Iedereen die ooit een circuitauto heeft gehad, heeft waarschijnlijk wel eens aluminium vervaardigd. Of het nu een eenvoudige, met de hand gevormde beugel was of een complexere structuur, de lage kosten van aluminium, de gemakkelijke beschikbaarheid in grote dozen, de hoge sterkte-gewichtsverhouding en de meestal goedaardige aard maken het tot het perfecte materiaal voor zelfs de beginnende fabrikant.
Zelftappende schroeven
Laten we eerlijk zijn: als er geen zelftappende schroeven waren geweest, zou er waarschijnlijk geen amateur-motorsporthobby zijn geweest. Zelftappers zijn de kabelbinders en ducttape van de hardwarewereld, en hun low-tech effectiviteit heeft ons uit menig probleem gehaald.
Maar hun eenvoud kan ook hun zwakte zijn. De schroefdraden van zelftappende schroeven werken met een vrij grove spoed tegen het werkmateriaal, dus in dunnere materialen krijgt elke draad niet veel aandacht. Voor het bevestigen van dunne materialen aan dikkere materialen werken ze beter.
Onder deze noemer plaatsen we ook gewone plaatschroeven met een apart geboord gaatje, maar wie heeft er nou tijd om twee verschillende boren te pakken als je schroef zelf al een gat kan maken?
Pluspunten: Eenvoudige sluiting met één handeling. Goedkoop en overvloedig. Sterke schuifweerstand. Kan worden gebruikt om ongelijksoortige materialen te bevestigen. Kan worden gebruikt als “blinde” sluiting (waarbij u geen toegang heeft tot de achterkant van de sluiting). Gemakkelijk verwijderbaar.
Nadelen: De sterkte is sterk afhankelijk van de materiaaldikte en is onder de beste omstandigheden niet enorm. Voor maximale verbindingssterkte moet het dikste materiaal uit de buurt van de schroefkop zijn. Niet rotatiebestendig en rotatie kan losraken veroorzaken. Creëert een scherp, klein ding aan de andere kant van het gewricht. Verwijderen is mogelijk, maar elke toepassing verzwakt het gat een beetje. Het gat moet de juiste maat hebben.
Best voor: Noodreparaties, niet-bedrijfskritieke of weinig sterke constructies, tijdelijke bevestiging tijdens de montage, als u het net heeft opgegeven.
Aluminium klinknagels
Klinknagels zijn de zelftappers van de stijlvolle persoon, en veel geschikter (en mooier) voor permanente constructies. Bij gebruik met een steunring plaatst de klinknagel de belasting van de verbinding op de voorkant van het materiaal, in plaats van te vertrouwen op de buigkracht van het materiaal om de schroefdraden vast te houden, zoals bij een plaatmetaalschroef.
En die steunringen zijn behoorlijk belangrijk. Klinknagels kunnen worden gebruikt als “blinde” bevestigingsmiddelen voor het bevestigen van werkstukken die slechts aan één kant toegankelijk zijn, maar door hun aard als ductiele, vervormbare objecten zijn ze inherent gevoelig voor uiteindelijk losraken onder belasting.
En hoewel klinknagels over het algemeen snel en gemakkelijk te gebruiken zijn, is het toepassen van best practices vooral belangrijk om de sterkst mogelijke verbinding te krijgen. Het kiezen van de juiste klinknagellengte voor de verbinding is van cruciaal belang. Vuistregel: De lengte van de klinknagel moet gelijk zijn aan de totale gatdiepte (inclusief eventuele sluitring), plus 1,5 keer de diameter van de klinknagel. Niet dat we ooit zouden aanraden om de verkeerde hardware voor een project te gebruiken, maar als je ooit in de problemen zit, is iets te lang beter dan iets te kort.
Ook zal bij het bevestigen van materialen met verschillende hardheid de sterkste verbinding worden bereikt wanneer de kop (gereedschapuiteinde) van de klinknagel op het zachtere van de twee materialen wordt geplaatst.
