IWT-TETRA Project Microweerstandlassen

IWT-TETRA Project 070111 “Microweerstandlassen” Eindverslag 1 Technisch verslag 1.1 A: Technologieverkenning 1.1.1 WP A1 - Studie van de gebruikte technologie Er zijn twee literatuurstudies geschreven over de gebruikte technologie: zowel over de materialenkennis, meer specifiek de exotische materialen uit de cases van Philips en HTMS, als over de verschillende stroombronnen en laskoppen / -tangen die toegepast kunnen worden bij het microweerstandlassen. Deze naslagwerken bieden een toegevoegde waarde voor de bedrijven bij de keuze van de juiste lasapparatuur en/of als hulpmiddel tijdens productie. 1.1.2 WP A2 - Marktonderzoek naar en implementeren van apparatuur Voor het project is er gebruik gemaakt van een opstelling van Matuschek, bestaande uit een HFDC-stroombron, een piëzo-elektrisch geactueerde laskop en de nodige stuur- en controlemiddelen. De stroombron kan ook autonoom gebruikt worden door de firmware aan te passen: op deze manier kan de bron verbonden worden met andere laskoppen uit het labo en/of in productie. De piëzo-elektrisch geactueerde laskop heeft een zeer nauwkeurige positionering en er is een goede controle van de laskracht mogelijk. Daarnaast is er opzoekwerk verricht naar een compact soldeer-/lastoestel voor het verbinden van Nitinol met titanium (case Flexmet): het verbindingsproces kan omschreven worden als solderen met een stroompuls, zodat exotische materialen gelast kunnen worden met beperkte warmte-inbreng. Dit toestel zou een alternatief kunnen bieden voor het stuiklasproces bij het verbinden van Nitinol met andere materialen zonder de vorming van een brosse fase.

1.2 B: Technologietransfer 1.2.1 WP B1 - Experimentele studie i.v.m. de nieuwe generatie weerstandlasbronnen Bij Philips worden de kruislascombinaties, die tijdens het project gebruikt zijn, veelvuldig gebruikt in productie. De opzet van de testen was dan ook het onderzoeken van de mogelijkheden van de testopstelling (laskop en stroombron). Daarom werden alle testen uitgevoerd met de HFDC-bron en de piëzo-elektrisch geactueerde laskop voor het onderzoeken van het smeedeffect, de positie- en krachtcontrole, de reactietijd, enz. De kruislassen werden beproefd op de microtrekbank bij Philips in Turnhout ter controle van de kwaliteit van de lasverbinding.

Eindverslag IWT-TETRA project 070111 ‘Microweerstandlassen’

1

Om testen met andere materialen te kunnen uitvoeren in de case van Niko, werd er getracht om de productielas van het zilvercontact te simuleren op de testopstelling. Op deze manier zou de MFDC-bron uit productie met de HFDC-bron vergeleken kunnen worden. Doordat de piëzo-elektrisch geactueerde laskop een maximale laskracht van 120N heeft en er in productie gelast wordt met ca. 700N, werd besloten om de testen uit te voeren op de productiemachine. Hierdoor konden de verschillende materialen getest worden met identieke lasparameters. De mechanische (afschuifsterkte, …) en levensduurtesten (inductief en capacitief) werden uitgevoerd bij Niko. Demeyere gebruikt 50Hz-machines voor de productie van kookgerei en daarom zijn de testen, met verschillende projectiegeometrieën, uitgevoerd op de 50Hz-machine in het labo. De opspanmiddelen vanuit productie werden op de lasmachine aangebracht, zodat eventuele verbeteringen in geometrie sneller doorgevoerd konden worden naar de productieomgeving. De laskwaliteit van de verbindingen werd getest door het uitpellen van de lassen en via controle van de treksterkte op de trekbank. In de case van HTMS werd het lasgedrag van de HFDC-stroombron vergeleken met de CDW-bron (condensator ontlading) in productie. Daarbij werden er testen uitgevoerd op verschillende, veelgebruikte materiaalsoorten, zoals RVS en Inconel. Het ‘uitpellen’ van de verbinding werd uitgevoerd door de dichtingring volledig samen te drukken, waardoor er een maximale spanning op de stuiklasverbinding werd aangebracht. Later werden de dichtingringen, die met goede lasparameters gelast waren, metallografisch onderzocht. In de case van Tulip Laser werden de verschillende projectiegeometrieën gelast met de MFDC-lasmachine (1000 Hz) in het labo, vanwege de hoge laskracht die vereist was. Omdat de handvaten bij Tulip Laser met de laser worden gelast is er geen referentie voor het weerstandlassen en moest er gezocht worden naar de juiste lasparameters. Tijdens de testen werd ook metallografisch onderzoek uitgevoerd om de kwaliteit van de verbinding te kunnen beoordelen. Voor het lassen van Nitinol aan titanium in de case van Flexmet is er gebruik gemaakt van een stuiklastoestel van Credé, dat oorspronkelijk gebruikt werd om titanium brilmonturen te lassen. Doordat er bij het stuiklassen geen smelt optreedt (bij de juiste lasparameters), zal er geen brosse fase gevormd worden in de Nitinoldraad. De machine werd omgevormd en eerst werden er testen op RVS 316L uitgevoerd om de mogelijkheden van het toestel te verkennen. Daarna werd overgeschakeld op Nitinol aan titanium. De sterkte van de verbinding wordt getest met trekproeven en ook op vermoeiing. Voor de case van Bosch werden de productielassen gecontroleerd en werden er kwaliteitsrapporten (hardheidsmetingen, microstructuur en uitlijning) opgesteld. Via deze feedback konden de parameters geoptimaliseerd worden. Daarnaast zijn er testen uitgevoerd bij Miyachi (Helmond) waarbij gebruik gemaakt werd van een nieuw type MFDC-bron (ISA 500CR: 1000 Hz) voor het lassen van de laag koolstofstalen adapters op de wisbladen van verenstaal, waarbij er een betere controle mogelijk is van lasparameters en nagloeicyclus (bepalend voor hardheid van de verbinding).


2

1.2.2 WP B2 - Optimalisatie van projectiegeometrieën Bij de testen voor Philips was er sprake van een natuurlijke projectie bij het kruislassen van het draadmateriaal. In deze case was het dan ook belangrijker om de inzakdiepte van het hardste in het zachtste materiaal zo goed mogelijk te controleren. De ideale inzakdiepte wordt bepaald door de treksterkte van de verbinding te meten bij verschillende inzakdieptes. Deze inzakdiepte wordt bovendien sterk beïnvloed door de onderlinge hoek tussen de draden: voor het project werden de testen uitgevoerd door de draden loodrecht op elkaar te positioneren. Bij Niko wordt er voor het lassen van de zilvercontacten op de messing drager gebruik gemaakt van twee parallelle projectierillen (lijnvormige projecties over de volledige lengte van het contact). Deze projecties zijn het meest geschikt voor productie, aangezien het materiaal voor de contacten als strip op rollen wordt aangeleverd. Daarom werd de optimalisatie van de projecties eerder gezocht in de mogelijkheid tot het verkleinen van de contacten (economisch voordeel) en de gevolgen hiervan op de afschuifsterkte / kwaliteit van de lasverbinding. Hiervoor werd er getest met verschillende materialen en lasparameters. Voor de case van Demeyere werd er getest met verschillende projectiegeometrieën, zoals bolvormige en ringvormige projecties. De bolvormige projectie wordt gebruikt in productie en diende als referentiewaarde voor de treksterkte. De resultaten van de trekproeven waren veelbelovend: door de groter toepasbare laskracht bij de ringvormige projectie kon ook de lasstroom verhoogd worden, zodat er bij de trekproef een verdubbeling van de treksterkte werd opgemeten. Verdere testen met proefstaven, waarin de projectieconfiguratie van de drie ringvormige projecties (zoals in productie) waren aangebracht, zorgden echter voor een slechtere laskwaliteit. Hieruit werd besloten dat de problemen in productie eerder te wijten zijn aan de uitlijning van beide werkstukken dan aan de vorm van de projecties. Bij HTMS wordt een deel van de dichtingringen (de O-ringen) gestuiklast. Hierdoor is de voorbereiding van de uiteinden, die aan elkaar gelast worden, cruciaal (vooral bij de holle ringen, waar de stuik naar buiten geduwd moet worden). Aangezien er slechts een beperkte productie is van deze O-ringen, zijn zowel de voorbereiding als de positionering sterk operatorafhankelijk (manuele voorbereiding). Om een betere reproduceerbaarheid van de laskwaliteit te verkrijgen, zal er gedacht moeten worden aan opspanmiddelen en meer geautomatiseerde processen voor de voorbereiding en positionering. In de productie van Tulip laser wordt er gesneden en gelast met behulp van lasers. Voor een bepaalde toepassing (handvaten van schuiframen/ -deuren) willen ze gebruik maken van weerstandlassen, zodat de laserinstallatie voor andere toepassingen gebruikt kan worden. Doordat er een aantal vereisten zijn (geen nabewerking en gelaserde voorbereiding), moest hiermee rekening gehouden worden bij het ontwerpen van de projectiegeometerieën. Via verschillende ontwerpen werd er aan de vereisten voldaan, maar er moet nog verder gezocht worden naar de ideale oplossing (grotere marge op lasstroom tussen stuiken en spatten). Bij het verbinden van de Nitinoldraad op een titanium drager (Flexmet) kan het draaduiteinde aanzien worden als een natuurlijke projectie, omdat de las gevormd zal worden op de plaats waar de draad de Ti-drager raakt. Daarom werd er getest met verschillende draadvoorbereidingen (aanpassen tophoek, resterende diameter, …) en werd ook de Ti-drager aangepast, om de spanningen op de las te minimaliseren: door het boren van een gat, waarin de draad zal stuiken, worden de spanningen op de las zelf verminderd. Hierbij werd er getest met verschillende waarden voor diameter en diepte van het gat. Eindverslag IWT-TETRA project 070111 ‘Microweerstandlassen’

