Lasassemblage
1. Montagespleet en uitlijningsfout
De kwaliteit van de montage is cruciaal voor het waarborgen van de laskwaliteit. Te grote montagespleten of verkeerde uitlijning kunnen gemakkelijk leiden tot defecten zoals doorbranden, slechte lasvorming en onvolledige penetratie. De montagespleet voor hoek- en stompe lassen moet zo klein mogelijk zijn. Tabel 8-2 geeft de eisen voor spleten en verkeerde uitlijning bij autogeen laserlassen met een handlaser weer.
Om de afmetingen van het werkstuk te waarborgen, vervorming te verminderen en verkeerde uitlijning van het te lassen gebied door torsie tijdens het lassen te voorkomen, is hechtlassen meestal nodig vóór het lassen. Voor hechtlassen wordt dezelfde procesmethode gebruikt als voor gewoon lassen. De lengte van hechtlassen is 20-30 mm en de kwaliteitseisen voor hechtlassen (bijv. indringdiepte en -breedte) zijn lager dan die voor gewoon lassen. Over het algemeen wordt een hogere lassnelheid gebruikt voor hechtlassen dan voor gewoon lassen. Om een betrouwbare verbinding te garanderen, moeten hechtlassen vlak, lang en dun zijn en niet te groot, breed of hoog. Hechtlassen vereisen ook adequate bescherming om oxidatie te voorkomen.
3. Bevestigingsmiddelen en klemmen
Laserlassen wordt voornamelijk gebruikt voordunplaatlassenBij het lassen van dunplaatlassen wordt doorgaans aan de voorzijde van het werkstuk gelast, waarbij aan de achterzijde voldoende smelt om een goed gevormde lasnaad te verkrijgen. Bij de parameterselectie geldt het volgende: een lage warmte-inbreng kan leiden tot onvolledige fusie aan de achterzijde; een hoge warmte-inbreng, hoewel deze volledige penetratie aan de achterzijde garandeert, kan leiden tot doorbranden door de zwaartekracht van het gesmolten metaal of een onevenredige smeltbreedte ten opzichte van de dikte van het werkstuk. Om doorbranden te voorkomen, moeten, indien het werkstuk klemming toelaat, opspaninrichtingen worden gebruikt om het werkstuk tijdens het lassen van dunplaatlassen vast te klemmen – door de voorzijde aan te drukken en een koperen of roestvrijstalen steunplaat op de achterzijde te plaatsen. Dit voorkomt veranderingen in de montageopeningen of uitlijningsfouten veroorzaakt door lasvervorming en voorkomt thermische instorting. Wanneer het werkstuk door structurele redenen een ongelijke warmteafvoer over verschillende gebieden vertoont, is het gebruik van opspaninrichtingen om de warmteafvoer te balanceren ook effectief, met als doel lassen met uniforme afmetingen aan zowel de voor- als achterzijde te vormen.
Selectie van lasparameters
Over het algemeen omvatten de parameters voor laserlassen het laservermogen, de laserpulsbreedte, de mate van defocussering, de lassnelheid en het beschermgas.
