Wat is aluminium?
Aluminium is een zilverwit, licht metaal. Het is, met een aandeel van 7,57%, het op twee na meest voorkomende element in de aardkorst, na zuurstof en silicium. Vanwege zijn eigenschappen als onedel metaal komt het echter bijna uitsluitend in gebonden vorm voor. In de materiaaltechnologie verwijst de term 'aluminium' naar alle materialen die gebaseerd zijn op het element aluminium. Dit omvat zuiver aluminium (dat ten minste 99,0% aluminium bevat), ultra-zuiver aluminium (dat ten minste 99,7% aluminium bevat) en in het bijzonder aluminiumlegeringen, die even sterk zijn als staal maar slechts een derde van de dichtheid hebben.
De wereldwijde bauxietproductie zou naar verwachting met 1,8% stijgen tot 421,5 miljoen metrieke ton (mt) in 2024. De top vijf van bauxietproducerende landen zijn:
Andere belangrijke producenten waren onder meer Guyana en Rio Tinto dat respectievelijk 1,7 miljoen ton en 58,7 miljoen ton produceerde in 2024
Aluminium is een van de lichtmetalen. Deze worden vanwege hun eigenschappen in veel technologische sectoren gebruikt. Aluminiumlegeringen zijn legeringen die voornamelijk uit aluminium bestaan. Gebruik de onderstaande interactieve tabel om de perfecte legering voor jouw project te vinden. Klik op de filterknoppen op basis van de eigenschappen die je nodig hebt om je opties direct te verfijnen en het juiste materiaal voor jouw toepassing te ontdekken.
Dit is een overzicht van het aanduidingssysteem voor geknechte aluminiumlegeringen EN 573-3/4 en EN 1706:
AW legeringen = Aluminium kneedlegeringen
AC legeringen = Aluminium gietlegeringen
Daarnaast zijn er ook nog M (Master alloy / Moederlegering) en B (Block metal / Blokmetaal).
AA staat voor Aluminium Association en bestaat specifiek voor aluminium. Dit systeem wordt wereldwijd gebruikt als basis voor aluminiumnormen en aluminiumaanduidingen. Het is te herkennen aan het voorvoegsel AA, gevolgd door vier cijfers. De cijfers zijn als volgt opgebouwd:
Eerste cijfer: Belangrijkste legeringselement(en)
Tweede en derde cijfer: Specifieke legeringsaanduiding (het getal heeft geen betekenis, maar is uniek)
Vierde cijfer: Baardblokken/ingots (0) of gietstukken (1, 2).
De meest voorkomende lasprocessen zijn TIG- en MIG-lassen. Hierbij wordt de oxidehuid verwijderd door de reinigende werking in de vlamboog. TIG-lassen wordt meestal uitgevoerd met wisselstroom, MIG-lassen met gelijkstroom met een positieve polariteit. Als beschermgassen worden bij deze processen argon of argon-helium-mengsels gebruikt. Voordelen van helium zijn onder andere een diepere inbranding, een betere lasvorming, hogere prestaties en een lagere poriegevoeligheid; de nadelen zijn de hogere gasprijs en het hogere verbruik tijdens het lassen.
Autogeen lassen, wat in het verleden gebruikelijk was, heeft aan betekenis verloren omdat hierbij speciale, agressieve vloeimiddelen moeten worden gebruikt om de oxidehuid te verwijderen. De effectiviteit hiervan neemt af bij een hoger Mg-gehalte en de resten ervan kunnen corrosie veroorzaken. Het verwijderen van vloeimiddelresten is bovendien tijdrovend en vereist speciale maatregelen voor de arbeidsveiligheid en milieubescherming. Dit geldt ook voor handbooglassen met beklede laselektroden, aangezien de bekleding daarvan agressieve zouten als vloeimiddel bevat.
Beschermgas functies
- Zorgt voor het in stand houden van de (geïoniseerde) lasboog
- Beschermt het smeltbad tegen reactie met de omgevingslucht
- Zorgt voor een reinigende werking, die de aluminiumoxide deels verwijdert van het basismateriaal (DCEP)
|
Argon |
Helium |
|
Voordelen |
|
|
Goede boogonteking en stabiliteit |
Hoger boog voltage |
|
Effectieve bescherming |
Brede doorlassing |
|
Goedkoper |
Reduceert porositeiten |
|
Goede reiniging |
|
|
Nadelen |
|
|
Smalle doorlassing |
Slechte reiniging |
|
Slechte boogontsteking en stabiliteit |
|
|
Duurder |
|
|
Hogere gasflow, dus meer verbruik |
|
Aluminium las met Argon
Aluminium las met Helium
Weet je niet zeker welk gas je moet gebruiken voor je volgende (aluminium)project? Met de CERTILAS GasGuide PRO kies je altijd het juiste gas voor je project
- Welk basismateriaal
- Warmte inbreng
- Plaat dikte
- Positie van de lasnaad
- Visuele laskwaliteit
- Werkinspanning bij het lassen (productiviteit)
- Vaardigheid van de lasser
Dit gebeurt door middel van slijpen, frezen of plasmasnijden. Slijpmiddelen mogen niet met kunststof zijn gebonden. Mechanische voorbereiding vindt doorgaans droog plaats. In het algemeen moet erop worden gelet dat de openingshoek voor Y-naden 70° bedraagt en dat de hoekjes aan de doorlassingszijde zijn afgeschuind met 0,5 mm x 45°.
