Moeilijk lasbare staalsoorten

Dit artikel is afkomstig van Lincoln Smitweld en is geschreven door Fred Neessen.

In dit artikel vind je het 2e deel over moeilijk lasbare staalsoorten. Volgende maand deel 3 en tevens het afsluitende deel.

>>Ga naar deel 1

Inhoud

Reparatielassen

Materiaal
Defecten

Reparatie methode(n) versus staalsoort

Reparatielassen

Waar, wanneer en wat voor reparatielassen uitgevoerd moeten worden is van te voren moeilijk voorspelbaar. Voor ongeveer 80% van alle reparaties van bijvoorbeeld breuken of locale aantastingen gelden de volgende condities:

Materiaal

Hoeklassen en stompe lasnaden in constructiestaal (vermoeiingsscheuren, roest) roestvaststaal (locale aantasting)
Gietijzer (breuken)
Aluminium gietwerk (breuken)
Lasuitvoering
Lassen met beklede elektroden, kan overal en altijd worden toegepast
Lassen in alle posities, is doorgaans gewenst
Voorverwarming, is niet altijd uitvoerbaar maar is meestal wel noodzakelijk

In eerste instantie dient de oorzaak van het falen van de constructie te worden vastgesteld. Daarna moet beoordeeld worden of reparatielassen wel goed uitvoerbaar is. Het basismateriaal zal dan, eventueel met speciale maatregelen, ''lasbaar'' moeten zijn. Wanneer reparatielassen aan de orde komt, dient een ''uitvoeringsplan'' gemaakt te worden.

Een checklist voor zo'n plan omvat veelal de volgende aspecten:

Defecten

Indien mogelijk verwijder de oorzaken die geleid hebben tot de schade.
Basismateriaal: probeer vast te stellen om welk type basismateriaal(en) het gaat en bepaal vervolgens de noodzakelijke voorwarm- en interpass temperatuur. Verwijder het defect en eventuele vervuiling.
Lasnaadvoorbewerking: Kies de juiste lasnaadvorm, zodanig dat de gewenste inbranding en/of doorlassing uitgevoerd kan worden danwel dat er een las gemaakt kan worden die vrij is van ongewenste insluitingen en poreusheid.
Lasproces: kies het meest geschikte lasproces, veelal zijn beklede elektroden goed toepasbaar en hebben het voordeel van bijvoorbeeld een basische slak. Lees hier meer over de verschillende lasprocessen.
Lastoevoegmaterialen: kies de juiste lastoevoegmaterialen die afgestemd zijn op de soort reparatie en het te stellen eisenpakket, zie tabel 1.

Tabel 1. keuzetabel voor reparatielassen in verschillende materialen (vereenvoudigd model) voorbeklede elektroden.

Basis materiaal		Beklede elektrode	Opmerking
ongeleg. constructiestaal hoger vast construc.- staal laaggelegeerd / hoogvast	C-eq <0,40 Re <450 N/mm2 Re <600 N/mm2 starre constructies	pantafix Baso G, Conarc 49C Conarc 70G Kardo	voorwarmen grondlagen beperkt voorwarmen
Hoog koolstofhoudend staal	0,2 < C< 0,4%	RepTec 29 RepTec 126	voorwarmen hardheid W.B.Z 200-300°C
roestvaststaal	AISI 304, 316(L) alsmede Ti of Nb gestabiliseerd	RepTec 210	voorwarmen i.v.m
hittebestendig CrNi-staal	Si < 1,5%Si ; 1,5% Al en Ti < 0,2%	RepTec 46	Ti < 100°C
roestvaststaal aan on- of laaggelegeerd staal		RepTec 126 en RepTec 29	Ti < 150°C
14% Mn slijtvaststaal		RepTec 126	koud lassen
pantser staal		RepTec 126	voorwarmen
NiCr- legeringen en 3,5 - 5- 9% Ni- staal		RepTec 7	Ti < 100°C
NiCu- legeringen		RepTec 5	Ti < 100°C
grijsgietijzer en nodulair gietijzer		RepTec Cast 1 RepTec Cast 31	Beperk warmte- Inbrengen + hameren
aluminiumbrons aluminium kneedlegeringen aluminium gietlegeringen		RepTec Cu 8 RepTec AISi 5 RepTec AISi 12
Ti = tussenlaag temperatuur (interpass)

Lees in dit artikel meer over hoe lastoevoegmateriaal kunnen helpen bij het creëren van een optimale verbinding.

Reparatie methode(n) versus staalsoort

Het is natuurlijk ondoenlijk om alle staalsoorten met hun handelsnamen te benoemen. In tabel 2 zijn de staalsoorten onderverdeeld naar toepassing tevens is de meest bekende DIN- aanduiding genoemd. Verder is in de tabel opgenomen een kolom 'opmerking' en een kolom voor het kiezen 'lastoevoegmateriaal'.

Het is begrijpelijk dat de gegeven adviezen slechts richtlijnen kunnen zijn. Het geven van een eenduidig advies is onmogelijk als niet alle details bekend zijn. Elke toepassing vereist zijn eigen aanpak.

De meeste staalsoorten uit tabel 2 hebben een vrij hoog koolstofgehalte, c.q. koolstofequivalent, hetgeen wil zeggen dat ze niet zondermeer lasbaar zijn. Bij een koolstofgehalte van 0,6% moet men het verbindingslassen eenvoudig vergeten.

