I industrialiserte land med avansert utstyrsproduksjon kommer omtrent 50 % av den totale produksjonsverdien fra sveiserelaterte bedrifter. For å forbedre markedskonkurranseevnen krever produsenter i økende grad høyere produksjonseffektivitet og lavere produktkostnader. For å forbedre sveiseeffektiviteten brukes ulike tilnærminger, som bruk av ekstraordinære sveiseparametere,hybrid sveising, flertråds- eller flerbuesveising, og forbedrede sveisetråder kan tas i bruk. Disse avanserte sveiseprosessene har forbedret sveiseproduksjonseffektiviteten betydelig, fått bred anvendelse og gitt viktige bidrag tilfremskritt innen sveiseteknologi.

Med den raske utviklingen av vitenskap og teknologi i det 21. århundre har høyeffektiv sveising fått økende oppmerksomhet og blitt en utviklingstrend innen forskning og anvendelse av sveiseteknologi både nasjonalt og internasjonalt. Tidligere var forbedringer av sveisematerialer hovedfokuset innen høyeffektiv sveising. I de senere årene har forbedringen av sveiseautomatisering fremmet utviklingen av høyeffektiv sveiseteknologi, og høyhastighetssveising ellersveising med høy avsetningshastighethar blitt den fremtidige utviklingsretningen. Den såkalte «høyeffektive sveiseteknologien» refererer i hovedsak til en samling av teknologier som høyhastighetssveising, sveising med høy avsetningshastighet og sveising med høy sveiseeffektivitet.

(1) Tilnærminger for å forbedre sveiseeffektiviteten

Forbedring av sveiseproduksjonseffektiviteten inkluderer to aspekter: det ene er høyavsetningshastighetssveising som tar sikte på å øke smeltehastigheten til sveisematerialer, noe som krever smelting av flere sveisematerialer per tidsenhet, hovedsakelig brukt til tykkplatesveising, med en avsetningshastighet på opptil 30 kg/t; det andre er høyhastighetssveising som tar sikte på å øke sveisehastigheten, hvis grunnleggende utgangspunkt er å øke sveisestrømmen samtidig som sveisehastigheten økes for å holde sveisevarmetilførselen omtrent uendret, hovedsakelig brukt til tynnplatesveising, med en sveisehastighet som er omtrent 3-8 ganger høyere enn vanlig CO₂-gassskjermet sveising.

Fra dagens forsknings-, utviklings- og produksjonssituasjon finnes det følgende tilnærminger for å forbedre sveiseproduksjonseffektiviteten:

• Forbedre den maksimale trådsmeltehastigheten gjennom forskjellige kombinasjoner av beskyttelsesgasser for å øke sveiseavsetningshastigheten.
• Bruk hybride varmekilder for å forbedre sveiseeffektiviteten, for eksempel laserbuehybridsveising, laserplasmabuehybridsveising, osv.
• Bruk flertrådsmating eller varmtrådsmating for å forbedre sveiseproduksjonseffektiviteten, for eksempel gassskjermet sveising med to tråder (eller flertråder), pulversveising med flere tråder, gassskjermet varmtrådssveising osv.
• Utnytt de unike kjemiske egenskapene til aktive elementer for å forbedre lysbuens penetrasjonsevne, redusere sveisetverrsnittet og forbedre sveiseeffektiviteten, for eksempel A-TIG-sveising, A-laserprosess, osv.
• Reduser sporstørrelsen for å redusere sveisetverrsnittsarealet og redusere mengden avsatt metall, for eksempel ved sveising med smale spalteplasser.
• Bruk spesielle utgangsbølgeformer fra sveisestrømkilder for å øke sveisehastigheten.

For tiden er den internasjonale definisjonen avhøyeffektiv metallaktiv gass (MAG) sveising(se DVS-nr. 0909-1) er: for en tråd med en diameter på 1,2 mm kalles MAG-sveising med en trådmatingshastighet på over 15 m/min eller en avsetningshastighet på over 8 kg/t høyeffektiv MAG-sveising. Avsetningseffektiviteten til noe høyeffektiv MAG-sveising kan nå 20 kg/t.

(2) Høyeffektive MAG-sveisematerialer

Blant de mest brukte metodene for å forbedre avsetningseffektiviteten ved MAG-sveising er det å erstatte solide tråder med flussfylte rørtråder for sveising. Bruk av metallfylte rørtråder med jernpulver kan øke avsetningseffektiviteten med mer enn 50 % sammenlignet med solide tråder. I tillegg kan justering av sammensetningen av beskyttelsesgassen forbedre trådens avsetningseffektivitet betydelig.

