Metaalvak (B) 2023 02

Thema Lassen
tijdig ontsnappen uit het smeltbad en blijft
achter als porositeiten. Om dit te voorkomen
is het raadzaam om na het beëindigen van het
lasproces gecontroleerd af te koelen.
Hoewel deze uitdagingen verband houden
met het materiaal zelf, zijn zij nog kritischer
bij het verbinden van additief vervaardigde
aluminiumlegeringen, zoals de porositeiten
die optreden bij het lassen van onderdelen
die door L-PBF zijn vervaardigd (zie figuur 2).
Het hoge aantal porositeiten, vooral in de
buurt van het L-PBF-materiaal, is te wijten
aan het materiaal zelf. Het bij L-PBF-processen
gebruikte basispoeder heeft een hogere
oppervlakte-volumeverhouding dan toevoegmaterialen
in de vorm van draad, waardoor
waterstof door het poederoppervlak kan
geabsorbeerd worden, hetgeen nog meer het
geval is wanneer het poeder in het proces
wordt gerecycleerd en hergebruikt. De invloed
van de oppervlakte-volumeverhouding van
de toevoegmaterialen van de AM-processen
(poeder en draad) op het porositeitsgehalte
kan ook waargenomen worden wanneer
lassen in conventionele, WAAM en L-PBF
platen vergeleken worden (zie figuur 3). Het
hoge porositeitsgehalte is de belangrijkste
factor voor de vermindering van de mechanische
eigenschappen (figuur 4). De porositeiten
kunnen ook worden waargenomen via een
analyse van het breukvlak (figuur 5).
Er kon geconcludeerd worden dat aluminium
onderdelen vervaardigd door WAAM kunnen
gelast worden met behulp van smeltlasprocessen
zoals MIG/MAG, elektronenbundel of laserlassen.
Voor het lassen van L-PBF aluminium
AlSi10Mg wordt momenteel nog verder onderzoek
uitgevoerd, bijvoorbeeld naar de invloed
van het toevoegmateriaal, het beschermgas en
het reinigen via laser.
Solid-state lasprocessen
Solid-state lasprocessen hebben een groter
potentieel voor het lassen van L-PBF aluminium
AlSi10Mg. Wrijvingsroerlassen (FSW) is
een verbindingstechniek in de vaste toestand,
waarbij een roterend gereedschap, bestaande
uit een schouder en een pin met schroefdraad,
tussen de te lassen platen wordt bewogen.
De intense plastische vervorming in combinatie
met de verhoogde temperatuur tijdens
het proces resulteert in fijne gelijkvormige
gerekristalliseerde korrels in de laslens. Een
preliminair onderzoek is uitgevoerd om de
haalbaarheid aan te tonen van het wrijvingsroerlassen
van L-PBF AlSi10Mg platen. De
optredende metallurgische evoluties werden
bestudeerd op basis van metallografisch en
destructief onderzoek.
Een doorsnede van een typische las is weergegeven
in figuur 7. De las vertoont de klassieke
morfologie die wordt waargenomen in
wrijvingsgelaste stompe verbindingen. Deze
textuur is het gevolg van de intense plastische
vervorming en de blootstelling aan hoge
temperaturen tijdens FSW. Op basis van de
microstructurele kenmerken van de korrels
en precipitaten kunnen in de las twee zones
worden onderscheiden, namelijk de geroerde
zone (laslens) en de thermomechanisch beïnvloede
zone (TMAZ). De microstructuur van het
basismateriaal is zichtbaar aan de zijkanten van
de las.
De resultaten van dit voorbereidende werk
tonen aan dat L-PBF AlSi10Mg-platen met
succes gelast kunnen worden met FSW om
grotere onderdelen te produceren. ■
Figuur 7: Doorsnede van een friction stir lasverbinding (Bron: SLV in Berlijn).
Figuur 5: Analyse van het breukvlak van een las van
conventioneel AA 5083 aan L-PBF geproduceerde
AlSi10Mg platen.
Infovergadering
Alle bedrijven die geïnteresseerd zijn in dit onderwerp kunnen dit onderzoek volgen.
Registratie is mogelijk via de projectwebsite van COAMWELD. Op vrijdag 28 april
(om 14 uur) wordt een infovergadering georganiseerd waar de laatste resultaten van het
onderzoek zullen gepresenteerd worden. Locatie: Belgisch Instituut voor Lastechniek vzw,
Technologiepark in Zwijnaarde. Deelname is gratis, doch vooraanmelding is vereist.
Case studies
Wenst u de lasbaarheid te onderzoeken van uw AM-onderdelen, dan kan dit in het kader
van het COAMWELD project. Neem contact op met Koen Faes van het Belgisch Instituut
voor Lastechniek voor meer informatie, via mail Koen.Faes@bil-ibs.be of telefonisch
+32 9 292 14 03.
Figuur 6: Friction stir lasverbinding (Bron: SLV in
Berlijn).
| 45