3

De projecties die bij Bosch gebruikt worden, werden bedacht en ontwikkeld tijdens een contractonderzoek van de onderzoeksgroep Lastechniek in het verleden. Daarom werd er bij het metallografisch onderzoek, naast de microstructuur en hardheid, gelet op de uitlijning van de lassen en de lasstuik, zodat er een kwalitatief goede lasverbinding gevormd wordt. 1.2.3 WP B3 - Optimalisering van las- en machineparameters Voor de case van Philips werd er vertrokken van de lasparameters uit productie: deze zijn doorheen de jaren geoptimaliseerd en geven goede resultaten. De verdere optimalisatie van het lasproces werd onderzocht door het gebruik van de regelfuncties van de testopstelling, zoals ‘Part Thickness’, ‘Current Cut-off’ en de nauwkeurige positie- en krachtcontrole vanwege de piëzokristallen. De mogelijkheden van de piëzo-elektrisch geactueerde laskop en het reactievermogen van de stroombron werden getest. De resultaten werden vergeleken met de gegevens van de lastoestellen uit productie. Op de productielasmachine bij Niko werden er testen uitgevoerd met verlaagde stroom en met andere materialen. Het verlagen van de stroom was ter controle van de huidige lasstroom, zodat de laskwaliteit in geval van een plotse vermindering van de stroom nog steeds verzekerd is. Bovendien kan deze test aantonen dat het verkleinen van de zilvercontacten mogelijk is, vanwege het kleinere toegevoerde vermogen. Van de verschillende andere materialen die getest zijn, is de meeste aandacht besteed aan Inovan: een goedkoper alternatief met quasi dezelfde vorm en samenstelling als het productiemateriaal. Enkele sporadische testen van de afschuifsterkte gaven betere resultaten dan het gemiddelde uit productie, zodat de verwachtingen hoog gespannen zijn (mogelijkheid tot verkleinen contact). De resultaten van de mechanische en levensduurtesten zullen dus bepalend zijn. Voorafgaand aan de testen voor Demeyere werden de elektrische en mechanische karakteristieken van de lasmachine in productie opgemeten. Daarna werden de lassen gesimuleerd op de 50 Hz-machine in het labo door het inbouwen van de inklemmiddelen voor handgreep en pan / pot. Nadat uit de testen van de geometrieën bleek dat vooral de uitlijning cruciaal is, werden er extra aanslagen vervaardigd voor een betere reproduceerbaarheid en werd er gebruik gemaakt van een beweegbare onderelektrode om tijdens het lassen uniforme contactvoorwaarden voor de drie projecties te verkrijgen. De testen voor de case van HTMS werden uitgevoerd op de laskoppen in productie, omdat deze speciaal ontworpen zijn voor het lassen van de O-ringen. Tijdens deze testen werd de HFDC-bron van de testopstelling verbonden met de laskoppen, zodat er een goede controle van de lasstroom mogelijk was (t.o.v. de condensator ontladingbron). De stroom, spanning en lasstuik werden opgemeten en bij sommige materialen werd er getest met meerdere laspulsen (voorwarm- / nagloeipuls). Bij de gemakkelijk te lassen materialen zoals RVS werden er snel goede parameters gevonden, maar bij de meer exotische materialen, zoals Inconel® X-750, zorgde vooral de voorbereiding en positionering voor grote verschillen in de lasbaarheid. Aangezien er voor de case van Tulip laser geen referentie was voor de lasparameters werd er eerst onderzocht bij welke parameters de verbinding voldoende sterkte had en welke stuik hiermee gepaard ging. Deze gegevens werden gebruikt voor het uitwerken van de sleuven in het andere werkstuk. Bovendien werden de projectienokken aangepast, zodat er met grotere laskrachten gelast kon worden.


4

Door de slechte lasbaarheid van Nitinol in de case van Flexmet situeerde de optimalisatie zich vooral op het vermijden van het smelten van de Nitinoldraad, het beperken van de spanningen op de las en het verkrijgen van een goede warmtehuishouding. Vanwege het verschil in smeltpunt moet de warmteafvoer langs de Ti-drager beperkt worden. Het verminderen van de spanningen is mogelijk door het aanpassen van de twee werkstukken. De optimalisatie van de lasparameters bij het lassen van de ruitenwissers van Bosch is uitgevoerd op basis van de opgestelde kwaliteitsrapporten. De lassen werden metallografisch onderzocht, waarbij er zowel op uitlijning, hardheid als microstructuur gelet werd. Vooral de hardheidsmetingen waren bepalend om te controleren of de juiste nagloeicyclus was toegepast. Daarnaast werden ook de uitlijning en de verandering in hardheid van de elektroden na een bepaald aantal lascyclussen gecontroleerd.

1.3 C: Technologieverspreiding 1.3.1 WP C1 - Studiedagen en publicaties De volgende papers werden tijdens/na het project gepresenteerd: o “Characterisation of Dynamic Mechanical Behaviour of Resistance Welding Machines”; P. Van Rymenant; Trends in Welding Research 2008, Georgia, USA o “Characterisation of Dynamic Mechanical Behaviour of Resistance Welding Machines”; P. Van Rymenant; Advances in Resistance Welding 2008; Toronto, Canada o “Electrode Lifetime Testing on Aluminium Alloys”; M. Casteels; Advances in Resistance Welding 2008; Toronto, Canada o “Exploding Wire test”; P. Van Rymenant; NIL/BIL Lassymposium 2008; Evoluon Eindhoven, Nederland o “Project Micro Resistance Welding”; S. Severijns; Studiedag Microverbinden; Sint-Katelijne-Waver, België o “Project Microweerstandlassen”; S. Severijns; VIK-avondlezing; Wommelgem, België Bovendien werd er, ter afsluiting van het project, een nationale studiedag georganiseerd in het auditoriumgebouw van de campus. Voor de organisatie werd er samengewerkt met Clusta vzw (in het kader van IWT-project 050536). Het thema van deze studiedag werd uitgebreid naar microverbinden, zodat naast het microweerstandlassen ook andere lasprocessen, machinebouw voor het microverbinden en zelfs lijmen aan bod kwamen. De lezingen werden door zowel nationale als internationale sprekers gegeven en tijdens de pauzes waren er demonstraties op de randbeurs. Hierbij werd ook de testopstelling en de meetapparatuur tentoongesteld voor de aanwezigen.


5

Er is ook een publicatie geschreven over het weerstandlassen van RVS. Deze zal in maart 2010 gepubliceerd worden in het vaktijdschrift Metallerie. o “Weerstandlassen van roestvast staal / Soudage par résistance de l’acier inoxydable”; P. Van Rymenant; BIL-katern Metallerie (infofiches RVS); maart 2010 Daarnaast zal er voor het vaktijdschrift Lastechniek een artikel over microweerstandlassen worden geschreven, waarbij er verwezen zal worden naar het afgelopen project en naar het eindverslag dat op www.innovatienetwerk.be geplaatst zal worden. Dit artikel verschijnt in het themanummer over microverbindingen (november 2010). 1.3.2 WP C2 - Voorbereiden van studiemateriaal Op vraag van Philips werd er een presentatie gegeven met de resultaten van de testen die aan het begin van het project geformuleerd waren. De presentatie werd gegeven voor de mensen van bedrijfsmechanisatie / machinebouw. Na de presentatie werden nog bijkomende testen geformuleerd, die verder onderzocht zijn tijdens het laatste deel van het project. Voor de case van Demeyere is Patrick bij het zusterbedrijf BIMA in Bandung (Indonesië) geweest om de optimalisatie van de las- en machineparameters ook daar te implementeren in productie. Daarbij werd er ook een opleiding gegeven aan de operatoren voor het controleren van de lasparameters. Tijdens de duur van het project zijn volgende eindwerken uitgevoerd door studenten van de opleiding Master in Welding Engineering voor de case van Flexmet: o Optimaliseren van het stuiklassen van NiTi-draad op Ti-drager, 2007-2008, door Wout Maurissen en Jan Reynaert, De Nayer Instituut. o Optimalisatie van het stuiklasproces van NiTi, 2007-2008, door Peter Bogaerts, Philippe Deforche en Dimitri Derwael, De Nayer Instituut. o Lassen van NiTi-draad met vormgeheugen op Ti-drager, 2009-2010, door Bryan Moris en Torre Roosenbroeck, De Nayer Instituut De testopstelling is ook meerdere keren gebruikt voor de popularisatie van (micro)weerstandlassen op verschillende beurzen, zoals het Wetenschapsfeest (oktober 2008) en Ikanda (november 2009). De doelgroep van deze beurzen waren leerlingen van het 5de en 6de leerjaar en het 1ste middelbaar, waarbij de wetenschappelijke richtingen gepromoot werden. De werking van het weerstandlasproces werd met posters duidelijk gemaakt en vervolgens konden de leerlingen hun naam in lasdraad knippen en aan elkaar lassen. Na afloop van het project werden de resultaten gepresenteerd op de nationale studiedag Microverbinden en de resultaten zullen nog afzonderlijk gepresenteerd worden aan de collega’s van de onderzoeksgroep ‘Ontwerp en Productie’ op het De Nayer Instituut en tijdens de avondlezing bij het VIK in Wommelgem.


6

2 Managementverslag 2.1 Uitstel startdatum project en aanwending budget Voor dit project werd er door het IWT een uitstel van de startdatum met 4 maanden goedgekeurd (zie brief van het IWT met als kenmerk 2009/9424 – IAR/MRA van 12 oktober 2009), zodat het project op 1 februari 2008 van start is gegaan (i.p.v. 1 oktober 2007). De einddatum van het project wordt dan 31 januari 2010 en de limietdatum voor de eindrapportering wordt 31 maart 2010. Vanwege de organisatie van de nationale studiedag op 26 februari 2010 (en de bijhorende facturatie) is er echter een maand uitstel voor de eindrapportering gevraagd aan de IWT- en de wetenschappelijke adviseur (Inge Arents en Rudi Stevens), zodat deze datum verplaatst is naar 30 april 2010. Van de wetenschappelijke adviseur werd vernomen dat overschotten in de personeelskosten (kleiner dan 10% van de totale personeelskosten) zonder schriftelijke aanvraag aangewend kunnen worden voor de werkingskosten, indien deze het (begrote) budget overschrijden.

