Hoge sterkte staal en laserlassen kansrijk?

Eind vorig jaar presenteerde de Federatie Dunne Plaat het praktijkboek Hoge Sterkte Staal. Hiermee wil de FDP het gebruik van moderne staalkwaliteiten stimuleren. Tevens is de vraag of een toenemend gebruik van hoge sterkte staal in de Nederlandse maakindustrie bijdraagt aan een doorbraak van het laserlassen? Piet Mosterd, directeur AWL Techniek zegt: “Laserlassen is geen automatisme bij hoge sterkte staal”

Hoge sterkte stalen worden al veelvuldig toegepast in de automobiel- en de transportindustrie. Dankzij de hoge sterkte van het staal zijn er de volgende voordelen. Hogere belastingen en daardoor de mogelijkheid tot het gebruik van dunner materiaal met als resultaat, minder gewicht en kostenbesparingen.

Ondanks deze voordelen, zijn de mogelijkheden van hoge sterkte staal in de Nederlandse maakindustrie niet altijd bekend. Middels het boek, dat door de FDP in samenwerking met Corus en MCB Nederland is uitgebracht, wil men daar verandering in brengen. “Met de publicatie van dit boek willen wij een bijdrage leveren aan de kennisontwikkeling over deze nieuwe generatie staalkwaliteiten”, aldus Aernout van Haeften en Frederik Lodeizen van de FDP in hun voorwoord.

Bij laserlassen weinig warmte-inbreng

Het praktijkboek bevat veel technische informatie. De belangrijkste kwaliteiten van de diverse staalsoorten, zoals de vloeigrens, treksterkte en breukrek worden beschreven en er komen diverse bewerkingen aan bod. Zo worden er naast de verbindingstechnieken: drukvoegen, lijmen, bindklinken, popnagelen, verbinden en felsen ook drie lastechnieken beschreven, nl: laserlassen, booglassen en weerstandslassen. In het boek staat dat je Hoge Sterkte Staal kunt laserlassen! Deze lastechniek geniet zelfs de voorkeur omdat de warmtebeïnvloeding bij het laserlassen zeer gering is en de nieuwe staalsoorten over het algemeen ongunstig reageren op warmte-inbreng. Ook weerstandslassen en booglassen zijn geschikt voor Hoge Sterkte Staal, maar hierbij is wel bijzondere aandacht vereist om de bewerking succesvol uit te voeren.

Bij laserlassen weinig sterkte vermindering

Piet Mosterd is het daar mee eens. “Hoe je Hoge Sterkte Staal het best kunt lassen is een interessante kwestie”. Laserlassen heeft de eigenschap dat de warmte beïnvloede zone, aan beide zijden van de las, circa 1 mm is. Bij toepassingen waarbij de aantasting door thermische belasting minimaal moet worden gehouden, is laserlassen een aantrekkelijke optie. Door de geringe thermische invloed degenereert het materiaal nauwelijks en treedt er, afhankelijk van de afkoelsnelheid, minder materiaalbrosheid of

sterktevermindering op. Als er een botsing met een auto plaatsvindt, mag een onderdeel daarvan natuurlijk niet spontaan uitscheuren. Het materiaal moet taaiheid hebben en dus is laserlassen zeker geschikt.”

Prijs vs Laserlassen

Voor de automotive heeft AWL Techniek al veel installaties ontwikkeld waarbij lasprocessen en Hoge Sterkte Staal elkaar vinden. Hierbij geeft Piet Mosterd aan dat laserlassen binnen de automotive niet altijd de standaard is. In de automotive wordt vaak op prijs gekocht. Hierdoor zijn weerstand- en booglassen nog steeds de dominante lastechnieken. Voor het Hoge Sterkte Staal is weerstandslassen de meest toegepaste techniek.

