Het voorkomen van materiaalvervorming bij laswerkzaamheden

Materiaalvervorming is een veelvoorkomend probleem bij het lassen, dat de kwaliteit van het werk flink kan aantasten. Vervorming ontstaat tijdens het lassen door het ongelijkmatig uitzetten of krimpen van metaal als gevolg van opwarming en afkoeling. Door verandering in volume ontstaan er spanningen in het metaal vooral als krimp of uitzetting worden belemmerd door inklemming van het werkstuk of door andere materialen, die aan het werkstuk vastzitten.

Als die belemmeringen na het lassen geheel of gedeeltelijk worden verwijderd, kunnen die spanningen vervormingen en zelfs scheuren of breuken in het materiaal veroorzaken. De nabewerking van materiaalvervorming is kostbaar en moet dus zoveel mogelijk worden voorkomen.

Er bestaan diverse soorten vervorming: draaiing, buiging en vervormingen over de lengte, overdwars of hoekvormig. Er kunnen ook meerdere soorten vervorming gelijktijdig optreden. Er zijn verschillende omstandigheden, die tot lasvervorming kunnen leiden en het is bijzonder moeilijk te voorspellen of er vervorming zal ontstaan en -zo ja- in welke mate. Aspecten waarmee rekening gehouden moet worden zijn bijvoorbeeld de fysieke belasting van het materiaal, de (thermische) eigenschappen van het lasmateriaal en spanningen in het materiaal als gevolg van eerdere bewerkingen als rollen, persen of buigen. Maar ook het ontwerp van het laswerk, de precisie van het lasproces en het lasproces zelf (type proces, symmetrie van de lasnaad, voorverwarming en volgorde van de lassen) hebben invloed op het ontstaan en de mate van vervorming.

Voorzorgsmaatregelen
De gevolgen van krimp tijdens het lassen kunnen nooit helemaal worden voorkomen, maar ze kunnen wel tot een minimum beperkt worden door een paar praktische maatregelen te nemen zoals:
– het beperken van het lasnaadvolume;
– het toepassen van onderbroken lassen;
– het beperken van het aantal laslagen;
– het correct positioneren van de lassen rond de as van het werkstuk;
– gebruik maken van de pelgrimspas lastechniek, die bestaat uit het aanbrengen van korte lassen in de tegenovergestelde richting;
– ruimte maken voor krimp door de onderdelen zo te positioneren, dat ze iets uit positie gelast worden;
– het lasproces zodanig plannen dat de krimp van opeenvolgende lassen elkaar opheffen;
– verkorten van de totale lastijd;
– het aanpassen van de voorbewerkingshoek.

Hulpmiddelen
Bij het snijden kan vervorming worden verminderd door de plaat zo te ondersteunen dat deze vrij kan uitzetten zonder krom te trekken; door ervoor de zorgen, dat de plaat vlak ligt of door een zigzagpatroon te volgen zodat de stukken na het snijden in elkaar passen en elkaar fixeren.
Vervorming bij constructielaswerk kan voorkomen worden of aanzienlijk verminderd door gebruik te maken van hulpmiddelen om het werkstuk en de onderdelen te positioneren. Dat kunnen bijvoorbeeld bruggen of wiggen zijn om de lasnaden te fixeren. Met flexibele klemmen kunnen onderdelen voor het lassen op de gewenste afstand van elkaar worden gehouden. Ze kunnen ook gebruikt worden om dun plaatmateriaal te fixeren. Tenslotte kunnen longitudinale verstijvers kromtrekken voorkomen. Het is belangrijk om de juiste lasvolgorde te hanteren, dus bijvoorbeeld eerst een frame te lassen en pas daarna de dekplaten. Materiaal een voorbocht geven of fixeertechnieken kunnen eveneens helpen lasvervorming te voorkomen. Desnoods kan water gebruikt worden om het werkstuk af te koelen.

Ook bij pijpmateriaal kan na het lassen vervorming ontstaan. Dat kan worden voorkomen door gebruik te maken van bruggen, die met banden of wiggen aan de binnen- of buitenkant van de lasnaad vastgezet worden; door gebruik te maken van backing strips om krimpen in de dwarsrichting te voorkomen of door het fixeren van de onderdelen.

Reparatie van lasvervorming
Het is goed mogelijk om lasvervorming te herstellen. Dat kan door het machinaal verwijderen van een buiging met behulp van een pers, shotpening, een pneumatische hamer of spanningsvrij trillen. Er kan eventueel ook een productmal gebruikt worden om het vervormde werkstuk in zijn gewenste vorm of afmetingen terug te brengen. Ook technieken als zeer lokaal verhitten of puntverwarming kunnen worden gebruikt om vervormingen te repareren. Een andere mogelijkheid zijn de autogene technieken: het richten en strekken met een enkele of meervoudige branders.

Dit artikel is geschreven door Ricardo Donselaar IWS, application specialist Welding & Cutting bij Air Products Nederland B.V.