1. Lassen en lasprocessen

• PIE
• Middelbare school
• vmbo b, k
• Leerjaar 4

Handvaardigheidsopleiding Basisboek 1-2

1. Lassen en lasprocessen

1.1  Lassen, vroeger en nu

1.2 Begrippen en definities

1.3 Indeling lasprocessen

1.4 Korte uitleg verschillende            lasprocessen

1.5 Vragen

1.1 lassen, vroeger en nu.

Meer dan 4000 jaar geleden werd er al gelast. Het oudste lasproces is het vuurlassen of wellen. Hierbij verhitte men twee stukken ijzer in een vuur, zodat het metaal witheet en zacht werd (deegachtig). 

Daarna legde men de hete, deegachtige stukken op elkaar en verbond ze aan elkaar door te hameren. In figuur 1.1 zie je dit proces afgebeeld.

1.1 lassen, vroeger en nu

Toen de elektriciteit was uitgevonden, wilde men dit gebruiken bij het lassen. Na veel proeven ontdekte De Bernados (een Rus) hoe je met een elektrische boog kon lassen. Dat gebeurde in 1887.

Een elektrische boog kun je een beetje vergelijken met een bliksemstraal. Er komt bij zo'n bliksemstraal heel veel warmte vrij. Alleen weetje bij bliksem nooit wanneer en waar deze ontstaat. Bij een elektrische boog kun je dit heel precies bepalen.

1.1 lassen, vroeger en nu

Ook het lassen zonder elektriciteit werd in die tijd ontwikkeld. Rond 1900 werd het autogeen lassen uitgevonden door Le Chatelier, een Fransman.  Later in dit boek leer je meer over dit proces.

Het onder poeder lassen ontstond na 1935. Dit werd zowel in de Verenigde Staten van Amerika als in Rusland ontdekt. In Nederland ging men in 1938 met dit proces werken.

Na 1940 ontwikkelde men het TIG-lassen en het MIG- en MAG-lassen. 

Later leer je wat deze afkortingen betekenen en hoe deze lasprocessen werken.

De verbetering van lasprocessen is vanaf 1945 heel snel gegaan. En die verbetering gaat nog steeds door

1.1 lassen, vroeger en nu

Een andere Rus, Slavianoff, gebruikte een metalen staaf in plaats van een koolstaaf. Zijn uitvinding zorgde dat het lassen met beklede elektroden werd ontdekt. Dit gebeurde in 1905 door de Zweed Kjellberg. 

Later leer je meer over dit lasproces.

1.1 lassen, vroeger en nu

Ook het lassen zonder elektriciteit werd in die tijd ontwikkeld. Rond 1900 werd het autogeen lassen uitgevonden door Le Chatelier, een Fransman. Later in dit boek leer je meer over dit proces.

Het  ontstond na 1935. Dit werd zowel in de Verenigde Staten van Amerika als in Rusland ontdekt. In Nederland ging men in 1938 met dit proces werken.

1.2 Begrippen en definities

Zoals in elk vak zijn er in de lastechniek een aantal begrippen die typisch zijn voor het vak. Sommige begrippen zijn heel nauwkeurig omschreven, zodat iedereen weet wat er bedoeld wordt. 

Dat noemen we dan een definitie. 

We zullen nu een aantal begrippen en definities behandelen die elke lasser moet kennen.

1.2 Begrippen en definities

Lassen:

Er zijn verschillende definities voor dit begrip; dit is er één van:

Lassen is het verbinden van materialen, waarbij het materiaal op de verbindingsplaats in vloeibare- of deegachtige toestand wordt gebracht, terwijl al of niet materiaal van dezelfde of ongeveer dezelfde samenstelling wordt toegevoegd.

1.2 Begrippen en definities

Wat betekent deze definitie nu eigenlijk? 

Er staan drie dingen:

- Lassen is het verbinden van materialen.

- De plek waar de materialen aan elkaar worden gelast wordt zó heet, dat die plek smelt (het       

   materiaal wordt vloeibaar) of bijna smelt (het materiaal wordt deegachtig).

- Soms wordt er bij het lassen extra materiaal toegevoegd dat (bijna) dezelfde samenstelling  

   heeft als het materiaal dat gelast wordt. Dit is het lastoevoegmateriaal.

1.2 Begrippen en definities

Solderen

Solderen werd 3000 jaar voor Christus al toegepast bij het maken van zilveren en gouden siervoorwerpen.

