mb o
Dit boek is onderdeel van TouchTech, een complete modulaire methode voor MBO Techniek niveau 3 en 4. Dit standaardboek is opgebouwd uit een aantal opeenvolgende leereenheden van één vakgebied. TouchTech is zowel in boekvorm, als maatwerkreader als ook digitaal beschikbaar. TouchTech heeft een breed aanbod van circa 400 leereenheden voor de vele vakgebieden in de elektrotechniek, werktuigkunde en mechatronica.
Anytime/anywhere Met de nieuwe methode Techniek is de benodigde theorie anytime/anywhere beschikbaar. De theorie is beschikbaar in leereenheden op onderwerp, zodat je eenvoudig kunt beschikken over alleen de theorie die je op dat moment nodig hebt tijdens lessen, praktijkopdrachten en projecten. De leereenheden/onderwerpen zijn snel op te zoeken voor docent én student Bewezen didactiek De didactische opbouw van elke leereenheid is gebaseerd op het zes-leerfasen model: na een introductie vanuit de praktijk volgt de theorie, verduidelijkt met praktijkvoorbeelden. In het tweede deel gaat de student aan de slag met verwerkingsvragen, toepassingsvragen en tenslotte de evaluatie en reflectie.
Lassen 1
TOUCHTECH
Lassen 1 LEERWERKBOEK
Learning by doing De methode TouchTech helpt de verbinding te maken tussen theorie en praktijk. Elke leereenheid start met kernvragen over het leerdoel, zodat je weet wat je gaat leren. Binnen elke leereenheid wordt beknopte theorie gekoppeld aan praktijkvoorbeelden. Na de theorie volgen korte verwerkings- en toepassingsopdrachten om de lesstof eigen te maken en de relatie met de praktijk te leggen.
TOUCHTECH
TouchTech – Techniek die je raakt
LEERWERKBOEK NIVEAU 3&4
Diversiteit aan leermiddelen TouchTech is leverbaar op papier of digitaal in een volgorde die jij wilt. De op zichzelf staande leereenheden zijn samen te stellen tot maatwerkreaders, maar ook als standaardboek (leerwerkboek) met vaste volgorde per vakgebied te bestellen. Digitaal is de methode als licentie beschikbaar voor scholen, waarbij de docent zelf een curriculum kan samenstellen uit het brede aanbod van leereenheden. TouchTech bevat leereenheden die geschikt zijn voor de kwalificaties: - Middenkader Engineering - Elektrotechnische installaties - Mechatronica - Human Technology - Werktuigkundige installaties, enz.
Auteur: H. Hebels Eindredactie: G. Siemens
9 789006 840766
9789006840766_Lassen_omslag.indd All Pages
20/05/19 11:07
9789006840766_Lassen1.indb 264
17/05/19 10:41
 
Lassen 1
9789006840766_Lassen1.indb 1
TOUCHTECH
17/05/19 10:38
Colofon Over ThiemeMeulenhoff ThiemeMeulenhoff ontwikkelt zich van educatieve uitgeverij tot een learning design company. We brengen content, leerontwerp en technologie samen. Met onze groeiende expertise, ervaring en leeroplossingen zijn we een partner voor scholen bij het vernieuwen en verbeteren van onderwijs. Zo kunnen we samen beter recht doen aan de verschillen tussen lerenden en scholen en ervoor zorgen dat leren steeds persoonlijker, effectiever en efficienter wordt. Samen leren vernieuwen. www.thiememeulenhoff.nl ISBN 978 90 06 84076 6 1e druk, 1e oplage, 2019 � ThiemeMeulenhoff, Amersfoort, 2019
Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Voor zover het maken van kopieën uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16B Auteurswet 1912 j° het Besluit van 23 augustus 1985, Stbl. 471 en artikel 17 Auteurswet 1912, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan Stichting Publicatie- en Reproductierechten Organisatie (PRO), Postbus 3060, 2130 KB Hoofddorp (www.stichting-pro.nl). Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet) dient men zich tot de uitgever te wenden. Voor meer informatie over het gebruik van muziek, film en het maken van kopieen in het onderwijs zie www.auteursrechtenonderwijs.nl. De uitgever heeft ernaar gestreefd de auteursrechten te regelen volgens de wettelijke bepalingen. Degenen die desondanks menen zekere rechten te kunnen doen gelden, kunnen zich alsnog tot de uitgever wenden.
Deze uitgave is volledig CO2-neutraal geproduceerd. Het voor deze uitgave gebruikte papier is voorzien van het FSC®-keurmerk. Dit betekent dat de bosbouw op een verantwoorde wijze heeft plaatsgevonden.
