Warmte Inbreng¶
Samenvatting¶
Warmte-inbreng is de hoeveelheid warmte-energie die tijdens het lassen in het werkstuk wordt gebracht. Deze warmte bepaalt in grote mate hoe het materiaal smelt, hoe snel het afkoelt en welke eigenschappen de uiteindelijke lasverbinding krijgt. Een te lage warmte-inbreng kan leiden tot onvoldoende inbranding, terwijl een te hoge warmte-inbreng vervorming, ongewenste veranderingen in het materiaal of een verminderde corrosiebestendigheid kan veroorzaken.
Binnen Jongia is het beheersen van de warmte-inbreng essentieel voor het lassen van hoogwaardige roestvaststalen menginstallaties. Door de juiste balans te vinden tussen lasstroom, spanning en lassnelheid ontstaan sterke, maatvaste en corrosiebestendige lasverbindingen die voldoen aan de hoge kwaliteitseisen van de procesindustrie.
Theorie¶
Wat is warmte-inbreng?¶
Tijdens het lassen wordt elektrische energie omgezet in warmte.
Deze warmte:
- smelt het basismateriaal;
- smelt eventueel toevoegmateriaal;
- vormt het smeltbad.
Niet alle opgewekte warmte komt in het werkstuk terecht. Een deel gaat verloren aan de omgeving.
De hoeveelheid warmte die daadwerkelijk in het materiaal terechtkomt, noemen we de warmte-inbreng.
Waarom is warmte-inbreng belangrijk?¶
De warmte-inbreng heeft invloed op:
- de inbranding;
- de grootte van de warmtebeïnvloede zone (HAZ);
- de afkoelsnelheid;
- de vervorming;
- de mechanische eigenschappen;
- de corrosiebestendigheid.
Daarom behoort warmte-inbreng tot de belangrijkste parameters van een lasproces.
Berekening van de warmte-inbreng¶
De warmte-inbreng wordt meestal berekend uit:
- lasstroom;
- lasspanning;
- lassnelheid;
- rendement van het lasproces.
De exacte formule verschilt per norm en lasproces, maar het principe is eenvoudig:
- meer stroom geeft meer warmte;
- meer spanning geeft meer warmte;
- een lagere lassnelheid verhoogt de warmte-inbreng per millimeter las.
Factoren die de warmte-inbreng beïnvloeden¶
De belangrijkste factoren zijn:
- lasstroom;
- spanning;
- lassnelheid;
- lasmethode;
- booglengte;
- materiaalsoort.
Deze factoren beïnvloeden elkaar en worden daarom altijd als geheel beoordeeld.
Hoge warmte-inbreng¶
Een hoge warmte-inbreng zorgt voor:
- een groter smeltbad;
- diepere inbranding;
- langzamere afkoeling;
- een grotere warmtebeïnvloede zone.
Nadelen kunnen zijn:
- vervorming;
- spanningen;
- grovere korrelstructuur;
- verlies van materiaaleigenschappen.
Bij roestvast staal kan een te hoge warmte-inbreng bovendien de corrosiebestendigheid nadelig beïnvloeden.
Lage warmte-inbreng¶
Een lage warmte-inbreng geeft:
- een klein smeltbad;
- snelle afkoeling;
- een kleine warmtebeïnvloede zone;
- minder vervorming.
Wanneer de warmte echter te laag is, kunnen problemen ontstaan zoals:
- onvoldoende inbranding;
- bindingsfouten;
- onvoldoende sterkte.
De juiste balans is daarom essentieel.
Warmtebeïnvloede zone (HAZ)¶
Rondom iedere las bevindt zich de Heat Affected Zone (HAZ).
Dit materiaal is niet gesmolten, maar wel sterk verhit.
Hoe groter de warmte-inbreng, hoe groter deze zone meestal wordt.
Binnen de HAZ kunnen eigenschappen veranderen, zoals:
- hardheid;
- taaiheid;
- corrosiebestendigheid;
- korrelstructuur.
Het beperken van de HAZ is vaak een belangrijk ontwerpdoel.
Invloed van de lasmethode¶
Iedere lasmethode heeft een eigen warmte-inbreng.
Globaal geldt:
| Lasmethode | Relatieve warmte-inbreng |
|---|---|
| Laser | Zeer laag |
| Plasma | Laag |
| TIG | Gemiddeld |
| MIG | Gemiddeld tot hoog |
| MAG | Hoog |
| Onderpoeder | Zeer hoog |
De exacte waarde hangt af van de gekozen instellingen.
Invloed op vervorming¶
Wanneer een materiaal lokaal sterk wordt verwarmd en daarna afkoelt, zet het eerst uit en krimpt het vervolgens weer.
Hierdoor kunnen ontstaan:
- kromtrekken;
- scheluwte;
- maatveranderingen;
- restspanningen.
Door de warmte-inbreng te beheersen kunnen deze effecten worden beperkt.
Warmte-inbreng en roestvast staal¶
Bij roestvast staal is de warmte-inbreng extra belangrijk.
Een te hoge warmte-inbreng kan leiden tot:
- grotere verkleuring (heat tint);
- grotere HAZ;
- verminderde corrosiebestendigheid;
- ongewenste structuurveranderingen.
Daarom wordt bij RVS vaak gewerkt met:
- gecontroleerde lasparameters;
- geschikte beschermgassen;
- formeergas;
- beperkte warmte-inbreng.
Praktijk bij Jongia¶
Binnen Jongia wordt de warmte-inbreng zorgvuldig afgestemd op het materiaal, de wanddikte en de toepassing van de constructie. Bij roestvaststalen menginstallaties is het doel om voldoende inbranding te realiseren zonder onnodige vervorming of een te grote warmtebeïnvloede zone te veroorzaken.
Tijdens het opstellen van lasprocedures worden parameters zoals lasstroom, spanning, lassnelheid en beschermgas zorgvuldig gekozen. Bij kritische toepassingen worden deze waarden vastgelegd in een WPS en onderbouwd met een PQR. Na het lassen worden de verbindingen waar nodig gebeitst, gepassiveerd of elektropolijst om de corrosiebestendigheid volledig te herstellen.
Door de warmte-inbreng goed te beheersen blijven zowel de mechanische eigenschappen als de maatvastheid en hygiënische kwaliteit van de installatie behouden.
Veelgemaakte fouten¶
- Denken dat meer warmte altijd een sterkere las oplevert. Een te hoge warmte-inbreng kan juist leiden tot vervorming, materiaalschade en een verminderde corrosiebestendigheid.
- Alleen naar de lasstroom kijken. Ook spanning, lassnelheid en de gekozen lasmethode bepalen de uiteindelijke warmte-inbreng.
- De warmtebeïnvloede zone onderschatten. Ook materiaal naast de las kan door de warmte belangrijke eigenschappen verliezen of veranderen.
- Geen rekening houden met de materiaalsoort. Vooral roestvast staal, duplex en speciale legeringen stellen hoge eisen aan de beheersing van de warmte-inbreng.
- Vergeten dat warmte-inbreng onderdeel is van de lasprocedure. Correct ingestelde parameters en een gekwalificeerde WPS zorgen ervoor dat de gewenste laskwaliteit reproduceerbaar kan worden bereikt.