Laser¶
Samenvatting¶
Laserlassen is een lasproces waarbij een zeer geconcentreerde laserstraal wordt gebruikt om metalen onderdelen met elkaar te verbinden. De laser levert een grote hoeveelheid energie op een zeer klein oppervlak, waardoor het materiaal plaatselijk smelt en een smalle, nauwkeurige las ontstaat.
Laserlassen wordt vooral toegepast wanneer hoge precisie, een beperkte warmte-inbreng en een hoge productiesnelheid belangrijk zijn. Het proces wordt veel gebruikt in de automotive-, elektronica-, medische en fijnmechanische industrie. Ook in de machinebouw wordt laserlassen steeds vaker ingezet voor specifieke toepassingen.
Binnen Jongia kan laserlassen worden toegepast voor onderdelen waarbij een zeer nauwkeurige, reproduceerbare las gewenst is. Voor grotere constructies, zoals tanks en mengers, blijft TIG-lassen echter vaak de meest geschikte keuze vanwege de flexibiliteit en de hoge kwaliteit van de lasverbinding.
Theorie¶
Wat is laserlassen?¶
Bij laserlassen wordt een krachtige laserstraal op het werkstuk gericht.
De energie van de laser wordt door het metaal geabsorbeerd, waardoor het materiaal lokaal smelt.
Na het afkoelen ontstaat een permanente lasverbinding.
Omdat de laserstraal zeer klein is, blijft ook het smeltgebied beperkt.
Hoe werkt een laser?¶
Een laser produceert een bundel licht die:
- één golflengte heeft;
- sterk gebundeld is;
- nauwelijks uiteenloopt;
- een zeer hoge energiedichtheid heeft.
Met lenzen en spiegels wordt deze bundel nauwkeurig op het werkstuk gefocust.
Hierdoor kan veel energie worden geconcentreerd op een zeer klein oppervlak.
Smeltlassen en keyhole-lassen¶
Bij laserlassen worden twee werkingsprincipes onderscheiden.
Geleidingslassen (Conduction Welding)¶
Hierbij wordt alleen het oppervlak van het materiaal gesmolten.
Kenmerken:
- ondiepe las;
- glad oppervlak;
- weinig vervorming.
Deze methode wordt gebruikt voor dunne materialen.
Keyhole-lassen¶
Bij hogere vermogens verdampt een deel van het materiaal.
Hierdoor ontstaat een smalle opening, de zogenaamde keyhole.
De laser dringt diep in het materiaal door, waardoor:
- een diepe inbranding ontstaat;
- hoge lassnelheden mogelijk zijn;
- relatief dikke materialen kunnen worden gelast.
Dit is de meest gebruikte methode in industriële toepassingen.
Voordelen van laserlassen¶
Laserlassen biedt verschillende voordelen.
Belangrijke voordelen zijn:
- zeer hoge nauwkeurigheid;
- kleine warmtebeïnvloede zone (HAZ);
- geringe vervorming;
- hoge lassnelheid;
- smalle lasnaden;
- goede reproduceerbaarheid;
- eenvoudig te automatiseren.
Daardoor is het proces geschikt voor seriematige productie.
Nadelen van laserlassen¶
Laserlassen kent ook beperkingen.
Nadelen zijn onder andere:
- hoge investeringskosten;
- nauwkeurige passing van onderdelen vereist;
- beperkte spleetoverbrugging;
- specialistische apparatuur nodig;
- hogere eisen aan positionering.
Daardoor is laserlassen niet voor iedere toepassing de beste keuze.
Warmte-inbreng¶
Doordat de laser zeer lokaal werkt, blijft de warmte-inbreng beperkt.
Hierdoor:
- ontstaan minder vervormingen;
- blijft de warmtebeïnvloede zone klein;
- veranderen materiaaleigenschappen minder sterk.
Dit is één van de belangrijkste voordelen ten opzichte van veel andere lasprocessen.
Materialen¶
Laserlassen is geschikt voor veel metalen.
Bijvoorbeeld:
- koolstofstaal;
- RVS 304;
- RVS 316L;
- duplex;
- aluminium;
- titanium;
- nikkellegeringen.
Niet ieder materiaal reageert echter hetzelfde op laserlicht.
Reflecterende materialen, zoals aluminium en koper, vragen vaak aangepaste instellingen of een specifiek type laser.
Automatisering¶
Laserlassen wordt vrijwel altijd geautomatiseerd uitgevoerd.
Veelgebruikte systemen zijn:
- lasrobots;
- CNC-machines;
- portaalmachines;
- geautomatiseerde productielijnen.
Hierdoor kan een zeer constante laskwaliteit worden bereikt.
Vergelijking met TIG-lassen¶
| Laserlassen | TIG-lassen |
|---|---|
| Zeer hoge lassnelheid | Lagere lassnelheid |
| Kleine warmte-inbreng | Grotere warmte-inbreng |
| Zeer nauwkeurige passing nodig | Meer tolerant voor passing |
| Gemakkelijk te automatiseren | Zowel handmatig als automatisch |
| Kleine warmtebeïnvloede zone | Grotere warmtebeïnvloede zone |
| Hoge investering | Lagere investering |
Welke methode het meest geschikt is, hangt af van de toepassing, de productieserie en de gewenste kwaliteit.
Praktijk bij Jongia¶
Binnen Jongia worden voor de meeste constructieve onderdelen, zoals tanks, assen en impellers, hoogwaardige TIG-lasprocessen toegepast. Laserlassen kan echter interessant zijn voor specifieke componenten waarbij een zeer kleine warmte-inbreng, hoge maatnauwkeurigheid of vergaande automatisering gewenst is.
Tijdens de engineering wordt gekeken naar factoren zoals materiaaldikte, toleranties, seriegrootte en de gewenste laskwaliteit. Voor onderdelen met complexe geometrieën of grote toleranties blijft TIG-lassen vaak de meest flexibele oplossing. Voor repeterende productie van nauwkeurige componenten kan laserlassen juist voordelen bieden door de hoge snelheid en uitstekende reproduceerbaarheid.
De uiteindelijke keuze voor een lasproces wordt altijd gemaakt op basis van de technische eisen, de productiekosten en de gewenste kwaliteit.
Veelgemaakte fouten¶
- Denken dat laserlassen altijd beter is dan TIG-lassen. Beide processen hebben hun eigen toepassingsgebied en voordelen.
- De nauwkeurigheid van de passing onderschatten. Laserlassen vereist vaak veel kleinere toleranties dan traditionele lasprocessen.
- Verwachten dat alle materialen zich hetzelfde gedragen. Reflecterende of warmtegeleidende materialen vragen aangepaste instellingen.
- Alleen naar de hoge lassnelheid kijken. Ook investeringskosten, automatisering en onderhoud spelen een belangrijke rol.
- Vergeten dat de warmtebeïnvloede zone weliswaar klein is, maar niet volledig verdwijnt. Ook bij laserlassen kunnen materiaaleigenschappen rondom de las veranderen, al is dit doorgaans in veel mindere mate dan bij andere lasprocessen.