9789006840766_Lassen1.indb 2
17/05/19 10:38
Inhoudsopgave 1 LAS01  Booglassen met beklede elektrode
7
Introductie 8 Theorie 9 Kernvragen 9 Het lasproces 9 De elektrode 10 Procesvariabelen 15 De stroombron 19 De stroombron: laskabels 22 Vervorming na het lassen 24 Fouten bij het lassen 26 Lasnaadvormen en aanduidingen 28 Laspositie 29 Veiligheid bij booglassen 30 Samenvatting 31 Video 32 Begrippen 33 Theorieopdrachten 34 Opdrachten uit de praktijk 36 Evaluatie en reflectie 39 Checklist 39 Zelftoets 39
2 LAS02  MIG- en MAG-lassen
43
Introductie 44 Theorie 45 Kernvragen 45 Gasbooglassen 45 Materiaaloverdracht: kortsluit- en sproeibooglassen 46 Materiaaloverdracht: pulsbooglassen 48 De lasapperatuur 49 Zelfregelende lasboog 53 Lastoevoegmateriaal: massieve lasdraad 54 Lastoevoegmateriaal: gevulde draad 57 Praktijk van het MIG- en MAG-lassen 58 Fouten bij MIG- en MAG-lassen 61 Storingen en onderhoud 63 Veiligheid 63 Samenvatting 64 Video 65 Begrippen 66 Theorieopdrachten 67 Opdrachten uit de praktijk 69 Evaluatie en reflectie 74 Checklist 74 Zelftoets 74
9789006840766_Lassen1.indb 3
17/05/19 10:38
3 LAS03 TIG-lassen
77
Introductie 78 Theorie 79 Kernvragen 79 Het lasproces 79 De stroomsoort 82 De elektrode 84 Het beschermgas 86 Het beschermgas: backinggas 87 De lasapparatuur 88 Regelingen bij TIG-lassen 90 Procesvariabelen 92 Toepassingen 95 Voor- en nadelen van TIG-lassen 95 Veiligheid 96 Samenvatting 97 Video 98 Begrippen 99 Theorieopdrachten 100 Opdrachten uit de praktijk 102 Evaluatie en reflectie 105 Checklist 105 Zelftoets 105
4 LAS08 Afzuiging van las- en snijrook
107
Introductie 108 Theorie 109 Kernvragen 109 Afzuiging van las- en snijrook 109 Praktijkrichtlijn 110 Arbeidshygiënische strategie 111 Reductiefactor 116 Ventilatie en afzuiging 116 Afzuigsystemen 117 Vervangen en recirculeren 120 Maatregelen op de werkvloer 121 Samenvatting 125 Video 125 Begrippen 126 Theorieopdrachten 127 Opdrachten uit de praktijk 129 Evaluatie en reflectie 132 Checklist 132 Zelftoets 132
5 LAS05 Gassen bij booglassen
135
Introductie 136 Theorie 137 Kernvragen 137 Gassoorten 137 Geleiding, boogvorm en inbranding 137 Gassen bij lassen 142 Menggassen bij lassen 144
9789006840766_Lassen1.indb 4
17/05/19 10:38
Menggassen bij lassen: verschillende argon mengsels 146 Menggassen voor het lassen van rvs 149 Gaskeuze bij plasmalassen en snijden 150 Gassen bij laserlassen en snijden 150 Veiligheid 152 Samenvatting 153 Video 155 Begrippen 156 Theorieopdrachten 157 Opdrachten uit de praktijk 159 Evaluatie en reflectie 162 Checklist 162 Zelftoets 162
6 LAS07 Puntlassen
165
Introductie 166 Theorie 167 Kernvragen 167 Puntlassen 167 Lasvariabelen: lasstroom, lasdruk en lastijd 169 Lasvariabelen: puntlascyclus en parameters 171 Puntlasmachines 174 De stroombron 176 Raamvlak en uitlading 177 Puntlaselektroden 179 Afmetingen van de puntlas: sterkte van de puntlas 182 Afmetingen van de puntlas: maatvoering puntlasverbinding 183 Andere methoden van weerstandlassen 184 Samenvatting 189 Video 190 Begrippen 191 Theorieopdrachten 192 Opdrachten uit de praktijk 194 Evaluatie en reflectie 199 Checklist 199 Zelftoets 199
7 LAS04  Autogeen lassen
201
Introductie 202 Theorie 203 Kernvragen 203 Lasproces 203 Toepassingsgebied 203 Lasvlam 204 Vlaminstelling 204 Temperatuur in de lasvlam 206 De praktijk van het autogeen lassen 206 Doorlassing 206 Staande hoeklas 207 Voortloopsnelheid 208 Toevoegmateriaal 208 Lasbrander 208 Autogene lasinstallatie 210
9789006840766_Lassen1.indb 5
17/05/19 10:38
Zuurstof- en gasvoorziening 211 Reduceertoestel voor acetyleen 212 Vlamdover 212 Opstarten van de lasinstallatie 213 Lasstanden 213 Lasnaadvormen 216 Problemen bij autogeen lassen 216 Onderhoud en veiligheid 218 Samenvatting 218 Video 220 Begrippen 221 Theorieopdrachten 222 Opdrachten uit de praktijk 224 Evaluatie en reflectie 228 Checklist 228 Zelftoets 228
8 LAS06 Solderen
231
Introductie 232 Theorie 233 Kernvragen 233 Het soldeerproces 233 Verhitten 234 Zachtsoldeer 235 Zachtsoldeer: loodvrije soldeersoorten op tinbasis 236 Hardsoldeer 239 Hardsoldeer: zilver-, koper- en aluminium-siliciumsoldeer 240 Vloeimiddelen 241 Constructie van de soldeernaad 243 Eisen aan de soldeerverbinding 245 Soldeermethoden 245 Veiligheid en milieu 250 Samenvatting 250 Video 252 Begrippen 252 Theorieopdrachten 253 Opdrachten uit de praktijk 254 Evaluatie en reflectie 257 Checklist 257 Zelftoets 257 Register 259
9789006840766_Lassen1.indb 6
17/05/19 10:38
1
LAS01
Booglassen met beklede elektrode
Auteur H. Hebels Eindredactie G. Siemens
9789006840766_Lassen1.indb 7
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Introductie
Introductie Fleetwelding Op de foto zie je twee lassers tegelijkertijd bezig met het lassen van een hoofdgasleiding. Aan de kwaliteit van de lassen worden zeer strenge eisen gesteld. De lassers zijn dan ook gecertificeerde specialisten op het gebied van fleetwelding. Fleetwelding is elektrodelassen met speciale elektroden, die ook wel pipeline- laselektroden worden genoemd. Het zijn diepinbrand-elektroden. Deze benaming geeft aan op welke manier met deze elektrode moet worden gelast. De lassers houden de elektrode dicht bij het metaal van de leiding, zodat de elektrode een diepe inbranding maakt. De bekleding van de elektrode is op basis van cellulose, wat bij verhitting een grote gasontwikkeling geeft. Bron: technischwerken.nl, Wat is fleetwelding en hoe wordt fleetwelding toegepast, P. Geertsma, 13 november 2013
Figuur 1 Pijplassers (Bron: weldcrawler.com)
Oriënterende vragen
• •
Waarom worden bij het lassen van hoofdgasleidingen deze speciale elektroden gebruikt? Hoe denk je dat de kwaliteit van de lassen wordt gecontroleerd?
