Om gasmetaalbooglassen uit te voeren, bestaat de benodigde basisuitrusting uit een laspistool, een draadaanvoereenheid, een lasstroomvoorziening, een laselektrodedraad en een beschermgasvoorziening.
Laspistool en draadaanvoereenheidEdit
Het typische GMAW laspistool heeft een aantal belangrijke onderdelen-een bedieningsschakelaar, een contacttip, een stroomkabel, een gasmondstuk, een elektrodeleidingsbuis en -voering, en een gasslang. Wanneer de operator de bedieningsschakelaar of trekker indrukt, worden de draadaanvoer, de elektrische stroom en de stroom van het beschermgas in gang gezet, waardoor een vlamboog wordt ontstoken. De contacttip, gewoonlijk van koper en soms chemisch behandeld om spatten te verminderen, is via de stroomkabel verbonden met de lasstroombron en brengt de elektrische energie over op de elektrode, terwijl hij deze naar het lasgebied leidt. Hij moet stevig bevestigd zijn en de juiste afmetingen hebben, omdat hij de elektrode moet laten passeren terwijl het elektrisch contact behouden blijft. Op weg naar de contacttip wordt de draad beschermd en geleid door de elektrodeleidingsbuis en de voering, die knikken helpen voorkomen en een ononderbroken draaddoorvoer handhaven. Het gasmondstuk leidt het beschermgas gelijkmatig in de laszone. Een ongelijkmatige stroom kan het lasgebied onvoldoende beschermen. Grotere gasmondstukken zorgen voor een groter beschermgasdebiet, wat nuttig is voor laswerkzaamheden met hoge stroomsterkte waarbij een groter smeltbad ontstaat. Een gasslang van de beschermgastanks voert het gas naar het mondstuk. Soms is ook een waterslang in het laspistool ingebouwd, om het pistool bij hoge hitte te koelen.
De draadaanvoereenheid voert de elektrode naar het werk, waarbij deze door de leiding wordt gedreven en op de contacttip terechtkomt. De meeste modellen leveren de draad met een constante voedingssnelheid, maar meer geavanceerde machines kunnen de voedingssnelheid variëren in reactie op de booglengte en het voltage. Sommige draadaanvoereenheden kunnen aanvoersnelheden bereiken van wel 30 m/min (1200 in/min), maar de aanvoersnelheden voor halfautomatische GMAW variëren meestal van 2 tot 10 m/min (75 – 400 in/min).
GereedschapsstijlEdit
De meest voorkomende elektrodehouder is een halfautomatische luchtgekoelde houder. Samengeperste lucht circuleert er doorheen om de temperatuur gematigd te houden. Hij wordt gebruikt met lagere stroomniveaus voor het lassen van overlap- of stuikverbindingen. De op één na meest gebruikte elektrodehouder is een halfautomatische watergekoelde houder, waarbij het enige verschil is dat water de plaats van lucht inneemt. Hij gebruikt hogere stroomniveaus voor het lassen van T- of hoekverbindingen. Het derde typische houdertype is een watergekoelde automatische elektrodehouder, die typisch wordt gebruikt met geautomatiseerde apparatuur.
StroomvoorzieningEdit
De meeste toepassingen van gasmetaalbooglassen maken gebruik van een constante spanningsvoeding. Als gevolg hiervan resulteert elke verandering in booglengte (die direct gerelateerd is aan spanning) in een grote verandering in warmte-inbreng en stroom. Een kortere booglengte veroorzaakt een veel grotere warmte-inbreng, waardoor de draadelektrode sneller smelt en zo de oorspronkelijke booglengte herstelt. Dit helpt operators de booglengte consistent te houden, zelfs bij handmatig lassen met handlaspistolen. Om een soortgelijk effect te bereiken, wordt soms een constante stroombron gebruikt in combinatie met een boogspanningsgestuurde draadaanvoereenheid. In dit geval zorgt een verandering in booglengte ervoor dat de draadaanvoersnelheid wordt aangepast om een relatief constante booglengte te behouden. In zeldzame omstandigheden kunnen een constante stroombron en een constante draadaanvoereenheid worden gekoppeld, vooral voor het lassen van metalen met een hoge thermische geleidbaarheid, zoals aluminium. Dit geeft de gebruiker extra controle over de warmte-inbreng in de las, maar vereist aanzienlijke vaardigheid om succesvol uit te voeren.
