Smeltlassen vs. Vastestof-lassen: Belangrijkste verschillen uitgelegd

De eis om twee of meer componenten te verbinden is inherent aan de productie. Er bestaan diverse verbindingsmethoden om een grote verscheidenheid aan materialen op veelvoudige manieren te monteren. Sommige van deze processen bieden permanente verbindingen, andere tijdelijke. Net als nieten, koppelingen en lijmverbindingen is lassen ook een permanent verbindingsproces. Per definitie is lassen een van de verbindingsprocessen waarbij twee of meer vaste componenten permanent verbonden kunnen worden door coalescentievorming, met of zonder toepassing van externe druk, hitte en vulaanvulmateriaal. Dus zowel hitte als druk zijn niet verplicht voor lassen; ze worden juist alternatief toegepast. In sommige lasprocessen wordt externe hitte toegepast; in andere externe druk. Op deze grond kunnen lasprocessen grofweg worden ingedeeld in twee groepen: smeltlassen en vastestof-lassen.

Smeltlassen

In al die lasprocessen waarbij voldoende hitte van een externe bron wordt toegepast voor de smelting van de naadvlakken van de basismaterialen om een letsel te vormen, worden smeltlasprocessen genoemd. Geen druk is meestal gewenst in dergelijke processen. Alle booglas-, gaslas- en weerstandlasprocessen vallen onder smeltlassen. Het is ook de moeite waard om te vermelden dat de smelting van de naadvlakken van de basisplaat plaatsvindt door directe toepassing van hitte en niet als gevolg van druk, wrijving, enz.

Vastestof-lassen

Aan de andere kant, bij vastestof-lasprocessen, wordt geen hitte direct toegepast; in plaats daarvan wordt in de meeste gevallen voldoende druk uitgeoefend. Als gevolg van de druk kan er hitte ontstaan in de contactzone; deze temperatuur blijft echter meestal ver onder het smeltpunt van de basismaterialen. Diffusielassen, smeedlassen, explosielassen, druklassen, wrijvingslassen, enz. zijn voorbeelden van deze categorie. Belangrijke verschillen tussen smeltlassen en vastestof-lassen zijn hieronder in tabelvorm weergegeven.

Smelting van naadvlakken

Zoals de naam suggereert, worden bij smeltlassen de naadvlakken van het basismateriaal laten smelten om een letsel of coalescentie te creëren. Vulaanvulmateriaal, indien toegepast, smelt ook en mengt zich met het gesmolten basismateriaal. Integenstelling hiermee vindt bij vastestof-lassen geen smelting plaats en vindt de verbinding plaats terwijl de componenten in vaste toestand zijn. Hoewel de temperatuur van de basismaterialen kan stijgen door gelijktijdige toepassing van druk en wrijving, blijft deze altijd onder het smeltpunt van het basismetaal en vindt dus geen smelting plaats. Dit is eigenlijk het belangrijkste verschil tussen de twee soorten lassen.

Toepassing van hitte en druk

Het is duidelijk dat hitte bij smeltlassen van een externe bron moet worden toegepast. Deze warmtebron kan van verschillende typen zijn: elektrische boog bij booglassen, verbranding van zuurstof-brandstofgas bij gaslassen, elektrische weerstandsverhitting bij weerstandlassen, en zelfs een intense energiestraal zoals plasma, laser of elektronenbundel bij PAW, LBW of EBW. Aan de andere kant vereisen vastestof-lasprocessen meestal de toepassing van druk. Geen directe toepassing van hitte is gewenst; hitte kan echter ontstaan als gevolg van druk, wrijving, enz.

Toepassing van vulaanvulmateriaal

Vulaanvulmateriaal is gewenst om de wortelspeling te vullen die bestaat tussen de basismaterialen. Gebaseerd op de toepassing van vulmateriaal en zijn samenstelling, kan lassen worden ingedeeld in drie categorieën: autogeen, homogene en heterogene. Wanneer de wortelspeling erg klein is, is geen vulmateriaal nodig en heet zo'n proces autogeen. Vastestof-lassen worden meestal in autogeen-modus uitgevoerd. Aan de andere kant, wanneer vulmateriaal wordt toegepast en de metallurgische samenstelling van het vulmateriaal lijkt op die van het basismetaal, heet het homogene las; als de samenstelling verschilt, heet het heterogeen las. Smeltlassen kan voordelig in alle drie de modi worden uitgevoerd; voor het verbinden in heterogeen modus zijn echter extra voorzorgsmaatregelen en optimale parameters vereist.

