Lassen van Aluminium
Aluminium lassen is één van de meest uitdagende processen in de laswereld. Dit materiaal, populair vanwege zijn lage gewicht, sterkte en corrosiebestendigheid, stelt hoge eisen aan techniek, voorbereiding en materiaalkeuze. In deze blog zullen we ingaan op de positieve en negatieve eigenschappen van aluminium en waar liggen de aandachtspunten bij het lassen van aluminium .
Aluminium is er in vele soorten voor vele verschillende toepassingen met elk zijn eigen eigenschappen. Ze zijn ingedeeld in meerdere hoofdgroepen:
1xxx Serie, Puur aluminium
✅goed lasbaar.
lage sterkte, Hoge corrosiebestendigheid
2xxx Serie, Koper legeringen:
❌Niet of nauwelijks lasbaar.
Zéér warmscheur gevoelig
3xxx Serie, Mangaanlegeringen:
✅Goed lasbaar
gebruikt in tanks en leidingen.
4xxx Serie, Siliciumlegeringen
✅Goed lasbaar
laag smeltpunt en dun vloeibaar.
5xxx Serie: Magnesiumlegeringen:
✅Uitstekende lasbaarheid
goed voor scheepsbouw en transport.
6xxx Serie: Silicium-magnesiumlegeringen:
✅Goed lasbaar
Geschikt voor extrusie, veel gebruikt in automotive en profielen.
7xxxx Serie: Zinklegeringen:
⚠️Sommige soorten zijn redelijk tot goed lasbaar. Andere minder goed tot niet lasbaar.
Warmtegeleiding bij aluminiumlassen: een kwestie van balans
Aluminium staat bekend om zijn hoge warmtegeleiding. Dat is een van de redenen dat het veel wordt toegepast in bijvoorbeeld koellichamen, pannen, warmtewisselaars en de lucht- en ruimtevaart. Deze hoge warmtegeleiding heeft ook zijn nadelen dat maakt het materiaal uniek, maar ook uitdagend om te lassen. Bij het starten van de las vloeit de warmte razendsnel weg uit het lasgebied. Het resultaat: een trage opwarming, een moeilijk smeltbad en soms een onstabiele boog.
Maar zodra het werkstuk eenmaal op temperatuur komt, verandert alles. De warmte blijft dan beter rond het smeltbad geconcentreerd, het smeltbad vloeit gemakkelijker en plotseling kan het dan zelfs té snel gaan. Een te brede las, doorzakken of zelfs doorbranding kunnen dan het resultaat zijn.
Het leggen van een mooie en goede aluminiumlas is dus het vinden van de juiste balans: voldoende energie om een smeltbad te creeren, maar niet te veel zodra het materiaal op temperatuur is. Stroomsterkte en voortloopsnelheid zijn dus essentiële parameters bij het lassen van aluminium. Moderne lasmachines met geavanceerde instellingen kunnen daarbij helpen, net als een voetpedaal bij TIG lassen. Wie die warmtebeheersing goed onder controle heeft legt een perfecte las neer.
Aluminiumoxide
Aluminium is heel reactief met zuurstof. Zodra het in contact komt met zuurstof, wat vrijwel direct is na het productieproces, reageert het meteen en zal het een oxidehuid vormen. De aluminiumoxide vormt een harde dunne laag aan het oppervlak. Deze oxidehuid geeft ook de grootste uitdaging bij het lassen van aluminium. Het smelt pas bij ± 2050 °C, terwijl aluminium zelf al smelt bij ± 660 °C. Omdat de smeltpunten zo ver uit elkaar liggen kan dit problemen veroorzaken tijdens het lassen. De oxidehuid is nog intact terwijl onderliggend aluminium al lang gesmolten is. Als je hem niet verwijdert of “breekt” heb je teven kans op porositeiten of insluitsels in de las.
Om deze reden is het belangrijk om:
- Oxidehuid verwijderen door middel van een RVS Staalborstel, schraper of freesje vlak voor het lassen
- Vet en vuil verwijderen d.m.v. aceton
MIG-lassen
Het MIG-lassen is de proceskeuze voor hoge productiviteit bij aluminium. Het is ideaal voor plaatdiktes vanaf 3 mm en wordt veel toegepast in de seriematige productie, scheepsbouw, transport en zwaadere constructies.
- Stroom en polariteit: Er wordt gelast met gelijkstroom (DC+).
- Beschermgas: Meestal 100% Argon, maar voor dikker materiaal kan een Argon/Helium mengsel (tot 75% He) gebruikt worden om de inbranding te verdiepen. Helium verhoogt de boogtemperatuur, verbeterd de warmteoverdracht en beïnvloed de boogkarakteristiek.
