Fabrikanten beheersen MIG/MAG-lassen steeds beter

noodzaak OM te werken met dunne plaat maakt creatief

MIG/MAG-lassen is een universeel inzetbare vorm van elektrisch booglassen die een goede laskwaliteit garandeert; het grote verschil tussen beide vormen is de aard van de gebruikte gassen. De techniek kent een viertal basisvarianten – kortsluitboog- en openbooglassen, pulslassen en lassen met gevulde draad – en vanwege het feit dat steeds vaker wordt gewerkt met dunne plaat zijn daar gaandeweg diverse procesvarianten bijgekomen. Het feit dat fabrikanten het MIG/MAG-lassen gaandeweg steeds beter beheersen, heeft geleid tot interessante ontwikkelingen en technieken.

Werkingsprincipe

MIG/MAG-lassen is een vorm van elektrisch booglassen waarbij de boog zich bevindt tussen het werkstuk en een afsmeltend toevoegmateriaal dat continu wordt aangevoerd. De draadvormige elektrode wordt vanuit de machine door het kabelpakket en de handgreep van het laspistool tot aan de contacttip in de zwanenhals aangevoerd. Daar aangekomen, smelt de lasdraad gestaag waardoor de materialen aan elkaar vloeien.

De afstand tot het werkstuk dient zodanig te zijn dat het vrije draaduiteinde (de uitsteeklengte) − de afstand tussen het uiteinde van de contacttip in de zwanenhals en het aanzetpunt van de vlamboog − circa tien tot twaalf keer de draaddiameter bedraagt. Door de constructie van het laspistool ondervindt de aangevoerde draad een minimale weerstand. Dit voorkomt wrijving, slijtage en opwarming.

Gasgebruik

MIG- en MAG-lassen verschillen door de aard van het gebruikte beschermgas. Bij MIG-lassen is dat inert (argon, helium of mengsels daarvan), bij MAG-lassen zijn dat actieve gassen, bijvoorbeeld mengsels van CO₂ en argon of zuiver CO₂. De functie ervan is divers:

• bescherming van boog en smeltbad;
• vorming van boogplasma door ionisatie;
• stabilisatie van het aangrijpingsvlak van de boog op het werkstuk;
• een rustige overdracht van de gesmolten druppels van de draad aan het smeltbad.

De beschermgassen reageren met het smeltbad en beïnvloeden de eigenschappen van de lasnaad. Ook is het beschermgas medebepalend voor de hoeveelheid lasrook en de samenstelling daarvan.

Toebehoren

Het lastoestel levert de stroom voor de benodigde spanning, circa 45v – 70veff gelijkstroom (DC). Bij MIG-lassen wordt geen wisselspanning gebruikt, alleen bij het lassen van aluminium, en dan nog slechts in bepaalde typen machines. Via een inverter/omvormer wordt met behulp van vermogenselektronica uit wisselstroom direct met hoge frequenties een gepulste stroom voor de lastrafo gegenereerd, waarbij de netfrequentie van 50 Hz wordt getransformeerd tot een frequentie van maximaal 100 kHz.

MIG- en MAG-lassen verschillen door de aard van het gebruikte beschermgas

Een lastoorts zorgt voor de aanvoer van energie (stroom), de aanvoer van gas (ter bescherming van het smeltbad) en voor het transport van de lasdraad naar het lasbad. Aan het uiteinde van het laspistool bevindt zich de zwanenhals met een buis voor de aanvoer van een beschermgas en eventueel nog twee buizen voor de aan- en afvoer van een koelvloeistof (water). Een isolatiering voorkomt dat er spanning op het metalen gasmondstuk komt te staan.

VOOR- EN NADELEN VAN MIG/MAG-LASSEN

Voordelen
- universeel inzetbaar voor zowel handmatig als automatisch lassen;
- goede laskwaliteit;
- kan in veel posities worden gebruikt, ook bovenhands.

Nadelen
- veel spatten die elders aan het werkstuk kunnen hechten. Dankzij de moderne technieken wordt het spatten tegenwoordig tot een minimum beperkt;
- niet tot nauwelijks bruikbaar bij wind, met uitzondering van lassen met gevulde draad.

Basisvarianten

Het MIG/MAG-lassen kent een viertal basisvarianten:

Kortsluitbooglassen

De elektrode 'tikt' het werkstuk voortdurend aan. De kortsluiting die hierdoor ontstaat zorgt ervoor dat er een zeer hoge stroom door de laselektrode loopt die de lasdraad doet afsmelten. Zodra de kortsluiting eindigt, begint het proces opnieuw.

Pulserend of pulslassen

De lasboog wordt in stand gehouden door een constante basisstroom en een pulserende of pulsstroom die de toevoegdraad doet smelten waardoor de druppels in het smeltbad terechtkomen. De warmte-inbreng en de spatvorming zijn gering, terwijl de inbranding optimaal is.

Lassen met gevulde draad

De lasdraad bevat een poeder. De slak die daardoor op het smeltbad ontstaat, zorgt voor een goede bescherming. Dit maakt deze vorm van lassen geschikt voor een omgeving waarin sprake is van wind en/of tocht.

Openbooglassen

Deeltjes van de elektrodedraad worden naar het werkstuk gesproeid, zonder dat daarbij sprake is van contact tussen elektrode en werkstuk. Openbooglassen is een heet lasproces; de draadsnelheid is groter dan die bij kortsluitbooglassen.

