Lasberekening - Stroom, Spanning & Warmte-invoer

Lascalculator

Een lascalculator schat de benodigde stroom, spanning, voortloopsnelheid en warmte-inbreng voor een booglas. De berekening gebruikt de materiaaldikte en het toegepaste lasproces. Deze tool ondersteunt vier gangbare processen: MIG (GMAW), TIG (GTAW), beklede elektrode (SMAW) en gevulde draad (FCAW).

De resultaten zijn vuistregels, geen gecertificeerde lasprocedure. Ze gelden voor dun materiaal dat in één lasgang wordt gelast. Bij dikker materiaal vallen de onderliggende formules buiten hun geldigheidsbereik. In dat geval toont de calculator een waarschuwing in plaats van een getal, zodat hij niet hoeft te gokken.

Hoe de calculator werkt

Voer een materiaaldikte in millimeters in en kies een lasproces. De calculator berekent een aanbevolen stroom en leidt daaruit, samen met de dikte, de spanning en de voortloopsnelheid af. Een stroomwaarde kan ook rechtstreeks worden ingevoerd. In dat geval rekent de calculator terug om de geschikte dikte voor het proces te schatten en berekent hij vervolgens de overige waarden.

Formule voor de lasstroom

De stroom neemt lineair toe met de dikte. De verhouding verschilt per proces:

• MIG: $I = 40t$
• TIG: $I = 30t$
• Beklede elektrode: $I = 35t$
• Gevulde draad: $I = 38t$

I is de stroom in ampère. t is de dikte in millimeters.

Formule voor de lasspanning

De spanning neemt toe met de stroom:

• MIG: $V = 14 + \frac{I}{25}$
• TIG: $V = 10 + \frac{I}{40}$
• Beklede elektrode: $V = 20 + \frac{I}{50}$
• Gevulde draad: $V = 22 + \frac{I}{30}$

V is de spanning in volt.

Formule voor de voortloopsnelheid

De voortloopsnelheid is de snelheid waarmee de lastoorts of elektrode langs de verbinding beweegt, uitgedrukt in millimeters per minuut. Bij dikker materiaal neemt deze snelheid af:

• MIG: $S = 300 - 20t$
• TIG: $S = 150 - 10t$
• Beklede elektrode: $S = 200 - 15t$
• Gevulde draad: $S = 250 - 18t$

S is de voortloopsnelheid in millimeters per minuut.

Formule voor de warmte-inbreng

De warmte-inbreng is de thermische energie die per millimeter las wordt toegevoerd, uitgedrukt in kilojoule per millimeter (kJ/mm). AWS D1.1 en ASME IX definiëren deze als boogenergie:

$Q = \frac{V \times I \times 60}{1000 \times S}$

V is de spanning, I is de stroom in ampère en S is de voortloopsnelheid in mm/min.

Een tweede waarde, de ISO-warmte-inbreng, is afkomstig uit EN ISO 1011-1. Hierbij wordt de boogenergie vermenigvuldigd met een thermische efficiëntiefactor, k. Deze factor is kleiner dan 1. De factor schat welk deel van de boogenergie daadwerkelijk in het metaal terechtkomt, in plaats van verloren te gaan als straling of lasspatten.

$Q_i = k \times Q$

$Q_i$ is de ISO-warmte-inbreng en k de thermische efficiëntiefactor.

k is 0,8 voor MIG-, beklede-elektrode- en gevulde-draadlassen. Voor TIG is k 0,6, omdat een TIG-boog minder energie aan het basismetaal overdraagt dan de andere drie processen. Lasnormen verschillen in de waarde die zij "warmte-inbreng" noemen. Rapporteer de waarde die de toepasselijke norm voorschrijft.

Waarom sommige invoeren geen resultaat geven

De formules voor stroom, spanning en voortloopsnelheid zijn lineaire benaderingen. Ze gelden alleen voor dun materiaal dat in één lasgang wordt gelast. Bij echt booglassen ligt de warmte-inbreng doorgaans tussen 0,5 en 5 kJ/mm. Boven die bovengrens bestaat er geen procedure voor één lasgang. De verbinding heeft meerdere lasgangen nodig, waarbij elke lasgang binnen dit bereik blijft.