Ook hier één van de definities:

Solderen is het verbinden van (al dan niet onderling verschillende) materialen door middel van een gesmolten metaal of legering met een lager smeltpunt of smelttraject dan de te verbinden materialen.

1.2 Begrippen en definities

Of, in een aantal kortere zinnen:

- Solderen is het verbinden van materialen door middel van een metaallegering (het soldeer).

- De materialen die aan elkaar worden verbonden kunnen onderling hetzelfde zijn 

   (bijvoorbeeld twee stukken blik). Maar het kunnen ook verschillende materialen zijn 

   (bijvoorbeeld een zilveren knopje wordt gesoldeerd aan een gouden ring).

- Bij het solderen bestaat de verbinding (het soldeer) altijd uit een materiaal dat eerder smelt 

   dan de materialen die aan elkaar worden verbonden.

1.2 Begrippen en definities

Het grote verschil:

Het grote verschil tussen lassen en solderen is dat men bij solderen de te verbinden basismaterialen zelf niet smelt. 

Ze worden met behulp van een toevoegmateriaal aan elkaar bevestigd. 

Dit toevoegmateriaal smelt eerder dan de te verbinden materialen.

1.2 Begrippen en definities

Smeltlassen:

Een mogelijke definitie is:

Smeltlassen is het verbinden van materialen, waarbij de materialen op de verbindingsplaats aan elkaar worden gesmolten zonder gebruik te maken van mechanische druk.

Bij het smeltlassen maakt men het metaal plaatselijk vloeibaar (smelten), en niet alleen maar deegachtig. Bovendien oefent men geen druk uit op de verbindingsplaats.

1.2 Begrippen en definities

Druklassen

Druklassen is het verbinden van materialen, waarbij het materiaal op de verbindingsplaats in vloeibare of deegachtige toestand wordt gebracht en waarbij druk wordt uitgeoefend om de verbinding tot stand te brengen.

Druklassen is ontstaan uit de eerste vorm van lassen, het vuurlassen of wellen. Men brengt het metaal in een deegachtige toestand. Vervolgens last men het onder druk (vroeger waren dit hamerslagen) aan elkaar.

1.3 Indeling lasprocessen

In de vorige paragraaf leerde je dat bij het lassen de metalen hoog worden verhit en soms worden gesmolten. Voor het lassen is er dus (veel) warmte nodig. De warmte die nodig is voor het lassen kan op verschillende manieren worden ontwikkeld, bijvoorbeeld door elektriciteit of door een chemische reactie.

Zoals je in de eerste paragraaf al zag, zijn er in de loop van de tijd verschillende lasprocessen ontstaan. We hebben er een aantal genoemd.

1.3 Indeling lasprocessen

Je kunt de lasprocessen op verschillende manieren indelen. Ten eerste kun je ze verdelen in

smeltlaspocessen en druklasprocessen.

De smeltlasprocessen kun je verder verdelen in elektrische processen en processen die geen gebruik maken van elektriciteit (bijvoorbeeld autogeen lassen). Ook de druklasprocessen kun je verder onderverdelen, maar daar gaan we nu verder niet op in

1.3 Indeling lasprocessen

In figuur 1.2 staan de verschillende las- processen die in deze lesstof voorkomen op een rij. 

In de laatste kolom zie je de lasproces- nummers van deze lasprocessen. 

Deze nummers worden internationaal gebruikt.

1.4 Korte uitleg verschillende lasprocessen

1.4.1  Booglasprocessen

1.4.2 Autogene technieken (niet elektrisch)

1.4.3 Druklasprocessen

1.4.1 Booglasprocessen

We bespreken eerst de meest gebruikte lasprocessen die werken met een boog. 

Deze boog ontstaat tussen een elektrode (metalen staafje) en het werkstuk. 

Bij deze processen moet het smeltbad beschermd worden tegen de invloed van de omgevingslucht. 

Deze bescherming is nodig, omdat er in de lucht om ons heen gassen zitten die een slechte invloed hebben op de las. 

De bescherming tegen de invloed van de omgevingslucht gebeurt op verschillende manieren.

1.4.1 Booglasprocessen

Booglassen met beklede elektroden

Bij dit proces trekt men een boog tussen een beklede elektrode en het werkstuk. Door de hitte van de boog ontstaat er op het werkstuk een smeltbad. Ook de beklede elektrode zelf smelt af.