- Koper strip
- Roestvaststaal strip
- Keramische strip
- Aluminium strip (smelt gedeeltelijk mee)
- Aluminium profiel, welke onderdeel is van het werkstuk
- Smeltpunt van 2052°C
- Weers- en corrosiebestendigheid onder oxidatieve omstandigheden
- Goede slijtvastheid (hardste materiaal na diamant)
- Transparant materiaal
- Dikte groeit snel aan tot 10 nm (0,000010 mm)
- Het kan elektrolitisch of chemisch aangebracht worden tot 0,05 - 0,1 mm
- anodische oxidatie
- Verkeluring
- Naarmate de oxidatie toeneemt, neemt de porositeit toe
- Aluminium als basismateriaal vormt een oxidelaag wanneer het in contact komt met zuurstof
- Het heeft een hoog regeneratievermogen:
- wanneer de oxidelaag beschadigd raakt, herstelt deze zich vanzelf
- DC-TIG-lassen van aluminium met (-) polariteit en argon als beschermgas is onmogelijk, omdat de smeltgrens van de oxidelaag ten opzichte van de polariteit hoog is, waardoor de energie van de boog niet voldoende is om de oxidelaag te doorbreken.
- Een DC-TIG-boog kan het basismateriaal smelten, maar kan niet beide zijden smelten vanwege de oxidelaag in de laswortel.
- Aluminium als basismateriaal vormt een oxidelaag wanneer het in contact komt met zuurstof.
- De oxidelaag herstelt zich vanzelf wanneer deze beschadigd raakt.
- Een AC-TIG-boog breekt de oxidelaag efficiënt af.
- De sterkste oxidelaag heeft de classificatie AWS 5356 (zeewaterbestendig)
- Wanneer aluminium geoxideerd is, moet deze laag vóór het lassen worden verwijderd (5 mm rondom de lasnaad).
- De diepte van de lasnaad in het smeltbad hangt af van de plaatdikte
- Als de diepte te gering is, koelt het smeltbad te snel af, waardoor er defecten kunnen ontstaan in de lasnaad
- Een te diepe lasnaad leidt tot een te brede laswortel en een te groot smeltbad
- hoge warmte-inbreng
- lage lassnelheid
- verkeerde vorm van de lasnaad
| Materiaal dikte (mm) |
A | B |
| ≤ 1,5 | 10 | 0,2 – 0,5 |
| ≤ 6,0 | 10 - 15 | 1,0 – 2,5 |
| ≥ 6,0 | 10 - 15 | 2,5 – 3,5 |
- Bij het lassen van stompe verbindingen (I-, U- en V-naden) moeten scherpe randen mechanisch worden verwijderd.
- Door de kanten te breken, krijg je een defectvrije doorlassing
Scherpe randen aan de doorlassings zijde veroorzaken:
- Verkeerd naadprofiel (bilnaad)
- Porieën
- Oxide-insluitsels
- Risico op scheuren
| Materiaal Dikte | Voorbewerking | Opmerking |
| 0,9 - 1,6 mm | I-naad, V-naad | |
| ≤ 3,8 mm | I-naad | Als het niet mogelijk is om backing te gebruiken, aan beide zijden te lassen |
| ≤ 4,8 mm | I-naad, V-naad | 1 of 2 lagen. als het niet mogelijk is om backing te gebruiken, aan beide zijden te lassen |
| ≤ 6,4 mm | V-naad | 1 of 2 lagen. als het niet mogelijk is om backing te gebruiken, aan beide zijden te lassen |
| ≤ 9,5 mm | V-naad | 1 of 2 lagen. als het niet mogelijk is om backing te gebruiken, aan beide zijden te lassen |
- De gasstroom moet hoger zijn dan bij het lassen van staal
- De uitsteeklengte moet 10 - 15 mm bedragen (de juiste lengte voor de uitstekende draadpunt is 15 x de draaddiameter (mm) bij hoge parameters en 10 tot 12 x de draaddiameter (mm) bij lage parameters)
- De toortshoek moet 60-80° bedragen
- Lassen volgens de "step" techniek, d.w.z. stap voor stap lassen
- Gebruik geen oud lasmetaal (ouder dan een half jaar)
- Kies de juiste lasnaadvorm
- Voorverwarmen wordt aanbevolen bij materiaaldiktes groter dan 8,0 mm
Bij het lassen van aluminium moet de lastoorts altijd recht worden gehouden of onder een lichte hoek van 60-80°.
