Als països industrialitzats amb indústries de fabricació d'equips avançats, aproximadament el 50% del valor total de la producció prové d'empreses relacionades amb la soldadura. Per millorar la competitivitat del mercat, els fabricants exigeixen cada cop més una major eficiència de producció i uns costos de producte més baixos. Per millorar l'eficiència de la soldadura, s'utilitzen diversos enfocaments com ara l'ús de paràmetres de soldadura extraordinaris,soldadura híbrida, es poden adoptar soldadura multifilar o multiarc i fils de soldadura millorats. Aquests processos de soldadura avançats han millorat significativament l'eficiència de la producció de soldadura, han obtingut una àmplia aplicació i han fet contribucions importants aavançant en la tecnologia de soldadura.

Entrant al segle XXI, amb el ràpid desenvolupament de la ciència i la tecnologia, la soldadura d'alta eficiència ha rebut una atenció creixent i s'ha convertit en una tendència de desenvolupament en la investigació i l'aplicació de la tecnologia de soldadura tant a nivell nacional com internacional. Anteriorment, en la soldadura d'alta eficiència, les millores en els materials de soldadura eren el focus principal. En els darrers anys, la millora de l'automatització de la soldadura ha promogut el desenvolupament de la tecnologia de soldadura d'alta eficiència i la soldadura d'alta velocitat osoldadura d'alta taxa de deposiciós'ha convertit en la direcció de desenvolupament futur. L'anomenada "tecnologia de soldadura d'alta eficiència" es refereix essencialment a un conjunt de tecnologies com la soldadura d'alta velocitat, la soldadura d'alta taxa de deposició i la soldadura d'alta eficiència de soldadura.

(1) Enfocaments per millorar l'eficiència de la soldadura

La millora de l'eficiència de la producció de soldadura inclou dos aspectes: un és la soldadura d'alta velocitat destinada a augmentar la velocitat de fusió dels materials de soldadura, que requereix la fusió de més materials de soldadura per unitat de temps, utilitzada principalment per a la soldadura de plaques gruixudes, amb una velocitat de deposició de fins a 30 kg/h; l'altre és la soldadura d'alta velocitat destinada a augmentar la velocitat de soldadura, el punt de partida bàsic de la qual és augmentar el corrent de soldadura mentre augmenta la velocitat de soldadura per mantenir l'entrada de calor de soldadura aproximadament sense canvis, utilitzada principalment per a la soldadura de plaques primes, amb una velocitat de soldadura aproximadament 3-8 vegades superior a la de la soldadura amb protecció de gas CO₂ ordinària.

A partir de la situació actual de la investigació, el desenvolupament i l'aplicació de la producció, hi ha els següents enfocaments per millorar l'eficiència de la producció de soldadura:

• Millorar la velocitat màxima de fusió del filferro mitjançant diferents combinacions de gasos de protecció per augmentar la velocitat de deposició de soldadura.
• Utilitzeu fonts de calor híbrides per millorar l'eficiència de la soldadura, com ara la soldadura híbrida làser-arc, la soldadura híbrida làser-plasma, etc.
• Adopteu l'alimentació multifil o l'alimentació de fil calent per millorar l'eficiència de la producció de soldadura, com ara la soldadura amb protecció de gas de doble fil (o multifil), la soldadura per arc submergit multifil, la soldadura amb protecció de gas de fil calent, etc.
• Utilitzeu les propietats químiques úniques dels elements actius per millorar la capacitat de penetració de l'arc, reduir la mida de la secció transversal de la soldadura i millorar l'eficiència de la soldadura, com ara la soldadura A-TIG, el procés A-Laser, etc.
• Reduïu la mida de la ranura per disminuir l'àrea de la secció transversal de la soldadura i reduir la quantitat de metall dipositat, com ara la soldadura amb espai estret.
• Adopta formes d'ona de sortida especials de fonts d'energia de soldadura per augmentar la velocitat de soldadura.

Actualment, la definició internacional desoldadura amb gas actiu metàl·lic (MAG) d'alta eficiència(vegeu DVS-núm. 0909-1) és: per a un filferro amb un diàmetre d'1,2 mm, la soldadura MAG amb una velocitat d'alimentació del filferro superior a 15 m/min o una velocitat de deposició superior a 8 kg/h s'anomena soldadura MAG d'alta eficiència. L'eficiència de deposició d'algunes soldadures MAG d'alta eficiència pot arribar als 20 kg/h.

(2) Materials de soldadura MAG d'alta eficiència

Actualment, entre els mitjans per millorar l'eficiència de la deposició de la soldadura MAG, el més utilitzat és substituir els fils sòlids per fils amb nucli de flux per a la soldadura. L'ús de fils amb nucli metàl·lic amb pols de ferro pot augmentar l'eficiència de la deposició en més d'un 50% en comparació amb els fils sòlids. A més, ajustar la composició del gas de protecció pot millorar significativament l'eficiència de la deposició del fil.

