Plasma¶
Samenvatting¶
Plasmalassen (Plasma Arc Welding of PAW) is een booglasproces waarbij de elektrische boog door een kleine opening wordt samengeperst tot een zeer smalle en energierijke plasmastraal. Hierdoor ontstaat een stabiele lasboog met een hoge energiedichtheid, waardoor nauwkeurige en diep indringende lassen kunnen worden gemaakt.
Plasmalassen wordt gezien als een doorontwikkeling van TIG-lassen. Beide processen maken gebruik van een niet-afsmeltende wolfraamelektrode, maar bij plasmalassen wordt de lasboog veel sterker geconcentreerd. Dit maakt het proces geschikt voor toepassingen waarbij een hoge nauwkeurigheid, diepe inbranding en een constante kwaliteit vereist zijn.
Binnen Jongia wordt plasmalassen minder vaak toegepast dan TIG-lassen. Voor de meeste menginstallaties biedt TIG voldoende kwaliteit en flexibiliteit. Plasmalassen kan echter interessant zijn voor specifieke componenten waarbij automatisering, hoge nauwkeurigheid of een beperkte warmte-inbreng gewenst zijn.
Theorie¶
Wat is plasmalassen?¶
Bij plasmalassen ontstaat een elektrische boog tussen een wolfraamelektrode en het werkstuk.
De boog wordt door een zeer kleine opening (nozzle) geperst.
Hierdoor ontstaat een smalle straal van sterk verhit en geïoniseerd gas: plasma.
Deze plasmastraal levert een zeer hoge energiedichtheid.
Wat is plasma?¶
Plasma wordt vaak de vierde aggregatietoestand genoemd.
Naast:
- vaste stof;
- vloeistof;
- gas;
bestaat ook plasma.
In plasma zijn de gasdeeltjes deels geïoniseerd.
Daardoor:
- geleidt het elektriciteit;
- bereikt het zeer hoge temperaturen;
- kan het een stabiele lasboog vormen.
De temperatuur van een plasmastraal kan oplopen tot meer dan 20.000 °C.
Werking¶
Tijdens het lassen:
- ontstaat een elektrische boog;
- wordt de boog samengeperst door de nozzle;
- ontstaat een plasmastraal;
- smelt het basismateriaal;
- wordt eventueel toevoegmateriaal toegevoegd.
Door de hoge energiedichtheid ontstaat een smalle en diepe las.
Overgedragen en niet-overgedragen boog¶
Bij plasmalassen bestaan twee werkingsprincipes.
Niet-overgedragen boog¶
De boog bevindt zich tussen de elektrode en de nozzle.
Deze uitvoering wordt vooral gebruikt voor plasmasnijden en sommige speciale toepassingen.
Overgedragen boog¶
De boog loopt tussen de elektrode en het werkstuk.
Dit is de meest gebruikte uitvoering voor plasmalassen.
Beschermgas en plasmagas¶
Plasmalassen gebruikt meestal twee verschillende gasstromen.
Plasmagas¶
Dit gas vormt de plasmastraal.
Vaak wordt gebruikt:
- argon;
- argon-waterstof.
Beschermgas¶
Een tweede gas beschermt het smeltbad tegen de omgevingslucht.
Vaak wordt hiervoor eveneens argon of een argonmengsel gebruikt.
Voordelen van plasmalassen¶
Belangrijke voordelen zijn:
- zeer stabiele lasboog;
- diepe inbranding;
- hoge nauwkeurigheid;
- kleine warmtebeïnvloede zone;
- beperkte vervorming;
- geschikt voor automatisering;
- constante laskwaliteit.
Daardoor is het proces geschikt voor hoogwaardige industriële toepassingen.
Nadelen van plasmalassen¶
Plasmalassen kent ook beperkingen.
Het proces:
- vraagt specialistische apparatuur;
- is duurder dan TIG;
- vereist meer kennis van de instellingen;
- is minder flexibel voor algemeen laswerk.
Daardoor wordt TIG vaak gekozen wanneer maximale veelzijdigheid gewenst is.
Toepassingen¶
Plasmalassen wordt toegepast voor:
- RVS;
- titanium;
- nikkellegeringen;
- luchtvaart;
- medische techniek;
- fijnmechanica;
- geautomatiseerde productielijnen.
Vooral dunne tot middeldikke materialen zijn geschikt.
Plasmalassen versus TIG¶
| Plasmalassen | TIG |
|---|---|
| Samengeperste lasboog | Vrije lasboog |
| Hogere energiedichtheid | Lagere energiedichtheid |
| Diepere inbranding | Meer controle bij handwerk |
| Betere automatisering | Grotere flexibiliteit |
| Hogere investering | Lagere investering |
Beide processen gebruiken een niet-afsmeltende wolfraamelektrode.
Plasmalassen versus laserlassen¶
| Plasmalassen | Laserlassen |
|---|---|
| Elektrische boog | Laserstraal |
| Minder hoge investering | Hoge investering |
| Meer tolerant voor passing | Zeer nauwkeurige passing vereist |
| Diepe inbranding | Zeer kleine warmte-inbreng |
| Geschikt voor automatisering | Geschikt voor vergaande automatisering |
De keuze hangt af van de gewenste nauwkeurigheid, productieserie en investering.
Praktijk bij Jongia¶
Binnen Jongia wordt plasmalassen slechts voor specifieke toepassingen ingezet. Voor het grootste deel van de roestvaststalen menginstallaties biedt TIG-lassen voldoende kwaliteit, flexibiliteit en controle over het smeltbad. Wanneer echter een zeer stabiel geautomatiseerd proces, een diepe inbranding of een beperkte warmte-inbreng gewenst is, kan plasmalassen een geschikte keuze zijn.
Bij de engineering wordt gekeken naar factoren zoals materiaaldikte, toleranties, seriegrootte en de gewenste oppervlaktekwaliteit. Voor complexe constructies en maatwerk blijft TIG doorgaans de meest praktische oplossing, terwijl plasmalassen voordelen kan bieden bij repeterende productie van nauwkeurige componenten.
Veelgemaakte fouten¶
- Plasmalassen verwarren met plasmasnijden. Beide processen gebruiken een plasmastraal, maar hebben een totaal verschillend doel.
- Denken dat plasmalassen TIG volledig vervangt. Het is een gespecialiseerde doorontwikkeling van TIG met een ander toepassingsgebied.
- De hogere energiedichtheid onderschatten. Onjuiste instellingen kunnen leiden tot overmatige inbranding of vervorming.
- Geen onderscheid maken tussen plasmagas en beschermgas. Beide gasstromen hebben een eigen functie en moeten correct worden ingesteld.
- Alleen naar de hogere productiviteit kijken. Ook investeringskosten, benodigde expertise en de aard van het product bepalen of plasmalassen de beste keuze is.