I industrialiserede lande med avancerede udstyrsindustrier kommer cirka 50 % af den samlede produktionsværdi fra svejserelaterede virksomheder. For at forbedre markedskonkurrenceevnen kræver producenterne i stigende grad højere produktionseffektivitet og lavere produktomkostninger. For at forbedre svejseeffektiviteten anvendes forskellige tilgange, såsom brug af ekstraordinære svejseparametre,hybrid svejsning, flertråds- eller flerbuesvejsning, og forbedrede svejsetråde kan anvendes. Disse avancerede svejseprocesser har forbedret svejseproduktionens effektivitet betydeligt, opnået bred anvendelse og ydet vigtige bidrag tilavanceret svejseteknologi.

Med den hurtige udvikling af videnskab og teknologi i det 21. århundrede har højeffektiv svejsning fået stigende opmærksomhed og er blevet en udviklingstendens inden for forskning og anvendelse af svejseteknologi både nationalt og internationalt. Tidligere var forbedringer af svejsematerialer hovedfokus inden for højeffektiv svejsning. I de senere år har forbedringen af ​​svejseautomation fremmet udviklingen af ​​højeffektiv svejseteknologi og højhastighedssvejsning ellersvejsning med høj aflejringshastigheder blevet den fremtidige udviklingsretning. Den såkaldte "højeffektiv svejseteknologi" refererer i bund og grund til en samling af teknologier såsom højhastighedssvejsning, svejsning med høj aflejringshastighed og svejsning med høj svejseeffektivitet.

(1) Tilgange til forbedring af svejseeffektiviteten

Forbedring af svejseproduktionens effektivitet omfatter to aspekter: det ene er svejsning med høj aflejringshastighed, der sigter mod at øge smeltehastigheden af ​​svejsematerialer, hvilket kræver smeltning af flere svejsematerialer pr. tidsenhed, primært anvendt til tykpladesvejsning med en aflejringshastighed på op til 30 kg/t; det andet er højhastighedssvejsning, der sigter mod at øge svejsehastigheden, hvis grundlæggende udgangspunkt er at øge svejsestrømmen, samtidig med at svejsehastigheden øges for at opretholde svejsevarmetilførslen nogenlunde uændret, primært anvendt til tyndpladesvejsning med en svejsehastighed, der er omkring 3-8 gange højere end almindelig CO₂-gasbeskyttet svejsning.

Ud fra den nuværende forsknings-, udviklings- og produktionssituation er der følgende tilgange til at forbedre svejseproduktionens effektivitet:

• Forbedr den maksimale trådsmeltehastighed ved hjælp af forskellige kombinationer af beskyttelsesgasser for at øge svejseaflejringshastigheden.
• Brug hybride varmekilder til at forbedre svejseeffektiviteten, såsom laser-buehybridsvejsning, laser-plasmabuehybridsvejsning osv.
• Brug flertrådstilførsel eller varmtrådstilførsel for at forbedre svejseproduktionens effektivitet, såsom dobbelttråds (eller flertråds) gasskærmsvejsning, flertråds pulversvejsning, varmtråds gasskærmsvejsning osv.
• Udnyt de unikke kemiske egenskaber ved aktive elementer til at forbedre lysbuens indtrængningsevne, reducere svejsningens tværsnit og forbedre svejseeffektiviteten, såsom A-TIG-svejsning, A-laserprocessen osv.
• Reducer sporstørrelsen for at mindske svejsningens tværsnitsareal og reducere mængden af ​​aflejret metal, f.eks. ved svejsning med smalle spaltepladser.
• Brug specielle udgangsbølgeformer fra svejsestrømkilder for at øge svejsehastigheden.

I øjeblikket er den internationale definition afhøjeffektiv metalaktiv gas (MAG) svejsning(se DVS-nr. 0909-1) er: for en tråd med en diameter på 1,2 mm kaldes MAG-svejsning med en trådfremføringshastighed på over 15 m/min eller en aflejringshastighed på over 8 kg/t højeffektiv MAG-svejsning. Aflejringseffektiviteten for nogle højeffektive MAG-svejsninger kan nå op på 20 kg/t.

(2) Højeffektive MAG-svejsematerialer

Blandt de mest anvendte metoder til at forbedre aflejringseffektiviteten ved MAG-svejsning er i øjeblikket at erstatte massive tråde med fluxfyldte tråde til svejsning. Brug af metalfyldte tråde med jernpulver kan øge aflejringseffektiviteten med mere end 50 % sammenlignet med massive tråde. Derudover kan justering af beskyttelsesgassens sammensætning forbedre trådens aflejringseffektivitet betydeligt.