Tabel 2. Overzicht staalsoorten

Toepassing	DIN- aanduiding	Opmerking	Lastoevoegmateriaal
Staalconstrcuties, scheepbouw bruggen, etc.	St 37 - St 52,- C22 St 52,3 - FeE 355	laag koolstof, goed lasbaar	Afhankelijk van staal type, eisen pakket en toepassing. van Supra tot Kryo 2
Bruggen, Offshore, etc.	FeE 420 - FeE 450 FeE 500 - FeE 690	goed lasbaar mits!!	Van Kryo 1 tot Conarc 85
Assen Assen Rails	St 50 / C 35* St 660 / C45* St 70 / C60 etc.*	goedkoop en koudbros, maar matig tot niet lasbaar	Baso, Conarc, Kyro, Nichroma + Jungo 307, Limarosta 312
Assen, tandwielen, slijtvast, maalkogels, slijtplaten.	30Mn4 - 36Mn5 * 60Mn3 - 85Mn3 * 42MnV7 - 51MnV7 * 65Mn4* - X120Mn12	allemaal moeilijk lasbaar	Conarc 60G, 70G, etc.; Jungo 307, Nichroma, Limarosta 312, Jungo 307
Assen etc.	42Cr4 * 42CrM04 * (VCMO 140)	als C45, doch betere kwaliteit idem	Conarc 49C, SL 19G, Nichroma, Limarosta 312, Jungo 307
Verenstaal, warm vervormd	38Si2 - 60Si7	38Si2 ploegenstaal, taai en veredeld	Jungo 307 Jungo 312
Bladveren, koud gewalst Verenstaal, koud gewalst	46Mn7 - 50Mn7 C67 (pb) - C75(pb)	(pb) goed verspaanbaar	Limarosta 312, Jungo 307, Arosta 329 NIET LASBAAR
Messen, verenstaal, hydraulic zuigerstangen	X30Cr13 tot X46Cr13 *		Limarosta 312, NiCro 70/19 NiCro 60/20
Vijl Grasmaaiers (autom.) Zeisblad (hand) Beitel Roterende eg- tanden Aandrijf assen/onderdelen Koppelingen, zwaar belast Slijtvaste machine Onderdelen Kettingen	70-Cr2 75Crl St 37 59CrV4 90Mn4 17CrNi66 13Nicr6 - 31NiCr14 20MnCr53 - 28MnCr43 27MnSi5 - 21Mn4Al	(hameren + wetten) inzet staal veredelbaar gelaste uitvoering	NIET LASBAAR NIET LASBAAR NIET LASBAAR NIET LASBAAR NIET LASBAAR
Grijs gietijzer Smeedbaar gietijzer Nodulair gietijzer Gietstaal	GG 10 - GG 35 GTS-35-10 GTW-S-38-12 GGG 40/50/60 GS 38/45/52		RepTec Cast 1/31 RepTec Cast 1/31 RepTec Cast 1/31 RepTec Cast 31/1 Baso, Conarc 49C

Oplassen - op beperkte schaal - is nog wel mogelijk, maar alleen als de krimpspanning van het lasmetaal omgezet wordt in een drukspanning. Het radicaal (dwars op de lengte richting) oplassen van assen is hier een voorbeeld van. De oplassing krimpt als het ware op het onderliggende staal.

Ons probleem bij het lassen van onder andere de in tabel 2 genoemde staalsoorten, ligt geheel in de hoge hardheid van de overgangszone. Naast de las ontstaat er een zeer harde, brosse zone. Indien de krimpspanning van de las een te hoge waarde bereikt, zal de las zich van het staal lostrekken, er zitten dan vaak al hardingsscheurtjes in de overgangszone. Is de lasdoorsnede gering? Dan zal de las door de krimp zich zelf mechanisch overbelasten en scheuren. Voor de eenvoudige CMn- stalen als C45 of bijvoorbeeld 42MnV7 (in de volksmond vaak ten onrechte mangaanstaal genoemd), zie tabel 3, is de kans hierop erg groot. Bij typen met legeringselementen wordt dit iets minder. Toevoeging van nikkel, molybdeen, chroom of mangaan maakt de doorharding groter, de hardingsstructuur wordt als het ware homogener en zal daardoor minder beïnvloed worden door toevallige lasomstandigheden. Verder geldt: hoe dikker het staal, hoe groter de afkoelsnelheid van het lasmetaal, en dus des te groter het probleem.

Tabel 3. Chemische samenstelling van enkele populaire staalsoorten

	St 50-2 (1.0050 )	St 60-2 (1.0060 )	St 70-2 (1.0070)	St 52 (1.0580 )	St 52,3 (1.0570)	42MnV7 (1.5223 )	(G)-X120Mn12 (1.3401 )	(G)-X120Mn13 (1.3802)
C	<0,40	<0,50	<0,65	<0,22	<0,22	0,38-0,45	1,1-1,3	1,1-1,3
Mn	0,20-0,50	0,20-0,50	0,20-0,50	<1,6	<1,6	1,6-1,9	12,0-13,0	11,5-13,5
Si	0,03-0,30	0,03-0,30	0,03-0,30	<0,55	<0,55	0,15-0,35	0,30-0,50	<0,50
P	<0,050	<0,050	<0,050	<0,050	<0,040	<0,035	<0,100	<0,100
S	<0,050	<0,050	<0,050	<0,050	<0,040	<0,035	<0,040	<0,030
Cr							<1,5	<0,050
V						0,07-0,12