2.2 Mensmaanden tabel Titel:

Microweerstandlassen TETRA p070111

Contractant: De Nayer Instituut Projectleider: Patrick Van Rymenant Periode:

1 februari 2008 tot 31 januari 2010

Naam uitvoerder M. Casteels Idem Idem C. Peeters Idem Idem W. Pelgrims Idem Idem S. Severijns Idem Idem B. Van Pee Idem Idem P. Van Rymenant Idem Idem G. Volders Idem Idem Totaal

dipl Ing.

Ing.

Ing.

Ing.

Ing.

Ing.

Ing.

kalenderjaar 2008 2009 2010 2008 2009 2010 2008 2009 2010 2008 2009 2010 2008 2009 2010 2008 2009 2010 2008 2009 2010 2008 - 2010

gepresteerde mensmaanden 11 1,8 0 0,8 0,4 0 0,9 1 0,1 4 12 1 4 0 0 1,9 2,5 0,3 4 12 1 58,7

ten laste van het project 11 1


Pro memorie

0,8 0,8 0,4 0,9 1 0,1

4 12 1 4

1,9 2,5 0,3 4 12 1 50

8,7

7

3 Valorisatieverslag 3.1 Valorisatieactiviteiten De kennis, die tijdens de duur van het project verworven is, is en zal op verschillende manieren verspreid worden. In werkpakket C staat beknopt beschreven op welke manier de technologieverspreiding van de onderzoeksresultaten is uitgevoerd. De tussentijdse resultaten zijn steeds besproken op de vergaderingen van de gebruikerscommissie, waarbij de leden op voorhand geïnformeerd werden over het uitgevoerde werk via het voortgangsverslag. Na elke vergadering werd er een verslag opgesteld en doorgestuurd naar alle leden, zodat ook de verontschuldigde leden op de hoogte werden gehouden van eventuele opmerkingen / veranderingen. Ook literatuurstudies en andere bijlagen werden steeds naar alle leden van de gebruikerscommissie gecommuniceerd. Doordat de testen voor bepaalde cases plaatsvonden in de productieomgeving was er een nauwe samenwerking mogelijk en konden bevindingen en resultaten snel uitgewisseld worden. De projectuitvoerders en de projectleider hebben aan verschillende conferenties deelgenomen en er zijn verschillende publicaties/papers geschreven en gepresenteerd (WP C1). De resultaten van het project werden bovendien gepresenteerd op de studiedag Microverbinden, die als afsluiter van het project georganiseerd werd. De projectmaterie kan bovendien gebruikt worden in het opleidingspakket van de opleiding Master in Welding Engineer aan het De Nayer Instituut, waarbij het (micro)weerstandlassen aangehaald wordt in de cursus ‘Alternatieve verbindingsprocedés’. Bovendien zijn er rond de case van Flexmet in het verleden al enkele case studies door studenten van de opleiding Lasingenieur uitgevoerd en wordt het onderzoek uit het project voortgezet in een masterproef door twee studenten, die dit academiejaar ingeschreven zijn in de opleiding. Bij Philips was men zeer tevreden over de resultaten die met de testopstelling bereikt werden en ziet men toekomst in de verschillende regelfuncties die de reproduceerbaarheid van de laskwaliteit bevorderen. De resultaten van de levensduurtesten voor de case van Niko zullen bepalend zijn voor het al dan niet verkleinen van het zilvercontact. Vanwege de positieve resultaten van het project zal er vanuit de onderzoeksafdeling van Niko een nieuwe aanvraag voor een IWT-project worden ingediend. Voor Tulip Laser zijn de ideale projecties / lasparameters nog niet gevonden: wegens omstandigheden zijn de testen met de laatste geometrieën niet uitgevoerd. De verdere uitwerking van deze case zal mogelijk in een andere projectvorm (KMO-innovatiestudie, GTA-project, …) voortgezet worden. Daarnaast is de testopstelling van het project meermaals gebruikt voor de popularisatie van wetenschap en techniek bij leerlingen van het 5de leerjaar tot en met het 1ste middelbaar. Tijdens het Wetenschapsfeest (2008) en Ikanda (2009) werd met behulp van posters de werking van het (micro)weerstandlasproces duidelijk gemaakt en daarna konden de leerlingen zelf aan de slag: door het knippen en plooien van lasdraad konden ze leuke figuren of hun eigen naam in elkaar lassen. Eindverslag IWT-TETRA project 070111 ‘Microweerstandlassen’

8

3.2 Verder verloop valorisatieactiviteiten De resultaten van het project werden gepresenteerd op de nationale studiedag tijdens een lezing (Project Micro Resistance Welding) van 30 minuten. Aangezien het project uit zeven verschillende cases is opgebouwd, was er slechts een beknopte versie van de onderzoeksoutput mogelijk. Daarom zijn er voorlopig nog twee meer uitgebreide presentaties gepland: zowel voor de onderzoeksgroep ‘Ontwerp en Productie’ als voor de contacten van het VIK tijdens een avondlezing. Voor de onderzoeksgroep ‘Ontwerp en Productie’, waar ‘Lastechniek’ deel van uitmaakt, zullen de resultaten van het project worden voorgelegd aan alle collega’s. Hiervoor wordt op dinsdag 4 mei 2010 één uur voorzien. De avondlezing voor het VIK zal doorgaan op dinsdag 5 oktober 2010 in het VIK-huis in Wommelgem (de oorspronkelijk geplande datum van dinsdag 30 maart 2010 is omwille van organisatorische redenen verzet) en zal gespreid worden over anderhalf uur, waarbij er een grondige bespreking van het project en de onderzoeksresultaten zal gebeuren. Daarnaast zal er in november 2010 een publicatie verschijnen over het microweerstandlassen in het vakblad Lastechniek (themanummer Microverbindingen). In dit artikel (2-3 pagina’s) zal een alinea gewijd worden aan het afgelopen project en zal er verwezen worden naar het eindverslag dat terug te vinden zal zijn op www.innovatienetwerk.be . De literatuurstudie over de lastechnologie, die voor het microweerstandlassen op de markt is, kan gebruikt worden door bedrijven voor de keuze van de juiste lasapparatuur of voor het opleiden van personeel, waarbij vooral het algemene deel met de verschillende soorten stroombronnen en laskoppen interessant is. De studie over de materialenkennis kan bij HTMS en Philips in productie gebruikt worden ter ondersteuning en om snel bepaalde eigenschappen van de materialen op te zoeken. Andere geïnteresseerde bedrijven kunnen hier ook gebruik van maken, wanneer ze met dergelijke exotische materialen werken of gaan werken in de toekomst.


9

ANNEX 1

Technisch verslag

1.1 A: Technologieverkenning 1.1.1 WP A1 - Studie van de gebruikte technologie In de literatuurstudie van de materialenkennis worden de exotische materialen uit de cases van Philips en HTMS besproken. Voor de case van Philips waren dit de materialen niobium, molybdeen, nikkel en kovar. Voor HTMS werden de materialen uit de catalogus besproken: Inconel® 718 / X-750 / 600 en 625, RVS 302 / 304 / 316 / 321 en 347, Hastelloy® C-276, Elgilloy®, Haynes® 188 en 214, aluminium 1050 en Nimonic® 90. Voor elk materiaal is er eerst een korte beschrijving gegeven, waarna ook volgende materiaaleigenschappen behandeld werden: corrosie, fysische en mechanische eigenschappen, warmtebehandeling, verwerkbaarheid, lasbaarheid en veiligheid. Hierdoor is er voor beide cases een uitgebreide literatuurstudie ontstaan, die gebruikt kan worden als hulpmiddel in productie. Vooral bij HTMS is het belangrijk om de eigenschappen van het gebruikte materiaal te kennen, aangezien er met kleine oplages gewerkt wordt en er dus geen optimalisatie van de parameters mogelijk is zoals in massaproductie. In de literatuurstudie over lastechnologie voor het microweerstandlassen worden eerst de verschillende soorten stroombronnen (DC-inverter, AC-inverter, AC, transistor en condensator) en laskoppen (pneumatisch, pneumatisch + verenpakket, servo-elektrisch, piëzoelektrisch en elektromagnetisch) toegelicht en wordt er een situering van de testopstelling gemaakt. Daarna wordt er een overzicht gegeven van de stroombronnen en laskoppen / -tangen per leverancier. Voor het microweerstandlassen zijn de belangrijkste leveranciers: Matuschek Messtechnik GmbH (testopstelling), Miyachi Europe Corporation, MacGregor Welding Systems en Resistronic AG. Drie van deze leveranciers waren bovendien aanwezig tijdens onze nationale studiedag voor het geven van een presentatie en het demonstreren van toepassingen.


10

1.1.2 WP A2 - Marktonderzoek naar en implementeren van apparatuur De testopstelling van het project bestaat uit een HFDC-stroombron (SpatzH6000), een piëzoelektrisch geactueerde laskop (SpatzF-150) en stuur- (SpatzASB) en controlemiddelen (SpatzBG-02 en BS-01).

Voor meer informatie wordt doorverwezen naar de website www.matuschek.de . De apparatuur werd in het labo opgesteld en de metingen werden uitgevoerd met volgende meetapparatuur: een Dewetron data-acquisitiesysteem met Rogowski-spoel (stroom), spanningskabels, laser vibrometer (snelheid) en Kistler-krachtsensor (kracht). In sommige cases werd gebruik gemaakt van een microweerstandmeter. De meetapparatuur werd ook gebruikt voor het opmeten van de lasparameters van de machines bij de bedrijven. Voor sommige cases werd enkel de stroombron van de testopstelling gebruikt, waarbij deze werd aangesloten op de laskoppen in productie, bvb. voor de case van HTMS (zie figuur hiernaast), of als autonome bron voor het opmeten van de reactietijden (case Philips).

