Elektromagnetisch puls lassen van plaatmateriaal

Laatst gewijzigd: 
05-06-2020
 

Het elektromagnetisch puls lassen is een nieuw en innovatief verbindingsproces. De lastechniek maakt gebruik van elektromagnetische krachten om werkstukken te vervormen en te lassen. Dit procedé bezit de mogelijkheid om verbindingen te realiseren tussen sterk verschillende metalen en legeringen, die met de conventionele smeltlasprocedés moeilijk te verbinden zijn. Het is een automatische lastechniek, die kan gebruikt worden voor het verbinden van buisvormige of plaatvormige werkstukken in de overlapconfiguratie.

Werkingsprincipe

Magnetisch puls lassen behoort tot de groep van de druklasprocessen. Bij deze lasprocessen kan een metaalbinding verwezenlijkt worden tussen twee oppervlakken door ze tegen elkaar te drukken. Magnetisch puls lassen is een druklasproces waarbij de vervorming gebeurt aan een zeer hoge snelheid, net zoals bij het explosielassen. De explosieve kracht wordt echter gegenereerd op een veilige manier, namelijk via een inductiespoel. De magnetische drukkrachten worden opgewekt door het ontladen van een grote hoeveelheid elektrische energie doorheen de spoel gedurende een zeer korte tijdspanne (puls).

Bron : M. Kashani, Tokyo Metropolitan College of Technology, Department of Electronic and Information Engineering, Tokyo, Japan

 

Toepassingsvoorbeelden van het magnetisch puls lassen van plaatmateriaal (Bron : PSTproducts)

 

Het is ook een "solid-state" lasproces, wat betekent dat de materialen niet tot smelten gebracht worden tijdens de lascyclus, zodat men de mogelijkheid heeft om ongelijksoortige materialen te verbinden.

Via het magnetisch puls lassen is het mogelijk om buis- en plaatmateriaal te lassen, afhankelijk van de spoel die gebruikt wordt. 

Voordelen

Aangezien deze techniek géén gebruik maakt van warmte maar van drukkrachten om een verbinding tot stand te brengen, biedt ze belangrijke voordelen t.o.v. de conventionele lastechnieken. Er wordt immers geen warmte-beïnvloede zone gecreëerd en het materiaal verliest zijn eigenschappen niet. Dit procedé bezit eveneens de mogelijkheid om verbindingen te realiseren tussen metalen en legeringen met sterk verschillend smeltpunt, zoals bijvoorbeeld koper aan aluminium of aluminium aan staal.

Attractieve voordelen:

  • Mogelijkheid tot het verbinden van ongelijksoortige materialen.
  • Beschermgassen of toevoegmaterialen zijn niet nodig.
  • Geen speciale voorbereidingen van de werkstukken voorafgaandelijk aan het lassen zijn vereist. Enkel ontvetten van de werkstukken wordt aangeraden.
  • In vergelijking met conventionele lasprocessen is het magnetisch puls lasproces een "koud" lasproces. De temperatuur blijft beperkt tot ongeveer 50°C. Dit betekent dat de werkstukken onmiddellijk na het lassen kunnen ontklemd en verder bewerkt worden.
  • Hoge productiesnelheid, soms tot 10 stukken per minuut.
  • Het is een ecologisch lasproces, aangezien geen warmte, gas of lasrook geproduceerd worden.

Bron : Electromagnetic impact welding of Mg to Al sheets.
S. D. Kore, J. Imbert, M. J. Worswick and Y. Zhou, Department of Mechanical and Mechatronics Engineering, University of Waterloo, Ontario, Canada

 

Het BIL heeft reeds heel wat ervaring verworven met het elektromagnetisch puls lasproces, meer bepaald tijdens de onderzoeksprojecten "SOUDIMMA" en "Join'EM".  

Het BIL volgt steeds de nieuwe ontwikkelingen in de lastechniek op de voet. Het magnetisch puls lassen van plaatmateriaal, dat de laatste jaren steeds meer aandacht krijgt, wordt beschouwd als veelbelovend, gezien de vele voordelen dat dit proces biedt.

Bij voldoende industriële interesse wil het BIL deze zeer innovatieve lastechniek verder onderzoeken en de potentiële voordelen ervan aantonen voor de industrie.

Doel van het project

Het blijkt dat het inschatten van de toepasbaarheid van het proces voor metaal- en non-ferroverwerkende bedrijven niet evident is. Naast de beperkte bekendheid is er geen kennis aanwezig omtrent de technische haalbaarheid van het magnetisch puls lassen van plaatmateriaal voor relevante toepassingen, noch over de eventuele verhoging van de productiviteit, en dus over het economisch voordeel dat de inzet ervan kan betekenen.

De technisch en wetenschappelijke resultaten beoogd in dit onderzoek zijn:

  • Kennis van de eigenschappen van de gelaste materialen (metallografische structuur, hardheid, mechanische eigenschappen, kwaliteit).
  • Onderzoek naar de mogelijkheden van het nieuwe proces (lasbaarheid van materialen, beperkingen, ...).
  • Haalbaarheidsstudie en kosten-baten analyse voor verschillende toepassingen aangedragen door de industrie.
  • Publicaties waarin de beschikbare technieken besproken worden, met daarbij de voor- en nadelen t.o.v. de conventionele processen, de te verwachten eigenschappen, het toepassingsgebied, de investeringskosten, de mogelijke kostenbesparingen, enz.
  • Stimulering van het gebruik van het nieuwe proces, via het vervaardigen van demonstratiestukken representatief voor potentiële industriële toepassingen.

Bedrijven die interesse hebben om deel te nemen aan dit onderzoek kunnen contact opnemen met dr. ir. Koen Faes (Tel. : +32 (0)9 292 14 03 of E-mail). 

 

Verbinding van aluminium aan staal (Bron : BIL Onderzoeksproject "Soudimma"')

Verbinding van aluminium aan koper (Bron :BIL Onderzoeksproject "Soudimma"')

Verbinding van koper aan staal en aan roestvast staal (Bron : BIL Onderzoeksproject "Soudimma")