De beklede elektrode is voorzien van een extra buitenlaagje (de bekleding). De samenstelling van de bekleding kan verschillend zijn. De stoffen die in de bekleding van de elektrode zitten zorgen onder andere voor de bescherming van het smeltbad tegen de omgevingslucht. 

Meer informatie over dit proces staat in het HVO-katern 'Booglassen met beklede elektroden'.

1.4.1 Booglasprocessen

Booglassen met beklede elektroden

In figuur 1.3 zie je een eenvoudige afbeelding van dit lasproces.

Het lastoestel levert de stroom en wordt ook wel stroombron genoemd. 

Het booglassen met beklede elektroden (ook wel afgekort tot BMBE), wordt het meest gebruikt voor staal, corrosievast staal en andere legeringen. Verderop in dit boek leer je wat legeringen zijn.

1.4.1 Booglasprocessen

MIG- en MAG-lassen

Ook bij het MIG- en MAG-lassen trekt men een boog tussen een elektrode en het werkstuk. De elektrode bestaat bij deze lasprocessen uit een continu toegevoerde lasdraad die afsmelt. Deze lasdraad (die dus als elektrode dient) vormt tevens het lastoevoegmateriaal. 

In figuur 1.4 zie je dit proces afgebeeld.

1.4.1 Booglasprocessen

MIG- en MAG- lassen

De afkorting MIG staat voor: Metal Inert Gas. Er wordt een inert gas gebruikt om het smeltbad te

beschermen tegen de omgevingslucht. 'Inert' betekent dat dit gas niet reageert met het smeltbad. Meestal gebruikt men argon als beschermgas. 

De afkorting MAG staat voor: MetalActive Gas. Bij dit lasproces gebruikt men een ook een gas om het smeltbad te beschermen. In dit geval is dit echter een gas dat wél reageert met het smeltbad. Meestal is dit een mengsel van koolstofdioxide en argon. 

1.4.1 Booglasprocessen

MIG- en MAG- lassen

Het MIG-lassen wordt toegepast voor het lassen van aluminium en zijn legeringen; nikkel en nikkellegeringen; koper en koperlegeringen. Verderop in dit boek leer je wat legeringen zijn. 

Het MAG-lassen gebruikt men voor het lassen van vele staalsoorten, bijvoorbeeld in de auto-industrie

1.4.1 Booglasprocessen

TIG-lassen

De afkorting TIG betekent: Tungsten Inert Gas.

Tungsten is het Engelse woord voor wolfraam. 

Inert Gas betekent (net als bij MIG) dat een inert gas wordt gebruikt om het smeltbad te beschermen tegen de omgevingslucht. 

Dit gas (meestal argon) reageert niet met het smeltbad.

1.4.1 Booglasprocessen

TIG-lassen

De afkorting TIG betekent: Tungsten Inert Gas.

Tungsten is het Engelse woord voor wolfraam. 

Inert Gas betekent (net als bij MIG) dat een inert gas wordt gebruikt om het smeltbad te beschermen tegen de omgevingslucht. 

Dit gas (meestal argon) reageert niet met het smeltbad.

1.4.1 Booglasprocessen

TIG-lassen

Bij het TIG-lasproces trekt men een boog tussen een wolfraam elektrode en het werkstuk. Wolfraam is een metaal dat pas bij zeer hoge temperatuur smelt, namelijk bij 3410°C. 

De elektrode bij het TIG-lassen is dus gemaakt van wolfraam en deze elektrode smelt niet af bij het lassen.

Het lastoevoegmateriaal (massieve staaf) kan met de hand worden toegevoerd.

De wolfraam elektrode zit vastgeklemd in het mondstuk van de toorts. 

Via dit mondstuk wordt ook het beschermgas aangevoerd. 

TIG-lassen kan heel goed worden geautomatiseerd.

1.4.1 Booglasprocessen

Figuur 1.5 laat zien hoe de TIG-lasinstallatie is opgebouwd. De lasmachine (ook stroombron of lastoestel genoemd) levert de elektrische stroom. In de figuur is het lastoevoegmateriaal niet getekend. Zoals gezegd bestaat dit lastoevoegmateriaal bij TIG-lassen uit massieve staven die de lasser met de hand kan toevoeren. 

Het TIG-lassen wordt gebruikt voor het lassen van staalsoorten, aluminium, nikkel, koper, enzovoort.

1.4.1 Booglasprocessen

Onder Poeder lassen

Bij dit lasproces wordt een boog getrokken tussen een elektrode en het werkstuk.