8
9789006840766_Lassen1.indb 8
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie
Theorie Kernvragen • Hoe komen de lasboog en de materiaaloverdracht tot stand bij elektrodelassen? • Waarom moet de stroombron een dalende stroom-spanningskarakteristiek hebben • • •
en voldoende inschakelduur? Hoe herken je hoofdtypen van beklede elektroden volgens NEN-EN-ISO 2560? Welke factoren zijn van invloed op de doorsnede van een elektrodelas? Hoe kun je slakinsluiting, randinkarteling en bindingsfouten voorkomen?
Het lasproces Bij booglassen met beklede elektrode (BMBE) trek je een lasboog tussen een beklede elektrode en de te verbinden werkstukdelen.
Figuur 2 Booglassen met beklede elektrode (Bron: Shutterstock)
Boogtrekken De lasboog komt tot stand door met de punt van de beklede elektrode over het werkstuk te strijken. Er ontstaat kortsluiting, waarbij hitte vrijkomt. Het werkstukmetaal en de kerndraad van de elektrode smelten en verdampen gedeeltelijk. Door het verdampen komen er metaalatomen in de luchtkolom tussen elektrode en werkstuk. Hierdoor wordt de luchtkolom geleidend, waardoor de doorslagspanning sterk afneemt en de lasboog ontsteekt. Door de hitte van de lasboog smelten het elektrodemateriaal en het werkstukmetaal en vormen een smeltbad. De druppels die aan de elektrodepunt ontstaan, gaan door de stuwing van de boog mee naar het smeltbad van het werkstuk. Je maakt een lasrups die de werkstukdelen na stolling met elkaar verbindt.
9
9789006840766_Lassen1.indb 9
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie
Materiaaloverdracht Direct bij het aangrijpingspunt van de lasboog ontstaat de meeste warmte. Hierdoor gaat de bekleding van de elektrode smelten en als slak uitvloeien over de elektrodepunt. Door de hitte verdampen de vluchtige elementen. Hierdoor ontstaat plaatselijk een onderdruk. Daardoor trekt een deel van het vloeibare materiaal, dat bestaat uit metaal en slak, in de richting van het smeltbad van het werkstuk.
a plaatselijke onderdruk
b aanvang druppelvorming
c lossnijden druppel
Figuur 3  Druppelvorming bij beklede elektroden  (Bron: Tiekstramedia)
De stroom zoekt zijn weg naar het smeltbad door dit uitgerekte gedeelte. Omdat dit deel zich nog steeds in de lasboog bevindt, ontstaat eromheen een magnetisch veld. Op de plaats waar de kracht het grootst is, snijdt deze de druppel los van de elektrodepunt. Dit heet het pinch-effect. De druppel met rondom vloeibare slak wordt nu door de stuwing van de lasboog naar het smeltbad getransporteerd.
De elektrode Een laselektrode heeft een stalen kerndraad met hieromheen een bekleding. De kerndraad zorgt voor de stroomgeleiding en het toevoegmateriaal. De bekleding beiĚˆnvloedt het verloop van het lasproces.
Ionisatie Voor het lassen met beklede elektrode gebruik je vaak wisselstroom. Bij elke nuldoorgang in het verloop van de spanning dooft de lasboog even. De boog moet steeds opnieuw ontsteken. Om dit te vergemakkelijken moet de luchtkolom geleidend zijn. Daarom zitten in de bekleding van de elektrode stoffen die na het smelten en verdampen de luchtkolom ioniseren.
