Wat is rutiel en waar wordt rutiel voor gebruikt?

Rutiel is een materiaal met een chemische formule TiO2. Het materiaal rutiel is de meest algemene vorm van titanium-oxide. Naast rutiel komen er nog twee andere vormen voor van TiO2, dit zijn brookiet en anataas.

Eigenschappen van rutiel
Rutiel is een watervrije van titanium. Bij dit materiaal komen veel tweelingen voor. De symmetrie is  tetragonaal, ribben a = 45.93 nm (nanometer), c = 29.59 nm. De chemische samenstelling van rutiel kan sporen van ijzer bevatten. Daarnaast kan rutiel ook sporen van tantaal of niobium bevatten. Over het algemeen is de samenstelling van rutiel TiO2.

Waar om rutiel voor?
Rutiel is een materiaal dat in veel verschillende metamorfe en stollingsgesteenten voor kan komen. De hoeveelheid rutiel in gesteenten is over het algemeen beperkt. Rutiel is daarnaast een belangrijk ertsmineraal voor  (Ti). In sommige zware-mineraal zanden is zoveel rutiel aanwezig dat men er rutiel uit kan winnen.

Waar wordt rutiel voor gebruikt?
Een belangrijke industriële toepassing waar men rutiel voor gebruikt is las-elektrodes. Hierbij kan men rutiel toepassen in de bekleding van laselektrodes. Deze elektrodes bevatten siliciumdioxide in combinatie met titanium(IV)oxide (dit is in feite rutiel). Daarnaast kunnen bij bepaalde lasprocessen  rutiel gevulde toevoegdraden worden toegepast. Ver der wordt bij het zogenoemde Onder Poederdek lassen (OP-lassen)  vaak gebruik gemaakt van poeders die rutiel bevatten.

Rutiel wordt in de bekleding van elektrodes en laspoeder toegepast om het smeltbad van de las te beschermen en een slak te vormen op de lasnaad. Hierdoor is de lasnaad beschermd tegen chemische invloeden uit de lucht. Deze chemische invloeden kunnen de kwaliteit van de nadelig beïnvloeden. Daarnaast zorgt de slak er voor dat het smeltbad minder snel stolt waardoor de kans op krimpscheuren wordt verkleind.

Wat wordt bedoelt met slak bij lasprocessen?

Het woord ‘slak’ wordt regelmatig gebruikt bij lasprocessen. Dit woord heeft niets met een dier of een aanduiding van snelheid. Ook heeft de slak die vrijkomt bij lasprocessen niets te maken met de zogenoemde hoogovenslak die vrijkomt bij het smelten van ertsen en metalen in hoogovenprocessen. In plaats daarvan heeft het woord ‘slak’ bij lasprocessen te maken met een materiaal dat vrij kan komen bij het lasproces. De slak die hierbij vrij kan komen is een bros materiaal dat een beetje glasachtig is. De slak bij lasprocessen kan bestaan uit verschillende materialen. Het ontstaan van een slak tijdens het lasproces kan gewenst zijn maar ook ongewenst.

Hoe ontstaat slak bij lasprocessen?
Niet bij alle lasprocessen ontstaat een slak. Een slak ontstaat bij lasprocessen waarbij gebruik wordt gemaakt van laspoeder zoals bij onder poederdek lassen (OP-lassen) of bij beklede elektrodelassen (BMBE lassen). Hierbij ontstaat de slak als een restproduct of afvalproduct. Het laspoeder of de elektrodebekleding smelt door de hitte van het lasproces. Dit materiaal gaat als het ware op het smeltbad drijven en is in eerste instantie vloeibaar. Wanneer de las afkoelt is ook de slak afgekoeld en wordt de slak zichtbaar in de vorm van een harde breekbare brosse laag. De slak kan zich stevig hechten op de lasnaad maar het is ook goed mogelijk dat de slak als het ware achter de lastoorts weg krult.

Bij welke lasprocessen ontstaat slak?
Hiervoor zijn al een aantal lasprocessen genoemd waarbij slak kan ontstaan. Er zijn lasprocessen waarbij men opzettelijk een slak produceert om de las te beschermen tegen invloeden van buitenaf. Voorbeelden van dergelijke lasprocessen zijn:

  • BMBE lassen, lassen met beklede elektrode
  • Onder Poederdek lassen, OP-lassen
  • Elektroslaklassen
  • Exothermisch lassen
  • Lassen met poedergevulde draad,

Als men geen gebruik maakt van elektrodebekleding of poeder maar een beschermgas of vacuüm toepast, is de kans op het ontstaan van een slak kleiner. Bij het MIG/MAG lassen kan nog wel eens een slak ontstaan. In dit geval ontstaat de slak niet uit toevoegmateriaal maar uit verontreinigingen die aanwezig waren in de laskanten van de werkstukken. Deze verontreinigingen kunnen bijvoorbeeld vuil en oxide zijn. Ook door het verbranden van het lasmateriaal kan een slak ontstaan. Het verbranden van lasmateriaal gebeurd als het lasproces onvoldoende is beschermd.