Net als bij MIG-/MAG-lassen bestaat de elektrode uit een continu toegevoerde lasdraad. De boog wordt bij dit proces helemaal bedekt door laspoeder dat apart wordt toegevoerd. Het poeder beschermt het smeltbad tegen de omgevingslucht en de lasser heeft geen last van de straling van de boog. Omdat de stroom pas kort voor het eind van de draad wordt toegevoerd, kunnen hogere stroomsterktes worden toegepast. Hierdoor is een diepe inbranding mogelijk en een hoge neersmeltsnelheid. 

1.4.1 Booglasprocessen

Onder poeder lassen

Er zijn verschillende draad- en poedersoorten beschikbaar. Het onder poeder lassen kan voor veel soorten staal worden gebruikt. Het proces wordt toegepast voor verbindingslassen van staal in de positie 'onder de hand', meestal in grotere plaatdiktes. Ook het oplassen van deklagen gebeurt met dit proces. Hiervoor

gebruikt men in plaats van een lasdraad een band- of stripelektrode bij het lassen.

1.4.2 Autogene technieken (niet elektrisch)

Autogeen lassen

Bij dit lasproces ontstaat de warmte door het verbranden van een brandbaar gas (meestal acetyleen) met (zuivere) zuurstof. De keuze van het gas hangt onder andere af van de gewenste vlamtemperatuur. Aan het uiteinde van de lasbrander worden de zuivere zuurstof en het acetyleengas gemengd. Dit gas- mengsel is zeer brandbaar en kan men ontsteken (de autogene vlam). De lasser kan het lastoevoegmateriaal (massieve staaf) toevoeren met de hand.

1.4.2 Autogene technieken (niet elektrisch)

Autogeen lassen

Autogeen lassen is een eenvoudige techniek die op vele plaatsen te gebruiken is. Vanwege de lichte

apparatuur en doordat er geen elektriciteit nodig is, gebruikt men autogeen lassen voor reparatiewerkzaamheden of montage op moeilijk bereikbare plaatsen. Voor grotere lasklussen gebruikt men meestal andere processen.

De autogene vlam wordt behalve voor het lassen ook nog voor twee andere technieken in de metaalindustrie toegepast, namelijk het autogeen snijden en het solderen. Het autogeen snijden wordt veel toegepast als lasnaadvoorbewerking. Met solderen kunnen ook verbindingen tot stand worden gebracht.

1.4.2 Autogene technieken (niet elektrisch)

Autogeen snijden

Zoals bekend kan staal worden gesmolten met de autogene vlam. De vlam brandt doordat het acetyleengas gemengd wordt met zuurstof en het gasmengsel wordt

aangestoken. Dit gasmengsel kan een vlamtemperatuur van ongeveer 3000°C geven. Bij het autogeen snijden heeft de vlam de functie van voorwarmvlam. Deze vlam moet het oppervlak van het te snijden staal snel verhitten. Is de temperatuur van het oppervlak hoog genoeg, dan wordt de snijzuurstofkraan geopend. Hierdoor verbrandt het hete staal en wordt weggeblazen. Op deze manier ontstaat

een snede. Het autogeen snijden kan met de hand of gemechaniseerd plaatsvinden. Figuur 1.8 geeft schematisch een doorsnede van een autogene handsnijbrander weer.

1.4.2 Autogene technieken (niet elektrisch)

Solderen

Er zijn twee soorten soldeertechnieken, namelijk zacht solderen en hard solderen. 

Als het soldeer een smelt- temperatuur onder de 450°C heeft, dan spreken we van zacht solderen, bij een smelttemperatuur boven de 450°C noemen we het hard solderen. 

Het zacht solderen wordt uitgevoerd met een soldeerbout of een vlam (propaanbrander). 

Bij het hard solderen gebruikt men vaak een autogene vlam. Het verschil met lassen is, dat bij het solderen de te verbinden materialen niet worden gesmolten. Als de te verbinden delen op voldoende hoge temperatuur zijn gebracht, wordt het soldeer toegevoerd. Dit soldeer heeft een lagere smelt- temperatuur dan de smelttemperatuur van de te verbinden materialen. Het soldeer smelt en kruipt tussen de te verbinden delen. 

Na het stollen is de soldeerverbinding ontstaan.

1.4.3 Druklasprocessen

Druklasprocessen

Tot slot bekijken we een aantal lasprocessen waarbij de te lassen delen hard op elkaar worden gedrukt, net

zoals dit vroeger gebeurde bij het vuurlassen.