10
9789006840766_Lassen1.indb 10
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie
Functies van de bekleding elektrode kelk gas slak overgaande druppel
las
smeltbad
werkstuk
Figuur 4 Functies bekleding (Bron: Tiekstramedia)
Naast het ioniseren van de luchtkolom heeft de bekleding de volgende functies (zie figuur 4):
• • • • • •
De gesmolten bekleding vormt een beschermende laag over het gesmolten metaal en de afkoelende lasrups. Hierdoor krijgen zuurstof en stikstof uit de lucht geen kans om het afkoelende metaal aan te tasten. Uit de bekleding komen gassen vrij die de lasplaats afschermen. Hierdoor wordt de lucht verdreven zodat het vloeibare metaal niet wordt aangetast. Bepaalde stoffen beïnvloeden de mate van vloeibaarheid van het smeltbad. Het metaal kan dik- of dunvloeibaar worden gemaakt. Een dikvloeibaar smeltbad is nodig om in positie te kunnen lassen, zoals boven het hoofd of verticaal. Verhoging van het neersmeltrendement van de elektrode. Door ijzerpoeder aan de bekleding toe te voegen, krijg je een grotere hoeveelheid neergesmolten metaal. Verbetering van de sterkte-eigenschappen van de lasrups. De bekleding bevat dan elementen die het lasmetaal legeren. Ook kunnen elementen de structuur van de las beïnvloeden (zie figuur 5). Kelkvorming aan de punt van de elektrode. Dit is te beïnvloeden door de warmtegeleiding in de bekleding. Bij een slechte warmtegeleiding zal de bekleding dicht bij de kerndraad van de elektrode sneller afsmelten dan aan de buitenkant. Hierdoor ontstaat een diepe kelk. De vorm van de kelk beïnvloedt de grootte van de brandvlek. Elektroden met een diepe kelk noem je diep-inbrand-elektroden (zie figuur 6). gietstructuur
korrelgroei
normaalgegloeide gietstructuur
Figuur 5 Lasdoorsnede (Bron: Tiekstramedia)
brandvlek
a flauwe kelk/ kleine inbrandingsdiepte
brandvlek
b diepe kelk/ grote inbrandingsdiepte
Figuur 6 Kelkvorm en inbrandingsdiepte (Bron: Tiekstramedia)
11
9789006840766_Lassen1.indb 11
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie
Elektrodekeuze De hoeveelheid metaal die je kunt smelten is afhankelijk van de dikte van de kerndraad. De dikte die je kiest is ook afhankelijk van de dikte van de te lassen delen. Die dikte bepaalt namelijk de hoeveelheid warmte die het werkstuk kan opnemen. Veelvoorkomende diktes zijn 1,6, 2, 2,5, 3,2, 4, 5 en 6 mm. De lengte van een elektrode ligt tussen 200en 600 mm. De positie waarin je de las moet uitvoeren, bepaalt in belangrijke mate de keuze voor de elektrode. Als je boven je hoofd moet lassen, dan kies je voor een snelstollende elektrode. Als je onder de hand last, dan kies je voor een traagstollende elektrode met een hoge neersmeltcapaciteit. Het soort metaal van de lasverbinding bepaalt welke kerndraad van de elektrode je kiest. Als je een slijtvaste laag metaal aan het oppervlak van een product moet aanbrengen, dan kies je een elektrode met een ondiepe kelk (zie figuur 6). Dit soort elektroden hebben een grote brandvlek met een kleine inbrandingsdiepte. Als je in dikke plaat een las moet leggen, dan kies je voor een elektrode met een diepe kelk en dus een kleine brandvlek. Hierbij is de inbrandingsdiepte groot en hoef je de lasnaad niet voor te bewerken.
Eisen aan elektroden Elektroden zijn een zeer belangrijk element, omdat ze een aantal variabelen bij het lassen beïnvloeden. Daarom moet je eisen stellen aan elektroden, zoals:
• • • • • •
Op de verpakking moet een duidelijke normalisatiecode staan. Deze code geeft het gebruiksgebied van de elektrode aan. De verpakking moet voldoende vochtwerend en vochtbestendig zijn. De kerndraad van de elektrode moet een kleurcode hebben om verwisseling tegen te gaan. De punt van de elektrode moet voorzien zijn van een laagje grafiet om het aanstrijken te vergemakkelijken. Het inklemeind van de kerndraad moet blank zijn om goed elektrisch contact te maken. De bekleding moet centrisch om de kern zijn aangebracht om scheefbranden te voorkomen (zie figuur 7).
Figuur 7 Scheefbranden van de elektrode (Bron: Tiekstramedia)
12
9789006840766_Lassen1.indb 12
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie
Elektrodetype en codering De typeaanduiding van elektroden wordt afgeleid van de soort bekleding. Je kunt de meest gebruikte elektroden indelen in vier hoofdtypen:
• •
•
•
Zure elektroden. Deze elektroden hebben een traagstollend smeltbad en worden gebruikt bij het lassen ‘onder de hand’. Er ontstaat een gladde lasrups. De naden moeten goed passend zijn en in een min of meer horizontale positie liggen. Basische elektroden. Dit type elektrode heeft een taai lasmetaal. Het smeltbad is snelstollend en de elektrode wordt gebruikt voor het lassen ‘in alle posities’. De naden hoeven niet zo nauwkeurig te sluiten. De elektrode is echter gevoelig voor vocht, waardoor waterstofbrosheid kan ontstaan. Rutielelektroden. De rutielelektrode ontsteekt en herontsteekt gemakkelijk. Afhankelijk van het type kan het smeltbad dunvloeibaar zijn (te zien aan de dikke bekleding) voor het lassen onder de hand. Een dunne bekleding geeft meestal een dikvloeibaar smeltbad, zodat je ermee in positie kunnen lassen. Cellulose-elektroden. De gasvorming uit de bekleding is zeer groot. Hierdoor ontstaat een sterk stuwende boog. Dit zorgt voor een goede bescherming op de lasplaats. Deze elektroden zijn geschikt voor laswerk waaraan hoge eisen worden gesteld, zoals laswerk aan pijpleidingen. De inbranding is diep, maar de spatvorming is groot.
Elektroden worden volgens een genormaliseerde aanduiding gecodeerd. De codering van elektroden volgens NEN-EN-ISO 2560 voor het lassen van ongelegeerd en zwakgelegeerd staal moet op het pak staan. De code is opgebouwd uit cijfers en letters, waarmee een aantal kenmerken van de elektrode worden aangeduid (zie figuur 8 en tabel 1).