De calculator controleert dit. Als voor een combinatie van dikte en proces een boogenergie van meer dan 5 kJ/mm nodig zou zijn, toont hij een waarschuwing in plaats van een getal. Hetzelfde gebeurt als de formule een voortloopsnelheid van nul of minder oplevert. Lassen met een waarde die de calculator niet heeft getoond, brengt risico op doorbranding, overmatige vervorming of een verbinding die de inspectie niet doorstaat met zich mee.

Uitgewerkt voorbeeld

Een lasser verbindt een plaat van 5 mm ongelegeerd staal met MIG.

1. Stroom: 5 × 40 = 200 A
2. Spanning: 14 + 200 / 25 = 22 V
3. Voortloopsnelheid: 300 − 5 × 20 = 200 mm/min
4. Boogenergie (AWS/ASME-warmte-inbreng): (22 × 200 × 60) / (1000 × 200) = 1,32 kJ/mm
5. ISO-warmte-inbreng: 0,8 × 1,32 = 1,06 kJ/mm

Beide waarden vallen binnen het bereik van 0,5–5 kJ/mm dat één MIG-lasgang kan produceren, dus de calculator geeft een resultaat.

Vergelijk dit met 10 mm staal dat op dezelfde manier wordt gelast. Volgens de formules zijn 400 A, 30 V en een voortloopsnelheid van 100 mm/min nodig. Dat komt neer op een boogenergie van 7,2 kJ/mm, boven de grens van 5 kJ/mm. De calculator toont voor deze waarden een waarschuwing in plaats van de getallen. Een echte las in 10 mm staal vereist meerdere lasgangen volgens een gekwalificeerde procedure, geen schatting voor één lasgang.

Typische bereiken voor stroom en dikte per proces

Deze bereiken beschrijven de gangbare praktijk in werkplaatsen. De formules van de calculator trekken voor elk proces dezelfde lineaire regel door, ongeacht de beperkingen van een specifieke machine.

Veelgestelde vragen

Wat is warmte-inbreng bij het lassen? De warmte-inbreng is de thermische energie die per millimeter las wordt toegevoerd, uitgedrukt in kJ/mm. Deze beïnvloedt de penetratiediepte van de las, de afkoelsnelheid en de mate waarin de structuur van het omringende metaal verandert.

Wat is het verschil tussen AWS-warmte-inbreng en ISO-warmte-inbreng? De warmte-inbreng volgens AWS D1.1 en ASME IX is de boogenergie: spanning maal stroom maal 60, gedeeld door 1000 maal de voortloopsnelheid. Bij ISO 1011-1 wordt deze waarde vermenigvuldigd met een thermische efficiëntiefactor, k. De factor is 0,6 voor TIG en 0,8 voor de andere drie processen. Dit levert een lager getal op dat de energie die de verbinding daadwerkelijk opneemt beter weergeeft.

Waarom toont de calculator een waarschuwing in plaats van een resultaat? De formules zijn lineaire regels die alleen werken voor dun materiaal dat in één lasgang wordt gelast. Boven een boogenergie van ongeveer 5 kJ/mm, of wanneer de formule een voortloopsnelheid van nul of minder oplevert, bestaat er geen lasgang met één las die bij de waarde past. De calculator houdt het resultaat achter in plaats van een onjuist resultaat te tonen.

Kan ik stroom invoeren in plaats van dikte? Ja. Door een stroom in te voeren schat de calculator de dikte waarvoor die stroom geschikt is en berekent hij vervolgens de spanning, voortloopsnelheid en warmte-inbreng.

Werken deze formules voor aluminium? De formules zijn gebaseerd op de laspraktijk voor staal. Aluminium voert warmte sneller af dan staal en vereist daarom doorgaans ongeveer 30% meer stroom dan staal met dezelfde dikte, samen met zuiver argon of een beschermgas van argon en helium.

Is dit een vervanging voor een lasprocedurebeschrijving (WPS)? Nee. Voor werk waarop een norm van toepassing is, heeft een gekwalificeerde WPS die voor de specifieke verbinding en het specifieke materiaal is getest en gedocumenteerd, voorrang. De calculator biedt een uitgangspunt voor de eerste instelling, geen gecertificeerde procedure.

Referenties

1. American Welding Society. AWS D1.1/D1.1M Structural Welding Code — Steel.
2. International Organization for Standardization. EN ISO 1011-1, Recommendations for welding of metallic materials.
3. Jeffus, L. Welding: Principles and Applications, 8e editie. Cengage Learning, 2021.
4. TWI Ltd. "Warmte-inbreng berekenen." twi-global.com.