Het lassen van twee verschillende metalen aan elkaar lijkt op het eerste gezicht soms overzichtelijk: als de naad goed smelt en de verbinding netjes oogt, lijkt de klus geslaagd. In de praktijk is het juist bij ongelijksoortige verbindingen belangrijk om verder te kijken dan alleen het uiterlijk van de las. Verschillen in chemische samenstelling, warmtegeleiding, uitzetting en verdunning van het lasmetaal kunnen namelijk snel leiden tot problemen. Denk aan scheurvorming, spanningen, vervorming, brosheid, corrosie of zwakke verbindingen.
Bij ongelijksoortige metalen lassen bepalen kennis, voorbereiding en lastoevoegmateriaal de kwaliteit van de lasverbinding.
Ongelijksoortige metalen lassen vraagt extra aandacht
In de praktijk komt het nogal eens voor dat men twee verschillende metalen aan elkaar moet lassen. Vaak gaat het dan om combinaties van staal met RVS, of staal met koper-nikkel-legeringen (zoals cunifer). Waar een lasverbinding tussen gelijke materialen vaak vrij voorspelbaar reageert, ontstaat bij het lassen van ongelijksoortige metalen direct een complexer metallurgisch samenspel. Juist daarom vraagt het lassen van ongelijksoortige metalen om meer voorbereiding dan een standaard lasnaad. De verschillen in uitzetting, warmtegeleiding, smeltgedrag en opname van het basismateriaal in het smeltbad maken dat de keuze van het lastoevoegmateriaal cruciaal is. Maar ook zaken als warmte-inbreng, eventuele voorwarmtemperatuur, lasvolgorde, voorbewerking en reinheid van het materiaal hebben direct invloed op het eindresultaat.
Juist de combinatie van factoren maakt dat een lasnaad die er aan de buitenzijde goed uitziet, technisch toch ongewenste eigenschappen kan hebben. Wie deze factoren onderschat, loopt het risico op een verbinding die wel vast lijkt te zitten, maar niet betrouwbaar is.
Waarom verschillende metalen lastiger te lassen zijn
Het grootste verschil met 'standaard' laswerk zit in de thermische en metallurgische eigenschappen van de materialen. Austenitisch roestvast staal heeft bijvoorbeeld een hogere thermische uitzetting dan koolstofstaal, terwijl de thermische geleidbaarheid juist lager ligt. Dat betekent dat warmte zich anders door het materiaal beweegt, en dat spanningen tijdens het afkoelen heel anders zijn dan bij een standaard staal-staal verbinding.
Daar komt bij dat het smeltbad bij ongelijksoortige lassen altijd wordt beïnvloed door beide basismaterialen. Die opmenging, ook wel verdunning genoemd, is vaak een beslissende factor in de kwaliteit van de lasnaad. Zodra te veel materiaal aan één zijde in het lasmetaal terechtkomt, kan de uiteindelijke samenstelling van de las afwijken van wat nodig is voor een stabiele, scheurvrije lasnaad. Juist daarom zijn toevoegmateriaal en een goede lasprocedure de kern bij het lassen van ongelijksoortige metalen.
Waarom 309 vaak wordt ingezet bij staal aan RVS
Een veelvoorkomend en bekend voorbeeld van het lassen van ongelijksoortige metalen is het lassen van staal aan RVS (lees: koolstofstaal aan austenitisch roestvast staal). In de praktijk wordt dit vaak ook wel een zwart-wit verbinding genoemd. Voor dit type lassen wordt in veel gevallen een 309 / 309L lastoevoegmateriaal aanbevolen, zoals het Lincoln Electric LNT 309LSi TIG lasdraad. Het hogere ferrietgehalte van dit toevoegmateriaal helpt om zgn. 'verdunning' te beperken en scheurvorming tegen te gaan.
Dit maakt een 309 lasdraad overigens niet automatisch een universele oplossing voor elke combinatie. Ook bij gebruik van een lastoevoegmateriaal dat specifiek geschikt is voor ongelijksoortige metalen blijft het nodig om warmte-inbreng en inbranding onder controle te houden. Vooral bij processen met diepere inbranding of hogere warmte-inbreng kan te veel verdunning vanaf de staalzijde problemen geven. Daarom is het belangrijk om het proces, de stroomsterkte, de voortloopsnelheid en de boogpositie bewust te kiezen. Kortom: het juiste toevoegmateriaal is essentieel, maar procesbeheersing blijft doorslaggevend.
Het lassen van staal aan RVS kan goed met het booglassen met beklede elektroden, MAG- en TIG-lassen. Bij MAG- en TIG-lassen vraagt de procesbeheersing extra aandacht om scheurvorming en ongewenst grote opmenging te beperken. Hier spelen vooral de combinatie van het juiste toevoegmateriaal met de stroomsterkte en voortloopsnelheid een belangrijke rol.
