Zoals we in ons eerdere artikel uitgelegd hebben, is lassen een proces waarbij twee stukken metaal met behulp van warmte of druk en een toevoegmateriaal aan elkaar worden verbonden. Gebrek aan oefening en voorbereiding of onzorgvuldigheid kan lasdefecten veroorzaken. Deze kunnen leiden tot productie onderbrekingen en tijdverlies.Defecten zoals lasvervorming, wat ongewenste uitzetting of krimping van een werkstuk betekent, kunnen zelfs voorkomen bij ervaren lassers. Vandaag laten wij u zien wat de belangrijkste oorzaak van lasvervorming is, welke types van lasvervorming er zijn, hoe deze zijn te voorkomen en hersteld kunnen worden.
Wat is lasvervorming en welke types zijn er?
Het proces van lassen heeft een hoog geconcentreerde verhitting van de gezamenlijke randen van de werkstukken nodig, om deze samen te kunnen voegen.
Door de uitzetting en krimping van het verhitte en afgekoelde materiaal ontstaan er ongelijkmatige spanningen. Ten eerste ontstaan erdrukspanningenwanneer het smeltbad wordt gevormd, in het koude moedermetaal dat er omheen zit, vanwege de thermische uitzetting van het hete metaal (heat-affected zone) naast het smeltbad. Tijdens het afkoelen, ontstaat er een trekspanning op het lasmetaal en de zone die is aangetast door de hitte.
De verandering in volume van het lasgebied tijdens het stollen kan de grootte van de thermische spanning in het materiaal aantonen. Als de spanningen van de uitzetting en krimping de treksterkte van het moedermateriaal overtreft, ontstaat er plastische vervorming. Dit veroorzaakt een permanente reductie van de afmetingen van het werkstuk en vervormt de structuur en de vorm. De vorm en snelheid van de vervorming hangen af van meerdere factoren; het soort materiaal, de vorm van het werkstuk, het las ontwerp, de inbreng van warmte, de las procedure, het goed aan elkaar passen van de delen, de sterkte van de kracht enzovoorts.
Dwarskrimp
Dit is de extractie van het lasmetaal dat optreedt in een loodrechte richting op de lasnaad, tijdens het afkoelen, vanwege de transversale spanningen. Omdat het hete gelaste metaal een lagere treksterkte heeft dan de koude platen ontstaat de vervorming het eerst tijdens het lassen. Maar de vervorming van het basismetaal kan ook plaatsvinden aan het einde van de afkoeling. Dit type vervorming veroorzaakt een vermindering van de breedte van het basismetaal.
Langskrimp
Figuur 1(b) toont de meest voorkomende vervorming; dat is de langskrimp. Dit is een krimpspanning die krimp over de lengte van de lasrups veroorzaakt. De langskrimp is het grootst dichtbij de lasrups en neemt verder weg van de lasrups af.
Hoekverdraaiing
Deze soort vervorming stelt een verdraaiing van de structuur rond de laslijn voor. Het is een aparte vorm van dwarskrimp; wanneer de krimp in de dikterichting ongelijkmatig is, treed hoekverdraaiing op in een stootvoeg. De belangrijkste factoren die hoekverdraaiing veroorzaken zijn: materiaaleigenschappen (thermische geleidbaarheid, thermische uitzettingscoëfficiënt, bepaalde hitte), lasprocedures (lasstroom, boogspanning, lassnelheid, chemische samenstelling van het beschermgas, gasstroomsnelheid, hoek van het laspistool) de vorm van de lasgroef en het verbindingstype.
Figuur 1. Dwarskrimp (a), Langskrimp (b), Hoekverdraaiing (c)
Het Minimaliseren van Lasvervorming
Hoewel de lasvervorming of het inkrimpen niet helemaal kan worden voorkomen, kan het onder controle worden gehouden door de lastijd aan te passen, het positioneren van de las en met het aanpassen van de hoeveelheid metaal.
Laten we het minimaliseren van lasvervorming in details bekijken:
- Het precies meten van het lasmetaal: Hoe meer metaal er is op de las hoe meer krimp er kan optreden. Het precies meten van het lasmetaal om de laseigenschappen te bereiken vermindert de vervorming en bespaart lasmetaal en tijd. Door een platte of bolle las met de juiste randvoorbereiding in een stootvoeg te gebruiken, kan de hoeveelheid lasmetaal in een hoeklas sterk worden verminderd. Het gebruik van te veel lasmetaal verhoogt de krimpkrachten.
- Kettinglassen: Aangezien te veel lasmetaal de krimpkrachten verhoogt, kunnen de krimpkrachten geminimaliseerd worden door het verminderen van lasmetaal. Het gebruik van kettinglassen in plaats van doorlopend lassen reduceert het lasmetaal en dit reduceert de krimpkrachten.
- Minder lasdoorgangen gebruiken: Met gebruik van veel lasdoorgangen kan totale krimp toenemen. Als er een kans is om dwarskrimp te krijgen, kunnen er kleine elektroden met meerdere passages, in plaats van grote elektroden, gebruikt worden om vervorming te voorkomen
- Het plaatsen van de lassen dichtbij de neutrale lijn en het balanceren van het lassen om deze lijn: Het ontwerp van de werkstukken, het laswerk en de lasopstelling moeten geschikt zijn om vervorming onder controle te houden. Door zo dicht mogelijk bij de neutrale lijn van het werkstuk te lassen, vermindert de kans op vervorming, omdat er minder krimpkrachten vrijkomen om de platen uit hun positie te halen.
- De pelgrimspas techniek: Pelgrimspas of backstepping is een goede manier om vervorming te minimaliseren bij het lassen van dun plaatmetaal maar het verhoogt kosten en tijd. Dit is een lastechniek waarbij er in een richting wordt gelast maar het geheel iets naar achteren beweegt naar de afgezette las toe.
- Het verkorten van de lastijd: Het voortdurende opwarmen en afkoelen zijn de hoofdoorzaken van de vervormingen. De tijd die nodig is voor de transmissie van warmte beïnvloedt hierdoor de vervorming. Over het algemeen, geeft een sneller lasproces minder opwarmings- en uitzettingseffecten aan het materiaal in de omgeving.
Reparatie van lasvervorming
Ondanks al de waarschuwingen en voorzorgsmaatregelen hierboven, kan er toch lasvervorming optreden. Er kunnen mechanische en thermische methoden gebruikt worden om deze te herstellen, ook al kost dit veel tijd en geld. De belangrijkste mechanische oplossingen zijn hameren en persen. Een vervormde plek kan mechanisch rechtgetrokken worden met behulp van een hamer, pneumatische pers, persmachine of andere soortgelijke machines. Als de mechanische oplossingen voor lasvervorming niet geschikt zijn voor onze werkstukken, kunnen er thermische oplossingen gebruikt worden. Hitte veroorzaakt lokale spanningen die redelijk groot zijn in verhouding tot ons werkstuk en verminderen als het werkstuk afkoelt.
Bij deze techniek worden de volgende methodes gebruikt:
- Lijn verhitting: Het verhitten van het werkstuk in een rechte lijn langs de lasnaad aan de tegenovergestelde kant van de naad. Deze techniek wordt gebruikt om hoekverdraaiingen te herstellen.
- Wigvormige verhitting: Deze methode kan gebruikt worden in grotere ingewikkelde producties. Wigvormen wordenverwarmd om de vervorming te repareren.