Voor de case van Flexmet werd er opzoekwerk verricht naar een compact soldeer/lastoestel voor het lassen van exotische materialen. Hierbij werd er nagegaan welke producten er op de markt zijn en wat de mogelijkheden zijn.


11

1.2 B: Technologietransfer Voor werkpakket B wordt de extra uitleg per case samengevat, zodat de onderverdeling in B1, B2 en B3 wegvalt. 1.2.1 Case Philips Bij Philips Lighting in Turnhout wordt weerstandlassen veel toegepast voor het maken van verbindingen in de hogedruk-ontladingslampen. Door het kruislassen van draadmateriaal ontstaat er een natuurlijke projectie voor het verkrijgen van een lasverbinding. De gebruikte draden zijn veelal exotische, hittebestendige materialen met specifieke eigenschappen (geleidbaarheid, mechanische sterkte, uitzettingcoëfficiënt, ...) en dito lasbaarheid. De gebruikte materialen in deze case zijn molybdeen, niobium, nikkel en kovar. Kovar is een nikkel-kobalt ijzerlegering met thermische expansiekarakteristieken gelijkaardig aan glas, waardoor het gebruikt wordt voor verbindingen doorheen de glazen ontladingsbuis. Voor de case van Philips werden de mogelijkheden van de testopstelling onderzocht en vergeleken met de lasapparatuur in productie. Er werden testen opgesteld om de voordelen van de piëzo-elektrische laskop en de HFDC-bron te onderzoeken. Voordelen:  Gesloten-lus krachtcontrole 1) verbeterde laskwaliteit door het smeedeffect (forging effect) 2) directe laskrachtopbouw => kortere positioneringstijd => hogere productiesnelheid 

Gesloten-lus snelheid- en positiecontrole 3) stevige lassen bij kritische materiaalcombinaties 4) stevige lassen door goede positionering (productgeometrie) 5) max. cyclussnelheid: 4 lassen per seconde

Testen: 1) De kruisdraadlassen Mo 0,73mm – Nb 0,62mm Kovar 1mm – Nb 0,62mm 2) Opmeten tijdverschil tussen triggeren PLC en start laspuls 3) De kruisdraadlas Mo 0,4mm – Ni 0,4mm 4) Opmeten reproduceerbaarheid van de lasverplaatsing 5) Opmeten cyclustijd voor het maken van 5 lassen Test 1: Kruislassen Mo-Nb en Kovar-Nb Mo – Nb Deze materialen zijn 100% oplosbaar in elkaar en geven theoretisch gezien weinig problemen bij het weerstandlassen. Om oxidatie van het molybdeen (met daarmee gepaard gaande verbrossing) tegen te gaan, dient er voldoende gasbescherming voorzien te worden. Ook het verschil in smelttemperatuur en hardheid zorgt ervoor dat het laagstsmeltende, zachte materiaal (Nb) rond het hoogstsmeltende, harde materiaal (Mo) gestuikt zal worden. Eindverslag IWT-TETRA project 070111 ‘Microweerstandlassen’

12

Kovar – Nb Het verschil met de vorige combinatie is dat het harde Kovar een veel lager smeltpunt heeft dan Niobium (ongeveer de helft). Hierdoor ontstaat er in de laszone een combinatie van gesmolten Kovar met plastisch vervormd Niobium. Deze verbinding heeft een goede treksterkte (> 160N). Voor beide toepassingen is het van groot belang dat de laskracht tijdens en na het lassen zo constant mogelijk gehouden wordt. Na het lassen kan er een soort van smeedeffect gebruikt worden om de las gecontroleerd te laten afkoelen. Voor deze test werd ook de ‘Current cut-off’-functie gebruikt, waarmee de stroom afgeschakeld wordt wanneer een vooraf ingestelde waarde voor de afgelegde weg van de elektrode wordt bereikt. Dit is belangrijk omdat bij de sterkte van de verbinding afhankelijk is van de inzakdiepte tijdens het lassen. Voor de combinatie MoNb wordt er gestreefd naar een inzakdiepte van 300 µm en voor Kovar-Nb naar 400 µm. De treksterkte van de lasverbindingen (controle inzakdiepte) werd uitgevoerd op de microtrekbank bij Philips in Turnhout (zie foto). Test 2: Directe laskrachtopbouw De directe laskrachtopbouw van de piëzokristallen in de laskop zorgt voor een kortere positioneringtijd en dit leidt tot een hogere productiesnelheid. Bij deze test werd het tijdsverschil opgemeten tussen het triggeren en het moment dat de lasstroom opkomt: uit deze metingen werd zichtbaar dat het tijdverschil nodig voor de krachtopbouw zo’n 10 à 15 ms bedroeg. Daarnaast werd er een bijkomende test opgesteld, waarbij de opstelling werd aangepast, zodat de kracht gemeten kon worden tijdens de lascyclus (zie foto’s). Door het juist invullen van de ‘Part Thickness’-functie houdt de sturing rekening met de dikte van de werkstukken tussen de elektroden en zal er een kleinere impact (piek in krachtverloop) op het werkstuk zijn. De resultaten (onderste deel grafiek) tonen aan dat er een directe laskrachtopbouw is en dat de sturing bijstuurt wanneer er afgeweken wordt van de ingestelde laskracht.


13

Test 3 + 4: Kruislas Mo-Ni + Reproduceerbaarheid Opnieuw werd er voor deze test voldoende gasbescherming voorzien, zodat er geen gevaar was voor de oxidatie van molybdeen. Deze combinatie is de meest kritische van de drie kruislascombinaties: er is een groot verschil in smelttemperatuur en hardheid (Mo: hard en hoogsmeltend; Ni: zacht en laagsmeltend) en dit bij gelijke draaddiameter. Ideaal wordt de molybdeendraad tot iets over het midden in de zachtere nikkeldraad geduwd: het gesmolten gedeelte van de nikkeldraad zal dan links en rechts opgestuwd worden, zodat er een verankering optreedt na het stollen. De inzakdiepte is hierbij kritisch: wanneer deze te klein is, zal er onvoldoende mechanische verankering zijn en wanneer deze te groot is, dan wordt de contactdraad (Ni) doorgesneden. Daarom werd voor deze test opnieuw gebruik gemaakt van de ‘Current cut-off’-functie en werd er nagegaan of het mogelijk is om te lassen tot een constante positie. Hierbij werd de inzakdiepte op verschillende manieren gecontroleerd: terugkoppeling vanuit de laskop, de metingen met de laser vibrometer en nameten met een micrometer. Door de juiste keuze van de waarde voor de ‘Current cut-off’ (in het horizontale deel van de verplaatsingsgrafiek tijdens de lasstuik) is er een grote mate van reproduceerbaarheid. Test 5: Opmeten cyclustijd voor 5 lassen Voor een bepaalde toepassing van Philips dient er 5 keer gelast te worden voor het bevestigen van een Mo-folie aan een afgevlakte draad. Er wordt gezorgd dat er voldoende tijd beschikbaar is om een goede las te bekomen (tijd nagevraagd in productie) en er wordt rekening gehouden met de benodigde openstand van de elektroden voor, tijdens en na het lassen. Hieruit blijkt dat het mogelijk is om de 5 lassen uit te voeren in ca. 1,5 s. Als uitbreiding werd ook de snelheid van de laskop opgemeten met behulp van de laser vibro meter. In ijlgang worden snelheden tot 250 mm/s opgemeten en wanneer de ‘Part Thickness’functie is ingeschakeld, dan daalt de snelheid bij het naderen van het werkstuk (tot 15 mm/s). Bijkomende testen: Stroombron Na de testen met de laskop, zijn er ook enkele testen opgesteld om de mogelijkheden van de stroombron te onderzoeken. Vooral de reactietijd is van belang: deze bepaalt immers de productiesnelheid. Daarom werden er twee kenmerkende tijden van de bron opgemeten: de tijd tussen het starten van de laspuls en het vloeien van de lasstroom en de tijd nodig voor het uitvoeren van een programmawissel (pulsen vanuit PLC). Deze twee tijden bepalen de toepasbaarheid van de bron bij Philips. De meting van de tijd tussen het starten van de laspuls en het opkomen van de stroom werd uitgevoerd door de bron softwarematig en fysisch los te koppelen van de laskop, zodat de reactietijd van de autonome stroombron opgemeten kon worden (3 à 4 ms). Voor de programmawissel werd de tijd gemeten tussen het moment dat de eerste las met programma x werd gelast en de tijd dat de stroom opkomt bij de tweede las met programma y. De hiervoor benodigde tijd bedroeg zo’n 40 milliseconden.


14

Kort besluit Voordelen van de piëzo-elektrisch gestuurde laskop zijn de snelheid, de nauwkeurige positionering en de snelle krachtopbouw en -controle. Het grootste nadeel is dat dit type laskop niet meer gemaakt wordt, omdat het vervangen is door een elektromagnetisch gestuurde laskop: deze is sneller, kan met grotere laskracht lassen en heeft een hogere levensduur door de afwezigheid van de kwetsbare piëzokristallen. De hoogfrequente DC-inverter stroombron heeft zeer goede reactietijden, zodat deze in aanmerking kan komen voor productieomgevingen zoals bij Philips. Ook de verschillende regelfuncties bieden mogelijkheden voor de optimalisatie van het weerstandlasproces.