1. Laservermogen
Bij laserlassen bestaat er een drempelwaarde voor de laservermogensdichtheid. Onder deze drempelwaarde is de indringdiepte gering; zodra deze drempelwaarde is bereikt of overschreden, neemt de indringdiepte aanzienlijk toe. Plasma wordt alleen gegenereerd wanneer de laservermogensdichtheid op het werkstuk de drempelwaarde overschrijdt, wat duidt op stabiel dieplassen. Onder de drempelwaarde vindt alleen oppervlaktesmelting plaats (stabiel warmtegeleidingslassen). In de buurt van de kritische toestand voor sleutelgatvorming wisselen dieplassen en warmtegeleidingslassen elkaar af, wat resulteert in een instabiel proces met grote schommelingen in de indringdiepte. Laservermogen is een van de meest kritische parameters bij laserbewerking en een belangrijke bepalende factor voor de indringdiepte van de las. Bij een vaste focuspuntdiameter is de laservermogensdichtheid evenredig met het laservermogen: een hoger vermogen verhoogt de indringdiepte en de lassnelheid. Overmatig vermogen veroorzaakt echter ernstige oververhitting van het smeltbad, vergroot de lasbreedte en de warmtebeïnvloede zone (HAZ) en leidt tot meer spatten, die de laslens kunnen vervuilen. Met een hoog vermogen kan de oppervlaktelaag binnen microseconden tot het kookpunt worden verhit en aanzienlijk verdampen, waardoor deze ideaal is voor materiaalverwijderingsprocessen zoals boren, snijden en graveren. Bij een lager vermogen bereikt het oppervlak binnen milliseconden het kookpunt en smelt de onderliggende laag voordat het oppervlak verdampt, wat een goede smeltlas bevordert.
2. Laserpulsbreedte
De pulsbreedte van de laser is een belangrijke parameter bij gepulseerd laserlassen. Deze wordt bepaald door de indringdiepte en de warmtebeïnvloede zone (HAZ): langere pulsbreedtes vergroten de HAZ en de indringdiepte neemt toe met de wortel van de pulsbreedte. Langere pulsbreedtes verminderen echter het piekvermogen, waardoor ze over het algemeen worden gebruikt voor warmtegeleidingslassen, waarbij brede, ondiepe lassen worden gevormd – met name geschikt voor overlappende verbindingen van dunne en dikke platen. Een laag piekvermogen leidt echter tot een te hoge warmte-inbreng en elk materiaal heeft een optimale pulsbreedte voor een maximale indringdiepte.
3. Selectie van de mate van onscherpte
De positie van de focusvlek is cruciaal inlaserfusielassenWanneer de focus zich boven het werkstukoppervlak bevindt, is de indringdiepte klein, waardoor dieplassen moeilijk is. Wanneer de focus zich onder het oppervlak bevindt, is de vermogensdichtheid in het werkstuk hoger dan aan het oppervlak, wat een sterkere smelting en verdamping bevordert. Hierdoor kan energie dieper in het werkstuk doordringen en neemt de indringdiepte toe. Er zijn twee defocusstanden: positieve defocus (focusvlak boven het werkstuk) en negatieve defocus (focusvlak onder het werkstuk). In de praktijk wordt voor dikke platen die een grote indringdiepte vereisen, negatieve defocus gebruikt, waarbij de laserfocus zich doorgaans 1-2 mm onder het werkstukoppervlak bevindt. Voor dunne platen heeft positieve defocus de voorkeur, met de focus 1-1,5 mm boven het oppervlak.
4. Lassnelheid
Bij vaste overige parameters neemt de indringdiepte af naarmate de lassnelheid toeneemt, terwijl de efficiëntie verbetert. Te hoge snelheden voldoen niet aan de indringdiepte-eisen; te lage snelheden leiden tot oversmelten, brede lassen, oververhitting van de warmtebeïnvloede zone (HAZ) en een verhoogde neiging tot warmscheuren.gepulseerd laserlassenDe snelheid wordt ook bepaald door de maximale pulsfrequentie en de vereiste overlap tussen de pulsen – elke volgende puls moet tot op zekere hoogte overlappen. Voor een gegeven laservermogen en materiaaldikte is er dus een optimaal snelheidsbereik, waarbinnen de maximale penetratiediepte bij een specifieke snelheid wordt bereikt.
