Jan 17,2026
Een 1000 watt handlasapparaat met laser kan een goede enkele doordringing bereiken in materiaal van ongeveer 2 tot 3 mm dikte bij gebruik van koolstofstaal of 304 roestvrij staal, maar alleen als de oppervlakken schoon zijn en alle procesinstellingen precies juist zijn. De reden voor deze specifieke limiet heeft te maken met hoeveel vermogen daadwerkelijk nodig is om te beginnen en door te gaan met wat wij 'keyhole'-lassen noemen. De thermische geleidbaarheid van staal, ongeveer 50 watt per meter Kelvin, zorgt ervoor dat energie tijdens het proces efficiënt wordt overgedragen. Tests op echte werkplekken tonen aan dat een doordringing van 3 mm consistent haalbaar is bij 304 roestvrij staal wanneer men werkt met een snelheid van ongeveer 0,8 meter per minuut onder argonbescherming. Koolstofstaal vereist extra voorbereiding om walslaag te verwijderen, anders ontstaan er porositeitsproblemen bij het lassen van een dikte van 2,5 mm. Het in focus houden van de lasplek binnen plus of min 0,2 mm van de ideale diepte is zeer belangrijk voor stabiele smeltbaden. Zonder voldoende beschermgas kan oppervlakte-oxidatie de effectieve doordringing met tot wel 15 procent verminderen.
Het werken met non-ferrometalen levert echte uitdagingen op bij het bereiken van diepe penetratie met standaard 1000 watt handapparatuur. Neem bijvoorbeeld aluminium: het reflecteert ongeveer 90% van het invallende laserlicht en geleidt warmte zo snel af (ongeveer 240 watt per meter Kelvin) dat de meeste operators moeite hebben om in één pas verder te komen dan 1,5 mm, zelfs wanneer ze trucs proberen zoals stralingsoscillatie en heliumafscherming. Koper is nog erger, omdat de thermische geleidbaarheid daar stijgt tot ongeveer 400 W/mK, wat betekent dat warmte zo snel ontsnapt dat veel technici het materiaal voorverwarmen om slechts een diepte van 1,2 mm te bereiken. Messing vormt weer een ander probleem, omdat zink begint te verdampen zodra we dieper gaan dan 1,5 mm, waardoor vervelende poriën ontstaan en de smeltzone inconsistent wordt over de lasverbindingen heen. Onderzoek dat is gepubliceerd in gerenommeerde tijdschriften geeft aan dat zelfs geavanceerde blauwe lasers en speciaal samengestelde beschermgassen niet verder komen dan 1,3 mm in koperlegeringen, vanwege fundamentele fysische beperkingen in de manier waarop elektronen interageren met fononen. Pogingen tot meerlaagse lassen resulteren meestal in te veel vervorming en slechte binding tussen de lagen, tenzij men werkt met machines met een vermogen van meer dan 1500 watt, waardoor het praktisch onmogelijk is om dikkere verbindingen te maken op standaard 1000 watt handlasunits.
Het verhogen van het laservermogen van ongeveer 1000 watt tot wel 4000 watt maakt het mogelijk om veel diepere lassen te maken bij het werken met koolstofstaal. Bij lagere vermogens, zoals 1000 W, krijgen we doorgaans ongeveer 3 mm per pas, maar door dit op te voeren tot 4000 W kunnen we na meerdere passen een totale diepte van ongeveer 6,5 mm bereiken. De reden voor deze verbetering ligt in de diepte waarop de energie in het materiaal wordt geabsorbeerd, en in de betere controle over waar de warmte daadwerkelijk via verschillende lagen heen gaat. Koolstofstaal reflecteert sowieso weinig licht, dus worden die intensieve stralen vrij efficiënt omgezet in smeltenergie. Toch is er een punt waarop het verhogen van het vermogen geen evenredige voordelen meer oplevert, vanaf ongeveer 3000 W, omdat problemen zoals plasmascherming gaan optreden en de warmte te veel zijwaarts verspreidt. Om een goede structurele kwaliteit te behouden tijdens het laagsgewijs opbouwen van diepte, gebruiken de meeste bedrijven strategische technieken met meerdere laspassen, afgewisseld met zorgvuldige koelpauzes. Maar hier zit de kneep: elke extra millimeter vereist aanzienlijk langzamere bewegingssnelheden en veel fijnere aanpassingen van parameters, wat ten koste gaat van de productietijden en extra werkzaamheden oplevert voor operators op de werkvloer.