- Draadtoevoer: Vanwege de zachtheid van aluminium zijn push-pull systemen essentieel om draadaanvoerproblemen te voorkomen.
- Techniek: Het gebruik van een Pulsboog vermindert spatten, verhoogt de controle en is nuttig voor dunwandige werkstukken.
- Lasposities: Worden vaak horizontaal/onder de hand uitgevoerd voor optimale kwaliteit.
TIG-lassen
TIG-lassen is het proces voor hoge precisie en esthetiek bij aluminium. Het is ideaal voor dunwandige delen, zichtwerk, reparaties en prototyping, waarbij nauwkeurigheid boven snelheid gaat.
- Stroom en polariteit: Vrijwel altijd wisselstroom (AC). De positieve sinus (DC+) breekt door de oxidehuid en zorgt voor reiniging van het smeltbad, terwijl de negatieve sinus (DC-) zorgt voor inbranding en warmte.
- Beschermgas: Net als bij MIG-lassen wordt 100% Argon of een Argon/Helium mengsel gebruikt.
- Techniek: Moderne TIG-apparatuur biedt geavanceerde instellingen zoals frequentieregeling en balansregeling om de verhouding tussen reinigen en inbranden te optimaliseren.
- Elektrode: Er worden wolfraam elektroden gebruikt (puur, of gelegeerd met Lanthaan/Zirkonium/Yttrium) voor stabiliteit tijdens het wisselstroom lassen.
- Lasposities: Tig lassen biedt een uitstekende controle in alle lasposities.
De sterkte en betrouwbaarheid van een gelaste verbinding worden bepaald door meerdere factoren. Deze factoren beïnvloeden zowel de las zelf als de warmte-beïnvloede zone (WBZ) rond de las.
• De vakbekwaamheid van de lasser
• Het toegepaste lasproces
• de leveringstoestand van het werkstukmateriaal
• de voorbewerking van de lasnaad
• het type lastoevoegmateriaal
• de dikte van het werkstukmateriaal.
Tijdens het lassen wordt het materiaal naast de lasnaad gedurende korte of langere tijd verhit, met temperaturen die variëren van kamertemperatuur tot aan het smeltpunt.
Deze temperatuurvariaties veroorzaken:
• Structuurveranderingen in het basismateriaal
• Afname van sterkte en taaiheid in de WBZ
• Spanningen en vervorming
Aluminium heeft een aantal unieke eigenschappen die de WBZ en de las sterk beïnvloeden:
Aluminiumlegeringen (vooral 6xxx en 7xxx) ontlenen hun sterkte aan verstevigingsdeeltjes (precipitaten). Tijdens het lassen lossen die deeltjes op door de hoge temperatuur hierdoor verliest de WBZ sterkte zonder dat je dit aan de oppervlakte kan zien. Dat is dé reden dat een aluminium lasverbinding vaak zwakker is dan het basismateriaal, zelfs als de las zelf perfect is.
In tegenstelling tot staal vormt aluminium bij afkoeling geen harde fasen (zoals martensiet). Dit wil zeggen dat er geen brosheid ontstaat door snelle afkoeling, maar ook geen extra sterktewinst. De sterkte zal zelfs afnemen.
In veel gevallen is de sterkte van de lasverbinding hierdoor dus lager dan die van het oorspronkelijke basismateriaal. Echter, door de overdikte van de las en voldoende doorlassing kan in de praktijk vaak een vergelijkbare sterkte als die van het basismateriaal worden bereikt. Ook door slim te kiezen voor een toevoegmateriaal met hogere sterkte, kan de algehele sterkte van de verbinding worden verhoogd.
Bijvoorbeeld: Bij aluminium 5xxx-legeringen kan een toevoegmateriaal met hoog Mg-gehalte gunstiger zijn voor de sterkte.
Geschikte materiaal serie:
1xxx/3xxx/4xxx/6xxx giet- en kneedlegeringen
Eigenschappen
Beperkt warmtescheuren, goed vloeibaar
Typische toepassingen
Automotive, machinebouw, reparaties
Geschikte materiaal serie
Hoog-Si gietlegeringen
Eigenschappen
Zeer hoge vloeibaarheid, ideaal voor gietwerk
Typische toepassingen
Motorblokken, transmissiedelen, hogedrukgietstukken
Geschikte materiaal serie
5xxx legeringen
Eigenschappen
Goede corrosiebestendigheid in zout water
Typische toepassingen
Tanks, chemie, transportsector
Geschikte materiaal serie
5xxx/7xxx legeringen
Eigenschappen
Hoge taaiheid en sterkte
Typische toepassingen
Scheepsbouw, offshore
Geschikte materiaal serie
5xxx legeringen
Eigenschappen
Hoogste corrosiebestendigheid, drukvaten
Typische toepassingen
Offshore, transport, opslagtanks
Welke lasdraad de beste keuze is, bepaal je met DissiSelect, selecteer eenvoudig uw basismateriaal en u krijgt direct de beste CEWELD-optie. Inzicht in één oogopslag op het gebied van sterkte, lasbaarheid, corrosiebestendigheid en de mogelijkheid tot anodiseren. Ook helpt deze tool bij het kiezen van de juiste lasdraad voor ongelijksoortige aluminium verbindingen.