Figuur 8 Etiket met normalisatiecode (Bron: allesomtelassen.nl)
13
9789006840766_Lassen1.indb 13
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie Tabel 1 Elektrode-codering voor ongelegeerd en fijnkorrelig staal 1
2
3
4
5
6
7
8
E
46
3
1Ni
R
3
1
HS
1
beklede elektrode
2
mechanische eigenschappen
3
4
5
6
7
8
getal
rekgrens Re in N/mm2
treksterkte Rm in N/mm2
rek in %
35 38 42 46 50
355 380 420 460 500
440-570 470-600 500-640 530-680 560-720
22 20 20 20 18
getal of letter
minimale kerfslagwaarde van 47 J bij °C
Z A 0 2 3 4 5 6
geen vereisten 20 0 –20 –30 –40 –50 –60
legeringselementen in % symbool
Mn
\ Mo MnMo 1Ni 2Ni 3Ni Mn1Ni 1NiMo Z
2,0 1,4 0.3-0,6 1,4-2,0 0,3-0,6 1,4 1,4 1,4 1,4-2,0 1,4 0,3-0,6 alle andere samenstellingen
M0
letter
type bekleding
A C R RR RC RA RB B
zuur cellulose rutiel rutiel (dik bekleed) rutiel-cellulose rutiel-zuur rutiel-basisch basisch
getal
rendement in %
stroomsoort
1 2 3 4 5 6 8 8
105 105 105-125 105-125 125-160 125-160 160 160
AC/DC DC AC/DC DC AC/DC DC AC/DC DC
Mi 0,6-1,2 1,8-2,6 2,6-3,8 0,6-1,2 0,6-1,2
getal
laspositie
35 38 42 46 50
alle posities alle posities behalve PG BWPA, FWPA, FWPC BWPA, FWPA PG, BWPA, FWPA, FWPC
symbool
maximum waterstofgehalte in lasmetaal (ml/100 g)
H5 H10 H15
5 10 15
14
9789006840766_Lassen1.indb 14
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie
Praktijkvoorbeeld: Elektrodetype Gegeven Je hebt de beschikking over een paar pakken elektroden. Gevraagd Zoek de kenmerken van de elektrode met de aanduiding E46 3 1Ni R 3 1 H5. Oplossing Zie tabel 2. Tabel 2 Elektrodetypering
Code
Betekenis
E
beklede elektrode
46
treksterkte 530 - 680 N / mm 2, rek 20%
3
minimale kerfslagwaarde van 47 Jbij − 30 ° C
1Ni
Mn = 1,4%, Ni = 0,6 - 1,2%
R
rutielbekleding
3
neersmeltrendement tussen 105 - 125%, stroomsoort AC/DC
1
alle lasposities behalve verticaal neergaand
H5
maximumwaterstofgehalte 5 ml / 100 g
Procesvariabelen Sommige variabelen stel je in op de stroombron, zoals de stroomsterkte. Ook zijn er variabelen die vastliggen door de constructie, zoals de plaatdikte en de laspositie. De variabelen die je tijdens het proces zelf bepaalt en eventueel aanpast, zijn de booglengte, de voortloopsnelheid, de stand van de elektrode en de inbrandingsdiepte.
voortloopsnelheid schijnbare booglengte
las
werkelijke booglengte
inbrandingsdiepte smeltbad
nog te lassen
werkstuk
Figuur 9 Variabelen bij het lassen (Bron: Tiekstramedia)
15
9789006840766_Lassen1.indb 15
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie
Booglengte Bij een lange lasboog hoort een hoge boogspanning. Een lange lasboog spreidt, waardoor de warmte over een groot oppervlak (de brandvlek) wordt verdeeld. Het gevolg is een kleine inbranding over een groot oppervlak. Er ontstaat op deze manier een brede, platte lasrups met een kleine inbrandingsdiepte.
a lange boog/ brandvlek
b korte boog/ brandvlek
Figuur 10 Invloed booglengte op inbranding (Bron: Tiekstramedia)
Bij een korte lasboog hoort een lage boogspanning, waardoor weinig warmte wordt ontwikkeld. Er ontstaat een kleine brandvlek met een geringe inbranding. Als je met een korte lasboog last, ontstaat er een smalle, bolle lasrups met een geringe inbrandingsdiepte.
Voortloopsnelheid Als je met een hoge voortloopsnelheid last, dan wordt de warmte over een grote lengte verdeeld. Ook het gesmolten lasmetaal verspreidt zich dan over die lengte. Het resultaat is een kleine inbrandingsdiepte en een dunne, smalle las. De slaklaag op de lasrups is onderbroken en de tekening van het lasmetaal heeft een pijlvorm.
Figuur 11 Grote voortloopsnelheid (Bron: Tiekstramedia)
Een te lage voortloopsnelheid zorgt voor veel gesmolten lasmetaal op één plaats. Het vloeibare metaal vormt een isolerende laag tussen de lasboog en het werkstuk. Hierdoor is de inbranding niet zo groot. Omdat de slak met het lasmetaal om de lasboog heen kan lopen, is er ook kans op slakinsluiting. Bij een goede voortloopsnelheid is de lasboog direct gericht op het werkstukmetaal. Dit geeft een goede inbranding. De slak stuwt tegengesteld aan de voortloopsnelheid en vormt een goed afschermende laag op de afkoelende lasrups. De tekening in de lasrups is cirkelvormig.
16
9789006840766_Lassen1.indb 16
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie
Stand van de elektrode Je moet de stand van de elektrode in de lasrichting zo kiezen, dat de slak en het gesmolten elektrodemateriaal achter de lasboog blijven. Dit is het geval bij een hoek van 70°. Als je last met een te kleine hoek, dan stuwen slak en elektrodemetaal op. Je krijgt dan een ruwer uiterlijk van de las. Door de grotere brandvlek ontstaat ook nog eens een kleinere inbrandingsdiepte.
a juiste stand
b verkeerde stand
Figuur 12 Elektrodestand (Bron: Tiekstramedia)
Een rups die op deze manier ontstaat, is bol met een kleine inbrandingsdiepte. De tekening van het metaal van de rups is pijlvormig. De tweede hoek van de stand van de elektrode neem je loodrecht op de plaat. Bij afwijking zal de doorsnede van de lasrups niet symmetrisch zijn.