Verdubbeling van het laservermogen doet niet niet de doordringing verdubbelen — een veelvoorkomend misverstand dat voortkomt uit te eenvoudige energieaannames. Terwijl 1000W ongeveer 3 mm bereikt in koolstofstaal, levert 2000W doorgaans slechts 4,5–5 mm op — niet 6 mm. Deze non-lineariteit ontstaat door drie onderling verbonden fysische beperkingen:
Wat echt belangrijk is voor doordringing, is niet alleen hoeveel vermogen we op iets richten, maar ook hoe geconcentreerd dat vermogen is. Wanneer iemand het vermogen verdubbelt, krijgt hij niet automatisch een tweemaal zo groot effect, tenzij hij de bundel ook veel kleiner maakt. In praktijksituaties wordt de werkelijke vleksgrootte slechts ongeveer 30% kleiner, zelfs als het vermogen met 100% stijgt. Vanaf ongeveer 3000 watt neemt de efficiëntie snel af. Van 3000 naar 4000 watt gaan, geeft slechts ongeveer 25% diepere doordringing, wat vrij zwak lijkt voor zo'n grote sprong in vermogen. Voor werkzaamheden die sneden dieper dan 5 mm vereisen, loont het om te kijken naar wat elke extra millimeter kost en hoe gecompliceerd de opstelling wordt. Soms kunnen andere methoden, zoals het combineren van MIG-lassen met lasers of het gebruik van gepulseerde bogen, op termijn eigenlijk goedkoper en eenvoudiger uitpakken.
De penetratiediepte die wordt bereikt met een 1000 W handlasapparaat met laser hangt echt af van drie hoofdfactoren die gerelateerd zijn aan optica en bewegingsinstellingen. De positie van de focus is het belangrijkst. Als de focus zelfs maar een halve millimeter van het doel afdwaalt, kan de penetratie veranderen met wel 20% bij het werken met roestvrij staal, omdat de vermogensconcentratie daalt op het oppervlak waar deze het sterkst moet zijn. Wanneer operators oscillatie van de straal introduceren, ook wel 'wobbelen' genoemd, creëren ze daadwerkelijk een breder smeltbad. Dit helpt beter bij het overbruggen van openingen in dikkere verbindingen. Aan de andere kant verhoogt het verkleinen van de vlekmaat tot onder 0,2 mm dramatisch de vermogensdichtheid, wat leidt tot diepere fusies in het materiaal. Fabrikanten die deze systemen hebben getest voor toepassingen in carrosserieplaten van auto's, constateren dat het binnen plus of min 0,1 mm houden van de focuscontrole gedurende de productie zorgt voor consistente resultaten die structurele eisen run na run volledig halen.
Het vinden van het juiste evenwicht tussen scansnelheid en tussenpasstilstandstijd is essentieel bij het lassen van dikke secties, zoals 6,5 mm koolstofstaal, als volledige doorlassing zonder problemen zoals doordringing of koude overlappen gewenst is. Wanneer operators de scansnelheid verhogen tot boven de circa 10 mm per seconde, wordt de warmte-inbreng verminderd en het Warmtebeïnvloede Gebied kleiner, maar bestaat er een reëel risico op onvolledige smelting in die diepere laslagen. De meeste ervaren lassers die werken met 6,5 mm verbindingen, hebben vastgesteld dat een tussenpoos van ongeveer 400 tot 600 milliseconden tussen elke laag het beste werkt. Deze korte onderbreking zorgt ervoor dat het metaal gedeeltelijk kan beginnen stollen en enkele interne spanningen kan lossen, wat bijdraagt aan een stabiele wortelpas. Te traag werken, bijvoorbeeld onder de 3 mm per seconde, leidt tot te veel warmteopbouw en instabiele smeltbaden. En als de stilstandstijd daalt tot onder de 300 ms, vooral in de eerste paar lagen, neigen de lassen ertoe slecht te hechten tussen de passen. Deze waarden zijn echter niet in steen gebeiteld. Ze moeten worden aangepast op basis van factoren zoals het soort staal dat we gebruiken, de vorm van de lasverbinding en zelfs de omgevingstemperatuur. Toch vormen deze waarden goede uitgangspunten voor iedereen die zijn lastechniek ontwikkelt.
EN
