Wanneer een gelast frame spanningsarm gegloeid moet worden, en wanneer niet
Lassen brengt warmte in een klein volume van een groot onderdeel. Dat volume zet uit, wordt tegengehouden door het koude metaal eromheen en krimpt daarna bij het afkoelen. Wat achterblijft is restspanning, die op sommige plekken tot dicht bij de vloeigrens van het materiaal in de constructie vastzit.
Het frame ziet er goed uit. Het meet goed. Dan opent een frees een vlak, verwijdert het materiaal dat die spanning in evenwicht hield, en het onderdeel beweegt.
Wat spanningsarm gloeien werkelijk doet
Spanningsarm gloeien maakt het onderdeel niet sterker en het herstelt geen slecht passen. Het verlaagt de restspanning die door het lassen is vastgezet, zodat het onderdeel stabiel blijft als er metaal van wordt verwijderd.
In een thermische cyclus wordt het staal verwarmd tot een temperatuur waarbij de vloeigrens ruim onder de vastgezette spanning zakt. De spanning kan niet langer worden gedragen en ontspant dus via kleine plastische vervorming, terwijl het onderdeel heet en gelijkmatig ondersteund is. Koel het langzaam en gelijkmatig af, en het onderdeel komt eruit met een veel lager spanningsniveau dan waarmee het erin ging.
Het belangrijke woord is gelijkmatig. Snel of ongelijkmatig afkoelen brengt meteen nieuwe spanning in, en daarom tellen de opwarm- en afkoelsnelheden net zo zwaar als de houdtemperatuur.
Wanneer het onderdeel het nodig heeft
Stel vier vragen over het onderdeel.
Hoeveel lasmetaal is ingebracht? Een frame met honderden meters las bevat veel meer opgeslagen energie dan een beugel met vier hoeklassen.
Hoe ingeklemd zijn de verbindingen? Lassen in een stijve, gesloten constructie kunnen niet vrij krimpen, dus de spanning kan nergens heen. Open, niet ingeklemde verbindingen ontspannen zichzelf tijdens het afkoelen.
Hoeveel materiaal gaat er bij het verspanen af? 5 mm van een vlak halen is een uitnodiging aan de doorsnede eronder om te ontspannen. 0,5 mm van een klein opzetvlak afnemen is dat niet.
Hoe nauw is het kenmerk dat het moet overleven? Uitlijning van boringen over een lang frame, een vlakheidseis op een montagevlak, parallelliteit tussen geleidingen. Staan die waarden op de tekening, dan hoort spanningsarm gloeien normaal bij het antwoord.
Wijzen drie of vier daarvan dezelfde kant op, reken het dan mee in het budget.
Een typische thermische cyclus
Voor koolstofstaal en laaggelegeerd staal is een gangbare cyclus:
| Fase | Typische waarde |
|---|---|
| Opwarmsnelheid boven 300 °C | Gecontroleerd, vaak 100 tot 200 °C per uur, afhankelijk van de dikte |
| Houdtemperatuur | 580 tot 650 °C |
| Houdtijd | Ongeveer een uur per 25 mm van de dikste doorsnede, met een vermeld minimum |
| Afkoelen in de oven | Gecontroleerd tot ongeveer 300 °C, daarna in stilstaande lucht |
Dit is gepubliceerde praktijk, en de toepasselijke code of specificatie is wat werkelijk bepaalt. Twee materiaalgroepen vragen een apart gesprek. Veredelde staalsoorten zoals A514 of S690QL hebben hun eigenschappen gekregen door een warmtebehandeling, en een cyclus die te heet of te lang loopt, neemt daar een deel van weg. Austenitisch RVS heeft een eigen sensibiliseringsgebied, dus de cyclus voor koolstofstaal is niet overdraagbaar.
Trillingsontspannen
Bij trillingsontspannen wordt een motor op het onderdeel geklemd, wordt het frequentiebereik doorlopen om resonanties te vinden en wordt het onderdeel daar een tijd op gehouden. Het is snel, het kost een fractie van de oventijd, het vraagt geen oven die groot genoeg is voor een frame van 6 m en het geeft geen oxidehuid op het oppervlak.