Wat is het nut van een slak bij lasprocessen?
Hiervoor zijn een aantal lasprocessen genoemd waarbij opzettelijk een slak wordt geproduceerd tijdens het lasproces. Er zijn een aantal redenen waarom er bewust voor wordt gekozen om tijdens het lassen een slak te produceren. Een slak is allereerst een bijproduct dat slechts van tijdelijke aard is. De slak wordt na uitharding meestal meteen verwijdert door de lasser of nabewerker. Dit verwijderden van de slak kan doormiddel van het wegbikken van de slak met een beitel.

Tijdens het lassen heeft de slak een belangrijk nut omdat deze het smeltbad beschermd tegen ongewenste invloeden rondom het lasproces. De slak beschermd met name het smeltbad tegen verbranding tegen inwerking van stikstof uit de omringende lucht. Daarnaast heeft de slaklaag ook een isolerende werking die er voor zorgt dat de lasnaad minder snel afkoelt.

Door zure of rutiele lastoevoegmaterialen kan de oppervlaktespanning van het smeltbad worden verlaagd. Hierdoor vloeit de las mooi en wordt deze glad. De slak kan ook een ondersteunende functie hebben bij het verticaal of bovenhands lassen. Door de slak kan worden voorkomen dat het smeltbad omlaag gaat stromen voordat de las gestold is. Dit komt door basische toevoegmaterialen.

Ongewenste effecten van slak
Een slak kan gewenst zijn maar er kunnen ook fouten in de las terecht komen doordat er een slak wordt gevormd. Een slak of delen van de slak kunnen namelijk tijdens het lassen ingesloten worden in het smeltbad. Deze insluitingen behoren tot de lasfouten omdat de las op de plaatsen van de insluitingen niet solide is.

Een ander nadeel van de slak is dat deze verwijdert moet worden en dat is arbeidsintensief. De las moet worden nabewerkt met een beitel.

Wat is oplassen en waarvoor wordt oplassen gebruikt in de metaaltechniek?

Oplassen is een lastechniek waarbij op metalen objecten nieuwe laslagen worden aangebracht. De laslaag wordt op het metalen basismateriaal aangebracht om verschillende redenen. Zo kan het basismateriaal versleten zijn of beschadigingen hebben. Doormiddel van oplassen kunnen afgesleten delen van het basismateriaal worden opgevuld, verlengd of verstevigd.

Het dragermateriaal gaat niet een volledige metallurgische verbinding aan met de laslagen die doormiddel van oplassen worden aangebracht. Een goede hechting van een lasnaad op het dragermateriaal is afhankelijk van een aantal factoren zoals warmte-inbreng. Ook de opmenging en de warmte-beïnvloede zone zijn van belang bij oplassen.

OP-lassen en oplassen
Oplassen is niet hetzelfde als Onder Poederdek-lassen. Lassen onder poederdek wordt ook wel OP-lassen genoemd. Dit lasproces wordt uitgevoerd met een OP-lastoestel en wordt met name gebruikt voor lange lasnaden. Over het algemeen is OP-lassen een zeer productief lasproces. OP-lassen kan ook worden gebruikt voor het oplassen van een slijtvaste cladlaag. Hierbij wordt bijvoorbeeld gebruik gemaakt van (sinter)band.

Waar wordt oplassen voor gebruikt
Oplassen wordt ook gebruikt voor reparaties aan onderdelen zoals tanden voor graafmachines. Afgesleten onderdelen kunnen door oplassen worden aangevuld tot de oorspronkelijke afmeting en dikte. Deze vorm van reparatie is meestal goedkoper dan nieuwe machineonderdelen aanschaffen. Ook wordt oplassen gebruikt voor het verdikken van assen en andere machineonderdelen die vervolgens verspaand worden tot de juiste maat is bereikt.

Doormiddel van oplassen worden de eigenschappen verbetert van metalen objecten en onderdelen. Hierbij kan gedacht worden aan een beschermlaag tegen erosie of corrosie. Daarnaast kan men doormiddel van oplassen extra dikke laslagen aanbrengen op metaal zodat een harde slijtlaag ontstaat. Deze slijtlaag kan van een slijtvaster materiaal worden gemaakt dan het basismateriaal waar het op wordt gelast. Het oplassen zorgt er namelijk voor dat het metalen object dikker wordt. Hoe dikker het object hoe beter deze bestand is tegen slijtage. Als de laslaag daarnaast ook nog van harder en slijtvaster materiaal wordt gemaakt is het product nog corrosiebestendiger en erosiebestendiger.

