Wat is ultrasoon lassen en wat zijn de eigenschappen van dit lasproces?

Ultrasoon lassen is lasproces dat wordt gebruikt om voorwerpen aan elkaar te verbinden doormiddel van hoogfrequente geluidstrillingen. Dit lasproces is ontwikkelt in de jaren ’60 van de 20e eeuw. Het patent van ultrasoon lassen van thermoplastische kunststoffen werd in 1965 op naam van Robert Soloff and Seymour Linsley gezet. De ontwikkelingen op het gebied van ultrasoon lassen vorderden zeer snel. In 1969 werd het mogelijk om een kunststofauto in zijn geheel te assembleren via ultrasoon lassen. Ultrasoon lassen behoort tot de lascategorie druklassen.

Wat zijn de eigenschappen van ultrasoon lassen?
Ultrasoon lassen is een uniek lasproces waarmee samengedrukte kunststoffen worden versmolten door een zeer krachtige geconcentreerde hoogfrequent geluidsbundel te gebruiken. Ook wordt het lasproces gebruikt om metaalfolies aan elkaar te versmelten. Het proces is dus zowel geschikt voor bepaalde metalen als voor harde en zachte plastics.

De geluidsbundel is echter alleen niet genoeg om het lasproces succesvol te laten verlopen. Er moet ook gebruik worden gemaakt van druk. De materialen moeten dus doormiddel van druk tegen elkaar worden geperst en tegelijkertijd moet de geluidsbundel het materiaal doen smelten. De geluidsbundel zorgt er voor dat er trillingen optreden waardoor de moleculen of atomen aan het oppervlak gaan versmelten.

Lasproces
Het ultrasoon lasproces gaat als volgt te werk. Eerst worden de delen van het werkstuk die aan elkaar gelast moeten worden ingeklemd tussen een sonotrode en een aambeeld. Doormiddel van sonotrode wordt een zeer een krachtige geluidsgolf gericht op werkstruk. De frequentie waarmee dit gebeurd is tussen de 15 en 70 kHz.

Het aambeeld heeft een bepaalde vorm. Hierdoor worden de geluidsgolven gefocusseerd op een klein punt van het werkstuk. Het materiaal gaat op die plaats door de geluidsgolven van de sonotrode smelten en vervloeien. Soms worden de onderdelen, die gelast moeten worden, voorbewerkt. Hierdoor ontstaan er smalle richeltjes waarin de geluidsenergie zich concentreert. Hier zal het smeltbad zich bevinden waarin de onderdelen met elkaar versmelten.

Waaruit bestaat een ultrasoon lasapparaat?
Voor ultrasoon lassen zijn een aantal onderdelen nodig. Zo heeft men bijvoorbeeld een pers nodig om de te lassen delen onder druk te houden tijdens het lasproces.  De te lassen delen worden op een aambeeld geplaatst dat een speciale vorm heeft die er voor zorgt dat de geluidsgolven precies worden gericht op de te lassen plek.

De geluidsbron bestaat uit een piëzo-elektrische transducer en eventueel een versterker. Daarnaast is er de sonotrode. Dit is een onderdeel dat wordt gebruikt om de geluidstrillingen over te brengen op het werkstuk dat op het aanbeeld ligt. Er wordt gebruikt gemaakt van een hoogfrequente wisselstroombron. De frequentie van deze stroombron komt overeen met de lasfrequentie.

De gehele installatie van het ultrasoon lassen is ontworpen om te resoneren bij de werkfrequentie. De werkfrequentie is  kan verschillend zijn, meestal wordt gebruik gemaakt van 20, 30, 35 of 40 kHz.

Wat betekent BW of Butt welding?

Butt welding is een lastechniek die wordt gebruikt om onderdelen van een werkstuk parallel aan elkaar te verbinden zonder dat er sprake is van een overlap in de lasnaad. Butt Welding kan doormiddel van een machine worden uitgevoerd in een continu proces. Butt-Welding is een voordelige en betrouwbare methode om een lasproces uit te voeren. Er zijn geen aanvullende componenten bij dit lasproces nodig. Butt welding wordt op lascertificaten meestal afgekort met de letters ‘bw’.

Butt welding, stuiklassen of stomplassen
In het Nederlands wordt ‘butt welding’ ook wel vertaald met stuiklassen of stomplassen. De laatste term wordt vooral gebruikt in het maken van een lasverbinding tussen twee kunststofbuizen (PP-H leidingen) in elkaars verlengde. Dit wordt bijvoorbeeld gedaan doormiddel van spiegellassen waarbij de twee uiteinden van de buizen tegen een warme plaat worden aangedrukt zodat deze gaan smelten. Vervolgens worden gesmolten uiteinden tegen elkaar aangedrukt waardoor na uitharding een lasverbinding ontstaat.

Waarvoor is butt welding geschikt?
Butt welding wordt in de praktijk vaak gebruikt in de prefabricage van leidingdelen en speciale hulpstukken. Naast het eerder genoemde spiegellassen van kunststofleidingen wordt dit lasproces ook gebruikt bij metalen onderdelen. Hierbij wordt meestal gebruik gemaakt van het MIG lasproces. Als men metalen delen aan elkaar verbind doormiddel van butt welding noemt men dit in het Nederlands meestal stuiklassen.

Dit wordt ook vaak met de hand gedaan door lassers. Als men in de staalconstructie voor bijvoorbeeld de offshore gebruik maakt van het stuiklassen zal men daarvoor certificaten moeten behalen. Meestal is dat onder de Amerikaanse normering. Dit wordt op het certificaat aangeduid met de afkorting AWS. Stuiklassen worden ook toegepast in de scheepsbouw en machinebouw. Bij dik materiaal zal men eerst de delen van het werkstuk, die aan elkaar verbonden moeten worden, voorverwarmen tot de juiste temperatuur om een goede lasverbinding te maken. Als men dat niet doet kunnen door de warmteinbreng tijdens het lasproces scheuren ontstaan in het materiaal van het werkstuk.

LMB en WPS
Butt welding is een proces dat in verschillende vormen kan worden uitgevoerd daarom is het van belang dat de lasser van te voren zich goed in de lasmethodemethodebeschrijving verdiept. In de lasmethodebeschrijving (LMB) of Welding Procedure Specification (WPS) is beschreven aan welke richtlijnen de lasser zich moet houden. Het kan een vereiste zijn dat de lasser een geldig lascertificaat moet hebben om aan het desbetreffende werkstuk te mogen lassen. In dat geval moet de lasser gecertificeerd zijn. De lascertificering moet gebeuren onder toezicht van een daartoe bevoegd instituut. Een lasser dient onder toezicht van een ‘getuige’ de las te conform de lasmethode te maken en de las wordt vervolgens gekeurd in een testlaboratorium.

Conclusie over butt welding
Butt welding, stuiklassen of stomplassen zijn allemaal namen die worden gebruikt voor het verbinden van werkstukonderdelen in elkaars verlengde. Dit kan met verschillende materialen gebeuren zoals kunststoffen en metalen. Bij metalen heeft men nog de onderverdeling tussen ferro-metalen en non-ferro metalen.