Pluspunten: Uitstekende sterkte, afgewerkt uiterlijk, kan blind worden geïnstalleerd, direct verkrijgbaar. Breidt uit om in het gat te passen.
Nadelen: Vereist meerdere bewerkingen (boren, uitlijnen, klinknagelen). Zeer variabele voegsterkte afhankelijk van de toepassing (materiaaldikte, gebruik van ringen, etc.). Maakt rotatie mogelijk. Kan zachte materialen samendrukken en vervormen. Complexere verwijdering, maar verwijdering heeft over het algemeen geen invloed op het werkstuk.
Best voor: Lichtgewicht constructies die niet gedemonteerd hoeven te worden voor onderhoud. Gewrichten die veel trillingen zullen ervaren. (Bevestigingen met schroefdraad hebben de neiging los te komen onder trillingsbelasting; klinknagels zijn trillingsbestendiger, maar zijn niet zo goed bestand tegen schokbelastingen als bevestigingsmiddelen met schroefdraad.)
Geschroefde verbindingen
Een boutverbinding met een schroefdraadbevestiging en een moer is de ultieme niet-gelaste verbinding voor aluminium of enig ander bewerkbaar materiaal. Over het algemeen is een op de juiste manier aangebrachte boutverbinding net zo sterk of sterker dan het materiaal eromheen bij gebruik in plaat- of dunne plaattoepassingen. Bouten van de juiste maat en constructie hebben een uitstekende trek- en schuifweerstand en zijn gemakkelijk verwijderbaar zonder blijvend effect op het werkstuk.
Maar boutverbindingen hebben hun nadelen. Ten eerste moet de verbinding fysiek worden geconfigureerd, zodat een boutverbinding mogelijk is. Meestal betekent dit twee vlakke, evenwijdige oppervlakken aan weerszijden van de verbinding met goed contact daartussen. Voor stootverbindingen of alles zonder vlakke pasvlakken zijn bouten meestal niet de oplossing.
Bovendien zijn alle bevestigingsmiddelen met schroefdraad gevoelig voor losraken door trillingen. Dit kan worden bestreden met chemische schroefdraadborgmiddelen en trillingsbestendige ringen zoals Nord-Locks, maar het is nog steeds een overweging in omgevingen met veel trillingen.
Pluspunten: Sterke, eenvoudige, gemakkelijk verkrijgbare hardware. Zeer berekenbare sterkte. Verwijderbaar. Gewrichtsspanning kan met hoge nauwkeurigheid worden gecontroleerd.
Nadelen: Vereist toegang tot beide zijden van het gewricht. Veel gewicht vergeleken met schroeven of klinknagels. Gevoelig voor trillingen, vooral als het gat niet op de juiste maat is geruimd.
Best voor: Maak bouten en moeren uw eerste keuze voor elke mechanische bevestiging en beoordeel vervolgens of ze echt zijn wat u nodig heeft of in elke situatie kunt gebruiken.
Solderen en solderen
Solderen en solderen zijn vergelijkbare processen. Beide verbinden metalen via media die smelten en zich hechten aan aangrenzende oppervlakken voordat ze stollen – allemaal zonder de basismetalen te smelten. Het onderscheid heeft vooral betrekking op de temperatuur.
Solderen is in wezen een vorm van solderen bij lage temperatuur. Meestal wordt er gebruik gemaakt van een vulmateriaal dat smelt onder de 450 graden, terwijl bij hardsolderen een materiaal wordt gebruikt dat boven die temperatuur smelt. In het geval van aluminium smelt het meeste soldeermateriaal rond de 800-900 graden, wat nog steeds een paar honderd graden lager is dan het smeltpunt van aluminium.
Je ziet meteen de voordelen van solderen: het is een niet-destructief proces dat de delen die het verbindt intact houdt. Zie het als metaalachtige hete lijm en je bent op de goede weg.
