Kwaliteitsbeheersing bij handmatig laserlassen

Handmatig laserlassen doet steeds meer zijn intrede als alternatief voor TIG-lassen van dunne plaatonderdelen. Daarbij gaat het voornamelijk over rvs, maar ook staal, aluminium en koper zijn mogelijk. Reden voor die steile opmars? De hoge snelheden waarmee gelast kan worden en de lage warmte-inbreng die ervoor zorgt dat vervorming beperkt blijft. Het resultaat is een esthetisch mooie las. Maar wat met kwaliteitsborging van manueel laserlassen? Kunnen de huidige normen die gebruikt worden voor het TIG-lassen ook ingezet worden? In wat volgt geven we de huidige stand van zaken weer.

fig3 — Handmatig laserlassen van een hoeklas

Lasproces: handmatig laserlassen

In EN-ISO 4063 wordt aan elk lasproces een uniek referentienummer toegekend. Dit referentienummer is internationaal erkend en kan toegepast worden in lasnormen, lasprocedures en lasdocumenten. Aan TIG-lassen heeft men het referentienummer 14 toegekend. De verschillende varianten van het lasproces worden aangeduid met een bijkomend derde cijfer (141 tot 147).

Het laserlassen heeft als proces het referentienummer 52 gekregen. Er zijn drie laservarianten opgenomen die met een bijkomend derde cijfer aangegeven worden: 521 - solid state-laserlassen; 522 - gas-laserlassen en 523 - diode-laserlassen.

Aanvaardingscriteria voor lasonvolkomenheden

De aanvaardingscriteria voor lasonvolkomenheden bij het TIG-lassen van staal en aluminium kunnen respectievelijk in EN-ISO 5817 en EN-ISO 10042 worden teruggevonden. Het straallassen (electron beam en laserlassen) wordt in deze normen uitgesloten. Omdat er bij het straallassen een aantal specifieke onvolkomenheden voorkomen, heeft men hiervoor twee aparte normen opgemaakt: EN-ISO 13919-1 voor staal en EN-ISO 13919-2 voor aluminium. Beide normen hanteren net zoals EN-ISO 5817 ook de drie bekende niveaus B, C en D, waarbij B het hoogste niveau en D het laagste niveau aangeeft.

Lasonvolkomenheid spiking — **Lasonvolkomenheid 'spiking' bij het straallassen** - 'Spiking' is een voorbeeld van een specifieke lasonvolkomenheid die kan voorkomen bij het straallassen. De penetratie is in dit geval zeer onregelmatig, waardoor er op een doorsnede van de las een zaagtandvormig profiel te zien is

fig2 — **Lasonvolkomenheid 'onvoldoende penetratie' bij het straallassen** - In het geval van een T-verbinding zal men bij het laserlassen geen grote a-waarde realiseren, maar zal men rekenen op een diepe (volledige) penetratie. Gezien deze penetratie smaller is in vergelijking met het TIG-lassen, is de kans groter dat de penetratie niet op de gewenste locatie gerealiseerd wordt

Personeelskwalificatie: lasser of operator?

Is iemand die handmatig last met een laserlasmachine een lasser of een operator? Het antwoord op deze vraag is belangrijk om te weten hoe de personeelskwalificatie van die persoon moet uitgevoerd worden. Aangezien de persoon in kwestie bij het handmatig laserlassen de toorts zelf in de hand heeft en dus de handvaardigheid moet hebben om die toorts naar behoren te hanteren, wordt deze persoon als een manuele lasser beschouwd. Monteren we de laserlastoorts op een robot of cobot, dan wordt de persoon aanzien als een operator of insteller.

Er is op dit moment geen specifieke norm voor het kwalificeren van een lasser voor het handmatig laserlassen.

