Nos países industrializados con industrias de fabricación de equipos avanzados, aproximadamente o 50 % do valor total da produción provén de empresas relacionadas coa soldadura. Para mellorar a competitividade no mercado, os fabricantes esixen cada vez máis unha maior eficiencia de produción e uns custos de produto máis baixos. Para mellorar a eficiencia da soldadura, utilízanse varios enfoques como o uso de parámetros de soldadura extraordinarios,soldadura híbrida, pódense adoptar soldaduras multifío ou multiarco e fíos de soldadura mellorados. Estes procesos de soldadura avanzados melloraron significativamente a eficiencia da produción de soldadura, gañaron unha ampla aplicación e fixeron importantes contribucións aavances na tecnoloxía da soldadura.

Ao entrar no século XXI, co rápido desenvolvemento da ciencia e a tecnoloxía, a soldadura de alta eficiencia recibiu unha atención crecente e converteuse nunha tendencia de desenvolvemento na investigación e aplicación da tecnoloxía de soldadura tanto a nivel nacional como internacional. Anteriormente, na soldadura de alta eficiencia, as melloras nos materiais de soldadura eran o foco principal. Nos últimos anos, a mellora da automatización da soldadura promoveu o desenvolvemento da tecnoloxía de soldadura de alta eficiencia e a soldadura de alta velocidade ousoldadura de alta taxa de deposiciónconverteuse na dirección de desenvolvemento futuro. A chamada "tecnoloxía de soldadura de alta eficiencia" refírese esencialmente a un conxunto de tecnoloxías como a soldadura de alta velocidade, a soldadura de alta taxa de deposición e a soldadura de alta eficiencia de soldadura.

(1) Enfoques para mellorar a eficiencia da soldadura

A mellora da eficiencia da produción de soldadura inclúe dous aspectos: un é a soldadura de alta velocidade de deposición destinada a aumentar a velocidade de fusión dos materiais de soldadura, o que require fundir máis materiais de soldadura por unidade de tempo, úsase principalmente para a soldadura de placas grosas, cunha velocidade de deposición de ata 30 kg/h; o outro é a soldadura de alta velocidade destinada a aumentar a velocidade de soldadura, cuxo punto de partida básico é aumentar a corrente de soldadura mentres se aumenta a velocidade de soldadura para manter a entrada de calor de soldadura aproximadamente sen cambios, úsase principalmente para a soldadura de placas delgadas, cunha velocidade de soldadura aproximadamente 3-8 veces maior que a da soldadura con protección de gas CO₂ ordinaria.

A partir da situación actual da investigación, desenvolvemento e aplicación da produción, existen as seguintes abordaxes para mellorar a eficiencia da produción de soldadura:

• Mellorar a velocidade máxima de fusión do fío mediante diferentes combinacións de gases de protección para aumentar a taxa de deposición da soldadura.
• Empregar fontes de calor híbridas para mellorar a eficiencia da soldadura, como a soldadura híbrida láser-arco, a soldadura híbrida láser-arco de plasma, etc.
• Adopte a alimentación multifío ou a alimentación por fío quente para mellorar a eficiencia da produción de soldadura, como a soldadura con protección gasosa de dobre fío (ou multifío), a soldadura por arco mergullado multifío, a soldadura con protección gasosa de fío quente, etc.
• Utiliza as propiedades químicas únicas dos elementos activos para mellorar a capacidade de penetración do arco, reducir o tamaño da sección transversal da soldadura e mellorar a eficiencia da soldadura, como a soldadura A-TIG, o proceso A-Laser, etc.
• Reduza o tamaño da ranura para diminuír a área da sección transversal da soldadura e reducir a cantidade de metal depositado, como a soldadura con fendas estreitas.
• Adopta formas de onda de saída especiais das fontes de enerxía de soldadura para aumentar a velocidade de soldadura.

Actualmente, a definición internacional deSoldadura con gas metal activo (MAG) de alta eficiencia(véxase DVS-nº 0909-1) é: para un arame cun diámetro de 1,2 mm, a soldadura MAG cunha velocidade de alimentación do arame superior a 15 m/min ou unha taxa de deposición superior a 8 kg/h denomínase soldadura MAG de alta eficiencia. A eficiencia de deposición dalgunhas soldaduras MAG de alta eficiencia pode alcanzar os 20 kg/h.

(2) Materiais de soldadura MAG de alta eficiencia

Actualmente, entre os medios para mellorar a eficiencia da deposición da soldadura MAG, o máis empregado é substituír os arames sólidos por arames con núcleo de fluxo para a soldadura. O uso de arames con núcleo metálico con po de ferro pode aumentar a eficiencia da deposición en máis dun 50 % en comparación cos arames sólidos. Ademais, o axuste da composición do gas de protección pode mellorar significativamente a eficiencia da deposición do arame.

