangrijkste vaste deeltjes in de vlamboog zijn:

• Gevaarlijk:
  Koper, kwarts, Beryllium.
• Minder gevaarlijk:
  Aluminium, ijzer, koolstof, tin.
• Irriterend of toxisch:
  Cadmium, chroom, fluoride, lood, magnesium, mangaan, molybdeen, nikkel, titaan, vanadium, zink.

Zorg daarom voor goede ventilatie van de ruimte! Zorg er ook voor dat het te lassen metaal vrij is van verf en vet. Verf verwijder je met een slijptol voorzien van een lamellenschijf of een afbraamschijf.

Bescherming smeltbad MAG lassen Beklede elektrodes