Perfectie in laserlassen

Om een continue verwerking van de staalrollen mogelijk te maken in de opeenvolgende fasen van het productieproces, moeten ze aan elkaar worden gelast. Dankzij een bufferinstallatie op de verwerkingslijnen krijgen wij net voldoende tijd om de volgende rol aan de vorige vast te lassen, zodat er als het ware een oneindig lange staalplaat gevormd wordt. Dit is bijvoorbeeld het geval in de beitserij en de koudwalserij waar de warmgewalste rollen aan elkaar gelast worden. Enkele jaren geleden schakelden wij hiervoor over van het traditionele stuiklassen naar het laserlassen. Laserlassen en -snijden is nu een alledaagse realiteit.


Problemen zijn er om opgelost te worden

De hoge afkoelsnelheid van de laserstraal bij het lassen en de complexe chemische samenstelling van de nieuwe generatie materialen, veroorzaakt een zeer harde en broze lasnaad. Dat is in het bijzonder het geval bij het lassen van de Ultra Hoog Sterkte Stalen zoals bijvoorbeeld TRIP.
Hierdoor ontstaan er nogal wat problemen:


  • Barsten in de lasnaad
  • Heterogeniteit in de microstructuur (interne nerven)
  • Heel slechte vervormbaarheid en buigbaarheid
  • Gevaar voor breuken van de rollen in de lasnaad



De oplossing

Deze problemen kunnen worden opgelost door het lasproces aan te passen. Wij kunnen namelijk laserlassen door een gefocusseerde laserstraal online te combineren met een warmtebehandeling van de lasnaad door inductie. Op die wijze kan het thermische proces van het laserlassen veel nauwkeuriger plaatselijk gestuurd en onder controle gehouden worden. De elektrische energie van de inductor wordt via een magneetveld naar het oppervlak geleid. (fig. 1)


Klik om te vergroten
Figuur 1: principeschets

Deze techniek maakt het mogelijk om zowel de piektemperatuur, de verwarmingstijd als de indringdiepte te controleren. Een typische cyclus omvat vóórverwarming, lassen en naverwarming. De details van de cyclus worden bepaald door de hardheidsindex en de chemische samenstelling van het inkomende materiaal. Hieronder een voorbeeld van een dergelijke cyclus. (fig. 2)



Figuur 2: cyclus

Bovenstaande techniek passen wij onder meer toe op de tandem 2 koudwalslijn van ArcelorMittal Gent. Voor het eigenlijke lasproces gebruiken wij een 6 kW-CO2-laser en voor de voor- en nabehandeling twee 30 kW-inductiegeneratoren. Figuur 3 laat een dergelijke lasmachine zien en figuur 4 toont een detailbeeld van het specifieke lassysteem met beide inductoren.



Figuur 3: lasmachine


Figuur 4: detailbeeld lassysteem


Toepassingsgebied

Niet voor alle staalkwaliteiten hoeft het laserlassen gecombineerd te worden met inductie. Figuur 5 maakt duidelijk voor welke staalkwaliteiten (rode gebieden) inductiehulp bij het laserlassen noodzakelijk is.


Klik om te vergroten
Figuur 5: toepassingsgebied


Een uitmuntende techniek

Met deze innovatieve lastechniek bereikten wij schitterende resultaten in de productieafdeling van de walserijen. Bovendien garandeert hij ook betere verwerkingsmogelijkheden van UHSS-staalkwaliteiten bij onze klanten.


  • Optimalisatie van het proces van laserlassen van hoogsterktestalen door warmtebehandeling via inductie.
  • Barst- en scheurvrije lasnaden. (Fig. 6)



Figuur 6: lasnaden

  • Verbeterde vervormbaarheid en buigbaarheid van de lasnaden. Figuur 7 laat de typische resultaten zien van de zogeheten Bulgetest voor de staalkwaliteit TRIP700 zonder en met inductiebehandeling



Figuur 7: Bulgetest

  • Vermindering van de hardheid van 600 HV tot 350 HV. Figuur 8 toont een typische meting van de microhardheid voor een traditioneel lasergelaste plaat (zwarte lijn in de figuur) en voor een lasergelaste plaat met inductiebehandeling (ook in dit geval gaat het om de staalkwaliteit TRIP 700).



Figuur 8: meting microhardheid


Innovatie, onderzoek en ontwikkeling

Dergelijk onderzoek wordt uitgevoerd in het onderzoekscentrum  ArcelorMittal Research and Development Industry Gent. De medewerkers van dat centrum beschikken over alle vereiste apparatuur en kennis voor het modelleren, testen en karakteriseren van materialen onder de meest extreme omstandigheden.