5. Beschermgas
Inertgassen worden vaak gebruikt om het smeltbad te beschermen tijdens laserlassen. Hoewel sommige materialen geen bescherming tegen oppervlakteoxidatie nodig hebben, is dit bij de meeste toepassingen wel het geval. Traditioneel worden Ar, N₂ en He gebruikt voor laserlassen van aluminiumlegeringen om oxidatie te voorkomen. Theoretisch gezien is He het lichtste gas met de hoogste ionisatie-energie, maar bij lage vermogens en hoge snelheden is het plasma zwak, waardoor de verschillen tussen de gassen minimaal zijn. Studies tonen aan dat N₂ onder dezelfde omstandigheden gemakkelijker sleutelgatvorming induceert als gevolg van exotherme reacties met Al; de resulterende ternaire Al-NO-verbindingen hebben een hogere laserabsorptie. Zuiver N₂ vormt echter broze Al-N-fasen en poriën in de lasnaden. Inertgassen, die licht van gewicht zijn, ontsnappen zonder poriën te veroorzaken, waardoor gasmengsels effectiever zijn. Recentelijk is er meer onderzoek gedaan naar laserlassen van Al met Ar-O₂- en N₂-O₂-mengsels.
6. Materiaalabsorptie
De absorptie van laserenergie door een materiaal hangt af van eigenschappen zoals absorptievermogen, reflectievermogen, thermische geleidbaarheid, smelttemperatuur en verdampingstemperatuur, waarbij het absorptievermogen de meest kritische factor is. Factoren die het absorptievermogen beïnvloeden zijn onder andere:
Elektrische weerstand: Voor gepolijste oppervlakken is de absorptie evenredig met de wortel van de soortelijke weerstand, die varieert met de temperatuur.
Oppervlakteconditie: Heeft een aanzienlijke invloed op het absorptievermogen en daarmee op het lasresultaat.
Gebruiksaanwijzing en verboden voor handheld fiberlaserlassen
1. Vermijd boogstraling
Handlasers met vezellaserGebruik klasse 4 glasvezellasers die (1080±3)nm straling uitzenden met een uitgangsvermogen van meer dan 1000W (afhankelijk van het model). Directe of indirecte blootstelling kan de ogen of de huid beschadigen. Hoewel onzichtbaar, kan de laserstraal onherstelbare schade aan het netvlies of hoornvlies veroorzaken. Draag altijd een gecertificeerde laserbril wanneer de laser in werking is. Kijk nooit rechtstreeks in de laserstraal terwijl deze is ingeschakeld, zelfs niet met een laserbril op.
2. De lasparameters instellen
Stel het laservermogen laag in op het touchscreen (zoals weergegeven in afbeelding 8-2). Plaats het koperen mondstuk van de laskop tegen het werkstuk en druk op de schakelaar van de lastoorts om de laser te activeren voor het lassen. Typische parameters: laserfrequentie 5000 Hz, galvanometersnelheid 300-600, gasvertraging >100 ms, 100% inschakelduur voor continue emissie. Pas de lasbreedte aan op basis van de montageafstand; het vermogen is instelbaar van 0-1000 W (0-100% van het maximum). Klik na het invoeren van de parameters op "OK" en sla de instellingen op om ze te activeren.
4. Verhoog de lassnelheid niet te veel.
De lasnaden worden gevormd door de laserbron te verplaatsen (zie figuur 8-3). De diepte en breedte zijn afhankelijk van de snelheid en het vermogen. Typische snelheden van 1-3 m/min produceren gladde, schaalvrije oppervlakken met een aspectverhouding <1. Bij een vaste stroomsterkte en spanning heeft een verandering van de snelheid direct invloed op de warmte-inbreng, waardoor de penetratie en breedte veranderen. Te hoge snelheden leiden tot onvoldoende verwarming, met als gevolg een verminderde penetratie, een smalle breedte, ondersnijding, poriën en onvolledige penetratie.
Mechanische reiniging: Gebruik roestvrijstalen borstels of pneumatische wielen om oxiden te verwijderen totdat een helderwitte afwerking is bereikt. Las direct na het polijsten; polijst opnieuw als het lassen langer dan 36 uur wordt uitgesteld.
