Blog Ko Buijs - Enige adviezen voor het lassen van staal
Het aan elkaar lassen van twee verschillende soorten gelegeerd staal
In de praktijk komt het voor dat er twee verschillende gelegeerde staalsoorten aan elkaar gelast moeten worden m.b.v. het thermische lasproces. Daarom volgen nu enige adviezen om een optimale lasverbinding te verkrijgen. De voorwarm- en gloeitemperatuur moet worden afgestemd op het meest hardbare materiaal. Daarnaast dient een toevoegmateriaal gekozen te worden dat een samenstelling heeft, die qua chemische analyse tussen de beide materialen inligt. Eventueel kan in twijfelgevallen een Cr-Ni materiaal worden gekozen. Wanneer legeringen met elkaar worden verbonden, waarin meer dan 1% chroom en 0,5% molybdeen voorkomt, moet de temperatuur van het voorverwarmen aangehouden worden tot aan het gloeien.
Blog Ko Buijs - Innomet Consultancy BV
Het lassen van ‘zwart-wit’ verbindingen
Over zwart-wit verbindingen is al eerder geschreven. Ondanks de verstrekte informatie, wordt nu aanvullend stil gestaan bij het lassen van gelegeerd koolstofstaal aan het type roestvast staal AISI304H. Deze roestvast staal kwaliteit bevat namelijk tussen 0,04 en 0,10% koolstof. Het is raadzaam om in dit geval geen AISI309 te gebruiken, maar een nikkelhoudend toevoegmateriaal dat minimaal 60% nikkel bevat. Een voorbeeld hiervan is het materiaal 63Ni15Cr10Fe7Mn. Deze legering heeft een uitzettingscoëfficiënt die nagenoeg identiek is aan dat van koolstofstaal, waardoor er geen hinderlijke spanningen ontstaan op deze overgang. Deze spanningen verplaatsen zich aan de andere kant van de las, maar het austenitische roestvast staal is ductiel genoeg om dit op te vangen. Thermische vermoeiing is dan ook verleden tijd. Bovendien vormt nikkel en barrière voor koolstofdiffusie waardoor er geen hinderlijke carbidevorming kan ontstaan. Op deze wijze heeft men een perfecte verbinding gerealiseerd. Een bekend voorbeeld is het lassen met de genoemde nikkellegering van AISI304H aan gelegeerd koolstofstaal met 2,25% Cr en 1% Mo. Dergelijke verbindingen kunnen tot een bedrijfstemperatuur van 600°C probleemloos worden gebruikt. Qua gelegeerd koolstofstaal kan in dit geval gedacht worden aan bijvoorbeeld 13CrMo44 en 10CrMo9.10.
Om van te voren te kunnen berekenen wat voor een structuur er in de lasverbinding te verwachten is, kan gebruik gemaakt worden van het zogenaamde Schaeffler-diagram. Er zijn elementen die de austenietfase bevorderen en elementen die juist de vorming van ferriet stimuleren. Deze twee grootheden kan men onderbrengen in de volgende formules:
- Chroom equivalent = %Cr + %Mo + 1,5x%Si + 0,5%x%Nb + 2x%Ti
- Nikkel equivalent = %Ni + 30x%C + 0,5x%Mn
Na het berekenen van deze equivalenten, kunnen deze uitgezet worden in het genoemde diagram en dan afgelezen worden welke structuur er in de las zal ontstaan.
Dit diagram, dat hieronder is afgebeeld, is verder ontwikkeld door lasdeskundige De Long waardoor tegenwoordig een diagram is ontstaan dat het Schaeffler-de Long- diagram wordt genoemd.
Het lassen van gegalvaniseerd staal aan roestvast staal
Mag of kan gegalvaniseerd staal aan roestvast staal gelast worden? Het antwoord hierop is te lezen in de volgende beschouwing. Bepaalde metalen in de gesmolten fase kunnen gedurende het lassen van roestvast staal binnendringen tussen de kristallen en daardoor scheuren veroorzaken. Dit kan ook gebeuren indien het roestvast staal onder trekspanning staat en tevens in contact is met gesmolten metalen zoals bij het lassen. Een gevaarlijk metaal in dit opzicht is koper van bijvoorbeeld geleidingsrails, wat binnen wil dringen tijdens het lassen. Dat binnen dringen wordt ook wel diffuse genoemd. Zink en aluminium zijn ook in dit opzicht gevaarlijke elementen. Indien koolstofstaal aan roestvast staal wordt gelast, dan dient men onder alle omstandigheden de eventuele verflaag te verwijderen. Een van de redenen is dat verf veelal zink bevat, dat tijdens het lassen zeer gemakkelijk binnendringt in het roestvast staal. Het gevolg is dan scheurvorming in de lasverbinding. Het zal dan ook duidelijk zijn dat gegalvaniseerd staal nooit aan roestvast staal gelast mag worden. Zie ook het blog "Vreemde metaaldeeltjes op Roestvast Staal"
Het lassen van koolstofstaal aan gietijzer
In de praktijk blijkt regelmatig behoefte te zijn aan informatie, hoe koolstofstaal moet worden gelast aan gietijzer. Het hoge koolstofgehalte in gietijzer en de gevoeligheid voor krimpspanningen vormen de belangrijkste problemen bij dit soort lasverbindingen. Over het algemeen zijn nikkel en nikkel/ijzerlegeringen geschikt om prima lasverbindingen te realiseren. In veel gevallen is het raadzaam eerst de gietijzerzijde van de verbinding te bufferen met de genoemde toevoegmaterialen, waardoor tijdens het lassen aan de gietijzerzijde een gunstiger spanningstoestand aanwezig is. Hierdoor wordt het risico op scheurvormig verkleind. Perlitisch gietijzer vereist een temperatuur van het voorverwarmen van minimaal 250°C om zo de vorming van martensiet te voorkomen. Ferritisch nodulair gietijzer kan worden voorverwarmd op circa 50°C. Het autogeen lassen en het booglassen met beklede elektroden zijn de meeste voorkomende lasprocessen voor het verbinden van gietijzer aan koolstofstaal.
Spanningsvrij gloeien van staal na het lassen
In diverse gevallen is er behoefte om het koolstofstaal spanningsvrij te gloeien na bijvoorbeeld het lassen. Dit betreft eigenlijk een bijzondere vorm van gloeien. Hierbij treedt namelijk geen merkbare verandering in de structuur op en ook geen vermindering van de trekvastheid. Feitelijk bewerkt het alleen maar een bepaalde ontspanning c.q. relaxatie van de kristallen. Daarbij wordt een groot deel van de trekspanningen bij bijvoorbeeld grote smeedstukken en constructies opgeheven. Dit gloeien vindt plaats bij een temperatuur van 600-650°C. Eigenlijk is de term spanningsvrij gloeien minder geschikt, beter zou men kunnen spreken over spanningsarm gloeien.
info@innometconsultancy.nl