15

1.2.2 Case Niko Bij Niko in Sint-Niklaas worden lichtschakelaars gemaakt en hebben ze in België een marktaandeel van meer dan 80%. Het belangrijkste en duurste onderdeel van een lichtschakelaar is het schakelcontact, dat bestaat uit een toplaag uit een zilver-nikkel legering (80/20 verhouding) en een basislaag, waarop de projectierillen zijn aangebracht. Dit schakelcontact wordt bij Niko op een messing drager verbonden door middel van microweerstandlassen. Na overschakeling op een andere leverancier voor de zilvercontacten, werden er problemen vastgesteld bij de verbinding tussen de toplaag van zilver-nikkel en de basislaag. Als oplossing hiervoor werd er door de nieuwe leverancier een ander materiaal als basislaag gebruikt. Om dit materiaal met de toplaag te verbinden, werd er een tussenlaag van puur zilver aangebracht. Dit alles gebeurde echter zonder overleg met Niko en kwam aan het licht na destructieve proeven op de nieuwe contacten. Niet enkel de aanwezigheid van de zilverlaag (duurder), maar ook de te kleine dikte van de basislaag (scheuren door basislaag na lassen op messing drager) zorgde ervoor dat de prijs per contact steeg en dat de laskwaliteit daalde. Na aanpassing van de basislaag en de lasparameters werd het probleem van de lasbaarheid opgelost, maar was er nog steeds de meerkost vanwege de zilveren tussenlaag. Daarom is er gezocht naar een economische oplossing voor dit probleem, waarbij er een goede laskwaliteit bekomen wordt. Mogelijke oplossingen zijn het zoeken naar andere materialen of het verkleinen van de schakelcontacten. Om een simulatie van de productielas te kunnen uitvoeren op de testopstelling van het project, werden eerst de lasparameters in productie opgemeten. Voor het opmeten van de laskracht was het probleem dat de opening tussen de elektroden kleiner was dan de hoogte van de krachtsensor. Daarom werd de waarde bij de leverancier van de lasmachine opgevraagd en deze bedroeg 695 N (ca. 70 kg): de kracht nodig om de projectierillen 10% in te drukken zonder te lassen. Voor een microverbinding is dit een zeer grote kracht. Een andere moeilijkheid was het opmeten van de snelheid van de elektroden (om via een softwarepakket de verplaatsing / lasstuik te verkrijgen) vanwege de compacte bouw van de lasmachine. Nadat er enkele aanpassingen aan de machine werden uitgevoerd, was het mogelijk om met de laser vibrometer de snelheid van de elektroden op te meten en een waarde voor de lasstuik te krijgen. Voor het opmeten van de verplaatsing werden enkele contacten in handbediening gelast op de machine, zodat enkel de stuik tijdens het lassen werd opgemeten en er zo een groot deel van de ruis op het signaal onderdrukt kon worden. Er werden ook (micro-)weerstandmetingen uitgevoerd op de lastangen. Hierbij werd er geconstateerd dat de diode bij de uitgang van de transformator van één van de lastangen niet goed sperde: er werd een waarde van zo’n 140 mΩ gemeten i.p.v. oneindig. Het kan zijn dat er ergens een spaan of metaaldeeltje is terechtgekomen tussen de onderdelen van de lastangen, waardoor de sperfunctie van de diode ondermijnd werd. Dit werd doorgegeven aan de operator en kon opgelost worden door het deels demonteren en terug monteren van de lastang.


16

De eerste testen in het labo zijn uitgevoerd met de labo-opstelling, waarbij er met de maximale laskracht van 120 N werd getest. Doordat deze laskracht 5 à 6 keer lager is dan in productie, zal de weerstand tussen het zilvercontact en de messingdrager vergroten en kan er met een lagere lasstroom gelast worden. Er werd met verschillende waarden voor zowel tijd als stroom gelast, maar meestal kwamen er twee problemen naar voren: enerzijds was er te weinig kracht om het zilvercontact tegen de messingdrager te drukken (foto: projecties niet volledig gelast en dus opening tussen de twee delen) en anderzijds was er bij de combinatie van hoge lasstromen en een hoge weerstand (lage laskracht) sprake van zinkverdamping en plakken van het zilvercontact aan de bovenelektrode. Deze zinkverdamping wordt gekenmerkt door witte dampen (“pluimpjes”), neerslag van zinkoxide en poreusheid in het lasmetaal en geeft gezondheidsrisico’s. Het simuleren van de productielas was dus niet mogelijk op de testopstelling, aangezien de laskop maar een maximale laskracht van 120 N kan leveren (t.o.v. 695 N in productie). De HFDC-bron werd nog verbonden met verschillende laskoppen, die we in ons labo ter beschikking hebben, maar deze laskoppen, gebruikt voor het standaard weerstandlassen, waren voor deze toepassing echter overgedimensioneerd (minimale laskracht van 1000N om goede opvolging te kunnen garanderen).

W eerstan d [µ o h m ]

Daarom werd besloten om de testen uit te voeren op de productiemachine wanneer deze niet in gebruik was. Voorafgaand werden microweerstandmetingen op de materialen uitgevoerd in functie van de laskracht om een beeld te krijgen van de invloed van de laskracht op de weerstand: een zilvercontact en messing drager werden ongelast tussen de elektroden geplaatst en hierop werden verschillende krachten aangebracht. Bij verschillende aandrukkrachten werd er gemeten met de weerstandmeter. Uit deze test (zie grafiek) bleek dat de gebruikte laskracht in productie (70 kg) in het horizontale deel van de grafiek ligt en dat een wijziging in laskracht slechts een klein verschil in weerstand veroorzaakt. Dit is noodzakelijk om consistente lasparameters te verkrijgen. De laskracht van de testopstelling (12 kg) is gelegen in het verticale deel van de grafiek, waarbij kleine schommelingen van de aandrukkracht een grote invloed hebben op de weerstandwaarde. Deze weerstandwaarde beïnvloedt de andere lasparameters.

7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Kracht [kg]


17

Op de lasmachine in productie werden volgende testen uitgevoerd:    

Opmeten lasparameters bij standaardmateriaal met productie-instellingen Verlaging van de lasstroom met 10% + controle lasstuik Testen op het oude productiemateriaal (productie-instelling) Testen met soortgelijk materiaal van andere leverancier (productie-instelling)

Als referentie, voor het toegevoerde vermogen en de lasstuik, werden de lasparameters opgemeten bij het standaardmateriaal met de productie-instellingen. Daarna werd de lasstroom met 10% verlaagd en werd er opnieuw gemeten. Uit deze metingen bleek dat er nog steeds voldoende stuik van de projectierillen was, waardoor er een goede marge is voor het geval dat er schommelingen in de lasstroom zouden optreden. De resultaten van de mechanische en levensduurtesten zijn nog niet bekend, maar wanneer deze resultaten positief zijn, kan er in de toekomst gedacht worden aan het verkleinen van de zilvercontacten. De metingen van de lasparameters bij deze test tonen aan dat er ook bij een kleiner toegevoerd vermogen (lagere lasstroom) een goede verbinding bekomen kan worden. Vervolgens werd er getest met het oude productiemateriaal zonder zilveren tussenlaag. Na het lassen van een aantal contacten waren er echter doorvoerproblemen in de lastang (vastlopen aanvoer contacten). Volgens één van de operatoren was dit vroeger ook een probleem en één van de redenen om over te schakelen op een nieuwe leverancier. De laatst uitgevoerde testen waren de belangrijkste, aangezien er getest werd met een soortgelijk materiaal (Inovan) van een andere leverancier. Aangezien deze contacten een gelijkaardige vorm en samenstelling hebben, konden ze zonder probleem met de productie-instellingen gelast worden en werden quasi dezelfde lasparameters opgemeten. De eerste (sporadische) testen van de afschuifkracht leverden zelfs betere resultaten op dan bij de huidige zilvercontacten in productie, zodat de verwachtingen hoog gespannen zijn. Dit kan, samen met de test met de verlaagde stroom, het licht op groen zetten voor de verkleining van de zilvercontacten. Eerst moeten er echter nog een aantal testen uitgevoerd worden bij de onderzoeksafdeling van Niko, waarbij de afschuifkracht, de weerstand, de levensduur, … van de gelaste contacten wordt onderzocht. Vooral de levensduurtesten nemen veel tijd in beslag: de contacten moeten minimaal een inductieve cyclus van 40000 schakelingen en daarna een capacitieve cyclus van 10000 schakelingen kunnen ondergaan. Omdat er bij deze testen echter gekeken wordt bij welk aantal schakelingen de contacten het begeven, zullen de contacten meerdere cyclussen van zowel inductieve als capacitieve schakelingen ondergaan. Iedere cyclus start en eindigt met opwarmingstesten. De eerste indicaties van de levensduurtesten van Inovan zijn zeer positief. Kort besluit Als de definitieve resultaten van de testen positief zijn, dan kunnen de resultaten gebruikt worden door Niko voor het verkleinen van de zilvercontacten en/of bij het onderhandelen met de leveranciers. Dit zal leiden tot economische voordelen zonder kwaliteitsverlies van de lasverbindingen in de zilvercontacten. Eindverslag IWT-TETRA project 070111 ‘Microweerstandlassen’

18

1.2.3 Case Demeyere Bij Demeyere wordt er allerlei kookgerei geproduceerd, waarbij er veel tijd wordt besteed aan innovatie om het technologisch concept van elk product aan te passen aan de specifieke vereisten van het kookproces. Omwille van hygiënische redenen bijvoorbeeld worden er zoveel mogelijk maatregelen genomen om te voorkomen dat vuil, vet of bacteriën zich kunnen vastzetten. Daarom worden de handgrepen met behulp van weerstandlassen met de potten en pannen verbonden en worden er massieve roestvaststalen handgrepen gebruikt. De bodems van de potten en pannen worden gemaakt van 7-ply® materiaal (7-lagig materiaal met vooral RVS en aluminium), zodat ze gebruikt kunnen worden op alle soorten fornuizen (elektrisch, gas, halogeen, inductie en vitro-keramisch). Bij sommige pannen en wokken worden echter ook de wanden uit dit materiaal gemaakt en dan moeten de massieve handgrepen hierop gelast worden. Hiervoor wordt het projectielassen gebruikt, waarbij er een configuratie van 3 bolvormige projecties toegepast wordt. Dit brengt enkele moeilijkheden met zich mee: o Afvoer laswarmte langs sterk geleidende materiaallagen (7-ply®-materiaal) o Handgrepen moeten volledig tegen pan / pot gedrukt zijn (hygiënische redenen) o Voldoende sterkte van de lasverbinding (de drie projecties moeten uitpellen) Eerst werden de machinekarakteristieken (elektrisch en mechanisch) van de 50 Hzlasmachines bij Demeyere opgemeten, zodat deze als referentie konden dienen voor de optimalisatie van de lasparameters. Daarna werden er in het labo testen uitgevoerd met verschillende projectiegeometriën om de sterkte van de verbinding te vergelijken met de standaard bolvormige projectie. Deze projecties werden bedacht, uitgewerkt met een tekenprogramma (ProEngineer) en dan naar een gespecialiseerde firma doorgestuurd voor het nauwkeurig frezen van de projecties. Daarnaast werd er voor sommige geometrieën ook de invloed van het verlengen van de lastijd onderzocht. De resultaten van de trekproef op de teststukken (1 projectienop) staan weergegeven in de grafiek, waaruit duidelijk af te lezen is dat de ringvormige projecties (met en zonder gracht) voor een hogere treksterkte zorgen en dat ook het verlengen van de lastijd van 1 naar 2 perioden (1 periode = 20 ms) voor een toename in sterkte zorgt. Het gebruik van de ringvormige projectie bij de teststukken heeft een verdubbeling van de treksterkte van de verbinding tot gevolg, doordat er een grotere laskracht en dus hogere lasstroom gebruikt kan worden (zonder spatten). Daarom werden deze projecties volgens de standaardconfiguratie op enkele handgrepen aangebracht voor verdere testen.


