Lasnaden: van naadvorm tot beoordeling

De naadvorm is de eerste beslissing in elk lasproject en bepaalt de rest van het traject. Plaatdikte, materiaalsoort en lasproces bepalen samen welke naadvorm haalbaar is, maar één factor weegt zwaarder dan constructeurs vaak inschatten: het aantal zijden waarvan de lasnaad bereikbaar is. Die factor bepaalt de naadvorm én de manier waarop de las achteraf beoordeeld wordt.

Een lasverbinding die maar van één zijde toegankelijk is, vraagt om een halve V-naad of een K-naad. Diezelfde eenzijdige toegankelijkheid maakt de wortelzijde onzichtbaar voor de inspecteur. Bij pijpverbindingen, drukvaten, kokers en gesloten constructies ligt precies daar de kritische zone: onvoldoende doorlassing en wortelscheuren ontstaan aan de zijde die niemand ziet.

Dit artikel behandelt waaruit een lasnaad bestaat, welke naadvormen bestaan en bij welke plaatdikte elke vorm hoort, welke maatvoering de laskwaliteit bepaalt, waar de beoordeling van een lasnaad op let en hoe de onbereikbare zijde alsnog in beeld komt.

Quick picks: wat je moet weten

• Hoofdindeling: lasnaden vallen uiteen in stompe lasnaden zonder achterblijvende spleet en niet-stompe lasnaden waarbij een spleet in de verbinding achterblijft.
• Zes naadvormen: I-naad, V-naad, halve V-naad, X-naad, K-naad en U-naad dekken vrijwel alle constructieve toepassingen.
• Plaatdikte stuurt de keuze: de I-naad loopt tot circa 4 mm, de V-naad van 4 tot 16 mm, daarboven volgen X-naad en U-naad.
• Openingshoek 50 tot 70 graden: te klein levert onvoldoende doorlassing op, te groot vergroot de warmtebeïnvloede zone en het materiaalverbruik.
• Acceptatie volgens NEN-EN-ISO 5817: de norm kent drie kwaliteitsniveaus, waarbij niveau B de strengste grenswaarden stelt.
• Wortelzijde is de kritische zone: bij eenzijdig bereikbare naden vraagt beoordeling van de wortel om een endoscoop of om ultrasoon onderzoek.

Waaruit een lasnaad bestaat

Een lasnaad is de voorbewerkte ruimte tussen twee werkstukdelen waarin het lasmetaal wordt aangebracht. De term dekt zowel de geometrie vóór het lassen als de voltooide verbinding daarna. Constructeurs gebruiken lasnaad voor het eerste, inspecteurs voor het tweede.

De opbouw van een lasverbinding in lagen

Een lasnaad in dikker materiaal wordt in meerdere lagen opgebouwd. Elke laag heeft een eigen naam en een eigen faalmechanisme:

• Grondnaad: de eerste laag aan de wortelzijde. De grondnaad bepaalt of de verbinding volledig is doorgelast en is verantwoordelijk voor het merendeel van de constructieve faalgevallen.
• Vullagen: de tussenliggende lasrupsen die de naad opvullen. Slakinsluiting en bindingsfouten ontstaan vooral tussen deze lagen.
• Deklaag: de zichtbare bovenste lasrups. De deklaag bepaalt de overdikte en is het enige deel dat bij een oppervlakkige beoordeling in beeld komt.
• Warmtebeïnvloede zone: het basismateriaal direct naast de las, waarvan de structuur door de warmte-inbreng is veranderd. Scheurvorming treedt in deze zone vaker op dan in het lasmetaal zelf.

Stompe en niet-stompe lasnaden

Vakliteratuur deelt lasnaden primair in twee groepen in. Bij een stompe lasnaad blijft na het lassen geen spleet in de verbinding achter, omdat de werkstukdelen over de volle doorsnede zijn samengesmolten. Die verbinding heet homogeen of door en door gelast.

Bij een niet-stompe lasnaad blijft een spleet tussen de werkstukdelen achter. Een binnenhoeknaad is het meest voorkomende voorbeeld. De achterblijvende spleet vormt een kerf, en bij wisselende belasting begint scheurvorming vrijwel altijd bij die kerf. Constructies onder grote of wisselende krachten vragen daarom om stompe lasnaden, ondanks de duurdere laskantvoorbereiding.

Soorten lasnaden per naadvorm

Er zijn zes naadvormen die samen vrijwel alle constructieve toepassingen dekken. De keuze volgt uit drie factoren: plaatdikte, bereikbaarheid en lasproces.

