TIG lastechniek.

TIG-lassen behoort tot de categorie ‘elektrisch booglassen*. De techniek werkt met een niet-afsmeltende elektrode. Deze is gemaakt van wolfraam, waaraan soms kleine hoeveelheden andere stoffen ( dopes, oxides) worden toegevoegd om de kwaliteit van de lasboog te verbeteren. Lastoevoeg materiaal wordt apart, handmatig, in het smelt bad toegevoegd.

Bij dit lasproces wordt een constante stroomsterkte gebruikt (een zg. vallende of verticale stroombronkarakteristiek), in tegenstelling tot MIG/MAG lassen waar een constante spanning wordt gebruikt (een vlakke of horizontale stroombronkarakteristiek). Er wordt een stabiele plasmaboog opgebouwd tussen elektrode en werkstuk, waarbij deze elkaar nooit aanraken.
Er kan gelast worden met gelijkstroom (DC)  (dan is de elektrode altijd negatief, anders zou hij smelten) of met wisselstroom (AC).

In tegenstelling tot MIG-lassen wordt hier als beschermgas altijd een inert gas (edelgas) gebruikt, omdat andere gassen bij de zeer hoge temperaturen ontleden en reactieve stoffen geven die het materiaal aantasten.

Met TIG-lassen kan een zeer hoge laskwaliteit bereikt worden. Veel mensen beschouwen TIG-lassen als een moeilijke vorm van lassen, doordat – in tegenstelling tot bij het lassen met beklede elektrode en het MIG/MAG-lassen – het toevoegmateriaal handmatig toegevoegd moet worden. Er zijn dus doorlopend twee handen nodig

Proces
Bij TIG-lassen wordt de warmte verkregen door een kortsluitingsboog te trekken tussen de wolfraamelektrode en het werkstuk. Doorgaans wordt die boog gestart door een kortdurende hoogspanningsontlading; vroeger ontbrak die voorziening bij goedkopere apparaten en moest de boog ontstoken worden door het werkstuk aan te strijken, wat als nadeel had dat beiden soms versmolten raakten en de laselektrode verontreinigd werd.

Doordat wolfraam een zeer hoge smelttemperatuur heeft (3410 °C) smelt de elektrode niet af. De temperatuur van de lasboog bereikt temperaturen van 14000 °C en het smeltbad loopt op tot 6000 à 7000 graden, maar doordat de elektrode negatief is en door de koelende werking van het langsstromende beschermgas, heeft de elektrode maar een derde van de temperatuur van het werkstuk. Als er met wisselstroom wordt gelast, wordt de elektrode aanmerkelijk heter en vormt zich een bolvormig puntje aan de wolfraam elektrode. Bij TIG-lassen met wisselstroom (AC) bestaat de elektrode uit zuiver wolfraam, omdat eventuele toevoegingen er bij die temperaturen uit zouden dampen.

Als beschermgas wordt meestal argon gebruikt, omdat dat het goedkoopste edelgas is en omdat het ongeveer dezelfde dichtheid heeft als lucht, zodat het niet snel opstijgt of daalt. Soms wordt gelast met helium omdat dat een hogere boogspanning vereist en daardoor een diepere inbranding geeft. Helium is wel duurder en de benodigde toevoersnelheid is ongeveer het dubbele van die van argon. Soms wordt een klein percentage waterstof aan het argon toegevoegd, omdat dat de oppervlaktespanning van het smeltbad verlaagt en daardoor gladdere lassen geeft.

Metalen die bedekt worden met een oxidelaag zoals aluminium, aluminiumlegeringen, magnesiumlegeringen en aluminiumbronzen worden met wisselstroom gelast, de rest met gelijkstroom. Deze wisselstroom is nodig om te zorgen dat de beschermende oxidelaag van het object wordt ‘weggestraald’. Nadeel hiervan is wel dat de wolfraamelektrode daardoor heter wordt en gedeeltelijk smelt, waardoor deze een ronde punt krijgt en een minder smalle las mogelijk is dan bij gelijkstroomlassen met een scherp geslepen elektrode-punt.

Doordat het werkstuk hoge temperaturen bereikt door het hete plasma en de lage werksnelheid, is er het risico dat de achterzijde van het werkstuk, als dat aan de lucht blootgesteld wordt, zo heet wordt dat daar verbranding optreedt. Als dat risico bestaat, moet tijdens het lassen die zijde ook worden beschermd met een beschermgas (een z.g. ‘backinggas’ of  formeergas). Omdat de temperaturen daar beduidend lager zijn, kan worden gekozen voor een veel goedkoper beschermgas zoals koolzuurgas.

Bij een modern TIG-lasapparaat zijn vele parameters in te stellen, zoals: upslope, warm / koudstart, 2e las-stroom, pulserend lassen, downslope, gas na-stroom tijd, 2-takt / 4-takt, wissel/gelijkstroom, frequentieregeling, balansregeling, geheugenplaatsen om lasinstellingen op te slaan.

Andere factoren waarin een keuze gemaakt moet worden : soort beschermgas, soort en diameter elektrode, diameter van de cup of misschien wel een gaslens, Lasbad-ondersteuning en/of backinggas.

Toepassingen.
Het toepassingsgebied van TIG-lassen is vooral hoog gelegeerd staal (RVS, roestvast staal) of aluminium. Het wordt ook regelmatig gebruikt voor laag gelegeerd staal met dunne plaatdiktes daar de lassnelheid vrij laag is.

