Teollisuusmaissa, joissa on edistyksellistä laitevalmistusta, noin 50 % hitsaukseen liittyvistä yrityksistä tulee kokonaistuotannon arvosta. Markkinoiden kilpailukyvyn parantamiseksi valmistajat vaativat yhä enemmän korkeampaa tuotantotehokkuutta ja alhaisempia tuotekustannuksia. Hitsaustehokkuuden parantamiseksi käytetään erilaisia ​​lähestymistapoja, kuten poikkeuksellisten hitsausparametrien käyttöä,hybridihitsaus, monilanka- tai monikaarihitsausta ja parannettuja hitsauslankoja voidaan ottaa käyttöön. Nämä edistyneet hitsausprosessit ovat parantaneet merkittävästi hitsauksen tuotantotehokkuutta, saavuttaneet laajan käytön ja antaneet tärkeän panoksenhitsaustekniikan edistyminen.

2000-luvulle tultaessa tieteen ja teknologian nopean kehityksen myötä tehokkaaseen hitsaukseen on kiinnitetty yhä enemmän huomiota, ja siitä on tullut hitsausteknologian tutkimuksen ja soveltamisen kehitystrendi sekä kotimaassa että kansainvälisesti. Aiemmin tehokkaassa hitsauksessa keskityttiin pääasiassa hitsausmateriaalien parantamiseen. Viime vuosina hitsausautomaation parantaminen on edistänyt tehokkaan hitsausteknologian kehitystä, ja suurnopeushitsaus taisuuren laskeutumisnopeuden hitsauson tullut tulevaisuuden kehityssuunnaksi. Niin kutsuttu "korkean hyötysuhteen hitsaustekniikka" viittaa olennaisesti tekniikoiden kokoelmaan, kuten suurnopeushitsaukseen, suuren laskeutumisnopeuden hitsaukseen ja korkean hitsaustehokkuuden hitsaukseen.

(1) Lähestymistapoja hitsaustehokkuuden parantamiseksi

Hitsaustuotannon tehokkuuden parantaminen käsittää kaksi näkökohtaa: toinen on suurhitsaus, jolla pyritään lisäämään hitsausmateriaalien sulamisnopeutta ja sulattamaan enemmän hitsausmateriaaleja aikayksikköä kohden. Tätä käytetään pääasiassa paksujen levyjen hitsauksessa jopa 30 kg/h:n laskeutumisnopeudella. Toinen on suurnopeushitsaus, jolla pyritään lisäämään hitsausnopeutta. Peruslähtökohtana on lisätä hitsausvirtaa samalla kun hitsausnopeutta lisätään, jotta hitsauslämmöntuonti pysyy suunnilleen muuttumattomana. Tätä käytetään pääasiassa ohuiden levyjen hitsauksessa noin 3–8 kertaa tavalliseen CO₂-kaasusuojattuun hitsaukseen verrattuna.

Nykyisestä tutkimus- ja kehitystilanteesta sekä tuotantosovellustilanteesta on olemassa seuraavat lähestymistavat hitsaustuotannon tehokkuuden parantamiseksi:

• Paranna langan maksimaalista sulamisnopeutta käyttämällä erilaisia ​​suojakaasuyhdistelmiä hitsausaineen laskeutumisnopeuden lisäämiseksi.
• Käytä hybridilämmönlähteitä hitsaustehokkuuden parantamiseksi, kuten laserkaarihitsausta, laserplasmakaarihitsausta jne.
• Käytä monilankasyöttöä tai kuumalankasyöttöä hitsaustuotannon tehokkuuden parantamiseksi, kuten kaksoislanka- (tai monilanka-) kaasusuojattua hitsausta, monilanka-jauhekaarihitsausta, kuumalanka-kaasusuojattua hitsausta jne.
• Hyödynnä aktiivisten elementtien ainutlaatuisia kemiallisia ominaisuuksia parantaaksesi valokaaren tunkeutumiskykyä, pienentääksesi hitsauksen poikkileikkauskokoa ja parantaaksesi hitsaustehokkuutta, kuten A-TIG-hitsauksessa ja A-Laser-prosessissa.
• Pienennä uran kokoa hitsauksen poikkileikkauspinta-alan pienentämiseksi ja kerrostuneen metallin määrän vähentämiseksi, kuten kapearakohitsauksessa.
• Käytä hitsausvirtalähteiden erityisiä lähtöaaltomuotoja hitsausnopeuden lisäämiseksi.

Tällä hetkellä kansainvälinen määritelmätehokas metalliaktiivikaasuhitsaus (MAG)(katso DVS-nro 0909-1) on: 1,2 mm:n halkaisijan omaavalla langalla MAG-hitsausta, jonka langansyöttönopeus on yli 15 m/min tai hitsausnopeus yli 8 kg/h, kutsutaan tehokkaaksi MAG-hitsaukseksi. Joidenkin tehokkaan MAG-hitsauksen hitsaustehokkuus voi olla jopa 20 kg/h.

(2) Korkean hyötysuhteen MAG-hitsausmateriaalit

Tällä hetkellä MAG-hitsauksen tehokkuuden parantamiseksi laajalti käytetty menetelmä on korvata umpilangat täytelangoilla. Metallitäytelangan käyttö rautajauheen kanssa voi lisätä hitsaustehokkuutta yli 50 % umpilankoihin verrattuna. Lisäksi suojakaasun koostumuksen säätäminen voi parantaa merkittävästi langan hitsaustehokkuutta.

