U industrijaliziranim zemljama s naprednom industrijom proizvodnje opreme, otprilike 50% ukupne vrijednosti proizvodnje dolazi iz poduzeća povezanih sa zavarivanjem. Kako bi povećali konkurentnost na tržištu, proizvođači sve više zahtijevaju veću učinkovitost proizvodnje i niže troškove proizvoda. Za poboljšanje učinkovitosti zavarivanja koriste se različiti pristupi poput korištenja izvanrednih parametara zavarivanja,hibridno zavarivanje, višežično ili višelučno zavarivanje, a mogu se primijeniti i poboljšane žice za zavarivanje. Ovi napredni postupci zavarivanja značajno su poboljšali učinkovitost proizvodnje zavarivanja, stekli široku primjenu i dali važan doprinosunapređenje tehnologije zavarivanja.

Ulaskom u 21. stoljeće, s brzim razvojem znanosti i tehnologije, visokoučinkovito zavarivanje dobilo je sve veću pozornost i postalo je trend razvoja u istraživanju i primjeni tehnologije zavarivanja, kako u zemlji tako i u inozemstvu. Prije su se u visokoučinkovitom zavarivanju glavni fokus stavljao na poboljšanja materijala za zavarivanje. Posljednjih godina, poboljšanje automatizacije zavarivanja potaknulo je razvoj visokoučinkovite tehnologije zavarivanja, a brzo zavarivanje ili...zavarivanje visokom brzinom taloženjapostao je budući smjer razvoja. Takozvana „tehnologija zavarivanja visoke učinkovitosti“ u biti se odnosi na skup tehnologija kao što su brzo zavarivanje, zavarivanje visokom brzinom taloženja i zavarivanje visoke učinkovitosti zavarivanja.

(1) Pristupi za poboljšanje učinkovitosti zavarivanja

Poboljšanje učinkovitosti zavarivanja uključuje dva aspekta: jedan je zavarivanje visokom brzinom taloženja usmjereno na povećanje brzine taljenja materijala za zavarivanje, što zahtijeva taljenje više materijala za zavarivanje po jedinici vremena, uglavnom se koristi za zavarivanje debelih ploča, s brzinom taloženja do 30 kg/h; drugi je zavarivanje velikom brzinom usmjereno na povećanje brzine zavarivanja, čija je osnovna polazna točka povećanje struje zavarivanja uz istovremeno povećanje brzine zavarivanja kako bi se unos topline zavarivanja održao približno nepromijenjenim, uglavnom se koristi za zavarivanje tankih ploča, s brzinom zavarivanja oko 3-8 puta većom od običnog zavarivanja u zaštitnom plinu CO₂.

Iz trenutne situacije istraživanja i razvoja te primjene u proizvodnji, postoje sljedeći pristupi za poboljšanje učinkovitosti proizvodnje zavarivanja:

• Poboljšajte maksimalnu brzinu taljenja žice različitim kombinacijama zaštitnih plinova kako biste povećali brzinu zavarivanja.
• Koristite hibridne izvore topline za poboljšanje učinkovitosti zavarivanja, kao što su hibridno lasersko-lučno zavarivanje, hibridno lasersko-plazma zavarivanje itd.
• Usvojite višežično dovodjenje ili dovod vruće žice za poboljšanje učinkovitosti zavarivanja, kao što je dvožično (ili višežično) zavarivanje u zaštiti plina, višežično zavarivanje pod praškom, zavarivanje vrućom žicom u zaštiti plina itd.
• Iskoristite jedinstvena kemijska svojstva aktivnih elemenata za poboljšanje sposobnosti prodiranja luka, smanjenje veličine poprečnog presjeka zavara i poboljšanje učinkovitosti zavarivanja, kao što su A-TIG zavarivanje, A-laserski postupak itd.
• Smanjite veličinu žlijeba kako biste smanjili površinu poprečnog presjeka zavara i smanjili količinu nanesenog metala, kao što je zavarivanje s uskim razmakom.
• Usvojite posebne izlazne valne oblike izvora zavarivanja kako biste povećali brzinu zavarivanja.

Trenutno, međunarodna definicijavisokoučinkovito zavarivanje metalom aktivnim plinom (MAG)(vidi DVS-br. 0909-1) je: za žicu promjera 1,2 mm, MAG zavarivanje s brzinom dodavanja žice većom od 15 m/min ili brzinom nanošenja većom od 8 kg/h naziva se visokoučinkovito MAG zavarivanje. Učinkovitost nanošenja nekih visokoučinkovitih MAG zavara može doseći 20 kg/h.

(2) Visokoučinkoviti MAG materijali za zavarivanje

Trenutno, među načinima poboljšanja učinkovitosti nanošenja MAG zavarivanja, široko korišteno je zamjena punih žica žicama s fluksnom jezgrom za zavarivanje. Korištenje žica s metalnom jezgrom i željeznim prahom može povećati učinkovitost nanošenja za više od 50% u usporedbi s punim žicama. Osim toga, podešavanje sastava zaštitnog plina može značajno poboljšati učinkovitost nanošenja žice.