Chemische reiniging: Verwijder oxiden door middel van chemische reacties (methoden variëren per materiaal). Tabel 8-3 geeft een overzicht van chemische reinigingsmethoden voor aluminiumlegeringen. Verwijder olie/stof met organische oplosmiddelen (benzine, isopropylalcohol) door te weken, af te vegen en te drogen.
5. Minimaliseer porositeit
Bij laserlassen van aluminiumlegeringen komen waterstofporiën vaak voor. Verminder deze door oppervlaktevocht, olie en oxiden te verwijderen. Het verlengen van de afkoeltijd van het smeltbad (door de pulsbreedte te vergroten) bevordert de gasafvoer, aangezien de snelle thermische cyclus van laserlassen de gasafgifte beperkt. Vermijd focus- of negatieve defocusposities, waar intense smeltbadreacties en verdamping van de legering de porositeit verhogen; gebruik een lagere energie door de defocus aan te passen om verdamping te verminderen.
6. Let op de houding bij het vasthouden van de zaklamp.
Handlasersoortsen (zie afbeelding 8-4) zijn zwaarder dan TIG-lasersoortsen en hebben dikke kabels, wat vermoeidheid bij de gebruiker kan veroorzaken. Houd bij langdurig lassen de toorts met beide handen vast, zorg dat het mondstuk contact houdt met het werkstuk, lijn de las visueel uit en trek de toorts gestaag naar u toe. Pas uw houding aan de laspositie aan om vermoeidheid en het aantal lasnaden te minimaliseren.
7. Voorkom laserletsel
Onjuist gebruik kan ongelukken veroorzaken. Volg deze regels:
Kijk tijdens gebruik nooit rechtstreeks in de laseruitgang.
Niet gebruikenvezellasersin schemerige/donkere omgevingen.
Richt de zaklamp nooit op mensen wanneer het apparaat is ingeschakeld.
Gebruik metalen afscheidingen binnen een straal van 3 meter van het lasgebied.
Beperk de toegang tot de laszone tot uitsluitend operators.
Draag beschermende kleding (gecertificeerde veiligheidsbril, masker, handschoenen). Kijk nooit recht in de laserstraal terwijl deze is ingeschakeld, zelfs niet met een veiligheidsbril op.
Ga voorzichtig om met de zaklamp en de kabel (minimale buigradius >200 mm).
Schakel de laseruitstralingstoets uit wanneer deze niet in gebruik is.
Zorg voor een goede kwaliteit van de sproeier voor effectieve gasbescherming:
Gladde binnenwanden, concentrisch met de laser.
Vervang vervormde sproeiers onmiddellijk om een constante beweging van de brander te garanderen.
De grootte van de spuitmondopening (zie figuur 8-6) beïnvloedt de laskwaliteit: grotere openingen verhogen de gasstroom, waardoor de stolling versnelt en het risico op porositeit/scheurvorming toeneemt.
8. Vermijd hoge snelheden bij scheurgevoelige legeringen.
HandlaserlassenMaakt gebruik van autogene, draadloze, oscillerende galvanometertoortsen. Hoge snelheden verminderen de indringing, leiden tot smallere lassen, veroorzaken ondersnijding en verstoren de bescherming door het beschermgas, waardoor de bescherming afneemt. Gebruik lagere snelheden voor scheurgevoelige legeringen.
9. Zorg voor gezamenlijke kwaliteit
Temperatuurverschillen en draadloos lassen kunnen leiden tot doorbranden, kraters of kraterscheuren. Las continu om onderbrekingen te minimaliseren; als onderbrekingen onvermijdelijk zijn (bijvoorbeeld bij positieveranderingen of segmentlassen), vertraag dan iets (10 mm) voordat u stopt om kraters te voorkomen. Begin opnieuw 20 mm achter de vorige krater voor overlapping en een goede kwaliteit.