• Massive tråde er egnede til diametre på 1,0-1,2 mm. For tynde tråde er vanskelige at tilpasse sig til højhastighedstrådfremføring på grund af utilstrækkelig stivhed; mens tråde med en diameter større end 1,2 mm ikke let kan producere stabil roterende lysbueoverførsel, selv under høj strøm.
• Fluxfyldte rørtråde kan have diametre på 1,2-1,6 mm. Både metalfyldte og slaggedannende fluxfyldte rørtråde kan opnå højeffektiv MAG-svejsning med store svejseparametre. Især for metalfyldte rørtråde kan trådens smeltehastighed nå op på 9,6 kg/t på grund af den høje fyldningshastighed af metalpulver (op til 45 %), når der anvendes en metalfyldt rørtråd med en diameter på 1,6 mm og svejseparametre på 380A svejsestrøm og 38V svejsespænding.

Dråbeoverføringen af ​​metalfyldte tråde ligner den for massive tråde. Fluxfyldte tråde kan svejses i form af konventionel sprøjteoverføring og højhastigheds-kortslutningsoverføring, men kan ikke producere roterende lysbueoverføring. Den maksimale trådfremføringshastighed for rutile fluxfyldte tråde kan nå 30 m/min, og den øvre grænse for trådfremføringshastigheden for basiske fluxfyldte tråde er omkring 45 m/min, med en trådsmeltehastighed på op til 20 kg/t.

(3) Typer af dråbeoverførsel ved højeffektiv MAG-svejsning

Ved konventionel MAG-svejsning ændrer dråbeoverføringsformen sig, når svejsestrømmen stiger, fra kortslutningsoverføring, kugleoverføring til sprøjteoverføring. For at sikre god svejsedannelse er grænsestrømmen for dråbe-sprøjteoverføring omkring 400 A.

Ved omfattende udnyttelse af de fysiske egenskaber ved flerkomponentbeskyttelsesgasser og passende øgning af trådens forlængelse kan trådens smeltehastighed øges betydeligt i højstrøms- og højspændingsområdet for ukonventionel MAG-svejsning, og samtidig undergår dråbeoverføringsmorfologien også væsentlige ændringer. Dens grundlæggende former er: almindelig sprøjteoverføring, højhastigheds kortslutningsoverføring, roterende sprøjteoverføring og højhastigheds sprøjteoverføring.

• Almindelig sprøjteoverføringsbueInden forhøjhastighedssvejsning, trådfremføringshastigheden for sprøjteoverføringsbuen er i området 15-20 m/min.
• Højhastigheds kortslutningsoverførselsbueKortslutningsoverføring med høj hastighed opnås ved at reducere svejsespændingen og øge tørstrækningen inden for trådhastighedsområdet på 15-20 m/min. På grund af stigningen i tørstrækningen til 40 mm blødgøres trådenden og begynder at rotere med en forskydning på 1-2 mm fra trådaksen. Den roterende trådende producerer periodisk kortslutningsoverføring på begge sider af svejsningen.
• Roterende sprøjteoverføringsbueRoterende lysbue genereres, når trådenden blødgøres af høj strøm og afbøjes af lysbuekraften. For tråde med en diameter på 1-2 mm skal trådfremføringshastigheden nå 25 m/min eller højere, og den tilsvarende minimumssvejsestrøm er omkring 450 A. Den samlede afvigelse af trådens frie ende fra trådens akse er flere millimeter, hvilket kan observeres med det blotte øje under svejsning.
• Højhastigheds sprøjteoverføringsbueDet er karakteriseret ved aksial overførsel af dråber, med en trådfremføringshastighed på over 20 m/min, og dråbestørrelsen er omtrent lig med tråddiameteren. Sammenlignet med den en-til-en overførsel af dråber i buen har denne proces den bedste effekt. Dråbeseparationsprocessen gentages på samme måde, og en smal, koncentreret og blændende plasmastråle er karakteristisk for højhastigheds-sprøjteoverføringsbuen. Når den blødgjorte trådende går ned, aftager buelængden, og plasmabuesøjlen udvides, og derefter dannes en væskebro mellem den smeltede dråbe og trådenden. Væskebroen komprimeres kontinuerligt under påvirkning af elektromagnetisk sammentrækningskraft, hvilket gør buen bredere. Når broen mellem trådenden og dråben bliver lille nok, dannes plasma omkring broen. I det øjeblik broen brister, genantændes højhastigheds-sprøjteoverføringsbuen og danner en smal og koncentreret plasmastråle. Ved højhastigheds-sprøjteoverføringsbuen kan svejseroden ikke fyldes helt med smeltet metal på grund af den dybe, men smalle penetrationsform.