Aluminium lassen: 5083 en 6082

Aluminium is geen lastig materiaal, maar het is wel een onvergeeflijk materiaal. Wie de regels kent haalt betrouwbare, poriearme lassen; wie ze negeert krijgt porositeit, bindingsfouten en een verbinding die aanzienlijk zwakker is dan de plaat eromheen. Dat laatste is bij aluminium geen fout maar natuurkunde: in de warmte beinvloede zone verdwijnt de versteviging die het materiaal zijn sterkte gaf, en daar moet de constructeur al in het ontwerp rekening mee houden.

Dit artikel behandelt de twee legeringen die in Nederland het meest worden gelast, 5083 en 6082, met de aandachtspunten die in de praktijk het verschil maken: de oxidehuid, waterstof, de draadkeuze, het sterkteverlies in de HAZ en het normkader van EN 1090-3 en EN ISO 15614-2.

5083 en 6082: twee heel verschillende legeringen

5083 is een aluminium-magnesiumlegering uit de 5000-serie. Zij is niet uithardbaar: haar sterkte komt uit het magnesium in oplossing en uit koudvervorming. 5083 is uitstekend lasbaar, zeer corrosievast in zeewater en wordt daarom veel toegepast in scheepsbouw, tankbouw en offshore.

6082 is een aluminium-magnesium-siliciumlegering uit de 6000-serie en wel uithardbaar. In de toestand T6 is zij opgelost, afgeschrikt en kunstmatig verouderd, wat haar aanzienlijk sterker maakt dan 5083. Lassen vernietigt die veroudering plaatselijk. Bovendien is 6082 gevoelig voor warmscheuren als u haar last met een ongeschikt toevoegmateriaal.

De praktische consequentie: bij 5083 bepaalt de lasnaad nauwelijks meer dan een lichte zachtmaking, bij 6082 kan de las de sterkte lokaal halveren. Dat is geen reden om 6082 niet te lassen, maar wel een reden om het ontwerp erop aan te passen en de lasposities weg te houden van de zwaarst belaste doorsneden.

De oxidehuid is het grootste probleem

Aluminium vormt binnen seconden een taaie oxidehuid. Die huid smelt pas bij ruim 2000 graden Celsius, terwijl het aluminium eronder al bij ongeveer 660 graden vloeibaar wordt. Last u over een oxidehuid heen, dan ligt er een niet-smeltend vlies tussen het lasmetaal en het basismateriaal: een bindingsfout die met ultrasoon onderzoek moeilijk te vinden en met het oog onzichtbaar is.

De oxide verwijdert u vlak voor het lassen mechanisch, met een roestvaststalen borstel die uitsluitend voor aluminium wordt gebruikt, of met een schraper. Ontvet eerst, want borstelen over vet drukt het vet de porien in. Las binnen enkele uren na het reinigen; hoe langer u wacht, hoe dikker de nieuwe oxidehuid.

Bij TIG helpt wisselstroom: de positieve halve golf breekt de oxidehuid op door kathodische verstuiving. Bij MIG zorgt de positieve elektrode continu voor dat effect. Gelijkstroom met negatieve elektrode geeft bij TIG wel diepere inbranding maar geen reinigende werking, en is daarom alleen bruikbaar in combinatie met helium en een uitstekend voorbereide naad.

Waterstofporositeit voorkomen

Vloeibaar aluminium lost ongeveer twintig keer zoveel waterstof op als vast aluminium. Bij het stollen komt die waterstof vrij en vormt ronde porien. Dat is veruit de meest voorkomende afkeuroorzaak bij aluminiumlaswerk.

Waterstof komt uit vocht: condens op koud materiaal, vocht in de oxidehuid, vet, snijolie, een lekkende gasslang of een gasfles met een te hoog dauwpunt. De aanpak is dus droog en schoon werken. Laat koud materiaal eerst op werkplaatstemperatuur komen, ontvet met een geschikt middel, borstel, en controleer de gasleiding op lekkage. Gebruik argon van lasgaskwaliteit, niet van technische kwaliteit.

Een tweede bron is de draad zelf. Aluminiumdraad die maanden open in de werkplaats staat neemt vocht en vuil op. Bewaar de spoel in een afgesloten verpakking en gebruik een teflon of kunststof draadgeleider: in een stalen spiraal slijt de zachte draad en bezoedelt hij zichzelf met staaldeeltjes.

Toevoegmateriaal en warmscheuren

Voor 5083 gebruikt u in vrijwel alle gevallen 5183 of 5356, waarbij 5183 iets hoger gelegeerd is en daarmee dichter bij de sterkte van het basismateriaal komt. Voor zeewatertoepassingen is 5183 de standaard.

Voor 6082 ligt het gevoeliger. Lassen van 6000-serie met een toevoegmateriaal uit dezelfde serie of zonder toevoegmateriaal geeft een grote kans op warmscheuren, omdat het stollingsinterval van de legering ongunstig is. U kiest daarom 5356 als u sterkte en taaiheid nodig hebt, of 4043 als u vervormbaarheid en een mooiere las wilt en de constructie het toelaat. 4043 is siliciumhoudend, geeft minder scheurgevoeligheid maar een lagere taaiheid, en is bij anodiseren zichtbaar donkerder.

Mengt u 5000-serie met 6000-serie in een verbinding, dan is 5356 meestal de veilige keuze. Leg de keuze vast in de WPS en niet op de werkvloer: een lasser die in de kast grijpt naar de draad die er toevallig ligt heeft in een halve minuut de constructie-eigenschappen veranderd.

Sterkteverlies in de warmte beinvloede zone

Bij 6082-T6 verdwijnt de uithardingsstructuur in een zone van enkele centimeters rond de las. De rekgrens daalt daar van ruwweg 260 N/mm2 naar 110 tot 125 N/mm2. EN 1999-1-1, de Eurocode voor aluminiumconstructies, rekent daarom met een verzwakkingsfactor voor de HAZ, en de ontwerper moet die toepassen.

Bij 5083 in de toestand H111 of O is het verlies gering, omdat de sterkte niet uit uitharding komt. Bij koudverstevigde toestanden zoals H116 of H321 verdwijnt de koudversteviging in de HAZ wel, met een navenant verlies.

Herstellen kan bij 6082 door na het lassen opnieuw op te lossen en te verouderen, maar dat vraagt een ovenbehandeling van de hele constructie en leidt tot vervorming. In de praktijk wordt het bijna nooit gedaan; rekenen met de verlaagde waarde is de normale route.

Normkader en kwalificatie

Uitvoering van dragende aluminiumconstructies valt onder EN 1090-3, de aluminiumtegenhanger van EN 1090-2. Net als bij staal werkt de norm met uitvoeringsklassen, hier EXC1 tot EXC4, en met eisen aan de laskwaliteitseisen volgens EN ISO 3834. Zie EN 1090 en de EXC-klassen.

Lasmethodekwalificatie voor aluminium loopt via EN ISO 15614-2, een eigen deel dat bewust van deel 1 afwijkt op het punt van materiaalgroepen en dikte-bereiken. Aluminiumlegeringen zijn ingedeeld in groepen 21 tot en met 26 volgens ISO/TR 15608. Lasserskwalificatie loopt via EN ISO 9606-2. Onaanvaardbaarheidsgrenzen voor lasfouten staan in EN ISO 10042, het aluminiumequivalent van ISO 5817, met eveneens de niveaus B, C en D.