Meestal wordt dit lasproces handmatig gebruikt; het is echter ook mogelijk het te automatiseren, waarbij zowel de lastoorts als het toevoegmateriaal worden bewogen.

Voor- en nadelen.

Voordelen
Zeer hoge laskwaliteit. De kans op insluitsels is nagenoeg nihil. Alle lasparameters zijn onafhankelijk van elkaar te optimaliseren.

• Doordat toevoeging van materiaal handmatig gebeurt en onafhankelijk is van de plasmaboog, kan de toevoegsnelheid helemaal vrij bepaald worden. Eventueel kan er ook voor gekozen worden om niets toe te voegen en alleen twee onderdelen van het werkstuk aan elkaar te lassen.
• Het lasproces geeft geen spatten. Dit heeft als voordeel dat de lasser een zeer goed zicht heeft op het smeltbad, maar ook dat er geen lasspatten aan het werkstuk en de omgeving vast smelten.
• Er wordt geen of nauwelijks lasrook geproduceerd. Het is dus een vrij schoon proces. Samen met het feit dat er geen spatten zijn, is het dus zelfs mogelijk ‘op de keukentafel’ te TIG-lassen.
• Er kan in alle posities gelast worden.
• Feitelijk alle smeltbare metalen kunnen met dit proces gelast worden.

Nadelen
Het is een relatief langzaam lasproces. Het is daarom minder geschikt voor werkzaamheden waarbij productietijd van belang is of bij dikke lasnaden.

• Vanwege het gebruik van edelgassen in combinatie met de lage lassnelheid, en omdat er nogal wat regelelektronica nodig is, is het duur.
• Door de zeer grote warmte-inbreng is er een groot risico op kromtrekken van het werkstuk. Het vergt kennis en ervaring van de lasser om hiermee om te gaan.

* (Elektrisch) booglassen.

omvat verschillende lasmethoden waarbij de voorwerpen die aaneen gelast moeten worden verhit worden door een elektrische plasmaboog, zodat het materiaal smelt en aaneen vloeit. Het plasma is zo heet dat het te lassen materiaal onder atmosferische omstandigheden zonder voorzorgsmaatregelen direct zou verbranden door de inwerking van zuurstof uit de lucht. Bij elke vorm van elektrisch booglassen wordt een methode toegepast om tegen verbranding te beschermen.

Bij sommige technieken smelt de elektrode zelf ook en dient deze als toevoegmiddel. Bij andere technieken smelt de elektrode niet af en wordt het toevoegmiddel op een andere manier aangebracht.

Energiebron.
De energiebron van de elektrische lasboog is elektriciteit. Deze wordt doorgaans aangeleverd door een lastransformator die voorzien is van de nodige regel elektronica.

Afhankelijk van het lasproces moet deze energiebron anders ontworpen en afgesteld worden. Twee verschillende elektrische energiebronnen zijn de stroombron en de spanningsbron.
In de praktijk wordt er uiteraard altijd een spanning én een stroom geleverd, maar de eigenschappen van deze beide typen energiebronnen verschillen sterk:

• Een stroombron heeft een zg. verticale of vallende karakteristiek. In de praktijk betekent dat, dat de energiebron probeert de stroom constant te houden tijdens het lasproces, en daarbij de spanning varieert naar gelang de omstandigheden. Als de elektrode en het werkstuk verder uit elkaar worden gehouden zal de stroombron de spanning verhogen om de stroomsterkte door de boog te kunnen handhaven. Zo blijft de toegevoerde energie vrij constant, onafhankelijk van de lengte van de plasmaboog. Voorbeelden van lasprocessen waarbij een stroombron wordt gebruikt, zijn TIG lassen en lassen met beklede elektrode.
• Een spanningsbron heeft een zg. horizontale of vlakke karakteristiek. Als daarbij de afstand tussen elektrode en werkstuk toeneemt, neemt de stroom af. Gevolg is dat de ingebrachte energie minder wordt. Het kan daardoor zelfs gebeuren dat de boog daardoor dooft. Maar omdat deze energiebron wordt gebruikt bij lasprocessen waarbij elektrodedraad mechanisch wordt aangevoerd, zal de grootte van de boog vanzelf weer afnemen, waarbij de stroom en dus ook de toegevoegde energie weer toeneemt. (Als de boog gedoofd was, zal een kortsluiting ontstaan op het moment dat het nieuw aangevoerde elektrodemateriaal het werkstuk raakt. Dat gebeurt bij kortsluitlassen.) Zodoende stabiliseert dit principe het lasproces, waarbij vanzelf meer vermogen wordt geleverd naarmate de aanvoersnelheid van de elektrodedraad groter is. Voorbeelden van lasprocessen waarbij een spanningsbron wordt gebruikt, is MIG/MAG lassen.

Booglassen kan zowel gebeuren met gelijkspanning (DC) resp. gelijkstroom als met wisselspanning resp. wisselstroom (AC).
Bij pulsboog lassen (een variant van het MIG/MAG-lassen) gebruikt men een pulserende wisselspanning, waarbij per puls telkens één druppel wordt afgesmolten.
Bij TIG-lassen kan wisselstroom gebruikt worden om een beschermende oxidelaag van bv. aluminium af te stralen.