В индустриализираните страни с развити индустрии за производство на оборудване, приблизително 50% от общата стойност на продукцията идва от предприятия, свързани със заваряването. За да повишат конкурентоспособността на пазара, производителите все повече изискват по-висока производствена ефективност и по-ниски разходи за продукти. За да се подобри ефективността на заваряването, се използват различни подходи, като например използване на извънредни параметри на заваряване,хибридно заваряване, многожилно или многодъгово заваряване и могат да се използват подобрени заваръчни телчета. Тези усъвършенствани процеси на заваряване значително подобриха ефективността на заваръчното производство, придобиха широко приложение и допринесоха значително заусъвършенстване на заваръчната технология.

С навлизането в 21-ви век, с бързото развитие на науката и технологиите, високоефективното заваряване получава все по-голямо внимание и се превръща в тенденция в развитието на заваръчните технологии както в страната, така и в чужбина. Преди това, при високоефективното заваряване, основният фокус беше върху подобренията в заваръчните материали. През последните години, подобряването на автоматизацията на заваряването насърчи развитието на високоефективни заваръчни технологии и високоскоростно заваряване или...заваряване с висока скорост на отлаганесе превърна в бъдеща посока на развитие. Така наречената „високоефективна технология за заваряване“ по същество се отнася до съвкупност от технологии като високоскоростно заваряване, заваряване с висока скорост на отлагане и високоефективно заваряване.

(1) Подходи за подобряване на ефективността на заваряването

Подобряването на ефективността на заваръчното производство включва два аспекта: единият е заваряване с висока скорост на отлагане, насочено към увеличаване на скоростта на топене на заваръчните материали, което изисква топене на повече заваръчни материали за единица време, използвано главно за заваряване на дебели плочи, със скорост на отлагане до 30 kg/h; другият е високоскоростно заваряване, насочено към увеличаване на скоростта на заваряване, чиято основна отправна точка е увеличаване на заваръчния ток, като същевременно се увеличава скоростта на заваряване, за да се поддържа вложената топлина при заваряване приблизително непроменена, използвано главно за заваряване на тънки плочи, със скорост на заваряване около 3-8 пъти по-висока от тази при обикновеното заваряване с CO₂ защитен газ.

От настоящата ситуация в научноизследователската и развойна дейност и производствените приложения, съществуват следните подходи за подобряване на ефективността на заваръчното производство:

• Подобрете максималната скорост на топене на телта чрез различни комбинации от защитни газове, за да увеличите скоростта на заваряване.
• Използвайте хибридни източници на топлина за подобряване на ефективността на заваряването, като например хибридно лазерно-дъгово заваряване, хибридно лазерно-плазмено дъгово заваряване и др.
• За подобряване на ефективността на заваръчния процес използвайте многожилно (или многожилно) заваряване в защитна газова среда, многожилно подфлюсово заваряване, заваряване с гореща тел в защитна газова среда и др.
• Използвайте уникалните химични свойства на активните елементи, за да подобрите способността за проникване на дъгата, да намалите размера на напречното сечение на заваръчния шев и да подобрите ефективността на заваряване, като например A-TIG заваряване, A-лазерен процес и др.
• Намалете размера на канала, за да намалите площта на напречното сечение на заваръчния шев и да намалите количеството на отложения метал, например чрез заваряване с тясна празнина.
• Приемете специални изходни вълнови форми на източниците на заваръчна енергия, за да увеличите скоростта на заваряване.

В момента международното определение зависокоефективно заваряване с метал с активен газ (MAG)(виж DVS-No.0909-1) е: за тел с диаметър 1,2 мм, MAG заваряване със скорост на подаване на телта над 15 м/мин или скорост на отлагане по-голяма от 8 кг/ч се нарича високоефективно MAG заваряване. Ефективността на отлагане при някои високоефективни MAG заварявания може да достигне 20 кг/ч.

(2) Високоефективни MAG заваръчни материали

В момента, сред средствата за подобряване на ефективността на отлагане при MAG заваряване, широко използваният е замяната на плътните телове с флюсови телове за заваряване. Използването на метални телове с железен прах може да увеличи ефективността на отлагане с повече от 50% в сравнение с плътните телове. Освен това, регулирането на състава на защитния газ може значително да подобри ефективността на отлагане на телта.