Welke naadvorm bij welke plaatdikte hoort

Onder 4 mm volstaat de I-naad. De werkstukdelen liggen tegen elkaar en de vooropening zorgt voor doorlassing. Boven 4 mm bereikt de lasboog de wortel niet meer zonder afschuining, en volgt de V-naad. Boven circa 12 mm wordt het lasvolume van een V-naad zo groot dat krimp en hoekverdraaiing problematisch worden, waarna de X-naad de logische keuze is.

Bereikbaarheid gaat in de praktijk voor op plaatdikte. Een X-naad vereist toegang tot beide zijden. Bij een gesloten koker, een pijpverbinding of een tank die na het lassen niet meer opengaat, vervalt die optie ongeacht de materiaaldikte. De V-naad en de U-naad blijven dan over, en beide leveren een wortelzijde op die alleen van binnenuit te beoordelen is.

Lasnaadvoorbereiding: de maatvoering die de laskwaliteit bepaalt

De laskwaliteit wordt grotendeels vastgelegd voordat de eerste lasboog ontstaat. NEN-EN-ISO 9692-1 geeft de aanbevelingen voor lasnaadvoorbereiding per naadvorm en per lasproces. Drie maten sturen het resultaat.

Vooropening, openingshoek en stompe kant

• Vooropening: de afstand tussen de twee laskanten. Bij een I-naad met toevoegmateriaal hanteert het Nederlands Instituut voor Lastechniek de vuistregel ½t+1, waarbij t de plaat- of wanddikte in millimeter is. Een te kleine vooropening levert onvoldoende doorlassing op.
• Openingshoek: de hoek tussen de afgeschuinde laskanten. Bij een V-naad ligt de openingshoek tussen 50 en 70 graden, afhankelijk van plaatdikte en materiaalcombinatie. Een te kleine openingshoek verhindert dat het lasmetaal de verbinding voldoende binnendringt. Een te grote openingshoek verhoogt de warmte-inbreng en vergroot de warmtebeïnvloede zone.
• Stompe kant: het rechte deel van de laskant onder de afschuining. De stompe kant voorkomt doorzakken van het smeltbad en bepaalt samen met de vooropening de vorm van de doorlassing.

Deze drie maten staan niet los van elkaar. Vanotools wijst erop dat een grotere vooropening in de meeste gevallen de voorkeur verdient boven een grotere openingshoek, omdat het lasvolume dan minder toeneemt en de krimpvervorming beperkt blijft.

Methoden om de laskant voor te bewerken

De voorbewerking bepaalt hoe reproduceerbaar de naadgeometrie is. Vier methoden komen in de praktijk voor:

• Zagen: levert een gavere naadkant dan knippen en is de standaard voor buis en profiel.
• Slijpen: de gebruikelijke methode voor het aanbrengen van een V-vorm in dikker plaatwerk, met de laagste maatnauwkeurigheid van de vier.
• Frezen: de nauwkeurigste methode, toegepast waar de naadgeometrie binnen krappe toleranties moet blijven.
• Lasersnijden met 3D-snijkop: maakt contour en afschuining in één bewerking, met afschuinhoeken tot 45 graden. Toepasbaar bij staalsoorten met hoge sterkte.

Na het knippen van dunne plaat blijven scheurtjes in de snijkant achter. Die scheurtjes worden tijdens het lassen omgesmolten, of blijven anders als startpunt voor scheurvorming aanwezig.

Een lasnaad beoordelen op kwaliteit

Vanaf dit punt verandert de rol van de naadvorm: de geometrie die de constructeur koos, bepaalt nu waar de inspecteur naar kijkt en welke gebreken überhaupt zichtbaar zijn.

De beoordeling volgt twee normen naast elkaar. NEN-EN-ISO 5817 legt de acceptatiegrenzen vast met kwaliteitsniveau B, C en D voor staal, oplopend in toegestane afwijking. NEN-EN-ISO 6520-1 codeert de aangetroffen onvolkomenheden, waardoor het rapport eenduidig leesbaar blijft voor constructeur en opdrachtgever. 