• Os arames sólidos son axeitados para diámetros de 1,0-1,2 mm. Os arames demasiado finos son difíciles de adaptar á alimentación de arame a alta velocidade debido á súa rixidez insuficiente; mentres que os arames cun diámetro superior a 1,2 mm non son fáciles de producir unha transferencia de arco rotatorio estable mesmo con correntes elevadas.
• Os arames con núcleo fundente poden adoptar diámetros de 1,2-1,6 mm. Tanto os arames con núcleo metálico como os con núcleo fundente formadores de escoria poden lograr soldadura MAG de alta eficiencia con amplos parámetros de soldadura. Especialmente para arames con núcleo metálico, debido á alta taxa de recheo de po metálico (ata o 45 %), cando se usa un arame con núcleo metálico de 1,6 mm de diámetro con parámetros de soldadura de corrente de soldadura de 380 A e tensión de soldadura de 38 V, a taxa de fusión do arame pode alcanzar os 9,6 kg/h.

A transferencia de gotas dos arames con núcleo metálico é similar á dos arames sólidos. Os arames con núcleo fundente pódense soldar en forma de transferencia por pulverización convencional e transferencia de curtocircuíto de alta velocidade, pero non poden producir unha transferencia de arco rotatorio. A velocidade máxima de alimentación do arame dos arames con núcleo fundente de rutilo pode alcanzar os 30 m/min, e o límite superior da velocidade de alimentación do arame dos arames con núcleo fundente básicos é duns 45 m/min, cunha velocidade de fusión do arame de ata 20 kg/h.

(3) Tipos de transferencia de gotas na soldadura MAG de alta eficiencia

Na soldadura MAG convencional, a medida que aumenta a corrente de soldadura, a forma de transferencia de gotas cambia de transferencia de curtocircuíto, transferencia globular a transferencia por pulverización. Coa premisa de garantir unha boa formación da soldadura, a corrente límite para a transferencia por pulverización de gotas é duns 400 A.

Na soldadura MAG de alta taxa de deposición, ao utilizar exhaustivamente as propiedades físicas dos gases de protección multicompoñentes e aumentar adecuadamente a extensión do fío, a velocidade de fusión do fío pode aumentar considerablemente no rango de alta corrente e alta tensión da soldadura MAG non convencional e, ao mesmo tempo, a morfoloxía da transferencia de gotas tamén sofre cambios esenciais. As súas formas básicas son: transferencia de pulverización ordinaria, transferencia de curtocircuíto de alta velocidade, transferencia de pulverización rotatoria e transferencia de pulverización de alta velocidade.

• Arco de transferencia de pulverización ordinarioNo campo desoldadura de alta velocidade, a velocidade de alimentación do arame do arco de transferencia de pulverización está no rango de 15-20 m/min.
• Arco de transferencia de curtocircuíto de alta velocidadeO arco de transferencia de curtocircuíto de alta velocidade obtense reducindo a tensión de soldadura e aumentando a extensión en seco dentro do rango de velocidade de alimentación do fío de 15-20 m/min. Debido ao aumento da extensión en seco a 40 mm, o extremo do fío abrandase e comeza a xirar, cun desprazamento de 1-2 mm con respecto ao eixe do fío. O extremo rotatorio do fío produce unha transferencia de curtocircuíto periódica en ambos os dous lados da soldadura.
• Arco de transferencia de pulverización rotatorioO arco rotatorio xérase cando o extremo do arame se abranda por unha corrente elevada e se desvía pola forza do arco. Para arames cun diámetro de 1-2 mm, a velocidade de alimentación do arame debe alcanzar os 25 m/min ou máis, e a corrente de soldadura mínima equivalente é duns 450 A. A desviación total do extremo libre do arame con respecto ao eixe do arame é de varios milímetros, o que se pode observar a simple vista durante a soldadura.
• Arco de transferencia de pulverización de alta velocidadeCaracterízase pola transferencia axial de pingas, cunha velocidade de alimentación do fío superior a 20 m/min, e o tamaño da pinga é aproximadamente igual ao diámetro do fío. En comparación coa transferencia unha por unha de pingas no arco, este proceso ten o mellor efecto. O proceso de separación de pingas repítese do mesmo xeito, e un feixe de plasma estreito, concentrado e deslumbrante é a característica do arco de transferencia de pulverización de alta velocidade. Cando o extremo do fío abrandado descende, a lonxitude do arco diminúe e a columna do arco de plasma ensánchase, e entón fórmase unha ponte líquida entre a pinga fundida e o extremo do fío. A ponte líquida comprímese continuamente baixo a acción da forza de contracción electromagnética, facendo que o arco sexa máis ancho. Cando a ponte entre o extremo do fío e a pinga se fai o suficientemente pequena, fórmase plasma arredor da ponte. No momento en que a ponte se rompe, o arco de transferencia de pulverización de alta velocidade reacéndese, volvendo formar un chorro de plasma estreito e concentrado. Para o arco de transferencia de pulverización de alta velocidade, debido á forma de penetración profunda pero estreita, a raíz da soldadura non se pode encher completamente con metal fundido.