• Umpilangat sopivat halkaisijaltaan 1,0–1,2 mm:n langoille. Liian ohuita lankoja on vaikea soveltaa nopeaan langansyöttöön riittämättömän jäykkyyden vuoksi, kun taas yli 1,2 mm:n halkaisijan omaavilla langoilla ei ole helppo tuottaa vakaata pyörivää valokaarta edes suurella virralla.
• Täytelangat voivat käyttää halkaisijaltaan 1,2–1,6 mm. Sekä metallitäytelangat että kuonaa muodostavat täytelangat mahdollistavat tehokkaan MAG-hitsauksen suurilla hitsausparametreilla. Erityisesti metallitäytelangoilla langan sulamisnopeus voi nousta 9,6 kg/h metallijauheen korkean täyttöasteen (jopa 45 %) ansiosta, kun käytetään 1,6 mm:n halkaisijan omaavaa metallitäytelankaa 380 A:n hitsausvirralla ja 38 V:n hitsausjännitteellä.

Metallitäytelankojen pisarasiirto on samanlainen kuin umpilangoilla. Täytelankoja voidaan hitsata tavanomaisella ruiskutushitsauksella ja nopealla oikosulkuhitsauksella, mutta ne eivät pysty tuottamaan pyörivää valokaaren siirtoa. Rutiilitäytelankojen suurin langansyöttönopeus voi olla 30 m/min, ja perustäytelankojen langansyöttönopeuden yläraja on noin 45 m/min ja langan sulamisnopeus jopa 20 kg/h.

(3) Pisaransiirron tyypit tehokkaassa MAG-hitsauksessa

Perinteisessä MAG-hitsauksessa hitsausvirran kasvaessa pisaran siirtymismuoto muuttuu oikosulkusiirrosta, pallomaisesta siirrosta suihkusiirtymään. Hyvän hitsin muodostumisen varmistamiseksi pisaran suihkusiirtymän rajavirta on noin 400 A.

Suuren kastepisteen omaavan MAG-hitsauksen yhteydessä, hyödyntämällä kattavasti monikomponenttisten suojakaasujen fysikaalisia ominaisuuksia ja lisäämällä langan venymää asianmukaisesti, langan sulamisnopeutta voidaan lisätä huomattavasti epätavanomaisen MAG-hitsauksen suurvirta- ja suurjännitealueella, ja samalla pisaransiirtomorfologia muuttuu olennaisesti. Sen perusmuodot ovat: tavallinen ruiskutussiirto, nopea oikosulkusiirto, pyörivä ruiskutussiirto ja nopea ruiskutussiirto.

• Tavallinen ruiskutussiirtokaariAlallasuurnopeushitsaus, ruiskutussiirtokaaren langansyöttönopeus on 15–20 m/min.
• Nopea oikosulkusiirtokaariNopea oikosulkuvalokaari saadaan aikaan alentamalla hitsausjännitettä ja lisäämällä kuivaa venymää langansyöttönopeuden ollessa 15–20 m/min. Kuivan venymän kasvattamisen 40 mm:iin vuoksi langan pää pehmenee ja alkaa pyöriä 1–2 mm:n siirtymällä langan akselista. Pyörivä langan pää aiheuttaa jaksottaisen oikosulkuvalon hitsauksen molemmille puolille.
• Pyörivä ruiskunsiirtokaariPyörivä valokaari syntyy, kun langanpää pehmenee suuren virran vaikutuksesta ja kaarivoima taivuttaa sitä. 1–2 mm:n halkaisijaltaan oleville langoille langansyöttönopeuden on oltava vähintään 25 m/min, ja vastaava vähimmäishitsausvirta on noin 450 A. Langan vapaan pään kokonaispoikkeama langan akselista on useita millimetrejä, mikä voidaan havaita paljaalla silmällä hitsauksen aikana.
• Nopea ruiskutussiirtokaariSille on ominaista pisaroiden aksiaalinen siirtyminen langansyöttönopeudella, joka on yli 20 m/min, ja pisaran koko on suunnilleen yhtä suuri kuin langan halkaisija. Verrattuna pisaroiden yksi kerrallaan siirtymiseen valokaaressa, tällä prosessilla on paras vaikutus. Pisaroiden erotusprosessi toistuu samalla tavalla, ja kapea, keskittynyt ja häikäisevä plasmasuihku on nopean ruiskuvalokaaren ominaisuus. Kun pehmennetty langanpää laskeutuu, valokaaren pituus lyhenee ja plasmakaaripylväs levenee, jolloin sulan pisaran ja langanpään väliin muodostuu nestesilta. Nestesilta puristuu jatkuvasti sähkömagneettisen supistumisvoiman vaikutuksesta, mikä leventää valokaarta. Kun langanpään ja pisaran välinen silta pienenee riittävästi, sillan ympärille muodostuu plasmaa. Kun silta katkeaa, nopea ruiskuvalokaari syttyy uudelleen muodostaen uudelleen kapean ja keskittyneen plasmasuihkun. Nopeassa ruiskuvalokaaressa hitsausjuuria ei voida täyttää kokonaan sulalla metallilla syvän mutta kapean tunkeutumismuodon vuoksi.