Bij weerstandslassen, waarvan puntlassen de meest bekende techniek is, worden twee overlappende plaatdelen gedurende een bepaalde tijd tussen twee elektroden geklemd. Het praktijkboek van de FDP stelt dat deze lasmethode voor het verbinden van Hoge Sterkte Staal zonder problemen kan worden toegepast: …‘De warmteontwikkeling is zeer lokaal en het contactvlak van de elektrode, waardoor de lasstroom loopt, is zeer klein. Het spreekt voor zich dat voor het lassen van hoge sterkte staal, de lasinstellingen moeten worden aangepast. Hierbij kijk je naar de toegepaste frequentie,  stroomsterkte, laskracht, lastijd en de grootte van het elektrode contactvlak. Maar als daar goed mee wordt omgegaan, kan Hoge Sterkte Staal zonder problemen worden geweerstandlast’…, aldus het boek en de praktijk ervaringen van AWL Techniek.

Ook Piet Mosterd zegt: “Weerstandslassen is een mogelijkheid. Zeker het middenfrequent lassen”. In de automotive wordt veel middenfrequent gepuntlast.

Booglassen kan vanwege de grote warmtezone (meer dan 2 mm aan beide zijden) nauwelijks toegepast worden. Dan moet je al naar de CMT-hoek (Cold Metal Transfer) toe. Piet Mosterd zegt:  We leveren CMT toepassingen in booglas projecten voor de fabricage voor bumpers, portier frames, carcrossbeams, uitlaten, deurstijlen, etc. Echter wordt bij dikwandige onderdelen meestal als voorbewerking warmpersen toegepast. Die zich goed met booglastechnieken laten verbinden. Bijv. Wielophangingdelen en motor-subframes.

Ook het praktijkboek van de FDP is daarover helder: …’Ondanks de negatieve invloed van laswarmte kunnen hoge sterkte stalen met de gebruikelijke lasprocessen worden gelast, zeker wanneer de verbindingen in de minimaal belaste gedeelten van de constructie worden gelegd.’

Laserlassen bij dunne plaat

Laserlassen is dus geen automatisme bij het verbinden van hoge sterkte staal. “Heb je te maken met profielfabricage, dan moet je het gewoon met andere lasmethoden doen”, zegt Mosterd. Maar als het kritisch wordt kom je, vanwege de betrouwbaarheid, toch al gauw bij laserlassen uit. Als het dunner dan 1 mm, wordt. Dan houden de mogelijkheden van weerstands- en booglassen gewoon op.”

Ook het praktijkboek zegt daar iets over: …’Lasertechnologie maakt het ook mogelijk om te werken met zogenaamde geleidingslassen die geschikt zijn voor dunne materiaalsoorten, waarbij nabewerking in veel gevallen overbodig is’… Mosterd:  “Wij hebben intussen veel laserlasproeven gedaan met materiaaldikten tussen de 0,25 en 0,75 mm. In Nederland wordt veel dunne plaat verwerkt, dus dat biedt perspectieven!”

Laserlassen met beammanagement

Er zijn ook profielbuizen van hoge sterkte staal. Wellicht is daarmee een slimmer profiel te bedenken voor de Nederlandse kassenbouw, waar de lichtopbrengst per vierkante meter uiterst belangrijk is. Daarbij heb je het echter wel over een laagwaardig product. We hebben zojuist gezien dat je dan niet gaat laserlassen? Piet Mosterd ziet wel mogelijkheden. “Als je kiest voor beam management, waarbij je met één laserbron meerdere koppen aanstuurt, geconcentreerd in geautomatiseerde lijnen, dan is dat zeer rendabel en kan het dus wel. Bij de kassen spreek je ook over een aardig volume.”

Om te starten met laserlassen is de bewustwording erg belangrijk. Bewustwording begint met kennis en het boek van de FDP geeft daarvoor een handig overzicht. Hierdoor denkt men meer na over de toepassing van het juiste materiaal met de juiste verbindingstechniek. Piet Mosterd zegt: “Je hebt verschillende ontwikkelingen. Daar moet je altijd scherp in zijn, de toepassingen groeien enorm. Het lasergebeuren is topsport.”

Om die topsport op een goede manier te kunnen bedrijven, heeft een machinebouwer als AWL Techniek regelmatig contact met Corus over nieuwe staalsoorten. “Terugkoppeling is belangrijk”, aldus Mosterd “Welke staalsoorten er ook worden ontwikkeld, het moet wel te lassen blijven.”

> Website Federatie Metaalplaat