I industrialiserade länder med avancerad utrustningstillverkningsindustrier kommer cirka 50 % av det totala produktionsvärdet från svetsrelaterade företag. För att öka konkurrenskraften på marknaden kräver tillverkare i allt högre grad högre produktionseffektivitet och lägre produktkostnader. För att förbättra svetseffektiviteten används olika metoder, såsom att använda extraordinära svetsparametrar,hybridsvetsning, flertråds- eller flerbågssvetsning, och förbättrade svetstrådar kan användas. Dessa avancerade svetsprocesser har avsevärt förbättrat svetsproduktionens effektivitet, fått bred tillämpning och bidragit viktigt tillavancerad svetsteknik.

Inför 2000-talet, med den snabba utvecklingen av vetenskap och teknik, har högeffektiv svetsning fått allt större uppmärksamhet och har blivit en utvecklingstrend inom svetsteknikforskning och tillämpning både nationellt och internationellt. Tidigare, inom högeffektiv svetsning, var förbättringar av svetsmaterial huvudfokus. Under senare år har förbättringen av svetsautomation främjat utvecklingen av högeffektiv svetsteknik och höghastighetssvetsning ellersvetsning med hög avsättningshastighethar blivit den framtida utvecklingsriktningen. Den så kallade "högeffektiva svetstekniken" hänvisar i huvudsak till en samling tekniker som höghastighetssvetsning, svetsning med hög avsättningshastighet och svetsning med hög svetseffektivitet.

(1) Metoder för att förbättra svetseffektiviteten

Att förbättra svetsproduktionens effektivitet omfattar två aspekter: den ena är högavsättningshastighet som syftar till att öka smälthastigheten för svetsmaterial, vilket kräver smältning av fler svetsmaterial per tidsenhet, huvudsakligen används för tjockplåtssvetsning, med en avsättningshastighet på upp till 30 kg/h; den andra är höghastighetssvetsning som syftar till att öka svetshastigheten, vars grundläggande utgångspunkt är att öka svetsströmmen samtidigt som svetshastigheten ökas för att bibehålla svetsvärmetillförseln i stort sett oförändrad, huvudsakligen används för tunnplåtssvetsning, med en svetshastighet som är cirka 3-8 gånger högre än vanlig CO₂-gasskyddad svetsning.

Utifrån den nuvarande forsknings-, utvecklings- och produktionssituationen finns följande metoder för att förbättra svetsproduktionens effektivitet:

• Förbättra den maximala trådsmältningshastigheten genom olika kombinationer av skyddsgaser för att öka svetsningshastigheten.
• Använd hybridvärmekällor för att förbättra svetseffektiviteten, såsom laserbågshybridsvetsning, laserplasmabågshybridsvetsning etc.
• Använd flertrådsmatning eller varmtrådsmatning för att förbättra svetsproduktionens effektivitet, såsom gasskyddad svetsning med två trådar (eller flertrådar), pulversvetsning med flertrådar, pulverbågsvetsning med flertrådar, gasskyddad svetsning med varmtråd etc.
• Utnyttja de unika kemiska egenskaperna hos aktiva element för att förbättra bågpenetrationsförmågan, minska svetsens tvärsnittsstorlek och förbättra svetseffektiviteten, såsom A-TIG-svetsning, A-laserprocess etc.
• Minska spårstorleken för att minska svetsens tvärsnittsarea och mängden avsatt metall, till exempel vid svetsning med smala spalter.
• Använd speciella utgångsvågformer från svetsströmkällor för att öka svetshastigheten.

För närvarande är den internationella definitionen avhögeffektiv MAG-svetsning (metallaktiv gas)(se DVS-nr 0909-1) är: för en tråd med en diameter på 1,2 mm kallas MAG-svetsning med en trådmatningshastighet som överstiger 15 m/min eller en avsättningshastighet större än 8 kg/h högeffektiv MAG-svetsning. Avsättningseffektiviteten för viss högeffektiv MAG-svetsning kan nå 20 kg/h.

(2) Högeffektiva MAG-svetsmaterial

Bland de metoder som för närvarande används för att förbättra avsättningseffektiviteten vid MAG-svetsning är att ersätta solida trådar med flussfyllda rörtrådar för svetsning. Användning av metallfyllda rörtrådar med järnpulver kan öka avsättningseffektiviteten med mer än 50 % jämfört med solida trådar. Dessutom kan justering av skyddsgasens sammansättning avsevärt förbättra trådens avsättningseffektivitet.

