SOUDIMMA: Elektromagnetisch puls lassen

Laatst gewijzigd: 
01-09-2017

Het onderzoekscentrum van het BIL heeft deze zeer innovatie lastechniek onderzocht en de potentiële voordelen ervan aangetoond voor de industrie. Dit procedé laat immers toe een hele range van materialen te verbinden op een snellere, foutloze en dus een meer kostengunstige manier.

 

Door deelname kregen bedrijven op korte termijn een inzicht in de mogelijkheden van dit nieuwe lasproces. Zij waren in staat om een inschatting te maken of dit proces inzetbaar is voor hun specifieke toepassing, rekening houdend met de te verwachten eigenschappen van de lassen, de nodige investeringen, de rendementsverhoging ten opzichte van de huidig toegepaste techniek, de betrouwbaarheid van het proces, enz…
Het BIL beschikt over een lasinstallatie die zich leent tot dergelijke haalbaarheidsstudies.

Magnetisch puls lassen

Magnetisch puls lassen is een nieuwe, zeer innovatieve doch vrijwel onbekende lastechniek. Dit procedé is gebaseerd op het gebruik van elektromagnetische krachten om werkstukken te vervormen en te lassen. Aangezien deze geavanceerde lastechniek géén gebruik maakt van warmte om een verbinding tot stand te brengen biedt ze belangrijke voordelen t.o.v. de conventionele lastechnieken !

Werkingsprincipe

Het basisprincipe van het proces wordt getoond in de onderstaande figuur. Een spoel wordt over de te lassen werkstukken geplaatst, maar maakt er geen contact mee. Tijdens de lascyclus wordt een zeer grote hoeveelheid elektrische energie vrijgegeven in een zeer korte tijd. Sommige systemen kunnen maar liefst 2 miljoen ampères ontladen in slechts 100 microseconden. De hoge energiestroom loopt door de spoel, en deze stroomontlading induceert wervelstromen (de zogenaamde "eddy currents") in het uitwendige werkstuk. Beide stromen induceren een magnetisch veld, die elkaar tegenwerken. De afstoting tussen beide magneetvelden ontwikkelt een kracht, die het uitwendige werkstuk met grote snelheid verplaatst in de richting van het inwendige werkstuk. Dit resulteert in blijvende vervorming, zonder terugveren van het werkstuk.

Het eigenlijke proces duurt niet langer dan 100 microseconden. Geen beschermgassen, toevoegmaterialen of andere hulpmaterialen zijn nodig. Het magnetic puls lasproces is een "koud" lasproces, de materialen worden niet warmer dan 30°C. Hierdoor wordt er geen warmte-beïnvloede zone gecreëerd, en verliest het materiaal zijn eigenschappen niet.

 

Materialen

Het proces kan gebruikt worden voor het verbinden van buisvormige producten in de overlap-configuratie. De afwezigheid van warmte tijdens de lascyclus maakt het mogelijk om materialen te verbinden met een sterk verschillend smeltpunt. De eerste ontwikkelingen betroffen buisverbindingen aluminium-staal, aluminium-koper en aluminium-aluminium, koper-staal en koper-koper. Tot op heden zijn maar een klein aantal materiaalcombinaties onderzocht.

Deze techniek werkt het best met materialen met hoge geleidbaarheid; minder geleidende materialen vereisen een hogere energie. Het macrobeeld van de Iasdoorsnede vertoont veel gelijkenissen met dit van een explosie-gelaste verbinding.

Mogelijke materiaalcombinaties zijn :

  • aluminium aan aluminium
  • aluminium aan koper
  • aluminium aan magnesium
  • aluminium aan titanium
  • koper aan koper
  • koper aan staal
  • koper aan brons
  • nikkel aan titanium
  • nikkel aan nikkel
  • staal aan staal 

Voordelen

  • Bij correcte uitvoering is de las sterker dan het zwakste basismateriaal : de breuk treedt bij beproeving steeds op buiten de laszone.
  • Beschermgassen, toevoegmaterialen of andere hulpmaterialen zijn onnodig.
  • Magnetisch puls lassen laat een beter en eenvoudiger ontwerp van de te lassen stukken toe.
  • Het magnetic puls lasproces is een "koud" lasproces, de materialen worden niet warmer dan 30°C. Hierdoor wordt er geen warmte-beïnvloede zone gecreëerd, en verliest het materiaal zijn eigenschappen niet. Dit betekent ook 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, straling, gas of lasrook geproduceerd worden.

Toepassingen

Ongelijksoortige verbindingen

Aluminium aan koper

Aluminium-koper en aluminium-staal (c) SLV München

Aluminium-roestvast staal (c) : Pulsar Ltd

Onderdelen uit de automobielindustrie

Magnetisch puls lassen versus MIG/MAG lassen (onderdeel airconditioning)

Onderdeel uitlaatsysteem

Brandstoffilters

Aandrijfas (aluminium - staal verbinding) (c) PSTproducts 

Drukvat in airconditioning systeem (c) PSTproducts 
 

Projectomschrijving

Het BIL heeft een onderzoeksproject uitgevoerd om de voordelen van deze techniek voor de industrie aan te tonen, in navolging van het onderzoek over het magnetisch puls vormen. 

Het onderzoekscentrum van het BIL heeft deze zeer innovatie lastechniek onderzocht en de potentiële voordelen ervan aangetoond voor de industrie. Dit procedé laat immers toe een hele range van materialen te verbinden op een snellere, foutloze en dus een meer kostengunstige manier.

Door deelname kregen bedrijven op korte termijn een inzicht in de mogelijkheden van dit nieuwe lasproces. Zij waren in staat om een inschatting te maken of dit proces inzetbaar is voor hun specifieke toepassing, rekening houdend met de te verwachten eigenschappen van de lassen, de nodige investeringen, de rendementsverhoging ten opzichte van de huidig toegepaste techniek, de betrouwbaarheid van het proces, enz…
Het BIL beschikt over een lasinstallatie die zich leent tot dergelijke haalbaarheidsstudies.