Plaatdikte Bij dunne plaat zal de inbrandingsdiepte groter zijn dan bij dikke plaat. Bij een dikke plaat is de warmteafvoer groter. Er wordt daardoor meer warmte aan het smeltbad onttrokken. De inbrandingsdiepte wordt dan kleiner.
a dunne plaat/ grote inbrandingsdiepte
b dikke plaat/ kleine inbrandingsdiepte
Figuur 13 Invloed plaatdikte op de inbrandingsdiepte (Bron: Tiekstramedia)
Stroomsterkte Als je een lage stroomsterkte instelt, is de warmteontwikkeling ook klein. Hierdoor zijn de inbrandingsdiepte en de neersmelt klein. De lasboog heeft de neiging te doven. Dat kun je voorkomen door met een kortere lasboog te lassen. Er ontstaat dan een smalle, bolle rups met een kleine inbranding.
17
9789006840766_Lassen1.indb 17
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie
Als je een hoge lasstroom instelt, dan ontstaat er veel warmte. De lasboog brandt diep in en de neersmelt is groot. Omdat de lasboog fel is, kies je voor een grote booglengte. Het smeltbad wordt groot en breed met een diepe inbranding. Je loopt wel het risico dat het neergesmolten metaal de laskrater niet geheel kan vullen. Er is dus kans op randinkarteling. randinkarteling
a lage stroomsterkte/ kleine inbrandingsdiepte
b hoge stroomsterkte/ grote inbrandingsdiepte
Figuur 14 Invloed van de stroomsterkte (Bron: Tiekstramedia)
Inbrandingsdiepte De diepte van het smeltbad noem je de inbrandingsdiepte. Hoe groot de diepte moet zijn, is afhankelijk van de eisen aan een gelaste constructie. Als je twee werkstukdelen stomp tegen elkaar wilt lassen, dan moet de inbrandingsdiepte groot zijn.
a vóór het lassen
b niet stomp gelast
c stomp gelast
Figuur 15 Stomp lassen van een I-naad (Bron: Tiekstramedia)
De inbrandingsdiepte hangt af van de stroomsterkte, de materiaaldikte, de elektrodedikte en de stand van de elektrode tijdens het lassen. Als je een I-naad last met een hoge stroomsterkte, moet je ervoor zorgen dat de krater zich voldoende vult met lasmetaal. Als je dat niet lukt, dan ontstaat er randinkarteling. Dit is een verzwakking in de lasverbinding. Je kunt dan beter lassen met een diep-inbrand- elektrode. Met deze elektrode kun je met een lagere stroomsterkte een diepere, smallere inbranding maken.
a hoge stroomsterkte/ flauwe kelk
b lage stroomsterkte/ diepe kelk
Figuur 16 Diep-inbrand-elektrode (Bron: Tiekstramedia)
18
9789006840766_Lassen1.indb 18
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie
Als de inbrandingsdiepte te klein is om een doorlassing te maken, dan moet je tegenlassen. Is ook dit niet meer voldoende om een goede stompe las te maken, dan moet je lasnaadvoorbewerking toepassen.
te verwijderen materiaal
a eenzijdig
b tweezijdig
Figuur 17 Lasnaadvoorbewerking (Bron: Tiekstramedia)
Als je moet oplassen om een slijtvaste laag aan te brengen, dan moet de inbrandingsdiepte juist klein zijn. De opmenging moet bij oplassen laag zijn, omdat anders te veel zacht basismetaal mengt met het slijtvaste oplasmateriaal. Bij oplassen kies je dus voor een elektrode met een grote brandvlek.
De stroombron Voor het lassen met beklede elektrode gebruik je een regelbare stroombron. Deze bron brengt de gevaarlijke spanning van het net (400 V) terug naar een veilige lage spanning (60 - 80 V).
Figuur 18 Regelbare stroombron (Bron: veenendaalbv.nl)
Lassen met beklede elektrode gebeurt bijna altijd handmatig. De booglengte kun je als lasser niet altijd constant houden. Bij een verandering van de booglengte zal ook de boogspanning variëren. Het gevolg is dat ook de stroomsterkte zal variëren. Dit is direct van invloed op de inbranding. Dit wil je niet. De stroombron moet dit verschijnsel compenseren. Dit kan als de stroombron een dalende stroom-spanningskarakteristiek heeft.
19
9789006840766_Lassen1.indb 19
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie
Statische stroom-spanningskarakteristiek Variaties in de booglengte mogen geen invloed hebben op de kwaliteit van de lasverbinding. Daarom gebruik je een lastrafo met een sterk dalende karakteristiek.
60
U-variatie in boogspanning
lasspanning U
open spanning
40
boogspanning 23-34 20
I-variatie in lasstroom t.g.v. boogspanningsvariatie 1,6 0
kortsluitstroom
kortsluitspanning
A lasstroom I
Figuur 19 Dalende stroom-spanningskarakteristiek (Bron: Tiekstramedia)
ings pann boogs tie varia
U
Bij een dalende karakteristiek leidt een grote verandering in de boogspanning slechts tot een kleine verandering in de stroomsterkte. De warmteontwikkeling verandert dus ook bijna niet. De lasdoorsnede blijft dus nagenoeg gelijk. Elke ingestelde stroomsterkte heeft zijn eigen karakteristiek. Als je een hogere stroomsterkte instelt, loopt de karakteristiek wel steeds minder steil.