Door hardsolderen kunnen ook ongelijksoortige metalen met elkaar worden verbonden. Koper op aluminium plakken? Aluminium naar staal? Staal naar wolfraam? Het is allemaal mogelijk met solderen, en de kans is groot dat je een kookgerei, een fiets of een vuurwapen hebt dat gebruik maakt van een of meer van dergelijke verbindingen.
Deskundigen zullen op en neer zweren dat een goed gesoldeerde verbinding net zo sterk is als de basismetalen die hij verbindt, maar het woord ‘goed’ doet een kavel van zwaar tillen in die zin. Goed solderen – vooral bij aluminium – is een ongelooflijk kieskeurig proces dat chirurgische reinheid, een nultolerantie-aanpassing en een heilig geduld vereist om die verbindingen te verkrijgen die zo sterk zijn als het basismetaal. Het komt niet zelden voor dat je een klodder soldeerstaaf krijgt die gewoon van het gewricht valt, terwijl je vloekt over de tv-reclame op de late avond omdat deze er zo gemakkelijk uitziet.
Fotografiekrediet: Cyfac
Pluspunten: Kan ongelijksoortige metalen verbinden. Vereist geen specialer gereedschap dan een zaklamp. Goedkope materialen. Sterke gewrichten als je het goed doet.
Nadelen: Sterke gewrichten alleen als je het goed doet, veel moeilijker dan het op tv lijkt. Vereist een nauwgezette voorbereiding en precisie van het oppervlak om de beste verbindingen te vormen.
Best voor: Niet-veiligheidsgerelateerde constructies met veel overlap op de verbindingen, buisverbindingen, paneelverlijming, dunne materialen waarbij lassen te destructief zou kunnen zijn voor het werkstuk.
MIG-lassen
Een van de lastigere aspecten van het lassen van aluminium zijn de thermische eigenschappen. In tegenstelling tot staal, dat een breed temperatuurbereik bestrijkt, van gloeiend heet tot zacht en vloeibaar tot supervloeibare vloeistof die door je schoen smelt, doet aluminium dat allemaal binnen een veel compacter temperatuurvenster. Aluminium absorbeert ook veel sneller warmte en geeft deze vervolgens veel sneller af dan staal, wat betekent dat de fysieke eigenschappen van het stuk waarmee u werkt daadwerkelijk veranderen tijdens het lasproces.
Nergens is dit meer merkbaar dan bij MIG-lassen. Net als bij staal wordt bij het MIG-lassen van aluminium gebruik gemaakt van een lasdraad die in de verbinding wordt gevoerd en tegelijkertijd veel elektriciteit aardt, waardoor een zeer hete boog ontstaat die een gesmolten plas in het werkstuk produceert. Deze gesmolten plas wordt langs de verbinding bewogen terwijl hij door de toevoegdraad wordt gevoed om een lasverbinding te vormen die sterk en toch, dankzij de snelle afkoeling, ook bros is, dus niet het beste voor situaties met veel trillingen.
In tegenstelling tot staal vereist aluminium MIG-lassen puur argon in plaats van een argon/CO2-mengsel, en de zachtere aluminiumdraad wordt meestal via een spoelpistool naar de lastoorts gevoerd, zodat de draad niet zo ver hoeft te duwen. Maar afgezien daarvan zijn de basisprincipes van MIG-lassen van staal en aluminium vergelijkbaar.
Behalve dat ze dat niet zijn. Zoals we eerder vermeldden, kan het thermische profiel van aluminium MIG-lassen soms frustrerend maken. Omdat het zoveel sneller en agressiever smelt dan staal, moeten uw lasnaden doorgaans veel sneller bewegen dan bij staal. In sommige gevallen zo snel dat je niet goed in de gesmolten plas kunt kijken. Je moet dus je las uitlijnen, je boog slaan en er met grote precisie doorheen bewegen, vooral op basis van je spiergeheugen, omdat je er niet echt doorheen kunt kijken zoals je kunt met langzamer smeltend staal.