• Плътните телове са подходящи за диаметри от 1,0-1,2 мм. Твърде тънките телове са трудни за адаптиране към високоскоростно подаване на тел поради недостатъчна твърдост; докато телове с диаметър по-голям от 1,2 мм не са лесни за създаване на стабилен пренос на въртяща се дъга дори при висок ток.
• Флюсовите телчета могат да имат диаметър от 1,2-1,6 мм. Както металните, така и шлакообразуващите флюсови телчета могат да постигнат високоефективно MAG заваряване с големи параметри на заваряване. Особено при металните телчета, поради високата степен на запълване с метален прах (до 45%), при използване на метална тел с диаметър 1,6 мм, параметри на заваряване от заваръчен ток 380 A и напрежение 38 V, скоростта на топене на телта може да достигне 9,6 кг/ч.

Преносът на капки при металните сърцевини е подобен на този при плътните сърцевини. Флюсовите сърцевини могат да се заваряват чрез конвенционално пръскане и високоскоростно късо съединение, но не могат да осъществят ротационно дъгово пренасяне. Максималната скорост на подаване на телта при рутиловите сърцевини може да достигне 30 м/мин, а горната граница на скоростта на подаване на телта при основните сърцевини е около 45 м/мин, със скорост на топене на телта до 20 кг/ч.

(3) Видове пренос на капки при високоефективно MAG заваряване

При конвенционалното MAG заваряване, с увеличаване на заваръчния ток, формата на капков трансфер се променя от късо съединение, глобуларен трансфер до струен трансфер. При условие че се осигури добро образуване на заваръчния шев, граничният ток за капков струен трансфер е около 400A.

При високоскоростно MAG заваряване, чрез цялостно използване на физичните свойства на многокомпонентните защитни газове и подходящо увеличаване на удължението на телта, скоростта на топене на телта може да се увеличи значително в диапазона на висок ток и високо напрежение на неконвенционалното MAG заваряване, като същевременно морфологията на капковия трансфер също претърпява съществени промени. Основните му форми са: обикновен спрей трансфер, високоскоростен късо съединение трансфер, ротационен спрей трансфер и високоскоростен спрей трансфер.

• Обикновена дъга за пренасяне на спрейВ областта нависокоскоростно заваряване, скоростта на подаване на телта на дъгата за пулверизиране е в диапазона 15-20 м/мин.
• Високоскоростна дъга за прехвърляне на късо съединениеВисокоскоростна дъга с късо съединение се получава чрез намаляване на заваръчното напрежение и увеличаване на сухото удължение в диапазона на скоростта на подаване на телта от 15-20 м/мин. Поради увеличаването на сухото удължение до 40 мм, краят на телта омеква и започва да се върти, с отместване от 1-2 мм спрямо оста на телта. Въртящият се край на телта създава периодично късо съединение от двете страни на заваръчния шев.
• Въртяща се дъга за пренасяне на спрейВъртяща се дъга се генерира, когато краят на телта се омекоти от висок ток и се отклони от силата на дъгата. За тел с диаметър 1-2 мм, скоростта на подаване на телта трябва да достигне 25 м/мин или по-висока, а еквивалентният минимален заваръчен ток е около 450 А. Общото отклонение на свободния край на телта от оста на телта е няколко милиметра, което може да се наблюдава с просто око по време на заваряване.
• Високоскоростна дъга за пренос на спрейХарактеризира се с аксиално пренасяне на капчици, със скорост на подаване на телта над 20 м/мин, а размерът на капчиците е приблизително равен на диаметъра на телта. В сравнение с пренасянето на капчици една по една в дъгата, този процес има най-добър ефект. Процесът на разделяне на капчиците се повтаря по същия начин и тесен, концентриран и ослепителен плазмен лъч е характеристика на високоскоростната дъга за пренос на спрей. Когато омекналият край на телта се спусне, дължината на дъгата намалява и плазмената колона на дъгата се разширява, след което се образува течен мост между разтопената капка и края на телта. Течният мост се компресира непрекъснато под действието на електромагнитна сила на свиване, което прави дъгата по-широка. Когато мостът между края на телта и капката стане достатъчно малък, около моста се образува плазма. В момента, в който мостът се счупи, високоскоростната дъга за пренос на спрей се възпламенява отново, образувайки отново тясна и концентрирана плазмена струя. При високоскоростната дъга за пренос на спрей, поради дълбоката, но тясна форма на проникване, коренът на заваръчния шев не може да бъде напълно запълнен с разтопен метал.