- Schone lasnaad, geen aanslag op het oppervlak
- Goede gasbescherming
- Betere lasvorm
In ''step'' welding, the weld is melted twice and gases have more time to escape from the weld pool.
- Minder porositeiten
- Betere gasbescherming en minder oxidatie van het oppervlak
- Visueel mooier lasuiterlijk
Waarom ontstaan er poriën in lasmetaal?
De hoofdoorzaak van porievorming tijdens het lassen is dat gassen plotseling veel minder oplosbaar worden zodra het vloeibare metaal begint te stollen.
De rol van waterstof: Waterstof is hier de grootste boosdoener. Zuurstof bindt zich namelijk aan $Al_2O_3$ en stikstof vormt aluminiumnitride, waardoor vooral waterstof overblijft om gasbellen te vormen.
Het ontstaan van de poriën: Door de dalende oplosbaarheid ontstaan er microscopisch kleine gasbelletjes. Deze groeien doordat ze meer gas opnemen en stijgen op in de lasromp.
Snelheid en stolling: Als je met een hoge lassnelheid werkt, stolt het metaal erg snel. De gasbellen krijgen dan niet genoeg tijd om te ontsnappen, waardoor ze vast komen te zitten in het materiaal als poriën.
Waar komt de waterstof vandaan?
Waterstof komt op verschillende manieren in de las terecht, vaak via het materiaal van de beschermgasslang. Omdat het verschil in dampdruk tussen de buitenlucht en de beschermgasstroom heel groot is, kan vocht (waterdamp) gemakkelijk in het beschermgas en de lasboog dringen.
MIG-lassen vs. TIG-lassen
In de praktijk is porievorming een groter probleem bij MIG-lassen dan bij TIG-lassen. Het TIG-proces is een stuk rustiger, waardoor er veel minder vochtige omgevingslucht in het beschermgas wordt meegezogen.
- Reinig en droog de oppervlakken van het basismateriaal en het toevoegmateriaal
- Voorbehandeling door slijpen, borstelen, beitsen, ontvetten
- Rustige boog en rustige bediening van de toorts
- Turbulentievrije stroom van beschermgas met de juiste dosering en zuiverheid
- Groot en schoon beschermgasmondstuk
- Houd het slangenpakket kort
- Gebruik een toorts met gesloten koelsysteem
- Spoel de beschemgasleiding voldoende lang door vóór het lassen
- Zorg voor bescherming van de grondlaag
- Las indien mogelijk in positie PA of PF. Vermijd lasposities PC en PE
Er bestaat een verhoogd risico op scheurvorming tijdens het stollen en krimpen. Dit geldt met name wanneer de legering een groot stollingsinterval heeft en laagsmeltende korrelgrenzen als gevolg van eutectica. De neiging tot scheurvorming hangt sterk af van het legeringstype en moet daarom altijd in aanmerking worden genomen bij de keuze van het toevoegmateriaal. De tabel toont de warmscheurbereiken en de aanbevolen minimumgehalten aan silicium, koper en magnesium in het lasmetaal voor enkele legeringstypen. Het loodgehalte in aluminium moet altijd zo laag mogelijk zijn. Scheuren in de eindkrater kunnen worden voorkomen door een in moderne lasapparatuur geïntegreerd programma voor het opvullen van de eindkrater of door op een extra uitloopplaat te lassen. Scheuren in de grondlaag zijn vaak te wijten aan aluminiumoxiden en kunnen worden voorkomen door de onderkant van de plaat af te schuinen.
Legeringen met deze samenstelling kunnen door veroudering tot een hoge sterkte worden gehard en worden beschouwd als zeer gevoelig voor scheurvorming: smeltlassen is daarom niet mogelijk of slechts in zeer beperkte mate mogelijk, afhankelijk van het kopergehalte.
Afhankelijk van de samenstelling is deze legering over het algemeen gevoelig voor scheurvorming. Daarom wordt er geen gelijksoortig toevoegmateriaal gebruikt, maar wordt het lassen uitgevoerd met CEWELD AlSi5 conform EN ISO 18273. Als het werkstuk na het lassen echter geanodiseerd moet worden, wordt CEWELD AlMg3 als toevoegmateriaal gebruikt. Indien er hoge eisen worden gesteld aan de mechanische eigenschappen, moet het toevoegmateriaal CEWELD AlMg4,5Mn worden gekozen
AlZnMg-legeringen zijn precipitatiehardend (of: veredelbaar) en hebben de neiging om te scheuren tijdens het lassen vanwege de hoeveelheid legeringselementen; lassen met een gelijksoortig toevoegmateriaal is daarom niet mogelijk. De legering AlZn4,5Mg1 wordt daarentegen beschouwd als goed lasbaar. Als standaard worden de niet-leeftijdshardende (of: niet-edelbare) toevoegmaterialen CEWELD AlMg5 of CEWELD AlMg4,5Mn gebruikt.