Oplassen een lasproces?
Oplassen is een specifiek type lasverbinding en geen specifiek lasproces. Een aantal voorbeelden van oplasprocessen zijn cxplosielassen, TIG/ MIG/ MAG cladding en magnetisch pulslassen. Oplassen kan door een lasser met de hand gedaan worden doormiddel van bijvoorbeeld een MIG/MAG lastoestel. Er zijn echter ook specialistische bedrijven die oplastechnieken volledig geautomatiseerd hebben.

Wat is OP-lassen en waarvoor wordt onderpoederlassen gebruikt?

OP-lassen is een speciaal lasproces dat wordt gebruikt in de werktuigbouwkunde. De afkorting ‘OP’ staat voor onder poeder, het lasproces wordt ook wel onder poederdek lassen of onderpoederlassen genoemd. In het Engels heet dit lasproces Submerged Arc Welding. Bij dit lasproces wordt gebruik gemaakt van een laag vast poeder. Het onderpoederlassen behoort tot het booglassen. De elektrische boog ligt onder een laag poeder. De elektrode die wordt gebruikt is net als bij MIG/MAG lassen afsmeltend en is in feite de lasdraad. Dit houdt in dat er continue nieuwe lasdraad moet worden aangevoerd. Dit gebeurd door aandrijfwieltjes die de lasdraad door de laskop voeren. Hierbij is de afstand tussen de laskop en het werkstuk belangrijk. De laskop van het OP-lastoestel zorgt er voor dat de lasdraad onder elektrische spanning komt te staan. De draad is naast elektrode ook het toevoegmateriaal. De draad wordt in het smeltbad opgenomen. Het OP-lassen is een proces dat zeer productief is.

Er kan in verhouding tot andere lasprocessen snel worden gewerkt. Dit heeft onder andere te maken met het feit dat bij OP-lassen de draad mechanisch wordt toegevoerd vanaf een draadhaspel. Het poederdek wordt eveneens automatisch aangebracht en wordt op de boog gestrooid. Dit gebeurd door de laskop van het OP-lastoestel. Via een trechter wordt laspoeder uitgestrooid rond het einde van de lasdraad. Het poeder komt hierdoor op de lasboog terecht. Tijdens het OP-lassen functioneert het poederdek als de bekleding van de elektrode, net zoals dat gebeurd bij lassen met beklede elektrode. Het poederdek zorgt voor een beschermgas. Daarnaast ontstaat door het poeder een slak op de las. Deze slak beschermt het smeltbad tegen de inwerking van invloeden vanuit de lucht in de omgeving van de lasboog. Niet al het laspoeder verandert in een slak. Het laspoeder dat na het OP-lassen overblijft wordt door een zuiger opgezogen en kan op die manier weer in het lasproces worden gebracht.

OP-lassen kan met verschillende soorten poeder
Bij OP-lassen kan men gebruik maken van verschillende soorten laspoeder. De keuze van de laspoeder heeft invloed op de mechanische eigenschappen van de las. Niet elk poeder is geschikt voor een bepaalde metaalsoort of wanddikte. Over het algemeen worden basische poeders gebruikt voor werkstukken met een grote wanddikte. Voor hogere verwerkingssnelheden wordt gebruik gemaakt van rutielpoeders.

Waar wordt OP-lassen gebruikt?
OP-lassen is een lasproces dat vooral wordt gebruikt in de zware industrie. Hierbij kan bijvoorbeeld gedacht worden aan de offshore en de scheepsbouw. Ook in de apparatenbouw en in chemische industrieën kan OP-lassen worden toegepast. Het OP-lastoestel is omvangrijker dan een MIG/MAG lastoorts die met de hand door een lasser wordt bediend. Daarom wordt OP-lassen over het algemeen niet gebruikt voor moeilijke lasposities en zeer nauwkeurig laswerk met verschillende hoekjes en naden die niet in één rechte baan lopen. OP-lassen is vooral geschikt voor grote lange platen en constructies. Deze komen over het algemeen voor bij schepen of grote opslagtanks voor de chemische industrie. Daarom hebben bedrijven die in deze sectoren actief zijn OP-lastoestellen maar dat hoeft niet. Er zijn ook bedrijven die grote constructies lassen zonder OP-lastoestel. Met name voor de snelheid en de continuïteit is OP-lassen van grote constructies zeer productief.