Puntlassen

Dit proces hoort bij het weerstandlassen. De te lassen delen worden op de lasplaats door twee koperen elektroden stijf op elkaar gedrukt. Vervolgens stuurt men er een stroom doorheen. Door de grote elektrische weerstand die deze stroom ondervindt worden de te lassen delen op de contactplaats sterk verhit en smelten aaneen. Er ontstaat meestal een ronde las. Zie ook figuur 1.9.

1.4.3 Druklasprocessen

Wrijvingsroerlassen

Bij dit lasproces wordt het te lassen metaal (meestal aluminium) niet gesmolten, maar onder invloed van druk en wrijving aaneengelast. De twee te verbinden delen worden stevig tegen elkaar aangedrukt. Met een speciale 'laskop' die bestaat uit een massieve cilinder (schouder) met daaronder een dunne pen, worden de delen aaneengelast. De 'laskop' wordt al draaiend tot aan de schouder in het materiaal gedrukt

op de plaats waar de delen verbonden moeten worden. De schouder zal door wrijving met het te lassen metaal warmte ontwikkelen. Hierdoor wordt het metaal in een deegachtige toestand gebracht. De dunne pen 'roert' het deegachtige metaal in elkaar. Dit proces past men veel toe bij het samenstellen van aluminiumprofielen of het aaneenlassen van aluminium platen. Zie  figuur 1.10 .

1.4.3 Druklasprocessen

Afbrandstuiklassen

Bij dit lasproces worden de te verbinden werkstukdelen in twee klemmen geplaatst en tegen elkaar aangedrukt. Na het inschakelen van de stroom worden de delen iets van elkaar verwijderd. Hierdoor ontstaan er meerdere bogen tussen de beide delen. Door de werkstukdelen afwisselend naar elkaar toe te brengen en van elkaar af te bewegen worden deze vlakken warm. Als ze deegachtig zijn geworden, wordt

de stroom uitgeschakeld en worden de uiteinden met kracht tegen elkaar aangedrukt. Op deze wijze is de lasverbinding gerealiseerd. In figuur 1.11 zien we het principe van het proces weergegeven.

1.4.3 Druklasprocessen

Stiftlassen

Het stiftlassen, ook wel boutlassen genoemd, is een verbind- ingstechniek waarmee men bouten en stiften op metalen constructies of onderdelen kan lassen. Hiervoor plaatst men een stift in de stifthouder van het laspistool. Men plaatst de stift op het werkstuk waardoor deze contact maakt met het werkstuk. Nadat de stroom is ingeschakeld trekt het pistool de stift terug waardoor er een boog ontstaat tussen de stift en het werkstuk. Hierdoor zal zowel de kop van de stift als het tegenoverliggende werkstukmateriaal vloeibaar worden. Na de ingestelde tijd zal het pistool de stift terugdrukken. Na afkoeling is de las gereed. Om te voorkomen dat het vloeibare metaal tijdens het terugdrukken van de stift wegspringt plaatst men een keramische ring op de stift. Deze voorkomt het wegspatten van vloeibaar metaal.

1.5 Vragen

Beantwoord de 14 open vragen om te controleren of je de theorie goed hebt begrepen.

Veel succes!

1. Wat is het verschil tussen lassen en solderen?

2. Noem twee grote groepen lasprocessen.

3. Noem 3 booglasprocessen

4. Hoe worden het smeltbad en de overgaande druppels beschermd bij de volgende lasprocessen?
Booglassen met beklede elektroden,
TIG lassen en onder poeder lassen

5. Geef de lasprocesnummers van TIG-lassen met toegevoerde draad, MAG-lassen met metaalpoeder
gevulde draad en BMBE-lassen.

6. Wat verstaat men onder smelt lassen?

7. Wat verstaat men onder druklassen?

8. Waarvoor is het stiftlassen bijzonder geschikt?

9. Wat is het verschil tussen MIG- en MAG-lassen?

10. Onder poeder lassen geeft een grote inbrandingsdiepte. Welk ander voordeel heeft onder poeder lassen?

11. Wat is de overeenkomst tussen autogeen lassen en TIG-lassen?

12. Noem drie lasprocessen waarbij het smeltbad wordt beschermd door een gas.

13. Waarvoor dient de extra toevoer van zuurstof bij het autogeen snijden?

14. Voor welke toepassingen wordt de autogene vlam gebruikt?