• Massiva trådar är lämpliga för diametrar på 1,0–1,2 mm. För tunna trådar är svåra att anpassa sig till höghastighetstrådmatning på grund av otillräcklig styvhet; medan trådar med en diameter större än 1,2 mm inte lätt kan producera stabil roterande bågöverföring även under hög ström.
• Flussfyllda rörtrådar kan anta diametrar på 1,2–1,6 mm. Både metallfyllda och slaggbildande flussfyllda rörtrådar kan uppnå högeffektiv MAG-svetsning med stora svetsparametrar. Speciellt för metallfyllda rörtrådar, på grund av den höga fyllnadsgraden av metallpulver (upp till 45 %), kan trådens smälthastighet nå 9,6 kg/h vid användning av en metallfylld rörtråd med en diameter på 1,6 mm och svetsparametrar på 380A svetsström och 38V svetsspänning.

Droppmatningen av metallfyllda trådar liknar den för solida trådar. Flussfyllda trådar kan svetsas med konventionell sprutmatning och höghastighetskortslutningsmatning, men kan inte producera roterande bågmatning. Den maximala trådmatningshastigheten för rutilfyllda flussfyllda trådar kan nå 30 m/min, och den övre gränsen för trådmatningshastigheten för enkla flussfyllda trådar är cirka 45 m/min, med en trådsmältningshastighet på upp till 20 kg/h.

(3) Typer av droppöverföring vid högeffektiv MAG-svetsning

Vid konventionell MAG-svetsning, allt eftersom svetsströmmen ökar, ändras droppöverföringsformen från kortslutningsöverföring, globulär överföring till sprayöverföring. För att säkerställa god svetsbildning är gränsströmmen för droppsprayöverföring cirka 400 A.

Vid MAG-svetsning med hög depositionshastighet kan trådsmältningshastigheten ökas kraftigt inom högströms- och högspänningsområdet för okonventionell MAG-svetsning, genom att heltäckande utnyttja de fysikaliska egenskaperna hos flerkomponentsskyddsgaser och på lämpligt sätt öka trådförlängningen. Samtidigt genomgår även droppöverföringens morfologi väsentliga förändringar. Dess grundläggande former är: vanlig sprayöverföring, höghastighets kortslutningsöverföring, roterande sprayöverföring och höghastighets sprayöverföring.

• Vanlig sprayöverföringsbågeInom områdethöghastighetssvetsning, trådmatningshastigheten för sprutöverföringsbågen ligger i intervallet 15-20 m/min.
• Höghastighets kortslutningsöverföringsbågeKortslutningsöverföring med hög hastighet erhålls genom att minska svetsspänningen och öka torrförlängningen inom trådmatningshastighetsområdet 15-20 m/min. På grund av ökningen av torrförlängningen till 40 mm mjuknar trådänden och börjar rotera, med en förskjutning på 1-2 mm från trådaxeln. Den roterande trådänden producerar periodisk kortslutningsöverföring på båda sidor av svetsen.
• Roterande sprayöverföringsbågeRoterande ljusbåge genereras när trådänden mjukas upp av hög ström och avböjs av ljusbågskraften. För trådar med en diameter på 1-2 mm krävs en trådmatningshastighet på 25 m/min eller högre, och motsvarande minsta svetsström är cirka 450 A. Den totala avvikelsen mellan trådens fria ände och trådaxeln är flera millimeter, vilket kan observeras med blotta ögat under svetsning.
• Höghastighets sprayöverföringsbågeDen kännetecknas av axiell överföring av droppar, med en trådmatningshastighet som överstiger 20 m/min, och droppstorleken är ungefär lika med tråddiametern. Jämfört med den en-i-en-överföringen av droppar i bågen har denna process den bästa effekten. Droppseparationsprocessen upprepas på samma sätt, och en smal, koncentrerad och bländande plasmastråle är kännetecknande för höghastighetssprayöverföringsbågen. När den mjuknade trådänden sänks minskar båglängden och plasmabågens pelare vidgas, och sedan bildas en vätskebrygga mellan den smälta droppen och trådänden. Vätskebryggan komprimeras kontinuerligt under inverkan av elektromagnetisk kontraktionskraft, vilket gör bågen bredare. När bryggan mellan trådänden och droppen blir tillräckligt liten bildas plasma runt bryggan. I det ögonblick då bryggan brister, tänds höghastighetssprayöverföringsbågen på nytt och bildar en smal och koncentrerad plasmastråle. För höghastighetssprayöverföringsbågen, på grund av den djupa men smala penetrationsformen, kan svetsroten inte fyllas helt med smält metall.