Wisselstroom wordt zelden gebruikt met GMAW; in plaats daarvan wordt gelijkstroom gebruikt en de elektrode is over het algemeen positief geladen. Aangezien de anode de neiging heeft een grotere hitteconcentratie te hebben, resulteert dit in sneller smelten van de toevoegdraad, wat de laspenetratie en de lassnelheid verhoogt. De polariteit kan alleen worden omgekeerd wanneer speciale met straling beklede elektrodedraden worden gebruikt, maar aangezien deze niet populair zijn, wordt zelden een negatief geladen elektrode gebruikt.
ElektrodeEdit
De elektrode is een draad van een metaallegering, MIG-draad genoemd, waarvan de keuze, legering en afmeting, hoofdzakelijk is gebaseerd op de samenstelling van het te lassen metaal, de gebruikte procesvariatie, het ontwerp van de verbinding, en de oppervlaktegesteldheid van het materiaal. De keuze van de elektrode heeft een grote invloed op de mechanische eigenschappen van de las en is een belangrijke factor voor de kwaliteit van de las. In het algemeen moet het afgewerkte lasmetaal mechanische eigenschappen hebben die vergelijkbaar zijn met die van het basismateriaal zonder defecten zoals discontinuïteiten, ingesloten verontreinigingen of porositeit in de las. Om deze doelstellingen te bereiken bestaat een grote verscheidenheid van elektroden. Alle in de handel verkrijgbare elektroden bevatten deoxiderende metalen zoals silicium, mangaan, titanium en aluminium in kleine percentages om zuurstofporositeit te helpen voorkomen. Sommige bevatten denitrerende metalen zoals titaan en zirkonium om stikstofporositeit te voorkomen. Afhankelijk van de procesvariatie en het basismateriaal dat wordt gelast, variëren de diameters van de elektroden die bij GMAW worden gebruikt gewoonlijk van 0,7 tot 2,4 mm (0,028 – 0,095 in), maar ze kunnen ook zo groot zijn als 4 mm (0,16 in). De kleinste elektroden, over het algemeen tot 1,14 mm (0,045 in) worden geassocieerd met het kortsluiten metaal overdracht proces, terwijl de meest voorkomende spray-transfer proces modus elektroden zijn meestal ten minste 0,9 mm (0,035 in).
AfschermgasEdit
Afschermgassen zijn noodzakelijk bij gasmetaalbooglassen om het lasgebied te beschermen tegen atmosferische gassen zoals stikstof en zuurstof, die smeltdefecten, poreusheid en verbrossing van het lasmetaal kunnen veroorzaken als ze in contact komen met de elektrode, de boog, of het lasmetaal. Dit probleem doet zich bij alle booglasprocessen voor; bij het oudere SMAW-proces (Shielded-Metal Arc Welding) bijvoorbeeld, is de elektrode bekleed met een vaste flux die een beschermende wolk kooldioxide ontwikkelt wanneer hij door de boog wordt gesmolten. Bij GMAW echter heeft de elektrodedraad geen fluxcoating en wordt een afzonderlijk beschermgas gebruikt om de las te beschermen. Dit elimineert slak, het harde residu van de flux dat zich na het lassen ophoopt en moet worden afgeschraapt om de voltooide las zichtbaar te maken.
De keuze van een beschermgas hangt af van verschillende factoren, waarvan de belangrijkste het type materiaal is dat wordt gelast en de procesvariatie die wordt gebruikt. Zuivere inerte gassen zoals argon en helium worden alleen gebruikt voor het lassen van non-ferromaterialen; bij staal geven zij onvoldoende laspenetratie (argon) of veroorzaken een onregelmatige boog en moedigen spatten aan (bij helium). Zuiver kooldioxide daarentegen maakt lasnaden met grote inbranddiepte mogelijk, maar bevordert de vorming van oxide, wat de mechanische eigenschappen van de las nadelig beïnvloedt. Door zijn lage kostprijs is het een aantrekkelijke keuze, maar door de reactiviteit van het boogplasma zijn spatten onvermijdelijk en is het lassen van dunne materialen moeilijk. Daarom worden argon en kooldioxide vaak gemengd in een 75%/25% tot 90%/10% mengsel. In het algemeen geldt dat bij kortsluitend GMAW een hoger kooldioxidegehalte de laswarmte en -energie verhoogt wanneer alle andere lasparameters (volt, stroom, elektrodetype en -diameter) gelijk worden gehouden. Naarmate het kooldioxidegehalte boven de 20% stijgt, wordt sproeioverdracht GMAW steeds problematischer, vooral bij kleinere elektrodediameters.
