 Het plasmalassen
vertoont om een aantal redenen veel overeenkomsten
met het TIG lassen.
Een overeenkomst met het TIG-lassen is onder andere
een boog die brandt tussen een aangepunte wolfraam
elektrode en het werkstuk. Een essentieel verschil
is echter dat de elektrode niet vrij toegankelijk is
maar in de lastoorts ingebouwd en dat de boog via
een kleine boring in de anode (plasmatip) ingesnoerd
naar buiten treedt. Aan deze insnoering ontleent de
plasmaboog een aantal karakteristieke eigenschappen.
Daarnaast is er bij het plasmalassen sprake van twee
gasstromen, namelijk het plasmagas en het
beschermgas (zie schema).
Door het wijzigen van de lasstroom, de boring in de anode en de
hoeveelheid plasmagas worden drie werkgebieden
onderscheiden:
- Microplasmalassen: 0,1 tot 15 A
Bij het microplasmalassen kan, zonder dat de
boog instabiel wordt met zeer lage
stroomsterktes gewerkt worden. Ook bij het
vergroten van de booglengte, tot wel 20 mm,
blijft de boog stabiel. Deze methode is bij
uitstek geschikt voor het lassen van zeer dun
materiaal.
- 'Melt-in' plasmalassen: 15 tot 200 A
In het hier genoemde stroomgebied vertoont het
plasmalassen veel overeenkomst met het
TIG-lassen. Door de insnoering van de boog, is
de boog echter wel veel stijver, stabieler dan
de TIG-boog. Alhoewel het plasmagas debiet
verhoogd kan worden voor een verbeterde
inbranding, houdt dit wel het risico in van een
verontreiniging van het beschermgas doordat de
turbulente gasstroom de omgevingslucht aanzuigt.
Dit zal ongetwijfeld een negatieve invloed op de
uiteindelijke kwaliteit van de las hebben.
- Keyhole plasmalassen: boven de 100 A
Door zowel de lasstroom als de hoeveelheid
plasmagas te verhogen ontstaat er een zeer
krachtige, stijve plasmaboog die een volledige
doorlassing veroorzaakt, zoals onder andere ook
bij het elektronenbundel- en laserlassen.
Tijdens het lassen creëert de boog in het te
lassen materiaal een klein gaatje (keyhole).
Door de relatieve beweging van de boog ten
opzichte van het werkstuk zal het gesmolten
materiaal naar de achterzijde van de boring
stromen en daar een las vormen. Op deze wijze is
het mogelijk roestvast staal tot een dikte van
10 mm in één keer te lassen.
Stroombron
Voor het plasmalassen wordt in de regel een
lasgelijkrichter met een dalende of vallende
karakteristiek gebruikt. Door het unieke karakter
van het proces, een ingebouwde wolfraamelektrode,
bijzondere wijze van het starten van de boog (zie
hieronder) en het gebruik van twee gasstromen is bij
het gebruik van een conventionele TIG-stroombron een
speciale plasmaregelkast noodzakelijk. Speciale voor
het plasmalassen ontwikkelde installaties bestaan
ook, waarbij alle besturingselementen reeds in de
stroombron ingebouwd zijn.
Plasma wisselstroom lassen (AC) is met de
gebruikelijke sinusvormige wisselstroom niet
mogelijk. Het herstarten van de boog na het passeren
van het nulpunt levert hier problemen op. Speciale
voor het plasma AC lassen ontwikkelde stroombronnen
met een blokvormig verlopende wisselstroom maken dit
wel mogelijk. Door een andere thermische belasting
van de toorts - tijdens de plusfase van de wolfraam
elektrode wordt deze aanzienlijk heter dan tijdens
de minfase - zal met een lagere belastbaarheid van
de toorts rekening gehouden moeten worden.
Starten van de boog
Bij het plasmalassen wordt voor het starten van de
lasboog gebruik gemaakt van een zogenaamde hulpboog.
Deze wordt door middel van een hoogfrequent
wisselspanning tussen de wolfraamelektrode en de
plasmatip gestart. Zo gauw de hulpboog voldoende
dicht bij het werkstuk gebracht wordt zal de hoofd-
of lasboog gestart worden. Dit systeem zorgt voor
een betrouwbare startmethode, ook tussen twee lassen
in, omdat gedurende deze tijd de hulpboog weer
aanwezig is.
