Porositeit bij het lassen van aluminium
Porositeit bij het lassen van aluminium? En u vraagt zich af hoe dit komt? Dit artikel geeft u meer inzicht in hoe u porositeit kunt voorkomen
De lasbaarheid van een aluminiumlegering hangt af van zijn chemische samenstelling. Bij het lassen van een aluminiumlegering ontstaat vaak scheurvorming door te hoge temperatuur. De lasser probeert dit te voorkomen door de voortloopsnelheid op te voeren en daarmee de temperatuur te verlagen. Voorverwarming van het werkstuk verlaagt weliswaar de kans op scheurvorming, maar kan ook de mechanische eigenschappen, vooral bij vaste objecten, ongunstig beïnvloeden.
Scheuren en zeker eindkraterscheuren zijn eenvoudig te herkennen. Porositeit is echter bij veel aluminiumverwerkers een lastiger aspect. Aan de buitenkant ziet de las er ogenschijnlijk mooi uit. En voor veel producten is dat de criteria. Aluminium is een populair product. Op de industriële markt wordt het veelal toegepast om het gewicht van een object te verlagen, maar we zien het steeds vaker toegepast bij luxe artikelen. In de lastechniek worden lassen op verschillende wijzen niet destructief onderzocht. Röntgenfoto’s tonen vaak aan dat aluminiumverwerkende bedrijven de porositeit niet volledig in de hand hebben.
Porositeit
Bij het lassen van de aluminiumlegeringen is porositeit vrijwel niet te voorkomen. Een onontkoombare vorm van porositeit ontstaat door insluiting van waterstof. Aluminium heeft namelijk de eigenschap dat het in de vloeibare vorm negentien keer meer waterstof kan bevatten als in vaste vorm. De mate van porositeit hangt ook af van: de zorgvuldigheid van het behandelen van het werkstuk- en het lasmateriaal, de lasnaadvorm, de boogenergie, de lasomstandigheden, het beschermgas en de gasslangen. Porositeit kan meerdere oorzaken hebben. De kunst is om een aantal belangrijke oorzaken te kennen en te herkennen. Daarmee kan de lasser het laswerk optimaal beheersen en controleren.
Oxidehuid
Aluminium heeft een oxidehuid die niet te verwijderen is, slechts te verjongen. Zodra de oude huid tijdens de voorbereidende werkzaamheden verwijderd is en men stopt met wegnemen, wordt er direct een nieuwe oxidehuid gevormd. Advies is om gereinigde lasnaden binnen vier uur te verwerken. Aluminiumoxide is hygroscopisch. Dat wil zeggen: de oxidehuid neemt waterstof op uit de atmosfeer. Zoals gezegd neemt aluminium in vloeibare vorm zeer goed waterstof op. Dus ook de waterstof die vrijkomt uit de oxidehuid. Dat de porositeit afkomstig is vanuit het basismateriaal zelf, lijkt niet aannemelijk. Wél aannemelijk is dat het afkomstig is van het vocht dat als condens neerslaat op koude werkstukken, die in een relatief warme omgeving geplaatst worden. Eerst laten acclimatiseren dus! Voorwarmen kan worden toegepast om condens te verdrijven. Echter, bij voorwarmen met aardgas en propaan komt juist weer vocht vrij! Beter is hier te kiezen voor acetyleen met lucht als voorwarm-vlam. Net zoals bij andere metalen is het wenselijk om vóór de verwerking verontreinigingen als vet, vuil, verf en andere losse verontreinigingen van het materiaaloppervlak te verwijderen.
Lasapparatuur
Ook de lasapparatuur is een belangrijke schakel in het voorkomen van porositeit. Bij het MIG-lassen van aluminium is het daarom van groot belang dat er wordt voldaan aan een aantal belangrijke zaken:
- De lasapparatuur moet voorzien zijn van een pulsfrequentiemodulator voor een optimale afstelling. Tijdens het pulsMIG-proces, dat een afgeleide is van het open-boogproces, wordt de oxidehuid verwijderd. Bij een niet-juiste afstelling zouden oxide-eilandjes in het smeltbad kunnen zorgen voor een niet-homogene las.
- Vocht uit slangen en lastoortsen zijn de oorzaak van porositeit. De juiste slangen (met een grote diffusieweerstand voor waterstof) en eventueel spoelen met een kleine, lage flow beschermgas draagt eraan bij dat het vocht niet door de lasgereedschappen worden aangevoerd.
