Metaal-WIKI
Z-waarde lassen
Bij lasverbindingen wordt meestal gekeken naar de lasnaad, de A-hoogte en de juiste lasgrootte. Minder zichtbaar, maar constructief van groot belang, is het gedrag van het materiaal in de dikterichting van de plaat. De Z-waarde beschrijft hoe staal zich gedraagt wanneer het wordt belast loodrecht op het plaatoppervlak.
Z-waarde lassen gaat niet over het buitenste deel van de lasnaad, maar over de interne spanningen die ontstaan door inbranding en krimp tijdens het lasproces. Vooral bij dikke plaat, zware hoeklassen en complexere verbindingen is dit een belangrijk deel van de betrouwbaarheid van een constructie.
Wat is de Z-waarde?
De Z-waarde is een materiaaleigenschap die de rekbaarheid in de dikterichting aangeeft. Tijdens het walsen van staal worden niet-metallische insluitsels uitgerekt in het vlak van de plaat. Hierdoor ontstaat een gelaagde structuur.
Wanneer een las diepe inbranding heeft, wordt het materiaal in de Z-richting belast. Door warmte-inbreng zet het verwarmde deel uit. Bij afkoeling krimpt het materiaal. In het vlak van de plaat kan die krimp zich deels verdelen, maar door de dikte heen is die bewegingsruimte beperkt. Daardoor ontstaan trekspanningen in Z-richting.
Is de Z-kwaliteit onvoldoende, dan kunnen deze spanningen leiden tot lamellaire scheurvorming. Deze scheuren lopen evenwijdig aan het plaatoppervlak en bevinden zich meestal net onder de lasnaad in het overgangsgebied tussen het verwarmde en koude deel.
De Z-waarde wordt gespecificeerd volgens EN 10164 en is daarmee een vooraf vastgelegde materiaaleigenschap.
Wanneer is Z-waarde belangrijk?
De Z-waarde speelt vooral een rol bij:
- Dikte > 20 mm
- Zware hoeklassen met grote A-hoogte
- Meerlaagse verbindingslassen
- Knooppunten waar meerdere lasverbindingen samenkomen
- Dragende staalconstructies
In deze situaties worden hoge krimpspanningen door de plaatdikte heen opgewekt. Een verbinding kan er uiterlijk correct uitzien, terwijl intern al schade ontstaat. Dat maakt de Z-kwaliteit essentieel voor een krachtige verbinding.
Een ongeschikte verbinding ontstaat niet alleen door een verkeerde lasgrootte, maar ook door een materiaal dat onvoldoende rek in Z-richting kan opnemen.
Relatie tussen lasproces en Z-belasting
Het gekozen lasproces beïnvloedt de thermische belasting van het materiaal.
Processen zoals TIG-lassen of lassen met elektroden kunnen, afhankelijk van stroomsterkte en lassnelheid, een hoge warmte-inbreng veroorzaken. Hoe groter de inbranding en hoe dieper de lasdiepte, hoe sterker het materiaal in Z-richting wordt aangesproken.
Ook factoren zoals:
- Laslengte
- Laspositie
- Toevoegmateriaal
- Lasvoorbewerking
hebben invloed op de uiteindelijke spanningsverdeling.
De juiste grootte van de lasnaad betekent daarom niet alleen voldoende draagkracht, maar ook beheersing van warmte-inbreng zodat onnodige belasting in de dikterichting wordt vermeden.
Z-waarde bij staal en roestvast staal
Z-waarde is vooral relevant bij gewalst staal. Bij roestvast staal, zoals austenitisch roestvast staal met legeringselementen zoals nikkel, chroom en molybdeen, verschilt de microstructuur, maar ook daar kunnen spanningen in de dikterichting ontstaan.
Bij RVS delen met hoge corrosie-eisen moet niet alleen gekeken worden naar corrosiebestendigheid, maar ook naar interne spanningsopbouw. Warm scheuren en spanningsconcentraties kunnen optreden wanneer materiaalkeuze en lasontwerp niet op elkaar zijn afgestemd.
Z-waarde is geen lasinstelling
Belangrijk om te benadrukken: de Z-waarde is geen parameter van het lasproces. Zij kan niet worden aangepast via lasapparatuur of toevoegmateriaal. Het is een materiaaleigenschap die vooraf moet worden gespecificeerd.
Daarom moet in de ontwerpfase worden beoordeeld of:
- De plaatdikte dit vereist
- De constructie meerdere zware verbindingen bevat
- Hoge krimpspanningen te verwachten zijn
Binnen staalconstructies volgens EN 1090-2 wordt Z-kwaliteit daarom vaak al bij de materiaalkeuze vastgelegd.
Praktische gevolgen in constructies
Bij zware constructies, staalproducten en samengestelde verbindingen kan interne scheurvorming grote gevolgen hebben voor het uiteindelijke product. De verbinding blijft aan de buitenzijde zichtbaar correct, terwijl de sterkte intern wordt aangetast.
Dit maakt de Z-waarde een belangrijk deel van kwaliteitsborging bij:
- Complexere verbindingen
- Dikke plaatconstructies
- Dragende toepassingen
Door materiaalkeuze, juiste lasnaad en beheersing van warmte-inbreng op elkaar af te stemmen, ontstaat een verbinding die niet alleen sterk oogt, maar ook intern betrouwbaar is.
Samengevat
Z-waarde lassen maakt duidelijk dat lassen meer is dan het verbinden van delen via een zichtbare lasnaad. Inbranding en krimp brengen spanningen met zich mee die door de dikte van het materiaal werken. De Z-kwaliteit bepaalt of het materiaal deze belasting kan opnemen zonder interne scheurvorming.
Voor zware constructies en dikke plaat is de Z-waarde geen detail, maar een essentiële eigenschap van het materiaal. Door hier in ontwerp en uitvoering rekening mee te houden, ontstaat een krachtige en duurzame lasverbinding.