Koude varianten

Doordat High Speed Steel (HSS) − in het Nederlands: snelstaal − steeds meer toepassing vindt, en gewichtsbesparing steeds belangrijker wordt, wordt steeds vaker gewerkt met dunne plaat. Deze ontwikkeling heeft geleid tot een aantal koude varianten van het MAG-lassen:

Cold Arc-lassen

Hierbij vindt een gecontroleerde druppelafsplitsing plaats door tijdens de kortsluiting zowel stroom als spanning te meten en te regelen. Omdat de lasdraad verder niet wordt gestuurd, kan worden volstaan met standaard lastoortsen. De techniek maakt het mogelijk in alle lasposities dunne plaat en buis te lassen.

Doordat snelstaal steeds meer toepassing vindt, wordt steeds vaker gewerkt met dunne plaat

Cold Metal Transfer (CMT)-lassen

Hierbij is de aanvoer van de lasdraad in de elektronische regeling geïntegreerd. De apparatuur is verder voorzien van een tweetal elektronisch gekoppelde aanvoereenheden: een tweerols-eenheid in de lastoorts en een normale vierrols-draadeenheid voor de constante aanvoer van de lasdraad op de stroombron.

Coldweldproces

Het werkstuk wordt tijdens de (positieve) grondfase verwarmd, waarbij gedurende elke pulsfase transfer van toevoegmateriaal plaatsvindt. Tijdens de negatieve fase vindt warmtegeleiding plaats richting de draad en koelt het smeltbad snel af. Door de geringe(re) aanvoer van energie naar lasnaad en werkstuk ligt de lassnelheid een factor drie hoger dan normaal.

Surface Tension Transfer (STT)-lassen of Low Spatter Control (LSC)-lassen

Hierbij vindt regulatie van de lasstroom tijdens de kortsluitperiode plaats onafhankelijk van de draadaanvoersnelheid. Behalve een aanzienlijke vermindering van het spatgedrag bij het lassen onder CO₂ biedt het proces tevens de mogelijkheid met dikkere lasdraden te kortsluitbooglassen. Door de sterke beperking van de kortsluitstroom wordt er in vergelijking met het MAG-kortsluitbooglassen minder warmte ingebracht.

Innovaties

Fabrikanten komen steeds dichter bij de volledige beheersing van het MIG/MAG-lassen. Dat heeft de afgelopen jaren geleid tot interessante ontwikkelingen en technieken. Een greep daaruit.

Hoogvermogenlassen

Hierbij wordt bij een hoge stroomsterkte gelast in het openbooggebied met draadsnelheden van meer dan 15 m/min. De beschermgassen bestaan uit vier componenten: argon met helium, 8–25% CO₂ en een gering percentage O₂ (0,5–3%). Men onderscheidt:

• Lassen met lasdraad met vergrote uitsteeklengte tot 30 mm (normaal: 15 mm). De elektrische weerstand van de lasdraad neemt toe met een factor twee, terwijl bij eenzelfde diameter een hogere neersmeltsnelheid wordt gerealiseerd. Ook de samenstelling van het beschermgas is van invloed: zo geeft toevoeging van helium een hogere boogspanning en dus meer boogenergie.
• Lassen met meerdere lasdraden:
  • twin arc-lassen met een enkele stroombron: de lasdraden bevinden zich ten opzichte van de lasrichting achter elkaar en worden door een en dezelfde contactbuis geleid waardoor de bogen identiek zijn;
  • tandem arc-lassen met twee stroombronnen: de lasdraden hebben elk hun eigen contactbuis, zijn afzonderlijk regelbaar en bevinden zich ten opzichte van de lasrichting naast elkaar.
• Lassen met een lasdraad met korte booglengte die ontstaat door reductie van de boogspanning. Het tijdens de kortsluitingen realtime regelen van de stroom voorkomt zowel ongewenste kortsluitingen als overmatig spatgedrag, en resulteert in een diepe inbranding en een smalle warmtebeïnvloede zone. De hoge draadsnelheden zorgen voor een 20 tot 30 procent toenemende neersmelt ten opzichte van de gangbare technieken.
• Hybride lassen, een combinatie van MIG/MAG- en laserlassen. Hierbij worden de nadelen van beide geëlimineerd: het feit dat de bevochtiging van het smeltbad bij hoge lassnelheden onvoldoende is (MIG/MAG-lassen) en de hoge eisen aan de nauwkeurigheid van de te verbinden productdelen (laserlassen). De logistieke en veiligheidsaspecten vergen daarbij aandacht, mede vanwege de hoge productiesnelheden.

MIG/MAG-lassen met wisselstroom

Bij deze techniek, die overigens nog in de kinderschoenen staat, worden op de lasdraad zowel positief als negatief gepoolde pulsen aangebracht waardoor dunner plaatmateriaal kan worden gelast dan bij conventioneel MIG/MAG-lassen met gelijkstroom. Bovendien kunnen grotere openstanden worden overbrugd zonder dat er doorbranding optreedt. Aangezien de stroom bij elke polariteitswissel door nul gaat, dient de boog steeds opnieuw gestart te worden. Dat gebeurt via een korte hoogspanningspuls.

T.I.M.E. 

Bij Transferred Ionized Molten Energy vindt het materiaaltransport plaats in de vorm van een spiraal van vloeibaar metaal (rotating transfer). De uitsteeklengte ligt aanmerkelijk hoger dan gebruikelijk (15 tot 25 mm versus 10 tot 12 mm). Voor een stabiele lasboog en een goede lasnaadkwaliteit zijn bijzondere beschermgasmengsels vereist: tweecomponentengas op basis van Ar/CO₂ of drie- respectievelijk viercomponentengas op basis van Ar/CO₂/O₂/He.

Met dank aan Esab, Metalas, Welda en Welding Services