19

Overzicht projecties: Max. / Gem. / Min. Belasting 8

Belasting [kN]

7 6 5 4 3 2 1 0 B

RMG 1P

RMG 2P

RZG 1P

RZG 2P

Type projectie

In tegenstelling tot de goede resultaten bij de teststukken met 1 projectienop werden er bij het lassen van de aangepaste hangrepen met 3 projecties slechtere resultaten bekomen dan bij de originele bolvormige projecties (productie). Hieruit werd besloten dat niet zozeer de vorm van de projecties de grootste invloed heeft, maar vooral de uitlijning van de projecties t.o.v. de wand van de pannen en potten. Door het maken van extra aanslagen voor het opspannen van de potten / pannen en de handgrepen was het mogelijk om een grotere mate van reproduceerbaarheid te bekomen in de laskwaliteit van de verbindingen. Eén van de oorzaken van het probleem was dat de productiemachines regelmatig omgebouwd moeten worden voor het lassen van andere types kookgerei, zodat er naar uitlijning toe te weinig opspanvoorzieningen waren om na ombouw te kunnen werken met dezelfde positionering / uitlijning. Daarnaast werd de onderelektrode aangepast, zodat deze beweegbaar werd en er steeds een goed contact is tussen de drie projecties van de handgrepen en de pot / pan. Tot slot kan gesteld worden dat het maken van de ringvormige projecties economisch gezien niet interessant is, omdat deze gefreesd moeten worden, terwijl de standaardprojecties in één keer met de handgreep gegoten kunnen worden. De optimalisatie van de las- en machineparameters is door Patrick ook opgevolgd bij zusterbedrijf BIMA in Indonesië. Hierbij werden ook verbeteringen voor de controle van de machine-instellingen geïntegreerd door een opleiding in het opmeten en interpreteren van de machinekarakteristieken. Voor een andere toepassing bij het lassen van handgrepen moest er gasbescherming voorzien worden om oxidatie tijdens het lassen tegen te gaan (vermijden visuele sporen na lassen). Naar toepasbaarheid in productie moest deze gasbescherming bovendien gemakkelijk te monteren zijn op de elektroden. Hiervoor werd er een ontwerp gemaakt met een kliksysteem, dat werd uitgetekend in ProEngineer en met de 3D-printer in ABS-kunststof (thermoplastische co-polymeer) geprint.


20

Als aanvulling van deze case werd er destructief onderzoek gedaan voor het opmeten van de graveerdiepte van de logo’s op de bodem van de producten van Demeyere. Momenteel worden deze logo’s gestampt (links), maar in de toekomst wil men de gravering met laser (rechts) uitvoeren. Daarom werd onderzocht of de diepte die met de laser bereikt werd, overeenstemde met de diepte van de gestampte logo’s. Delen van deze gestampte logo’s zijn tot 20 – 30 jaar na verkoop nog zichtbaar en dat is ook het streefdoel bij de lasergravering. De gestampte logo’s werden opgemeten en de opgemeten graveerdiepte was gelegen tussen 40 en 50 µm. Daarna werd ook de diepte van de eerste test van de lasergravering opgemeten: de diepte was gelegen tussen 5 en 10 µm. Na aanpassen van de instellingen van de laser werden gemiddelde waarden van 20 µm opgemeten, zodat na nieuwe aanpassingen de diepte van 40 – 50 µm bereikt kan worden. De voordelen van het lasergraveren zijn dat de speciale lagenstructuur niet vervormd wordt, dat er een uniforme dikte is voor de hele gravering (bij stampen grote verschillen) en dat het logo snel aangepast of vernieuwd kan worden zonder extra bijkomende kosten. Als nadelen moet gedacht worden aan het feit dat het gelaserde materiaal weg is en dat de verschillende lagen in de gravering gevoelig kunnen worden voor galvanische corrosie. Kort besluit: Door het testen met verschillende projectiegeometrieën is gebleken dat de bolvormige projecties uit productie goede resultaten geven, wanneer de projectieconfiguratie van drie projecties wordt toegepast. De problemen in productie werden veroorzaakt doordat de contactvoorwaarden voor de drie projecties verschilden van las tot las. Dit werd opgelost door het vervaardigen van extra aanslagen, zodat de inklemming van handgreep en pot / pan steeds hetzelfde is (ook na ombouw voor andere types kookgerei). Bovendien werd er een beweegbare onderelektrode ontworpen, zodat de pot / pan, onder invloed van de laskracht, ideale contact maakt met de drie projecties (goede uitlijning).


21

1.2.4 Case HTMS Bij HTMS, High Tech Metal Seals, in Mechelen produceren ze kleine series dichtingringen die gebruikt worden in kritische toepassingen, zoals de lucht- en ruimtevaart, nucleaire sector, auto-industrie, medische sector, enz. Voor deze toepassingen worden er meestal exotische materialen gebruikt omwille van hun specifieke eigenschappen. Deze materialen hebben echter niet allemaal een even goede lasbaarheid, zodat dit problemen kan geven bij de productie. Na het lassen met bepaalde parameters moeten de dichtingringen eerst een (groot) aantal niet-destructieve en destructieve testen ondergaan om aan de kwaliteitseisen te voldoen. Daarna kan er geproduceerd worden. Het weerstandlassen wordt toegepast bij de productie van de O-ringen, waarbij gebruik gemaakt wordt van een condensator ontladingstroombron. Deze stroombronnen reageren echter moeilijk op het grote aantal variabelen die een invloed hebben op het lasproces. In deze case willen we nagaan welke voordelen het gebruik van een HFDC-inverter stroombron kan bieden. Het grootste voordeel van deze nieuwe technologie t.o.v. de condensator stroombron is dat er een veel betere controle van de lasstroom mogelijk is. Zo kan de stroom beter gedoseerd worden en is het ook mogelijk om meerdere stroompulsen in te stellen. Op die manier kan er bijvoorbeeld een voorwarm- of nagloeipuls toegepast worden. Daarom werd de hoogfrequente stroombron van de testopstelling verschillende keren verbonden met de laskoppen van HTMS, zodat er getest kon worden. Na een aantal testen werden er goede resultaten bekomen voor dichtingringen uit RVS en deze werden mechanisch beproefd en metallografisch onderzocht.

In de linkse foto zijn de laskoppen te zien, waarop de HFDC-bron werd aangesloten. Op de middelste foto is te zien hoe de eerste controle van de lasverbinding werd uitgevoerd: het samendrukken van de dichtingringen zorgt voor een maximale belasting op de las. Wanneer de lasverbinding het niet begeeft, is er een goede indicatie dat de sterkte voldoende is. Nadien worden er nog allerlei destructieve en niet-destructieve testen uitgevoerd om de goede kwaliteit te garanderen. In de rechtse foto is een doorsnede van een dichtingring te zien, waarbij duidelijk te zien is dat de stuik naar buiten is gedrukt en de O-ring nog steeds hol is. Het lassen van dichtingringen uit meer exotische materialen, zoals Inconel, zorgde voor meer problemen, aangezien de lasbaarheid van deze materialen slechter is. Bovendien wordt de laskwaliteit door een groot aantal invloedsfactoren bepaald, waarvan er een aantal regelbaar zijn zoals de laskracht, -tijd en –stroom (vooral bij de hoogfrequente stroombron). Andere factoren zijn operatorafhankelijk zoals de manuele voorbereiding en positionering van de ringen. Voor de productie van de dichtingringen wordt er vertrokken vanuit staafmateriaal dat rond een as gewikkeld wordt, zodat er een aantal ringen (uitzicht spiraalveer)gevormd worden die daarna overlangs wordt doorgeslepen, zodat afzonderlijke ringen ontstaan.


22

Een opmerking die hierbij gemaakt moet worden is dat de uiteinden van de ringen hierdoor een zekere afschuining krijgen (zie verdraaiing t.o.v. de aslijn op de tekening), wat nadelig is bij het ineenstuiken van het materiaal tijdens het lassen. Na het slijpen worden de uiteinden van de ringen gezandstraald (laskoppen meer grip) en manueel uitgeboord (stuikinitiatie en stuik naar buiten), zodat dit een grote invloed heeft op de reproduceerbaarheid. Na de voorbereiding moeten de uiteinden zeer precies ingespannen worden, zodat de las zich precies in het midden tussen de elektroden vormt en de uitlijning perfect is. Door al deze operatorafhankelijke invloedsfactoren is het beter om eerst het voorbereidende en positioneringwerk te optimaliseren door het gebruik van extra opspan- en inklemgereedschappen. Hiervoor werden al inspanningen gedaan door HTMS. Voor deze case werd er echter ook een literatuurstudie gemaakt over de materialen die vermeld staan in de catalogus van HTMS, zoals verschillende types RVS, Inconel, Hastelloy, … (WP A1). Kort besluit: De condensator ontladingslasmachines bij HTMS worden gebruikt voor de productie van Oringen (massief en hol). Aangezien de O-ringen slechts een beperkt aandeel hebben in de totale productie is de kans klein dat er in een HFDC-stroombron geïnvesteerd gaat worden. Daarom is de grootste verbetering van de laskwaliteit te vinden op het gebied van voorbereiding en positionering. Door het verminderen van de operatorafhankelijke factoren kan er een grotere uniformiteit in voorbereiding en positionering bekomen worden: dit zal leiden tot een kwaliteitsverbetering zonder de extra kosten van een nieuwe lasmachine. De literatuurstudie over de materialen die voor HTMS geschreven werd, wordt veelvuldig in productie gebruikt.