10. Volg de juiste fakkelbewegingen
Trek de lastoorts naar u toe (van ver naar dichtbij) zonder zijwaartse bewegingen. Houd een constante snelheid aan en controleer of de lasnaad consistent gevormd wordt. Gebruik bij verticaal lassen een neerwaartse beweging (niet een opwaartse) om snelle stolling te bevorderen en een constante beweging te garanderen.
11. Vermijd ondersnijdingen, kleine hoeklassen en inzakkingen bij overlappende lassen.
Bij overlappende lassen moet de laserinvalshoek zo worden ingesteld dat de galvanometer 2/3 van de verticale plaat bedekt (zie figuur 8-7). Hierdoor smelt de verticale plaat (als vulmateriaal) en 1/3 van de basisplaat door warmtegeleiding, waardoor na afkoeling een voldoende grote las ontstaat. Slechte overlappende lassen verzwakken de verbindingssterkte, verminderen de scheurweerstand of kunnen structurele schade veroorzaken – vermijd ondersnijding.
12. Verminder de reflectiviteit bij het lassen van aluminiumlegeringen
Aluminium reflecteert 60-98% van de laserenergie. De reflectiviteit neemt sterk af bij het smeltpunt en stabiliseert zich wanneer het gesmolten is. De absorptie neemt af met een toenemende invalshoek; maximale absorptie treedt op bij loodrechte inval (houd rekening met lensbescherming). Verminder de reflectiviteit door oxiden te verwijderen via mechanische/chemische reiniging.
13. Correct gebruik van beschermgas
Beschermgas beïnvloedt de lasvorming, de indringing en de breedte. De meeste gassen verbeteren de kwaliteit, maar kunnen ook nadelen hebben:
Argon: Lage ionisatie-energie, hoge plasmavorming (waardoor de laserefficiëntie afneemt), maar inert, goedkoop en dicht – waardoor het smeltbad effectief wordt bedekt (ideaal voor algemeen gebruik).
N₂: Matige ionisatie-energie (vermindert plasma beter dan Ar), maar reageert met aluminium/koolstofstaal en vormt broze nitriden, waardoor de taaiheid afneemt (niet aanbevolen voor deze materialen). Geschikt voor roestvrij staal, waar nitriden de sterkte juist verhogen.
14. Debiet van het beschermgas
Gas wordt onder specifieke druk door het mondstuk geperst. Het hydrodynamische ontwerp en de uitlaatdiameter van het mondstuk zijn cruciaal: groot genoeg om de las te bedekken, maar smal genoeg om turbulentie te voorkomen (waardoor lucht wordt aangezogen en porositeit ontstaat). Bij handlaserlassen is een typische doorstroomsnelheid 7 l/min. Een te hoge doorstroomsnelheid roert verontreinigingen in het smeltbad, waardoor de gaszuiverheid afneemt – kies daarom de juiste doorstroomsnelheid.
15. Laserfocuspositie
Focuspositie: Kleinste punt, hoogste energie – te gebruiken voorpuntlassenofwel energiezuinige, minimale spotgroottevereisten (zie figuur 8-8).
Negatieve onscherpte: Grotere lichtvlek (die groter wordt naarmate de afstand tot het focuspunt groter is) – geschikt voor dieplassen, continu lassen en puntlassen.
Positieve onscherpte: Grotere lichtvlek (die groter wordt naarmate de afstand tot het focuspunt groter is) – geschikt voor oppervlakteafdichting of continu lassen met lage indringdiepte.
Controle voor volledig doorgelaste lasnaden: Een lichte kleurverandering aan de achterzijde duidt op een goede kwaliteit; duidelijke markeringen/doorlassing veroorzaken spatten of diepe groeven bij continu lassen. Pas de focus, energie en golfvorm aan op basis van de proefstukken. Gebruik kleinere laspunten voor dunnere materialen om doorbranden te voorkomen.
Geplaatst op: 21 augustus 2025