Staal aan Cunifer (koper-nikkel-legering) lassen
Een andere interessante ongelijksoortige verbinding is die tussen staal en cunifer. Cunifer is een hoogwaardige legering van koper (Cu), nikkel (Ni) en ijzer (Fe), met vaak kleine maar belangrijke toevoegingen als ijzer en mangaan, die bekend staat om de uitstekende corrosiebestendigheid. Bij het lassen van staal aan cunifer wordt de uitvoering nog kritischer, omdat Cu-Ni lasmetaal (Koper-Nikkel) slechts beperkt tolerant is voor ijzerverdunning. Bij te veel ijzer c.q. staal opmenging neemt de kans op o.a. warmtescheuren sterk toe. Daarom worden combinaties van staal en cunifer vaak met een nikkel toevoegmateriaal (nikkel of nikkel-koper) gelast.
In de praktijk wordt bij dit soort verbindingen vaak gewerkt met een overgangslaag of bufferlaag. Een overgangslaag / bufferlaag aan de staalzijde fungeert als een soort tussenstap naar de uiteindelijke las. Daarmee wordt voorkomen dat te veel ijzer direct in de definitieve verbindingslas terechtkomt. Bij deze lasvolgorde wordt de staalzijde als het ware 'gebufferd' tijdens het opbouwen van de verbinding. Dit is een mooi praktijkvoorbeeld dat laat zien dat niet alleen het toevoegmateriaal, maar ook de volgorde bepalend is.
Overgangs- en bufferlagen lassen
Bij kritische ongelijksoortige lassen worden vaak overgangs- of bufferlagen gelast. Zo'n eerste laag met een geschikt overgangsmateriaal zorgt ervoor dat de uiteindelijke las minder sterk wordt beïnvloed door het basismateriaal en helpt om de metallurgische overgang beter te beheersen.
In de praktijk worden deze termen bufferlaag, butteren en opbouwlassen nog wel eens door elkaar gebruikt, terwijl ze niet exact hetzelfde betekenen. Het gaat in alle gevallen om het aanbrengen van een extra laslaag, alleen verwijzen ze alle naar een ander technisch doel.
- Bufferen gaat om het opvangen van schommelingen in krachten - zoals krimp, spanning of belasting - om de overgang tussen twee materialen gecontroleerder te maken.
- Butteren is het vooraf aanbrengen van een extra laslaag op één van de te verbinden materialen, vaak ter beïnvloeding van verdunning, hechting of metallurgische eigenschappen.
- Opbouwlassen gaat om het aanbrengen van lasmetaal om materiaal 'op te bouwen', te herstellen of extra laagdikte te creëren.
Schoon werken is een voorwaarde
Wie ongelijksoortige metalen last, moet vooraf verder kijken dan alleen het lasproces op de lasmachine. De combinatie van materiaalsoorten bepaalt in grote mate welke toevoegmaterialen geschikt zijn, hoe gevoelig de verbinding is en hoeveel speelruimte er is in o.a. warmte-inbreng. Daarnaast blijft schoon werken essentieel: bij ongelijksoortige metalen lassen maakt reinheid vaak het verschil tussen een betrouwbare lasnaad en een problematische lasverbinding.
Vet, olie, oxide, walshuid en andere verontreinigingen verstoren het smeltbad, beïnvloeden de samenstelling van het lasmetaal en vergroten de kans op o.a. lasfouten, porositeit of ongewenste opname van koolstof en zuurstof. Daarom is schoon werken bij het lassen van ongelijksoortige metalen van essentieel belang. Dit houdt in dat alle materialen vooraf grondig worden ontvet, de walshuid van het staal verwijderd wordt en elke lasrups tussen de laslagen zorgvuldig gereinigd wordt, bijvoorbeeld met een daarvoor geschikte RVS borstel. Bij TIG-lassen is het belangrijk om de vervuilde of geoxideerde uiteinde van de TIG-lasstaaf niet opnieuw in het smeltbad te brengen. Dit soort details lijkt klein, maar juist bij gevoelige materiaalcombinaties maakt het een zichtbaar verschil in laskwaliteit.
Zeker bij gevoelige materiaalovergangen is een schone voorbereiding en werkwijze, samen met het juiste lastoevoegmateriaal, een doordachte lasvolgorde en een gecontroleerde opbouw van lagen noodzakelijk om een technisch betrouwbare lasverbinding te realiseren.
Advies over ongelijksoortige metalen lassen?
Wilt u meer weten over ongelijksoortige metalen lassen, of zoekt u advies over het juiste lastoevoegmateriaal voor staal, RVS of andere materiaalcombinaties? Bij Industore kunt u terecht voor praktisch en technisch onderbouwd advies, afgestemd op uw toepassing. Wij helpen u graag bij het kiezen van de juiste toevoegmaterialen, lasbenodigdheden en een betrouwbare lastechnische oplossing. Neem gerust contact op voor meer informatie.
Bekijk ook onze productcategorie voor lassen, met o.a. lasapparatuur, lastoevoegmateriaal en lasbenodigdheden.