23

1.2.5 Case Tulip Laser Bij Tulip Laser worden de gelaserde onderdelen van de handvaten van schuiframen via laserlassen met elkaar verbonden. In deze case werd onderzocht of het mogelijk is om de werkstukken via weerstandlassen met elkaar te verbinden, zodat de laserlasinstallatie voor andere doeleinden (lasersnijden) ingezet kan worden. Voor de toepassing van de handvaten zijn er enkele vereisten waaraan voldaan moet worden: aan de binnenzijde mogen geen sporen van het lassen zichtbaar zijn, de stukken moeten gelast worden zonder dat er een nabehandeling toegepast moet worden en de werkstukken moeten via lasersnijden voorbereid kunnen worden. Om aan deze vereisten te voldoen, moet het smeltbad van het lassen onder het plaatoppervlak gelegen zijn en is een goede positionering cruciaal om een goede laskwaliteit bij beide lassen te garanderen. De eerste test bestond uit een plaatje met afgeronde nokken dat op een tweede plaatje gelast werd om te kijken bij welke lasparameters er een goede sterkte van de lasverbinding bekomen werd en met welke lasstuik dit gepaard ging. Met deze waarde van de lasstuik kon er dan een voorbereiding gemaakt worden in het tweede plaatje (gefreesde “grachtjes”). Hiermee werd getest of het smeltbad onder het plaatoppervlak lag. De resultaten van deze proef bevestigden dat zowel de lasstuik als de verkleuring niet zichtbaar waren aan de binnenzijde. Er werd echter geen rekening gehouden met de opmerking dat de voorbereiding van de werkstukken met de laser mogelijk moest zijn. Bovendien was er een slechte positionering en kon er maar een beperkte laskracht ingesteld worden (vanaf 160 kg vervormden de nokken voordat het lassen begon). Daarom werd het eerste ontwerp verder uitgewerkt, waarbij er werd overgegaan op conische nokken en gelaserde grachtjes, zodat met grotere laskracht gelast kon worden. Voor de testen werd er gewerkt met een coniciteit van 10°, 15° en 20° voor de nokken, gecombineerd met afgeronde nokken in de sleuven. De beste resultaten werden bekomen bij de kleinste coniciteit (10°) met de hoogste nokhoogte in de sleuf, omdat zo het grootste contactoppervlak tussen de twee werkstukken bekomen werd. De gelaserde grachtjes met projectienokken zorgden ervoor dat er een betere positionering was en dat de conische nokken tijdens het lassen / stuiken verder in de grachtjes gleden. Er waren echter nog steeds nadelen: door het kleine contactoppervlak (lijncontact) was er een beperkt smeltbadpotentieel en kon er maar met beperkte laskracht gelast worden. Deze beperkte laskracht zorgde voor een verminderde opvolging van de laskop tijdens het stuiken, waardoor er een kleine marge (tussen stuiken en spatten) op de lasstroom was. Bovendien werd er in de meeste gevallen slechts één van de twee nokken gelast, zodat ook de positionering nog niet optimaal was.


24

Daarom werden er nieuwe ontwerpen bedacht, waarbij er een grotere marge op de lasstroom is en de laskracht verhoogd kan worden. Vanwege het kleine contactoppervlak tussen de conische nokken van de ene plaat en de halfronde projectienokken in de gleuven van de andere plaat, werden de sleufnokken aangepast. Door te kiezen voor rechthoekige sleufnokjes wordt het contactoppervlak vergroot, waardoor er een groter smeltbadpotentieel is en grotere laskrachten toepasbaar zijn. Een ander mogelijk ontwerp zorgt er voor dat de klassieke projectielasconfiguratie gebruikt kan worden, waarbij de rechthoekige nok zorgt voor de goede positionering en er kunnen meerdere projectierillen naast elkaar geplaatst worden wat de sterkte van de gelaste verbinding ten goede zal komen. Deze laatste ontwerpen werden uitgetekend en doorgestuurd naar Tulip Laser, zodat de plaatjes met de laser voorbereid konden worden. Wegens omstandigheden zijn deze plaatjes echter nooit voorbereid, zodat hierop geen verdere testen uitgevoerd konden worden. Kort besluit: Het implementeren van een weerstandlasmachine in de productieomgeving voor het verbinden van de verschillende onderdelen van de handvaten, volgens de vereisten, is zeker mogelijk. Voor deze case zijn de ideale lasparameters en projectiegeometrie nog niet gevonden, maar de mogelijkheid bestaat om dit onderzoek verder te zetten via andere projecten (bvb. KMO-innovatiestudie), zodat er een goede oplossing gevonden kan worden.


25

1.2.6 Case Flexmet Nikkel-Titaan (handelsnaam Nitinol) is een vormgeheugenlegering: bij lage temperaturen gedraagt dit materiaal zich plastisch zoals andere metalen, maar bij verwarming boven een kritische temperatuur (afhankelijk van de samenstelling van de legering) neemt het metaal opnieuw zijn oorspronkelijke vorm aan en wordt superelastisch. Het vormgeheugeneffect kan verklaard worden door de martensitische transformatie. De transformatie van een austenitisch naar een martensitisch rooster gebeurt, in tegenstelling tot andere transformaties, vrijwel diffusieloos: elk atoom zal zich binnen het kristalrooster verplaatsen met behoud van zijn oorspronkelijke buuratomen. Hierdoor zal het vervormde martensietrooster zich gaan heroriënteren in één van de 24 martensietrooster-varianten. De vervorming van het materiaal is beperkt tot het gebied waarbinnen heroriëntatie mogelijk is. Wanneer de temperatuur tot boven de Mstemperatuur stijgt, zal het rooster terugkeren naar zijn austenitische toestand en bijgevolg ook de oorspronkelijke vorm terug aannemen. De martensiet starttemperatuur (Ms) wordt bepaald door de samenstelling van de legering (% Ni en % Ti). In de figuur wordt de hysterese van Nitinol weergegeven: op de x-as is de temperatuur en op de y-as het martensietgehalte (1 = 100%) weergegeven. De vormgeheugeneigenschap van deze legering kan op vele manieren aangewend worden: van medische toepassingen over afdichtingen tot zelfs fopartikelen. Het materiaal kan bijvoorbeeld in stents gebruikt worden: door de samenstelling van de legering zo te kiezen, dat de kritische temperatuur onder de lichaamstemperatuur gelegen is, kan de onderkoelde stent in een ader worden ingebracht, waarna deze door de temperatuur van het menselijke lichaam terug naar zijn originele vorm zal terugkeren en op die manier de ader zal openen. De literatuur voor deze case omvatte het samenvatten van het voorgaande onderzoek uit case studies en andere projecten. Daarnaast werden er ook nog publicaties en documentatie opgezocht in wetenschappelijke databanken met betrekking tot de lasbaarheid van Nitinol. Als laatste deel van de literatuur werd er informatie gezocht over een microlastoestel (WP A2) dat gebruikt zou kunnen worden voor het lassen van Nitinol. Dit compacte soldeer-/ lastoestel wordt veelvuldig gebruikt in de juwelenindustrie en kan voor bepaalde toepassingen een goedkoop alternatief zijn voor het gebruik van een laser. Het proces zou omschreven kunnen worden als solderen met een elektrische stroompuls, waarbij er zowel met als zonder toevoegmateriaal gewerkt kan worden en waarbij het contact na elke stroompuls verbroken wordt door het terugtrekken van de fijne elektrode. Hierdoor kunnen exotische materialen met een beperkte warmte-inbreng gelast worden, zodat dit een alternatief kan zijn voor het stuiklasproces. Er werden meerdere fabrikanten gecontacteerd, zodat er een vergelijking van mogelijkheden en prijs kon worden gemaakt. Op de foto is het PUK3plussysteem van Lampert weergegeven. De meeste fabrikanten hanteren een soortgelijke opstelling.