Dan is er nog het feit dat aluminium tijdens het proces zeer snel warmte absorbeert, wat betekent dat uw laspassage niet alleen snel moet zijn, maar ook moet versnellen. Anders zal het einde van de las veel te heet zijn vergeleken met het begin.
MIG-lassen kan frustrerend zijn, maar als je het eenmaal onder de knie hebt, is het leuk en lonend. En het beste van alles is dat het kan worden gedaan met goedkope MIG-machines. De MIG 175 van Eastwood kan worden besteld met een spoelpistool voor ongeveer $ 500. Wissel de draden en het gas om en je bent binnen een paar minuten aan het lassen met staal.
Foto met dank aan USAF/Elizabeth Baker
Pluspunten: Lage kosten in vergelijking met andere lasmethoden. Zeer leerzaam als je weet hoe je moet MIG-staal. Snel. Een echte moleculaire verbinding.
Nadelen: Het lassen van aluminium met verschillende diktes kan lastig zijn met een hoofdletter T. Niet de mooiste lassen ter wereld, zelfs niet voor ervaren operators. Over het algemeen meedogenloos ten opzichte van MIG-lassen met staal. Broze verbinding.
Best voor: Beginnende aluminiumlassers die hun staallasvaardigheden kunnen aanpassen aan het nieuwe materiaal.
TIG-lassen
Als we aan gelaste aluminium verbindingen denken, denken we meestal aan TIG-lassen. Die stapel perfect uitgelijnde dubbeltjes (of munten van verschillende denominaties, afhankelijk van je vaardigheidsniveau) op de kruising van twee stukken metaal is een iconisch beeld, en met goede reden: goede TIG-verbindingen zijn sterk en duurzaam, en zelfs waardeloze TIG-verbindingen zijn behoorlijk goed. Een stuntelige beginneling met een TIG kan waarschijnlijk een sterker gewricht maken dan een stuntelige beginneling met een MIG, hoewel we niet aanraden om die gewrichten aan iemands veiligheid toe te vertrouwen.
Net als MIG-lassen smelt TIG-lassen het gebied bij de verbinding en laat het vervolgens hervormen nadat er een smeltend vulmiddel in is gegoten. Maar in tegenstelling tot MIG geeft TIG u veel meer controle over de hoeveelheid en het aanbrengpunt van de warmte die de verbinding binnendringt. Met TIG brengt u een boog tot stand van de toorts met wolfraampunt naar de werkstukken en regelt u vervolgens de stroomsterkte (en dus de hitte) van die boog in realtime tijdens het lasproces. Het verbinden van materialen met verschillende diktes wordt dus veel eenvoudiger, net als het werken met dunne materialen die door een MIG-lasser eenvoudigweg zouden worden uitgewist.
Als het klinkt als een complex proces, dan is dat omdat het dat ook is. Bij TIG-lassen moet de operator de boog in stand houden met de toorts in de ene hand, de vulstaaf met de andere hand aanbrengen en de kracht regelen met een voetpedaal. Er gebeurt veel, maar het voordeel is dat je het tempo redelijk nauwkeurig kunt bepalen.
Foto met dank aan: USAF/Aaon Jenne
Pluspunten: Ondanks de complexiteit is TIG redelijk beginnersvriendelijk, vooral omdat het op een intuïtieve manier werkt en erg langzaam is. Maakt sterke, kneedbare, mooie gewrichten. Kan materialen met verschillende diktes verbinden.
Nadelen: Duurder dan MIG, hoewel de prijzen dalen en goede TIG-machines verkrijgbaar zijn voor minder dan $ 1000. Vereist veel verbruiksartikelen. Langzaam, moeizaam proces. Hoe goed je ook denkt dat je bent, er zijn honderden mensen op Instagram die veel beter zijn dan jij.
Best voor: Projecten die een hoge mate van precisie vereisen. Mensen met geduld.
