Fraunhofer IWS ontwikkelt krachtig laserlasproces voor staalbouw
Minder energie en kosten, meer processnelheid Het Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS heeft samen met industriële partners een oplossing ontwikkeld die een zachtere bewerking van materialen met een hoge sterkte mogelijk maakt, waarbij het energieverbruik en de kosten worden verlaagd en de processnelheid verhoogd. De energieinput die nodig is voor een onderdeel kan tot 80 procent worden verminderd in vergelijking met conventionele verbindingsprocessen. Tevens wordt daaropvolgende rechttrekken van het onderdeel volledig uit het proces geëlimineerd. Veel technische constructies hebben een vorm van staalbouw. Of het nu een containerschip, een spoorvoertuig, een brug of een windturbinetoren is, elk van deze constructies kan honderden meters lasnaden hebben. Conventionele industriële processen zoals lassen met actief gas van metaal of lassen onder water worden hiervoor meestal gebruikt. Hier is het probleem: vanwege de lage intensiteit van de boog wordt een groot deel van de verbruikte energie niet echt gebruikt in het lasproces, maar gaat het verloren aan het onderdeel in de vorm van warmte. De energie die nodig is voor de nabehandeling van het lassen is vaak van een vergelijkbare grootte als de energie die nodig is voor het lasproces zelf. “Deze energie-intensieve processen veroorzaken thermische schade aan het materiaal en resulteren in vervorming van de structuur, wat vervolgens kostbare richtwerkzaamheden vereist”, zegt Dirk Dittrich, leider van de Laser Beam Welding groep bij Fraunhofer IWS.
Krachtig laserlasproces
Zijn team heeft een energiezuinig alternatief ontwikkeld als onderdeel van het project ‘VE-MES – Energy-efficient and low-
De laserstraal wordt in de spleet tussen de twee te lassen plaatzijden gepositioneerd en tegelijk wordt daarvoor een lastoevoegmateriaal bijgevoegd. Er ontstaat een kwalitatief hoogwaardige lasnaad.
distortion laser multi-pass narrow gap welding’. Laser multi-pass lassen met smalle spleet (zie het kader) maakt gebruik van een in de handel verkrijgbare laser met hoog vermogen en onderscheidt zich van conventionele methoden dankzij het verminderde aantal lagen en het drastisch verminderde naadvolume. “Afhankelijk van het onderdeel kunnen we de energie-input voor het onderdeel tijdens het lassen tot 80 procent verminderen, en we kunnen het verbruik van toevoegmateriaal tot 85 procent verlagen in vergelijking met conventionele boogprocessen”, meldt Dittrich. “Bovendien was het niet nodig om een richtproces uit te voeren op het onderzochte onderdeel. Het resultaat is dat we productietijden en -kosten kunnen reduceren, hoogsterkte staalsoorten kunnen bewerken en de CO2balans van de hele productieketen kunnen verbeteren. Gezien het aanzienlijke aantal staalconstructies dat over de hele wereld wordt gebouwd, kan dit enorm voordelig blijken te zijn.”
Meerlagig laserlassen met smalle spleet De laser wordt gepositioneerd in de opening tussen de twee te lassen plaatwerkranden terwijl een vulmateriaal wordt toegevoegd. De energie van de laserstraal doet de flanken van de werkstukken smelten, evenals het vulmateriaal van de draad, waardoor het volume tussen de twee stukken wordt opgevuld en een hoogwaardige las ontstaat. Het proces maakt het lassen van typische stuikconfiguraties in staalconstructies mogelijk.
48
De plaatwerkranden zijn plasmagesneden en de verbinding heeft spleten tot twee mm breed, die het laserlasproces veilig overbrugt. Zowel bij het lassen van een lijfplaat (T-verbinding) als bij het lassen van de stompe verbinding zorgt het proces voor een volledige verbinding - een verbinding van de twee secties over het gehele contactoppervlak.