26

In de case van Flexmet is het, voor een bepaalde medische toepassing, noodzakelijk om een lasverbinding met voldoende sterkte te bekomen tussen een Nitinoldraad en een Ti-drager. Voor deze lasproblematiek is er samengewerkt met twee studenten van de opleiding Master in Welding Engineering (academiejaar 2009-2010) die hierover hun masterproef ‘Lassen van NiTi-draad met vormgeheugen op Ti-drager’ maken. Het grote probleem bij het verbinden van deze twee materialen is de vorming van brosse fasen (TiNi3 en NiTi2), wanneer het Nitinol in vloeibare toestand (smelt) is geweest. Deze brosse fasen zorgen voor een slechte lasbaarheid en dito treksterkte van de verbinding. Aangezien er bij de meeste lasprocessen smelt optreedt, werd er geopteerd voor het stuiklasproces (en in de toekomst mogelijk het microlastoestel waarover informatie is opgezocht), waarbij het materiaal plastisch in elkaar geduwd wordt. Een stuiklastoestel dat vroeger gebruikt werd voor het lassen van titanium brilmonturen werd omgevormd en gebruiksklaar gemaakt voor het lassen van Nitinoldraad aan titanium. De eerste testen werden uitgevoerd met draad (diameter 2mm) en drager uit RVS (316L) om de mogelijkheden van de machine te verkennen voor zowel de lastijd, de –stroom als de – kracht. Daarnaast werd er met dit materiaal gewerkt aan de optimalisatie van het stuiklasproces: de keuze van de draadvoorbereiding, het aanpassen van de drager, … Hieruit bleek dat er bij de scherpe voorbereiding een lagere lasstroom en/of kortere lastijd gebruikt kon worden, omdat bij deze voorbereiding er een hogere stroomdichtheid is. Een andere mogelijkheid omvat het aanpassen van de drager: door het boren van een gat in de drager zal de draad hierin opstuiken, waardoor het gat opgevuld wordt. Hierdoor zullen er minder spanningen in de las geïnduceerd worden wanneer de draad belast wordt, aangezien de meeste spanningen opgevangen worden door de wanden van het geboorde gat in de drager. Voor het aanpassen van de drager werden er testen uitgevoerd met verschillende diameter en diepte van boring. Er werden goede resultaten bekomen bij een diameter van 2,5 mm en een diepte van 3 mm. Daarna werd er nog getest met aangepaste geometrieën van de boringen, waarbij er twee of vier kleine kanaaltjes langs de centerboring werden aangebracht (voor het opvangen van de stuik en het beter verankeren van de draad) of een holte werd voorzien zodat de er verankering optreedt, nadat de ruimte opgevuld is met stuikmateriaal. Deze geometrieën leverden echter geen verbetering op en er werd verder gegaan met boringen van 3 mm diep en 2,5 mm diameter. Nadat er met RVS goede resultaten werden bekomen, is er overgegaan naar Nitinoldraad (in superelastische vorm: overgangstemperatuur onder kamertemperatuur) op een titanium drager. De Nitinoldraad heeft een diameter van 2 mm en voor de Ti-drager werd gebruik gemaakt van stukken Ti-draad met een diameter van 8 mm.


27

Bij deze combinatie is er een groot verschil in smeltpunt van de twee materialen: Nitinol smelt bij 1300°C en titanium bij 1670°C. Wanneer er smelt optreedt bij het lasproces, zal dus eerst het Nitinol gesmolten worden, zodat er steeds een brosse fase ontstaat. Hierdoor moet er gedacht worden aan een opstelling waarbij de warmteafvoer aan de kant van de titanium drager beperkt en aan de kant van de Nitinoldraad bevorderd wordt. Kort besluit: Voor deze case is er samengewerkt met twee studenten van de opleiding Master in Welding Engineering (academiejaar 2009-2010) in het kader van hun Masterproef. Hiervoor werd er een overzicht gemaakt van het voorgaande onderzoek en werd het stuiklastoestel operationeel gemaakt, zodat de studenten snel aan de slag konden. De meeste lasproeven werden door de studenten uitgevoerd en zij zullen de resultaten eind mei presenteren voor een vakjury. In deze case zijn er goede resultaten bekomen voor de verbinding, maar laat de reproduceerbaarheid te wensen over, omdat het toestel aan revisie toe is. Zo moet zowel het perslucht- (verliezen langs dichtingen) als elektrisch circuit (verliesstroom) grondig nagekeken worden.


28

1.2.7 Case Bosch Bij Bosch in Tienen is er een massaproductie van ruitenwissers voor zowel personen- als vrachtwagens. Hierbij is er een groot aanbod aan modellen, afhankelijk van het type / merk. De ruitenwissers bestaan uit wisbladen van verenstaal (CK-45) en adapters (koppelstukken in midden) en eindbruggen uit laag koolstofstaal. Na het lassen van deze combinatie ontstaat er een brosse zone in het verenstaal wanneer het materiaal niet goed nagegloeid wortd: standaard heeft het verenstaal een hardheid van 400 – 450 HV1, maar bij slecht nagloeien, kan dit oplopen tot 700 – 800 HV1, waarbij brosse breuk zal optreden in de laszone. Het nagloeien wordt uitgevoerd door een extra laspuls met verlaagde stroom. Door controle van de hardheden in de gelaste zones kan nagegaan worden of er een brosse zone aanwezig is en kunnen, indien nodig, maatregelen getroffen worden voor het aanpassen van de lasparameters. Voor de case van Bosch werden meestal de lassen in productie gelast en dan ter controle opgestuurd. Via het opstellen van kwaliteitsrapporten (hardheidsmetingen, microstructuur en uitlijning) konden de lasparameters geoptimaliseerd worden, zodat het ontstaan van brosse structuren in de las- en warmtebeïnvloede zone vermeden kon worden. Daarnaast zijn er ook metingen verricht op de lasmachine in productie en op de verschillende lastangen: zo is ook de invloed van het aantal cyclussen op de hardheid van de elektroden getest en kwam aan het licht dat een bepaald verschil in laskwaliteit te wijten was aan twee verschillende materialen voor de elektroden die door elkaar gebruikt waren (ten gevolge van slechte tracebility). De projecties die bij Bosch gebruikt worden, werden bedacht en ontwikkeld tijdens een voorgaand contractonderzoek. Daarom werd er bij het metallografisch onderzoek vooral gelet op de uitlijning en het weggestuikte materiaal van projectie. Hierdoor ontstaat er een dichte verbinding met goede laskwaliteit. Hoewel het werkpakket B.4 (Kwaliteitscontrole NDO) niet werd opgenomen in de definitieve aanvraag werd er toch een test met X-CT scanning uitgevoerd voor de case van Bosch. Tijdens het vooronderzoek voor het projectvoorstel werd reeds een gelast productiestukje (eindbrug) van een ruitenwisser van Bosch met deze methode gescand.


29

Om een beter beeld van de laskwaliteit te krijgen, werd er opnieuw X-CT scanning uitgevoerd. Het resultaat is een opeenvolging van de verschillende gescande doorsneden, waarbij er een goed beeld is van de uitlijning en eventuele fouten (enkel vlakke fouten loodrecht op de scanrichting zijn moeilijker detecteerbaar). Hieronder zijn enkele snapshots weergegeven. Uit deze scanning werd duidelijk dat er een holte gevormd wordt in het midden van de las (middelste snapshot), doordat de las vooral naar het midden van de eindbrug stuikt. Deze scanning was dus interessant voor het aanpassen van de uitlijning van de elektroden en spaarde veel metallografisch onderzoek uit.

Daarnaast zijn er testen uitgevoerd bij Miyachi (Helmond) waarbij gebruik gemaakt werd van een nieuw type MFDCbron (ISA 500CR: 1000 Hz) voor het lassen van de (laag) koolstofstalen adapters op de wisbladen van verenstaal, waarbij er een betere controle is van lasparameters en nagloeicyclus. De metingen werden geregistreerd met een digitale lasmonitor MG3 (rechtsonder in figuur). Als laskop werd een ‘180 series’ van de Thinline-reeks gebruikt met een laskracht tot 445N. Meer informatie over de apparatuur uit deze opstelling is te vinden op: http://www.miyachieurope.com . Kort besluit: Voor de case van Bosch is er vooral terugkoppeling van de lasparameters gebeurd via kwaliteitsrapporten (hardheid, uitlijning, …). Verder zijn er nog testen uitgevoerd om een grotere reproduceerbaarheid van de kwaliteit te verkrijgen, zoals de testen bij Miyachi en het controleren van de elektroden in productie.


30

1.3 C: Technologieverspreiding De nationale studiedag Microverbinden die op donderdag 25 februari 2010 in het auditoriumgebouw van het De Nayer Instituut plaatsvond, werd georganiseerd in samenwerking met Clusta vzw. Hierbij werd door Clusta de administratieve kant van de zaak (facturatie, badges, deelnemerslijsten, …) geregeld en werd de uitnodiging verspreid via hun seminarielijst. De praktische kant van de zaak (contacten met sprekers / demonstranten, geschenken voor de sprekers, aula, catering, …) werd door de onderzoeksgroep uitgewerkt. Daarnaast werd de uitnodiging verspreid via de lijst met contactpersonen van de onderzoeksgroep en naar de (oud-)studenten van de opleiding Master in Welding Engineering. Tijdens de studiedag werden 9 presentaties gegeven, waarvan 3 door buitenlandse sprekers (Verenigd Koninkrijk, Duitsland en Nederland). Tijdens de pauzes was er de mogelijkheid om de randbeurs te bezoeken, waar verschillende demonstraties gegeven werden, van zowel microweerstandlassen, -plasmalassen als -laserlassen.

Daarnaast werd de testopstelling ook gebruikt voor de popularisatie van wetenschappelijke richtingen. Tijdens de deelname aan het Wetenschapsfeest in de Nekkerhal (oktober 2008) voor leerlingen van het 5de leerjaar tot en met het 1ste middelbaar werd met behulp van posters de werking van het weerstandlasproces op eenvoudige manier uitgelegd. Daarna mochten de leerlingen zelf aan de slag met het knippen van lasdraad om zo hun eigen naam of voorgevormde figuren in elkaar te lassen onder begeleiding. ( http://www.wetenschapsweek.be/wfeest.html )


31

Ook tijdens het kindercongres Ikanda in de Brabanthal in Leuven (november 2009) werd de testopstelling gebruikt. Dit kindercongres was specifiek gericht naar leerlingen van het 6de leerjaar, waarbij de twaalfjarigen hun talenten konden ontdekken (ca. 1200 leerlingen). Opnieuw konden de kinderen hun naam of een andere figuur aan elkaar lassen in lasdraad. ( http://www.ond.vlaanderen.be/ikanda2009/default.asp )

Hieronder enkele sfeerbeelden van onze stand op Ikanda. Nadat het principe van het weerstandlasproces uitgelegd was, konden ze beginnen met het plooien en knippen van de lasdraad voor het vormen van letters / figuren. Deze werden nadien met de testopstelling aan elkaar gelast, waarbij de leerlingen het toestel bedienden en de positionering van de draden door de projectmedewerkers werd gedaan.

Voor meer informatie over de avondlezing die in het VIK-huis zal gegeven worden voor de verdere valorisatie van de projectresultaten is te vinden op volgende link: http://www.vlaamseingenieurskamer.be/site/node/3448 .


32

IWT-TETRA Project Microweerstandlassen

Recommend Documents