Bij de productie van aluminium lasdraad is de oppervlaktetoestand van de draad cruciaal voor de uiteindelijke laskwaliteit. Aluminium oxideert namelijk razendsnel zodra het met zuurstof in aanraking komt. Die oxidehuid (Al₂O₃) kan leiden tot porositeit, insluitsels en een slechtere laskwaliteit. Daarom wordt er veel aandacht besteed aan het reinigen van het lastoevoegmateriaal tijdens het fabricageproces.
- Continu gieten van staven – aluminium wordt gegoten in staven van ca. 9,5 mm.
- Schaven (peelen) – direct na het gieten wordt de buitenste laag van de staaf verwijderd. Dit haalt gietdefecten, oxiden en insluitsels weg.
- Koudtrekken naar einddiameter – de draad wordt in meerdere stappen getrokken naar de gewenste diameter (bijv. 1,2 mm of 1,6 mm).
- Oppervlaktebehandeling – na het trekken wordt de draad verder behandeld om een schoon en homogeen oppervlak te krijgen. Dit kan door:
- Chemisch reinigen – waarbij zuren of alkalische baden de oxidehuid oplossen.
- Elektrolytisch reinigen – waarbij met behulp van elektrische stroom de draadoppervlakte wordt ontdaan van oxiden en vervuiling.
- Spoelen en conditioneren – de draad wordt netjes op lengte geknipt of op spoelen gewikkeld en verpakt onder gecontroleerde omstandigheden.
Standaard wordt de draad één keer geschaafd, namelijk direct na het continu gieten van de staaf. Dit is de belangrijkste stap om grove oxiden en gietdefecten te verwijderen. Tijdens het trekken vormt zich opnieuw een dunne oxidehuid. Die is veel dunner en homogener dan de oorspronkelijke laag en wordt meestal niet opnieuw geschaafd. In plaats daarvan wordt gekozen voor chemische of elektrolytische reiniging. Twee keer schaven komt nauwelijks voor, omdat het economisch niet aantrekkelijk is. CEWELD aluminium draden worden minimaal 2x geschaafd en ondergaan een speciaal trekproces om een zo schoon mogelijk lasmetaal te borgen.
Voor het gebruik van het lastoevoegmateriaal maakt de productiemethode van de draad een groot verschil:
- Minder porositeit: een schoon en oxidevrij oppervlak vermindert de kans op poriën in de las aanzienlijk.
- Betere draadaanvoer: een glad en egaal oppervlak zorgt voor minder wrijving in de toorts en kabels, waardoor de draad stabieler loopt.
- Minder storingen: doordat er minder schilfers of deeltjes loskomen, is de kans kleiner dat de draad vastloopt of dat de liner verstopt raakt.
- Consistente laskwaliteit: een draad die zuiver en schoon is, geeft een constantere boog en betere laskwaliteit.
| Fout | Oorzaak | Preventie / Correctie |
|---|---|---|
| Porositeiten | Vervuiling, vocht, onvoldoende gasbescherming | Grondig reinigen, droge lasomgeving, juiste gasflow |
| Warmtescheuren | Onjuist lastoevoegmateriaal, te veel warmte | Juiste lastoevoegmateriaal kiezen, gecontroleerde warmte-inbreng |
| Oxide-insluitingen | Onvoldoende AC-balans of reiniging | Mechanisch borstelen, juiste AC-instelling |
| Vervorming | Hoge thermische uitzetting, verkeerde opspanning | Hechtlassen, opspannen, symmetrisch lassen |
| Gebrek aan inbranding | Te lage stroom, te hoge lassnelheid, oxidehuid | Hogere stroomsterkte, oxidehuid verwijderen |
| Lasspatten (MIG) | Verkeerde spanning/ draadsnelheidsverhouding | Lasparameters optimaliseren |
- Werk in een tochtvrije, droge omgeving.
- Gebruik korte slangpakketten met ruime bochten of push-pull systemen.
- Houd toevoegmaterialen droog, schoon en vermijd aanraking met blote handen (vet).
- Controleer gasflow, gascup op verontreinigingen en gascupafstand.
- Voorverwarmen bij dikkere materialen kan scheurgevoeligheid verminderen, maar vermijd oververhitting.