Nitreren is een proces waarvan wordt verondersteld dat het de hardheid en slijtvastheid van stalen oppervlakken verbetert. Om die reden zijn sommige fabrikanten begonnen deze methode toe te passen op lastafels, in de hoop hun levensduur te verlengen.
Uit recent onderzoek (University of Technology - Polen) blijkt echter dat het nitreren van lastafels in de praktijk niet alleen inefficiënt en kostbaar is, maar zelfs schadelijk voor de duurzaamheid van het tafeloppervlak. Het onderzoek werd gepubliceerd in The Journal Welding Technology (Vol. 96, 2024, p. 155-160).
Waarom zou nitreren werken?
Bij nitreren wordt stikstof in het staaloppervlak ingebracht om de hardheid te vergroten. Dit proces leek aantrekkelijk voor bedrijven die lastafels beter bestand wilden maken tegen afbrokkeling en beschadiging. Het probleem is echter dat, ondanks de theoretische voordelen, een genitreerde laag in de praktijk slecht presteert onder lasomstandigheden, omdat hoge temperaturen het oppervlak aantasten.
Wat zegt het onderzoek?
Tests tonen aan dat het genitreerde oppervlak, ondanks de hogere hardheid, zeer bros is wanneer het wordt blootgesteld aan lasspatten en de elektrische boog. Onder invloed van hitte barst en schilfert de laag snel af, waardoor het tafeloppervlak beschadigt. Het belangrijkste probleem is dat het nitreren de bovenste laag van het materiaal zó dicht maakt dat het geen goede thermische uitzetting meer toelaat. Het resultaat is scheurvorming door de hoge temperatuur, omdat het materiaal zich niet goed kan uitzetten.
Dit kan worden verklaard door een lokale, snelle toename van de lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt in een gebied waar volgens de literatuur al drukspanningen aanwezig zijn. Hierdoor treedt volledige degradatie van de genitreerde laag op.
Zo’n tafel is alleen geschikt voor werkzaamheden waarbij geen warmte in het tafeloppervlak wordt ingebracht.
Vergelijking van oppervlakken
Beeld 2 toont een vergelijking tussen genitreerde en niet-genitreerde oppervlakken na blootstelling aan lasspatten. Duidelijk is te zien dat het genitreerde oppervlak, ondanks de theoretische hardheid, aanzienlijk meer schade oploopt.
(Beelden afkomstig uit het artikel, pagina 157)
Beeld. 2. Aanzicht van de S355J2+N-staal testplaat, hulpstrip en elektrode, voorbereid voor het experiment – a); aanzicht van de spatten gevormd op het oppervlak van de niet-genitreerde – b) en genitreerde – c) plaat.
De onderstaande beelden (Beeld 4 en Beeld 5) tonen de effecten van lasspatten op het genitreerde oppervlak, waarbij duidelijke scheurvorming, afbrokkeling en afschilfering van de laag zichtbaar zijn.
(Beelden afkomstig uit het artikel, pagina 158)
Beeld. 4. Aanzicht van de verbrijzelde genitreerde laag die thermisch werd beïnvloed door een metaalspat, zichtbaar linksboven.
Beeld. 5. Aanzicht van de verbrijzelde genitreerde laag die thermisch werd beïnvloed door een metaalspat.
Uit het onderzoek blijkt dat lasspatten een temperatuur bereiken die de genitreerde laag snel doet degraderen. De elektrische boog zorgt er bovendien voor dat de nitriden afbreken, waardoor het harde oppervlak poreus wordt en zijn functie verliest.
Zoals te zien is in Beeld 6 en Beeld 7, veroorzaakt de werking van de boog dat de nitriden uiteenvallen en een poreus, beschadigd oppervlak vormen.
(Beelden afkomstig uit het artikel, pagina 159)
Beeld. 6. Aanzicht van de thermische effecten van het ontsteken van de elektrische boog op de genitreerde laag en het basismateriaal. De genitreerde laag is gedegradeerd als gevolg van stikstofverdamping (boven). Onder: omzettingsproducten van overgekoelde austeniet, gevormd onder snelle afkoeling.
Beeld. 7. Aanzicht van de thermische effecten van het ontsteken van de elektrische boog op de genitreerde laag en het basismateriaal. Boven: genitreerde laag gedegradeerd door stikstofverdamping. Onder: omzettingsproducten van overgekoelde austeniet, gevormd onder snelle afkoeling.
Genitreerde lastafels: meer problemen dan voordelen
Hoewel nitreren op het eerste gezicht zinvol lijkt, is de genitreerde laag in de praktijk te bros om de zware lasomstandigheden te weerstaan. In plaats van de tafel te beschermen, barst de laag door de hitte en de lasspatten. De genitreerde laag maakt lastafels niet bestand tegen de schadelijke effecten van lasspatten en inbranding. Door de thermische invloed van vloeibare metaaldruppels ontstaan dwarsscheuren, lengtescheuren en delaminatie in de genitreerde laag. Bij het verwijderen van spatten worden fragmenten van de laag losgetrokken uit gedegradeerde zones.
Conclusies voor klanten
Wie een duurzame lastafel wil, kan beter geen genitreerd model kiezen. Hoewel dit proces hardheid en slijtvastheid belooft, gaan deze tafels in de praktijk snel achteruit tijdens het lassen. In plaats van extra te betalen voor nitreren, is het verstandiger te investeren in robuuste lastafels van degelijk staal, zonder onnodige coatings. Zulke tafels presteren beter onder zware lasomstandigheden en zijn beter bestand tegen hitte en beschadiging.
De enige effectieve manier om het vastkleven van lasspatten te voorkomen, is het gebruik van een bewezen anti-spatmiddel.
Bronnen
Het artikel is gebaseerd op het wetenschappelijke onderzoek dat is gepresenteerd in het artikel ‘Degradatie van de genitreerde staallaag onder invloed van lasspatten en elektrische boogontstekingen’. Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Welding Technology Review – www.pspaw.pl – Vol. 96, 2024, p. 155–160.
- mgr inż. Aleksander Orłowicz, alekorlowicz[at]gmail.com
- Rzeszow University of Technology, Poland; mgr inż. Dariusz Pająk, pajak[at]prz.edu.pl
- Rzeszow University of Technology, Poland; dr inż. Tomasz Galek, t.galek[at]prz.edu.pl
- Rzeszow University of Technology, Poland; dr inż. Paulina Sobolewska, psobolew[at]prz.edu.pl