Waar de beoordeling per naadvorm op let

• I-naad: doorlassing over de volle lengte. Een te kleine vooropening levert een naad op die aan de bovenzijde correct oogt en aan de wortelzijde niet doorgelast is.
• V-naad en halve V-naad: wortelfouten en randinkarteling langs de deklaag. De wortel is bij eenzijdige bereikbaarheid alleen van binnenuit te beoordelen.
• X-naad en K-naad: bindingsfouten en slakinsluiting tussen de vullagen, plus volledige uitslijping van de grondnaad vóór het leggen van de tegenlas.
• U-naad: gelijkmatigheid van de penetratie over de volledige omtrek, wat bij orbitaal gelaste buizen de belangrijkste faalmodus vormt.

Overdikte verdient bij elke naadvorm aandacht. Een zware las verhoogt de toelaatbare krachten niet, maar vergroot wel de krimpvervorming en de restspanning in de constructie.

Aanbevolen bij dit artikel

Lasnaden vanbinnen beoordelen

Kom bij de wortelzijde en beoordeel de doorlassing vanaf de binnenkant.

2.8 mm lens WVS40 industriële endoscoop 2.8 mm Vanaf €4995 incl. btw Bekijk product 6 mm lens WVS40 industriële endoscoop 6 mm Vanaf €1495 incl. btw Bekijk product 2 m kabel 6 mm 720° endoscoop – 2 m kabel €695 incl. btw Bekijk product

Hulp nodig bij het kiezen? Bel voor advies.

Meetmiddelen bij lasnaadbeoordeling

Een lasmeter of lasnaadkaliber meet keelhoogte, a-hoogte, overdikte en lasbreedte tegen de grenswaarden uit de acceptatienorm. Voor onvolkomenheden onder het oppervlak volstaat geen enkel meetmiddel: ultrasoon en radiografisch onderzoek nemen het daar over. De volledige set methoden staat beschreven bij niet-destructief onderzoek (NDO).

Lasnaden inspecteren aan de zijde die je niet ziet

Bij pijpverbindingen, drukvaten, kokers, tanks en gesloten profielen ligt de wortelzijde van de lasnaad aan de binnenkant. Demontage voor beoordeling is in die gevallen kostbaar en bij gelaste constructies onmogelijk. Een endoscoop brengt de wortelzijde in beeld via een bestaande opening, zonder de constructie te openen.

Vier situaties vragen om deze aanpak:

• Eenzijdig gelaste buisverbindingen: beoordeling van doorlassing en wortelscheuren over de volledige omtrek.
• Tanks en drukvaten: beoordeling van inwendige lasnaden en de overgang naar de tankwand via het mangat.
• Uitlaatsystemen en chassisdelen in de automotive: lasnaden in uitlaten, subframes en carrosseriedelen scheuren bij wisselende belasting en trillingen. De aanpak staat beschreven bij endoscoop automotive, en de bijbehorende camera's staan in de collectie automotive.
• Reparatielassen na schade: controle of de reparatielas de oorspronkelijke naadgeometrie volgt, met name bij carrosseriewerk na aanrijding.

De camera's die op deze toepassing zijn afgestemd staan bij las inspectie.

Welke endoscoop past bij lasnaadinspectie

Lasnaadinspectie stelt drie eisen die afwijken van algemene inspectiecamera's:

• Sondediameter van 2,8 tot 6 mm: buisverbindingen met een binnendiameter vanaf 8 mm zijn met een 6 mm sonde toegankelijk. Kleinere leidingen vragen om 3,9 mm of 2,8 mm.
• Bestuurbare camerakop: een omtreklas loopt 360 graden rond de buiswand. De camerakop draait mee met die omtrek, zodat de naad over de volle rondgang in beeld blijft in plaats van alleen op het punt recht voor de sonde.
• Hittebestendigheid bij warme inspectie: beoordeling kort na het lassen of tijdens bedrijf vraagt om een sonde die de temperatuur verdraagt. De hittebestendige endoscoop is daarvoor de aangewezen keuze.

De Webvision WVS40 voldoet aan alle drie eisen, met sondes van 2,8 mm, 3,9 mm en 6 mm, een 720 graden bestuurbare camerakop, een verwisselbare kabel van 1 tot 10 meter en een IP68-behuizing. Het volledige aanbod staat bij de industriële endoscopen. Voor een eenmalige inspectieopdracht is endoscoop huren de kostenefficiënte route.

De sondekeuze begint bij de kleinste binnendiameter op de route naar de las, niet bij de diameter van de verbinding zelf. Een bocht of een reductie halverwege bepaalt de bovengrens. Loop die route na voordat je een model kiest, of leg de tekening voor via (+31) 015 202 4090.