De respectievelijke samenstelling van deze legeringen is doorslaggevend voor hun gevoeligheid voor scheurvorming. AlMg-legeringen vertonen een maximale gevoeligheid voor warmscheuren bij 1,2% magnesium, terwijl AlSi-legeringen een maximale gevoeligheid voor warmscheuren vertonen rond 0,75% silicium. Als vuistregel geldt dat een hoger gelegeerd toevoegmateriaal meestal beter bestand is tegen scheurvorming tijdens het lassen. Het toevoegmateriaal is daarom in elk geval duidelijk overgelegeerd met 2% silicium of 3,5% magnesium.
Verdere verbeteringen in de lasveiligheid kunnen worden bereikt door de toevoeging van mangaan of chroom, waardoor AlMg4,5Mn qua lasbaarheid gunstiger is dan de standaard AlMg-kwaliteiten. Als een van de materialen een magnesiumlegering is, wordt het toevoegmateriaal hierop gebaseerd.
Een directe verbinding tussen deze materialen door middel van elektrisch booglassen levert geen acceptabel resultaat op. De belangrijkste redenen hiervoor zijn:
-
De verschillen in smeltpunten zijn te groot (> 800°C). Het gevolg hiervan wordt nog versterkt door de verschillen in specifieke warmte, smeltwarmte, warmtegeleidingsvermogen, enz.
-
De bevochtigbaarheid van aluminium op ijzer is slecht.
-
Opgelost ijzer in aluminium kan brosheid veroorzaken door de vorming van een brosse FeAl3-fase. Ook AlNi-legeringen vertonen intermetallische fasen met minder gunstige eigenschappen.
Ongelijksoortige verbindingen tussen deze legeringen worden daarom meestal gelast met een tussenstuk van bimetaal of trimetaal (zogeheten 'inserts'), dat tussen het aluminium en de op Ni- of Fe-gebaseerde legering wordt geplaatst. Deze inserts worden over het algemeen geproduceerd door middel van explosielassen. Om te voorkomen dat men bij het lassen aan de Fe/Ni-zijde door de insert heen smelt, moet deze dik genoeg zijn. Hoe groter de verschillen in smeltpunten, des te dikker de insert moet zijn.
Het lassen wordt vervolgens uitgevoerd met toevoegmaterialen die geschikt zijn voor de gekozen materiaalcombinatie. De mechanische eigenschappen van de verbinding zullen vergelijkbaar zijn met die van de aluminiumzijde.
Er zijn goede resultaten gemeld bij het gebruik van het TIG-lasproces (GTAW) om de staalzijde te 'butteren' (voorzien van een bufferlaag) met aluminiumbrons, om deze vervolgens met de MMA-methode (lassen met beklede elektrode) aan de aluminiumzijde te lassen. Galvaniseren kan ook worden gebruikt om de staalzijde te voorzien van een deklaag van Ni, Zn of Cu (ongeveer 50 micron), maar dit is minder betrouwbaar vanwege de kwetsbaarheid van de coating.
egeringen tussen koper en aluminium vertonen enkele zeer brosse intermetallische fasen (CuAl2, CuAl, Cu3Al2), waardoor lassen tussen deze legeringen zeer moeilijk te realiseren zijn. Toch zijn zowel het onderpoederlassen (SAW) als het TIG-lassen (GTAW) gebruikt voor de productie van grote elektrische contactstukken.
Het SAW-proces is gebruikt voor diktes tussen 12 en 20 mm. Hierbij werd een cryolietrijk vloeimiddel (flux) gebruikt in combinatie met een aluminium lasdraad. De lengteas van de draad werd hierbij naar de koperzijde verschoven met ongeveer 0,5 keer de dikte van de koperplaat.
Het TIG-proces (GTAW) werd gebruikt voor dunnere werkstukken in een tulpvormige naadverbinding, waarbij gebruik werd gemaakt van aluminium lasstaven. De staven werden zodanig toegevoerd dat er een minimale opmenging met de koperzijde plaatsvond.
Het galvaniseren van de koperzijde (ongeveer 50 micron) met Ag, Sn, Zn en met name Ni zorgt voor een betere bevochtigbaarheid aan deze kant, wat het totale resultaat van de lasbewerking ten goede zal komen.