• Pune žice su prikladne za promjere od 1,0-1,2 mm. Pretanke žice je teško prilagoditi brzini dodavanja žice zbog nedovoljne krutosti; dok žice promjera većeg od 1,2 mm nije lako proizvesti stabilan prijenos rotirajućeg luka čak ni pod visokom strujom.
• Žice s punjenom žicom mogu imati promjere od 1,2-1,6 mm. I punjene žice s metalnom žicom i punjene žice koje stvaraju trosku mogu postići visokoučinkovito MAG zavarivanje s velikim parametrima zavarivanja. Posebno kod punjenih žica s metalnom žicom, zbog visoke stope punjenja metalnim prahom (do 45%), pri korištenju punjene žice promjera 1,6 mm s parametrima zavarivanja od struje zavarivanja od 380 A i napona zavarivanja od 38 V, brzina taljenja žice može doseći 9,6 kg/h.

Prijenos kapljica kod žica s metalnom jezgrom sličan je onome kod punih žica. Žice s punjenom jezgrom mogu se zavarivati ​​konvencionalnim raspršivanjem i brzim kratkospojnim prijenosom, ali ne mogu proizvesti prijenos rotirajućim lukom. Maksimalna brzina dodavanja žice kod rutilnih punjenih žica može doseći 30 m/min, a gornja granica brzine dodavanja žice kod osnovnih punjenih žica je oko 45 m/min, s brzinom taljenja žice do 20 kg/h.

(3) Vrste prijenosa kapljica kod visokoučinkovitog MAG zavarivanja

Kod konvencionalnog MAG zavarivanja, kako se struja zavarivanja povećava, oblik prijenosa kapljica mijenja se od kratkospojnog prijenosa, preko globularnog prijenosa, do prijenosa raspršivanjem. Pod pretpostavkom osiguranja dobrog formiranja zavara, granična struja za prijenos kapljica raspršivanjem je oko 400 A.

Kod MAG zavarivanja s visokom brzinom taloženja, sveobuhvatnim korištenjem fizičkih svojstava višekomponentnih zaštitnih plinova i odgovarajućim povećanjem istezanja žice, brzina taljenja žice može se znatno povećati u rasponu visokih struja i visokih napona nekonvencionalnog MAG zavarivanja, a istovremeno se bitne promjene događaju i u morfologiji prijenosa kapljica. Njegovi osnovni oblici su: obični prijenos raspršivanjem, brzi prijenos kratkim spojem, rotirajući prijenos raspršivanjem i brzi prijenos raspršivanjem.

• Obični luk za prijenos raspršivanjaU područjubrzo zavarivanje, brzina dodavanja žice kod luka za prijenos raspršenja je u rasponu od 15-20 m/min.
• Luk kratkog spoja velike brzineBrzi prijenosni luk kratkog spoja postiže se smanjenjem napona zavarivanja i povećanjem suhog izduženja unutar raspona brzine dodavanja žice od 15-20 m/min. Zbog povećanja suhog izduženja na 40 mm, kraj žice omekšava i počinje se okretati, s pomakom od 1-2 mm od osi žice. Rotirajući kraj žice stvara periodični prijenos kratkog spoja na obje strane zavara.
• Rotirajući luk za prijenos raspršivanjaRotirajući luk nastaje kada se kraj žice omekša visokom strujom i skrene silom luka. Za žice promjera 1-2 mm, brzina dodavanja žice mora doseći 25 m/min ili više, a ekvivalentna minimalna struja zavarivanja je oko 450 A. Ukupno odstupanje slobodnog kraja žice od osi žice je nekoliko milimetara, što se može vidjeti golim okom tijekom zavarivanja.
• Luk za prijenos prskanja velikom brzinomKarakterizira ga aksijalni prijenos kapljica, s brzinom dodavanja žice većom od 20 m/min, a veličina kapljica je približno jednaka promjeru žice. U usporedbi s prijenosom kapljica jedna po jedna u luku, ovaj proces ima najbolji učinak. Proces odvajanja kapljica ponavlja se na isti način, a uski, koncentrirani i blještavi plazma snop karakteristika je brzog luka za raspršivanje. Kada se omekšani kraj žice spusti, duljina luka se smanjuje, a stupac plazma luka se širi, nakon čega se između rastaljene kapljice i kraja žice formira tekući most. Tekući most se kontinuirano komprimira pod djelovanjem elektromagnetske sile kontrakcije, što luk čini širim. Kada most između kraja žice i kapljice postane dovoljno malen, oko mosta se formira plazma. U trenutku kada se most prekine, luk za raspršivanje velike brzine ponovno se pali, ponovno formirajući uski i koncentrirani mlaz plazme. Kod brzog luka za raspršivanje, zbog dubokog, ali uskog oblika prodiranja, korijen zavara ne može se u potpunosti ispuniti rastaljenim metalom.