• Els cables sòlids són adequats per a diàmetres d'1,0-1,2 mm. Els cables massa prims són difícils d'adaptar a l'alimentació de cable d'alta velocitat a causa de la rigidesa insuficient; mentre que els cables amb un diàmetre superior a 1,2 mm no són fàcils de produir una transferència d'arc giratori estable, fins i tot amb un corrent elevat.
• Els fils amb nucli de flux poden adoptar diàmetres d'1,2-1,6 mm. Tant els fils amb nucli metàl·lic com els amb nucli de flux formadors d'escòria poden aconseguir soldadura MAG d'alta eficiència amb paràmetres de soldadura elevats. Especialment per als fils amb nucli metàl·lic, a causa de l'alta taxa d'ompliment de pols metàl·lica (fins a un 45%), quan s'utilitza un fil amb nucli metàl·lic d'1,6 mm de diàmetre amb paràmetres de soldadura de 380 A de corrent de soldadura i 38 V de tensió de soldadura, la velocitat de fusió del fil pot arribar als 9,6 kg/h.

La transferència de gotes dels fils amb nucli metàl·lic és similar a la dels fils sòlids. Els fils amb nucli de flux es poden soldar en forma de transferència de polvorització convencional i transferència de curtcircuit d'alta velocitat, però no poden produir transferència d'arc rotatiu. La velocitat màxima d'alimentació del fil dels fils amb nucli de flux de rútil pot arribar als 30 m/min, i el límit superior de la velocitat d'alimentació del fil dels fils amb nucli de flux bàsic és d'uns 45 m/min, amb una velocitat de fusió del fil de fins a 20 kg/h.

(3) Tipus de transferència de gotes en soldadura MAG d'alta eficiència

En la soldadura MAG convencional, a mesura que augmenta el corrent de soldadura, la forma de transferència de gotes canvia de transferència de curtcircuit, transferència globular a transferència de polvorització. Sota la premissa de garantir una bona formació de soldadura, el corrent límit per a la transferència de polvorització de gotes és d'uns 400 A.

En la soldadura MAG d'alta taxa de deposició, mitjançant la utilització completa de les propietats físiques dels gasos de protecció multicomponent i l'augment adequat de l'extensió del filferro, la velocitat de fusió del filferro es pot augmentar considerablement en el rang d'alt corrent i alt voltatge de la soldadura MAG no convencional, i alhora, la morfologia de transferència de gotes també experimenta canvis essencials. Les seves formes bàsiques són: transferència de polvorització ordinària, transferència de curtcircuit d'alta velocitat, transferència de polvorització rotativa i transferència de polvorització d'alta velocitat.

• Arc de transferència de polvorització ordinari: En el camp desoldadura d'alta velocitat, la velocitat d'alimentació del filferro de l'arc de transferència de polvorització és d'entre 15 i 20 m/min.
• Arc de transferència de curtcircuit d'alta velocitatL'arc de transferència de curtcircuit d'alta velocitat s'obté reduint la tensió de soldadura i augmentant l'extensió en sec dins del rang de velocitat d'alimentació del filferro de 15-20 m/min. A causa de l'augment de l'extensió en sec a 40 mm, l'extrem del filferro s'estova i comença a girar, amb un desplaçament d'1-2 mm respecte a l'eix del filferro. L'extrem giratori del filferro produeix una transferència de curtcircuit periòdica a banda i banda de la soldadura.
• Arc de transferència de polvorització rotatiuL'arc giratori es genera quan l'extrem del cable s'estova per un corrent elevat i es desvia per la força de l'arc. Per a cables amb un diàmetre d'1-2 mm, la velocitat d'alimentació del cable ha d'arribar a 25 m/min o superior, i el corrent de soldadura mínim equivalent és d'uns 450 A. La desviació total de l'extrem lliure del cable respecte a l'eix del cable és de diversos mil·límetres, cosa que es pot observar a simple vista durant la soldadura.
• Arc de transferència de polvorització d'alta velocitatEs caracteritza per la transferència axial de gotes, amb una velocitat d'alimentació del filferro superior a 20 m/min, i la mida de les gotes és aproximadament igual al diàmetre del filferro. En comparació amb la transferència de gotes una per una a l'arc, aquest procés té el millor efecte. El procés de separació de gotes es repeteix de la mateixa manera, i un feix de plasma estret, concentrat i enlluernador és la característica de l'arc de transferència de polvorització d'alta velocitat. Quan l'extrem del filferro estovat descendeix, la longitud de l'arc disminueix i la columna de l'arc de plasma s'eixampla, i aleshores es forma un pont líquid entre la gota fosa i l'extrem del filferro. El pont líquid es comprimeix contínuament sota l'acció de la força de contracció electromagnètica, fent que l'arc sigui més ample. Quan el pont entre l'extrem del filferro i la gota esdevé prou petit, es forma plasma al voltant del pont. En el moment en què el pont es trenca, l'arc de transferència de polvorització d'alta velocitat es torna a encendre, tornant a formar un raig de plasma estret i concentrat. Per a l'arc de transferència de polvorització d'alta velocitat, a causa de la forma de penetració profunda però estreta, l'arrel de la soldadura no es pot omplir completament amb metall fos.