• Massive tråder er egnet for diametre på 1,0–1,2 mm. For tynne tråder er vanskelige å tilpasse seg høyhastighets trådmating på grunn av utilstrekkelig stivhet; mens tråder med en diameter større enn 1,2 mm ikke lett produserer stabil roterende lysbueoverføring selv under høy strøm.
• Flussfylte rørtråder kan ha diametre på 1,2–1,6 mm. Både metallfylte og slaggdannende flussfylte rørtråder kan oppnå høyeffektiv MAG-sveising med store sveiseparametere. Spesielt for metallfylte rørtråder, på grunn av den høye fyllingsgraden av metallpulver (opptil 45 %), kan trådens smeltehastighet nå 9,6 kg/t når man bruker en metallfylt rørtråd med diameter på 1,6 mm og sveiseparametere på 380A sveisestrøm og 38V sveisespenning.

Dråpeoverføringen av metallrørtråder ligner på den for massive tråder. Flussrørtråder kan sveises i form av konvensjonell sprøyteoverføring og høyhastighets kortslutningsoverføring, men kan ikke produsere roterende lysbueoverføring. Maksimal trådmatingshastighet for rutil flussrørtråder kan nå 30 m/min, og den øvre grensen for trådmatingshastigheten for grunnleggende flussrørtråder er omtrent 45 m/min, med en trådsmeltehastighet på opptil 20 kg/t.

(3) Typer dråpeoverføring i høyeffektiv MAG-sveising

Ved konvensjonell MAG-sveising, når sveisestrømmen øker, endres dråpeoverføringsformen fra kortslutningsoverføring, globulær overføring til sprayoverføring. For å sikre god sveisedannelse er grensestrømmen for dråpesprayoverføring omtrent 400 A.

Ved å utnytte de fysiske egenskapene til flerkomponentbeskyttelsesgasser på en passende måte og øke trådforlengelsen på riktig måte, kan trådsmeltehastigheten økes betraktelig i høystrøms- og høyspenningsområdet for ukonvensjonell MAG-sveising, samtidig som dråpeoverføringsmorfologien også gjennomgår viktige endringer. Dens grunnleggende former er: vanlig sprayoverføring, høyhastighets kortslutningsoverføring, roterende sprayoverføring og høyhastighets sprayoverføring.

• Vanlig sprayoverføringsbueInnenfor feltethøyhastighetssveising, trådmatingshastigheten til sprøyteoverføringsbuen er i området 15–20 m/min.
• Høyhastighets kortslutningsoverføringsbueHøyhastighets kortslutningsoverføringsbue oppnås ved å redusere sveisespenningen og øke tørrforlengelsen innenfor trådmatingshastighetsområdet 15–20 m/min. På grunn av økningen av tørrforlengelsen til 40 mm, mykner trådenden og begynner å rotere, med en forskyvning på 1–2 mm fra trådaksen. Den roterende trådenden produserer periodisk kortslutningsoverføring på begge sider av sveisen.
• Roterende sprayoverføringsbueRoterende lysbue genereres når trådenden myknes av høy strøm og avbøyes av lysbuekraft. For tråder med en diameter på 1-2 mm må trådmatingshastigheten nå 25 m/min eller høyere, og den tilsvarende minimumssveisestrømmen er omtrent 450 A. Det totale avviket fra trådens frie ende fra trådens akse er flere millimeter, noe som kan observeres med det blotte øye under sveising.
• Høyhastighets sprayoverføringsbueDen kjennetegnes av aksial overføring av dråper, med en trådmatingshastighet på over 20 m/min, og dråpestørrelsen er omtrent lik tråddiameteren. Sammenlignet med én-til-én-overføring av dråper i buen, har denne prosessen den beste effekten. Dråpeseparasjonsprosessen gjentas på samme måte, og en smal, konsentrert og blendende plasmastråle er karakteristisk for høyhastighets sprøyteoverføringsbue. Når den mykne trådenden synker, reduseres buelengden og plasmabuesøylen utvides, og deretter dannes en væskebro mellom den smeltede dråpen og trådenden. Væskebroen komprimeres kontinuerlig under påvirkning av elektromagnetisk sammentrekningskraft, noe som gjør buen bredere. Når broen mellom trådenden og dråpen blir liten nok, dannes plasma rundt broen. I det øyeblikket broen ryker, antennes høyhastighets sprøyteoverføringsbuen på nytt, og danner en smal og konsentrert plasmastråle. For høyhastighets sprøyteoverføringsbue, på grunn av den dype, men smale penetrasjonsformen, kan ikke sveiseroten fylles helt med smeltet metall.