Aanwezigheid van WBZ

De WarmteBeïnvloede Zone (WBZ) is de smalle laag in de gelaste componenten rondom het letsel waar het materiaal niet is gesmolten, maar waar diverse fysieke en mechanische eigenschappen zijn beïnvloed door verwarming en daaropvolgende afkoeling. Deze WBZ wordt beschouwd als een zwakke regio omdat het zeer gevoelig is voor mechanische en chemische falen. Vanwege extreme verwarming op een temperatuur boven het smeltpunt van het betrokken materiaal, bestaat een bredere WBZ rondom het letsel wanneer componenten worden verbonden door smeltlasprocessen; terwijl een smalle (soms verwaarloosbare) WBZ kan worden waargenomen wanneer componenten worden verbonden door vastestof-lasprocessen, aangezien er minder hitte ontstaat tijdens het lassen.

Veranderingen in mechanische en metallurgische eigenschappen

Diverse metallurgische eigenschappen zoals korreloriëntatie, korrelstructuur, atomaire defecten, enz. worden meestal beïnvloed tijdens het lassen. Veel mechanische eigenschappen zoals sterkte, hardheid, zwaarte, enz. worden ook beïnvloed als gevolg van metallurgische veranderingen. Dergelijke veranderingen zijn meestal geassocieerd met het niveau van verwarming en daaropvolgende afkoeling van de componenten. Bij smeltlasprocessen wordt hoge hitte toegepast en materialen worden gesmolten, dus dergelijke processen kunnen diverse eigenschappen in extreme mate veranderen. Integenstelling hiermee zijn dergelijke veranderingen minimaal en meestal binnen acceptabele grenzen wanneer verbinden wordt uitgevoerd met vastestof-lasprocessen.

Vermogen tot ongelijke metaalverbinding

Eén van de grootste voordelen van lassen onder alle verbindingsprocessen is lekvrije en stevige verbinding van ongelijke materialen. Niet elk lasproces is echter hiervoor geschikt. Aangezien ongelijke metaalverbinding in essentie heterogeen lassen is, kunnen maar enkele smeltlasprocessen aan deze eis voldoen. Het vereist echter extreme zorg en optimale procesparameters om een stevige verbinding te verkrijgen. Vastestof-lassen is helemaal niet geschikt voor ongelijke metaalverbinding.

Mate van vervorming in gelaste structuren

Vanwege onevenredige uitzetting en krimp tijdens verwarming en afkoeling bij lassen, vervormen de gemonteerde structuren naar een ander vlak, wat leidt tot lasdefecten. Zulke vervorming in verbonden structuren veroorzaakt dimensionele onnauwkeurigheid en afkeuring van onderdelen. De neiging tot vervorming in gelaste structuren neemt toe met de toename van hitte-invoer. Dus als geen juiste vastzetten worden gebruikt of geen juiste vervormingsminimalisatietechnieken (zoals overspringend lassen, vooraf instellen van onderdelen in tegengestelde richting, enz.) worden toegepast, tonen smeltgelaste onderdelen een hogere vervorming dan de andere, omdat de hitte-invoer in het eerste geval hoger is.

Voorbeelden van de processen

Alle booglasprocessen (MMAW, GMAW, TIG, SAW, FCAW, ESW, enz.), gaslasprocessen (OAW, OHW, AAW, PGW, enz.), weerstandlasprocessen (RSW, RSEW, PW, PEW, FW, enz.) en intense-energiestraallasprocessen (PAW, LBM en EBW) zijn voorbeelden van smeltlassen. Diffusielassen (DFW), druklassen (PW), walslassen (ROW), koudlassen (CW), wrijvingslassen (FRW), smeedlassen (FOW), enz. zijn voorbeelden van vastestof-lassen.

Een wetenschappelijke vergelijking tussen smeltlassen en vastestof-lassen wordt in dit artikel gepresenteerd. De auteur adviseert u ook de volgende referenties te raadplegen voor een beter begrip van het onderwerp.

1. Verschil tussen smeltlassen en vastestof-lassen door difference.minaprem.com.
2. Lasdefecten door M. Preto (1^e druk, Aracne).
3. Fysische Chemie van Smeltlassen door G. F. Deyev en D. G. Deyev (1^e druk, DGD Press).