Beschermgassen
Moderne beschermgassen met toevoeging van helium zorgen ervoor dat het smeltbad dun vloeibaarder wordt. Hierdoor heeft het smeltbad meer tijd om te ontgassen en wordt op die manier een belangrijke stap genomen om porositeit te voorkomen. Let op, niet alle lasdraden zijn gecertificeerd om toegepast te worden in combinatie met deze gasmengsels zoals 70% argon en 30% helium. Op websites van de diverse keuringsinstanties staat bij gecertificeerde aluminium draden vermeld voor welk gasmengsel de draad is gecertificeerd. Enige aspecten, die het gebruik van helium in argon, bij gebruik van beschermgassen bij het MIG-lassen van aluminium, rechtvaardigen:
De toevoeging van helium zorgt voor:
- verlengen van het stoltraject, betere ontgassing;
- röntgendichtheid is hoger/beter;
- betere bevochtiging van de naadflanken;
- hogere lassnelheden, lagere heat input (tot wel 10 tot 15% verhoging lassnelheid);
- minder krimpvervorming waardoor minder narichten;
- vermindering van verbrande oxides aan de rand van de las(zwarting);
- lagere kosten m.b.t. de nabewerking;
- minder ozonuitstoot;
- verhoogt de boogspanning;
- gunstiger inbrandprofiel t.o.v. 100% argon;
- betere garanties dat OOK bij de start van het lasproces voldoende inbrandprofiel wordt verkregen;
- geringere kans op bindingsfouten;
- beter visueel uiterlijk van de las; en
- mooiere aanvloeiing op de naadflanken.
Aluminium lasdraden
Voor het lassen van aluminiumlegeringen onderscheiden we twee type draden, die belangrijk verschillen in productiemethode, namelijk geschaafde aluminium lasdraden en ultrasoon gereinigde aluminium lasdraden.
Geschaafde aluminium lasdraden zijn te herkennen aan hun gladde oppervlak. Hoe gladder het oppervlak van de lasdraad des te zuiverder is het neergesmolten lasmetaal. Geschaafde draden worden tijdens het fabricageproces meerdere malen geschaafd. De eerste keer als de ruwe draad nog een diameter heeft van 9,5 mm en vervolgens nog tweemaal in de eindfase om de draad op de gewenste diameter te krijgen. Het oppervlak krijgt hiermee een zeer schone nabewerking. Dit is een belangrijk verschil met de ultrasoon gereinigde draden. Verontreinigingen, die in het eerste stadium van de productie, tijdens het schaven en op diameter trekken ontstaan (trekvet e.d.), worden bij ultrasoon gereinigde draden, niet door de laatste behandeling weggeschaafd. 
Juist deze verontreinigingen kunnen de oorzaak zijn van gasvorming als ze in de las verbranden.
Voordelen van geschaafde aluminium lasdraden:
- schoon lasdraadoppervlak (geen verontreinigingen);
- minder rookontwikkeling;
- kenmerkend is een zachtere lasboog;
- zuiverder neergesmolten lasmetaal;
- constante diameter lasdraad (doorvoerbaarheid); en
- lasoppervlak is blanker van kleur.
In de praktijk zien we vaak dat de opslag van toevoegmateriaal te wensen overlaat. Koop aluminium lasdraden altijd in hoeveelheden afgestemd op het verbruik ervan. Ondanks de verpakking en de aanwezigheid van een zakje siliciumdioxide of silicagel groeit de oxidehuid aan. Aluminium lasdraden altijd opslaan in een geconditioneerde ruimte of kast, die bij voorkeur van verwarming is voorzien.
Conclusie
Porositeit in de las kan het gevolg zijn van een opstapeling aan oorzaken. Als in de basis de juiste voorzorgmaatregelen worden genomen moet het mogelijk zijn de porositeit tot een aanvaardbaar niveau terug te dringen. Reproduceerbare kwaliteit is alleen dan mogelijk wanneer met de juiste inachtneming van de oorzaken word gewerkt.
Literatuur op internet, die op het gebied van het lassen van aluminium een bijdrage kan leveren:
- Laskennis opgefrist van het NIL (nr.5);
- Lassen van aluminium en aluminiumlegeringen VM 83; uitgave van FME-CWM;
- Lloyd’s Register approved product, SECTION 9 Aluminium Alloy Consumables.
Dit artikel kwam tot stand door medewerking van Erik Mars (IWT), vestigingsmanager Bus Industrial Tools Velsen Noord. Bus is importeur van de kwalitatief hoogwaardige aluminium lasdraden van MTL. De producent MTL levert de enige lasdraad die Lloyds gecertificeerd is (alloy 5183) bij gebruik van 70% Argon en 30% Helium. Bus Industrial Tools brengt deze draden exclusief op de Nederlandse markt.