Het is ook niet hetzelfde proces. Het verandert de metallurgie niet, het werkt vooral op de spanningspieken en niet op het hele spanningsveld, en codes die om metallurgische redenen een warmtebehandeling na het lassen eisen, accepteren het niet als vervanging.
In de praktijk verdient het zijn plek bij grote machineframes, waar het doel maatvastheid tijdens het verspanen is en niet naleving van een code, en waar het alternatief is een onderdeel van 4 ton tweehonderd kilometer naar een oven te rijden. Vraag het bedrijf wat het heeft zien werken bij onderdelen zoals het uwe en hoe het het resultaat verifieert.
Waar het in de volgorde thuishoort
De volgorde die voor de meeste nabewerkte lasconstructies werkt:
- Snijden en voorbereiden
- Passen en hechten
- Lassen in een geplande volgorde
- De lassen onderzoeken
- Spanningsarm gloeien
- Voorbewerken als er veel toegift is
- Nabewerken
- Coaten, met afgeplakte bewerkte vlakken
Bij veeleisende onderdelen komen twee varianten voor. Bij een zwaar gelast frame met zeer nauwe geometrie bewerken sommige bedrijven voor, gloeien ze een tweede keer spanningsarm en bewerken ze daarna na. Dat kost nog een ovencyclus, en het is het waard als het onderdeel al heeft laten zien dat het beweegt.
De andere variant is de variant die u moet vermijden. Spanningsarm gloeien naar na het verspanen verplaatsen bespaart geen geld. Het levert een onderdeel op dat bij het bedrijf goed mat en in uw eigen hal fout meet.
Wat u op de tekening zet
Zeg wat u wilt in woorden die het bedrijf kan prijzen:
- „Spanningsarm gloeien na het lassen, vóór het verspanen.” Niet alleen „spanningsarm gloeien”.
- De methode als die u uitmaakt, thermisch of met trillingen. Maakt het u niet uit, zeg dat dan ook en laat het bedrijf een voorstel doen.
- De toestand waarvoor elke vorm- en plaatstolerantie geldt, bijvoorbeeld „vlakheid 0,1 mm na spanningsarm gloeien en nabewerken”.
- Of een registratie nodig is. Een tijd-temperatuurdiagram van de oven is normaal en goedkoop om bij de offerte te vragen, en lastig om achteraf te vragen.
Weet u niet zeker welke kant u op moet, zet de vraag dan in de aanvraag. Een bedrijf dat elke week hetzelfde onderdeel last en verspaant, heeft een mening die meer waard is dan een vuistregel, en het kost niets om die vóór de offerte te vragen in plaats van na het eerste onderdeel.
Hebt u een frame dat na het verspanen zijn positie moet houden? Stuur de tekening en wij koppelen die aan bedrijven die zelf de oven en de machine hebben.
Veelgestelde vragen
Moet elke lasconstructie spanningsarm worden gegloeid?
Nee. Een licht gelaste beugel met ruime toleranties niet. Een zwaar gelast frame met boringen of montagevlakken die hun positie moeten houden meestal wel, omdat de restspanning die bij het verspanen vrijkomt precies die kenmerken verplaatst.
Bij welke temperatuur wordt koolstofstaal spanningsarm gegloeid?
Doorgaans bij 580 tot 650 °C met een houdtijd van ongeveer een uur per 25 mm dikte, plus een gecontroleerde opwarm- en afkoelsnelheid. De precieze cyclus volgt uit de toepasselijke code en het materiaal. Veredelde staalsoorten hebben eigen grenzen, omdat de cyclus de veredeling kan aantasten.
Is trillingsontspannen een echt alternatief voor een oven?
Het wordt in de industrie toegepast, het is veel sneller en het kost een fractie van de oventijd. Het werkt anders dan een thermische cyclus en wordt niet overal geaccepteerd waar een code een warmtebehandeling na het lassen voorschrijft. Behandel het als een keuze om met het bedrijf te bespreken, niet als een directe vervanging.
Hebt u een offerte nodig voor dit onderdeel?
Stuur de tekening. Wij koppelen u aan maximaal 3 bedrijven die het onderdeel in eigen huis lassen en verspanen, en wij antwoorden binnen 24 werkuren.
Laat u koppelen aan een lasbedrijf