Argon wordt ook vaak gemengd met andere gassen, zuurstof, helium, waterstof en stikstof. De toevoeging van maximaal 5% zuurstof (net als de hierboven genoemde hogere concentraties kooldioxide) kan nuttig zijn bij het lassen van roestvast staal, maar bij de meeste toepassingen wordt de voorkeur gegeven aan kooldioxide. Meer zuurstof zorgt ervoor dat het beschermgas de elektrode oxideert, wat tot poreusheid in de neersmelt kan leiden als de elektrode niet voldoende desoxidanten bevat. Te veel zuurstof, vooral bij toepassingen waarvoor het niet is voorgeschreven, kan leiden tot brosheid in de door warmte beïnvloede zone. Argon-heliummengsels zijn uiterst inert, en kunnen worden gebruikt op non-ferromaterialen. Een heliumconcentratie van 50-75% verhoogt de vereiste spanning en verhoogt de warmte in de boog, als gevolg van de hogere ionisatietemperatuur van helium. Waterstof wordt soms aan argon toegevoegd in kleine concentraties (tot ongeveer 5%) voor het lassen van nikkel en dikke werkstukken van roestvrij staal. In hogere concentraties (tot 25% waterstof) kan het worden gebruikt voor het lassen van geleidende materialen zoals koper. Het mag echter niet worden gebruikt op staal, aluminium of magnesium omdat het poreusheid en waterstofbrosheid kan veroorzaken.
Afschermende gasmengsels van drie of meer gassen zijn ook beschikbaar. Mengsels van argon, kooldioxide en zuurstof worden in de handel gebracht voor het lassen van staal. Andere mengsels voegen een kleine hoeveelheid helium toe aan argon-zuurstofcombinaties. Van deze mengsels wordt beweerd dat zij hogere boogspanningen en lassnelheden mogelijk maken. Helium dient soms ook als basisgas, waaraan kleine hoeveelheden argon en kooldioxide zijn toegevoegd. Omdat helium echter een lagere dichtheid heeft dan lucht, is het minder doeltreffend bij het afschermen van de las dan argon, dat een hogere dichtheid heeft dan lucht. Het kan ook leiden tot boogstabiliteit en penetratieproblemen, en meer spatten, als gevolg van het veel energiekere boogplasma. Helium is ook aanzienlijk duurder dan andere beschermgassen. Andere gespecialiseerde en vaak merkgebonden gasmengsels claimen nog grotere voordelen voor specifieke toepassingen.
Ondanks het feit dat het giftig is, kunnen sporen van stikstofmonoxide worden gebruikt om te voorkomen dat het nog problematischer ozon in de boog wordt gevormd.
Het gewenste debiet van het beschermgas hangt voornamelijk af van de lasgeometrie, de snelheid, de stroomsterkte, het type gas en de wijze van metaaloverdracht. Het lassen van vlakke oppervlakken vereist een hogere stroom dan het lassen van gegroefde materialen, aangezien het gas sneller dispergeert. Snellere lassnelheden betekenen in het algemeen dat meer gas moet worden toegevoerd om voldoende dekking te verkrijgen. Bovendien is voor een hogere stroomsterkte een grotere gasstroom nodig, en is in het algemeen meer helium nodig voor een goede dekking dan wanneer argon wordt gebruikt. Wellicht het belangrijkste is dat de vier primaire varianten van GMAW verschillende eisen stellen aan het beschermgasdebiet – voor de kleine lasbassins van de kortsluit- en de gepulseerde spuitmodus is over het algemeen ongeveer 10 L/min (20 ft3/h) geschikt, terwijl voor de bolvormige overdracht de voorkeur wordt gegeven aan ongeveer 15 L/min (30 ft3/h). De sproei-overdrachtvariant vereist gewoonlijk meer beschermgasdebiet wegens de hogere warmte-inbreng en dus groter lasbad. Typische gas-flow hoeveelheden zijn ongeveer 20-25 L/min (40-50 ft3/h).
GMAW gebaseerde 3-D printingEdit
GMAW is ook gebruikt als een low-cost methode om 3-D metalen objecten te printen. Verschillende open source 3D-printers zijn ontwikkeld om gebruik te maken van GMAW. Dergelijke uit aluminium vervaardigde onderdelen concurreren met meer traditioneel vervaardigde onderdelen op mechanische sterkte. Door het vormen van een slechte las op de eerste laag, kunnen GMAW 3-D geprinte onderdelen met een hamer van het substraat worden verwijderd.