I
Figuur 20 Instelbare stroomsterkten (Bron: Tiekstramedia)
Als je last met dikkere elektroden stel je een hogere stroomsterkte in. Omdat de karakteristiek minder steil verloopt, zal een variatie in booglengte een grotere invloed hebben op de lasstroom. De warmteontwikkeling zal ook veranderen, waardoor de laskwaliteit minder constant is.
20
9789006840766_Lassen1.indb 20
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie
Dynamische stroom-spanningskarakteristiek
U I
Tijdens het lasproces veranderen de boogspanning en de lasstroom afhankelijk van elkaar. Dit kun je weergeven in een dynamische karakteristiek.
lasstroom boogspanning
t0
t1
t2 t3
t
Figuur 21 Dynamisch verloop stroomsterkte en spanning (Bron: Tiekstramedia)
Bij het aanstrijken van de elektrode is de spanning bijna nul. De stroomsterkte zal dan ver boven de ingestelde waarde gaan oplopen. Tussen t1 en t2 ontstaat de lasboog. De spanning loopt op naar de waarde voor de boogspanning en de ingestelde lasstroom. Bij t3 is er evenwicht tussen de ingestelde waarde en de proceswaarde. Doordat bij het lassen veel kortsluitingen plaatsvinden, moet de tijd tussen t1 en t3 zo kort mogelijk zijn. Je noemt dit de hersteltijd. Als je last met wisselstroom moet de lasboog zich constant herstellen. De hersteltijd moet daarom korter zijn dan 40 - 50%van een periode van de netfrequentie.
Inschakelduur De koperdraden van de spoelen van de transformator zijn door een waslaagje van elkaar geïsoleerd. Tijdens het lassen ontstaat warmte in de transformator. De temperatuur mag niet te hoog oplopen, omdat dan de isolatie verbrandt of smelt. Dit veroorzaakt kortsluiting. De warmte die ontstaat is afhankelijk van de stroomsterkte en de werkelijke lastijd. De tijdsduur van het lassen bepaal je met de inschakelduur van de stroombron. Een inschakelduur (ID) van 60%bij 200 Ahoudt in dat je gedurende 60%van de gewerkte tijd de ingestelde stroom mag afnemen. De warmteontwikkeling is dan zodanig dat het toestel dit kan verdragen. De inschakelduur wordt in de praktijk aangegeven op basis van een tijdscyclus van vijf of tien minuten.
ID (%)
100 80 60 40 20 0 0
50
100
150
200
250
300 I (A)
Figuur 22 ID-grafiek (Bron: Tiekstramedia)
Voor het behoud van de lastrafo moet je de lastijd en de stroomsterkte op elkaar afstemmen.
21
9789006840766_Lassen1.indb 21
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie
Praktijkvoorbeeld: Bepalen van de lastijd Gegeven Je last met een lastrafo met een ID-grafiek volgens figuur 22. Gevraagd
• •
Met welke stroomsterkte kun je een onbeperkte tijd lassen? Hoe groot is de inschakelduur bij 200 A?
Oplossing De figuur toont een ID-grafiek van een lastransformator met een bereik van 7 0 - 300 A. Je kunt de transformator onbeperkt gebruiken tot een lasstroom van ongeveer 1 70 A. Las je met een stroomsterkte van 200 A, dan is de inschakelduur nog 60%.
De stroombron: laskabels Laskabels Elektrische kabels hebben een weerstand. Vooral bij te dunne of te lange kabels is de weerstand groot. Dit leidt tot spanningsverlies door de laskabels. Hierdoor neemt de stroomsterkte ook af. Is dit het geval, dan moet je de lasstroom hoger instellen.
Figuur 23a Set laskabels (Bron: veenendaalbv.nl)
Figuur 23b Set laskabels (Bron: allesvoorlassen.nl)
22
9789006840766_Lassen1.indb 22
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie
In de praktijk houd je je aan bepaalde richtwaarden voor de kabeldoorsnede, de lasstroom en de kabellengte. Tabel 3 Richtwaarden kabeldoorsnede, lasstroom en kabellengte
Kabeldoorsnede in mm 2
Lasstroom in A
Totale kabellengte in m
35
200
45
35
300
25
50
200
75
50
300
50
50
400
25
70
300
75
70
400
60
70
600
25
95
300
100
95
400
100
Bij de aansluitpunten van de kabel op het lastoestel en de elektrodehouder treden overgangsweerstanden op. Deze extra weerstand veroorzaakt niet alleen spanningsverlies, maar ook veel warmte. De kabel kan oververhit raken, waardoor de isolerende bekleding verbrandt. Langere kabels die over het werkstuk liggen, wekken een magnetisch veld op. Dit geeft ook spanningsverlies. Opgerolde kabels over de handgreep van de trafo vormen een spoel met een hoge inductieve weerstand. Ook dit geeft spanningsverlies en er ontwikkelt zich veel warmte. De stalen handgreep van de lastrafo kan daardoor heet worden.
Praktijkvoorbeeld: Bepalen van de kabeldoorsnede Gegeven Je moet een lasklus uitvoeren op 50 mvan de lastrafo. De lasstroom is minimaal 275 A. Gevraagd Welke kabeldoorsnede gebruik je? Oplossing In tabel 3 zie je dat bij een totale kabellengte van 50 men een lasstroom van 300 A een kabeldoorsnede van 50 mm 2nodig is. Dus als je last met 275 Ais deze doorsnede voldoende.