Elektrode
Voor het plasmalassen wordt een met 2% thoriumoxide
gelegeerde wolfraamelektrode gebruikt en een anode
(plasmatip) van koper. De vorm van de elektrodepunt
is niet zo kritisch als bij het TIG-lassen en heeft
doorgaans een tophoek van 30 tot 60 graden. Vaak
leveren toortsleveranciers voor het slijpen van de
juiste elektrodehoek een mal mee. De boring in de
anode is wel kritisch en moet overeenstemmen met de
gebruikte lasstroom. Een te kleine boring bij een te
hoge stroom zal zeker leiden tot een hoge slijtage
(erosie) of zelfs tot het wegsmelten van de
plasmatip. Een te grote boring zal leiden tot een
instabiele plasmaboog. De gebruikelijke gassen bij
het plasmalassen zijn argon voor het plasmagas en
argon of een mengsel bestaande uit argon met 2 tot
5% waterstof voor het beschermgas. Helium wordt wel
gebruikt als beschermgas bij het lassen van
aluminium met gelijkstroom en positieve elektrode.
Dit is alleen mogelijk met speciaal hiervoor
ontwikkelde toortsen. Door de pluspoling van de
elektrode zal de belastbaarheid van de toorts
aanzienlijk minder zijn.
Toepassingen
Microplasma lassen
Microplasma wordt gebruikt voor het lassen van zeer
dunne plaat en dunne draden met een dikte vanaf 0,1
mm. De zeer smalle stabiele boog voorkomt het
'zoeken' van de boog op het te lassen werkstuk
waardoor ook onnodige vervorming van het werkstuk
wordt vermeden. Hoewel de TIG-boog veel diffuser is,
leveren de moderne elektronisch gestuurde
TIG-stroombronnen tegenwoordig ook bij een lage
stroomsterkte een stabiele boog.
'Melt-in' plasmalassen
Deze methode is een alternatief voor het
conventionele TIG-lassen. Voordelen t.o.v. het
TIG-lassen zijn een veel diepere inbranding (bij een
grotere hoeveelheid plasmagas) en veel minder last
van elektrodebeschadiging door het lassen op
vervuilde oppervlakken, de elektrode ligt immers in
de toorts terug getrokken. Een nadeel van deze
methode zijn de afmetingen van de plasmatoorts die
het handmatig lassen moeilijker maken. Bij
gemechaniseerd lassen moet er, voor het verkrijgen
van een constante kwaliteit veel aandacht besteed
worden aan het onderhoud van de toorts.
Keyhole plasmalassen
De meest in het oog springende voordelen zijn de
grote inbranding en de hoge lassnelheden.
Inbrandingsdiepten tot 10 mm zijn haalbaar, hoewel
bij het doorlassen in één laag er doorgaans de
voorkeur aan gegeven wordt dit te beperken tot
maximaal 6 mm. De standaard methode is dan, het
keyhole lassen te combineren met toevoegmateriaal
voor een beter lasuiterlijk (geen randinkarteling).
Voor diktes tot 15 mm wordt een V-naad met een
staande kant van 6 mm gebruikt. De eerste laag wordt
bij het keyhole lassen zonder toevoegmateriaal
gelast en de tweede volgens de 'melt-in' methode met
toevoegmateriaal.
Daar er een nauwkeurige afstemming vereist is tussen
de lasparameters, de hoeveelheid plasmagas en
toevoegmateriaal, leent het keyhole lassen zich
alleen voor gemechaniseerde toepassingen. Hoewel het
proces met gebruikmaking van een gepulseerde stroom
ook bij het lassen in positie toegepast kan worden,
zal het in de praktijk toch meestal gebruikt worden
voor het lassen met hoge snelheid in de onder de
hand positie. Bij het pijplassen zal voor het
sluiten van het gaatje aan het einde van de las het
stroomverloop (down-slope) en de terugname van de
hoeveelheid plasmagas nauwkeurig geprogrammeerd
moeten worden. |
meer informatie
over las-en snijtechniek