In het geval van het handmatig TIG-lassen van staal, gebruiken we EN-ISO 9606-1 om de lasser te kwalificeren. Lasproces 52 (laserlassen) is op dit moment niet opgenomen in de lijst onder §4.2 van EN-ISO 9606-1. Er is echter een opmerking op het einde van §4.2: "De principes van dit deel van EN-ISO 9606 kunnen toegepast worden op andere smeltlasprocessen". Aangezien het laserlassen van staal ook als smeltlasproces beschouwd wordt, kan EN-ISO 9606-1 dus ook gebruikt worden voor het kwalificeren van de persoon die handmatig last met een laserlasmachine.

In het geval van het handmatig TIG-lassen van aluminium, gebruiken we EN-ISO 9606-2 om de lasser te kwalificeren. Ook in dit deel is op het einde van §4.2 dezelfde opmerking terug te vinden, zodat we ook voor het handmatig laserlassen van aluminium EN-ISO 9606-2 kunnen toepassen.

Lasmethodebeschrijving (LMB)

Aangezien het instellen van een laserlasmachine verschilt van het instellen van een TIG-lastoestel, zal de lasmethodebeschrijving (LMB) er dus ook anders moeten uitzien. In het geval van het TIG-lassen gebruiken we gewoonlijk EN-ISO 15609-1 voor het opstellen van de LMB. In het geval van laserlassen is er de EN-ISO 15609-4 die kan worden gebruikt. Dit deel voorziet in een uitgebreid aanbod van variabelen, die in de lasprocedure kunnen vermeld worden. Het is aan de gebruiker om zorgvuldig na te gaan welke relevante variabelen van toepassing zijn en dus moeten opgenomen worden in de lasprocedure. Typische parameters die bij het laserlassen vastgelegd zullen worden, zijn de instelling van de focusafstand, het laservermogen, oscillatiefrequentie, oscillatiebreedte ...

Stel jezelf steeds de vraag of er in jouw specifiek geval nog andere variabelen zijn die de laskwaliteit beïnvloeden. Het kan aangewezen zijn om die bijkomende variabelen te specificeren in de lasprocedure.

Lasmethodekwalificatie (LMK)

Om aan te tonen met welke lasparameters we laserlassen kunnen realiseren met goede mechanische eigenschappen, kunnen we het best onze lasmethode kwalificeren door het lassen en nadien beproeven van een teststuk. De norm EN-ISO 15614-11 beschrijft hoe de kwalificatie van laserlassen voor zowel staal als aluminium uitgevoerd moet worden.

De norm geeft vijf standaardproefstukken op, maar laat ook toe om een productieproefstuk te gebruiken indien de standaardproefstukken teveel afwijken van wat er in productie moet gelast worden. Daarbij gaat het om: een plaat stomp gelast; een buis stomp gelast; een buis op plaat; een T-verbinding en een plaat met overlaplas.

In functie van de toepassing moet de ontwerper of toepassingsnorm het kwaliteitsniveau (B, C of D) volgens EN-ISO 13919-1 of -2 specificeren. Naast de aanvaarding van lasonvolkomenheden heeft dit ook invloed op de testen die op het proefstuk moeten worden uitgevoerd. Zo zal het aantal opgelegde beproevingen voor kwaliteitsniveau D lager uitvallen in vergelijking met kwaliteitsniveau B en C. De norm beschrijft voor elk van de kwaliteitsniveaus welke testen voorgeschreven zijn, de randvoorwaarden en de aanvaardingsniveaus voor elk van de testen.

Als voorbeeld is een tabel uit de EN-ISO 15614-11 opgenomen waarin de testen voor kwaliteitsniveau B zijn vermeld. Ten behoeve van de leesbaarheid zijn de voetnoten weggelaten.

tabelNL

Als de testen geslaagd zijn kan een Lasmethodekwalificatie (LMK) opgemaakt worden met een geldigheidsgebied dat beschreven wordt in de norm. De gebruiker kan dan binnen dit geldigheidsgebied de nodige lasmethodebeschrijvingen (LMB’s) opmaken om de reproduceerbaarheid van de laskwaliteit in productie te garanderen.