23
9789006840766_Lassen1.indb 23
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie
Vervorming na het lassen Bij lassen maak je een verbinding door de delen vloeibaar te maken. Tijdens het afkoelen van het vloeibare materiaal zal er een krimp optreden van 7,5%. Je moet er dus rekening mee houden dat de vorm en de afmeting van het werkstuk kunnen veranderen. Bij de overgang van de vloeibare naar de vaste fase ontstaat slink. Hierdoor ontstaan er spanningen in de las. Deze spanningen kunnen scheuren veroorzaken op de plaats in de las waar het laatste metaal stolt. Bij vrijliggende lassen zal de krimp grote vervormingen en maatveranderingen veroorzaken en weinig spanningen. Als je hoge eisen aan de vorm en de maat van het werkstuk stelt, dan moet je delen inspannen. Nu zullen de krimpvervormingen minimaal zijn maar de spanningen maximaal. Bij de meeste lasverbindingen vindt in drie richtingen krimp plaats: diktekrimp, langskrimp en dwarskrimp. 1
1 = diktekrimp 2 = langskrimp 3 = dwarskrimp
2 3
Figuur 24 Krimprichtingen (Bron: Tiekstramedia)
• •
sk
rim
•
Diktekrimp. Deze vorm van krimp veroorzaakt nauwelijks vervorming. Alleen de diktemaat zal misschien iets afnemen. Langskrimp (zie figuur 25). Door langskrimp ontstaan vervormingen in de lengterichting van de las. Het product zal hol gaan staan. Langskrimp kun je tegengaan door de lasrichting aan te passen en door om en om te lassen. Dwarskrimp (zie figuur 25 en 26). Dwarskrimp merk je direct aan het dichttrekken van de vooropening bij het lassen. Als je een V-naad of staande hoeklassen maakt, dan gaan de platen onder een hoek staan.
la
ng
ontstaan door langskrimp
dwarskrimp ontstaan diktekrimp door dwarskrimp
Figuur 25 Vervorming door krimp (Bron: Tiekstramedia)
a
b
Figuur 26 Vervorming door dwarskrimp (Bron: Tiekstramedia)
24
9789006840766_Lassen1.indb 24
17/05/19 10:38
LAS01 Booglassen met beklede elektrode Theorie
De schaarwerking die bij het hechten ontstaat, is ook een gevolg van de dwarskrimp. Je kunt deze opheffen door de hechten tegengesteld aan de lasrichting uit te voeren.
3 lasrichting
a direct lassen
lasrichting
2
1 hechtvolgorde
b hechten en lassen
Figuur 27 Schaarwerking bij hechten (Bron: Tiekstramedia)
Schaarwerking zonder te hechten kun je voorkomen door de lasvolgorde aan te passen. Bij lange lassen is de beste methode om met twee lassers tegelijk vanuit het midden van de las naar elkaar toe te lassen. Las je alleen, dan start je aan de buitenkant, maar last tegengesteld. Je neemt steeds stukken die je met één elektrode kunt leggen. Hoekverdraaiing door dwarskrimp kun je voorkomen door de te lassen delen voorbocht te geven. Om hoekverdraaiing te voorkomen kun je hechtstrippen aanbrengen. hechtstrip eenzijdig lassen
Figuur 28 Lassen met hechtstrippen (Bron: Tiekstramedia)
25
9789006840766_Lassen1.indb 25
17/05/19 10:38
mb o
Dit boek is onderdeel van TouchTech, een complete modulaire methode voor MBO Techniek niveau 3 en 4. Dit standaardboek is opgebouwd uit een aantal opeenvolgende leereenheden van één vakgebied. TouchTech is zowel in boekvorm, als maatwerkreader als ook digitaal beschikbaar. TouchTech heeft een breed aanbod van circa 400 leereenheden voor de vele vakgebieden in de elektrotechniek, werktuigkunde en mechatronica.
Anytime/anywhere Met de nieuwe methode Techniek is de benodigde theorie anytime/anywhere beschikbaar. De theorie is beschikbaar in leereenheden op onderwerp, zodat je eenvoudig kunt beschikken over alleen de theorie die je op dat moment nodig hebt tijdens lessen, praktijkopdrachten en projecten. De leereenheden/onderwerpen zijn snel op te zoeken voor docent én student Bewezen didactiek De didactische opbouw van elke leereenheid is gebaseerd op het zes-leerfasen model: na een introductie vanuit de praktijk volgt de theorie, verduidelijkt met praktijkvoorbeelden. In het tweede deel gaat de student aan de slag met verwerkingsvragen, toepassingsvragen en tenslotte de evaluatie en reflectie.
Lassen 1
TOUCHTECH
Lassen 1 LEERWERKBOEK
Learning by doing De methode TouchTech helpt de verbinding te maken tussen theorie en praktijk. Elke leereenheid start met kernvragen over het leerdoel, zodat je weet wat je gaat leren. Binnen elke leereenheid wordt beknopte theorie gekoppeld aan praktijkvoorbeelden. Na de theorie volgen korte verwerkings- en toepassingsopdrachten om de lesstof eigen te maken en de relatie met de praktijk te leggen.
TOUCHTECH
TouchTech – Techniek die je raakt
LEERWERKBOEK NIVEAU 3&4
Diversiteit aan leermiddelen TouchTech is leverbaar op papier of digitaal in een volgorde die jij wilt. De op zichzelf staande leereenheden zijn samen te stellen tot maatwerkreaders, maar ook als standaardboek (leerwerkboek) met vaste volgorde per vakgebied te bestellen. Digitaal is de methode als licentie beschikbaar voor scholen, waarbij de docent zelf een curriculum kan samenstellen uit het brede aanbod van leereenheden. TouchTech bevat leereenheden die geschikt zijn voor de kwalificaties: - Middenkader Engineering - Elektrotechnische installaties - Mechatronica - Human Technology - Werktuigkundige installaties, enz.
Auteur: H. Hebels Eindredactie: G. Siemens
9 789006 840766
9789006840766_Lassen_omslag.indd All Pages
20/05/19 11:07