În țările industrializate cu industrii avansate de fabricare a echipamentelor, aproximativ 50% din valoarea totală a producției provine de la întreprinderile legate de sudură. Pentru a spori competitivitatea pe piață, producătorii solicită din ce în ce mai mult o eficiență a producției mai mare și costuri de produs mai mici. Pentru a îmbunătăți eficiența sudării, se pot utiliza diverse abordări, cum ar fi utilizarea unor parametri de sudare extraordinari.sudură hibridă, se poate adopta sudarea cu mai multe fire sau cu mai multe arcuri și se pot adopta sârme de sudură îmbunătățite. Aceste procese avansate de sudare au îmbunătățit semnificativ eficiența producției de sudare, au dobândit o aplicare largă și au adus contribuții importante laavansarea tehnologiei de sudură.

Intrând în secolul XXI, odată cu dezvoltarea rapidă a științei și tehnologiei, sudarea de înaltă eficiență a primit o atenție tot mai mare și a devenit o tendință de dezvoltare în cercetarea și aplicarea tehnologiei de sudură, atât pe plan intern, cât și internațional. Anterior, în sudarea de înaltă eficiență, îmbunătățirile materialelor de sudură au fost în centrul atenției. În ultimii ani, îmbunătățirea automatizării sudării a promovat dezvoltarea tehnologiei de sudură de înaltă eficiență, iar sudarea de mare viteză sau...sudură cu rată mare de depunerea devenit direcția de dezvoltare viitoare. Așa-numita „tehnologie de sudare de înaltă eficiență” se referă, în esență, la o colecție de tehnologii precum sudarea de mare viteză, sudarea cu rată mare de depunere și sudarea cu eficiență ridicată a sudării.

(1) Abordări pentru îmbunătățirea eficienței sudării

Îmbunătățirea eficienței producției de sudare include două aspecte: unul este sudarea cu rată mare de depunere, care vizează creșterea ratei de topire a materialelor de sudură, ceea ce necesită topirea mai multor materiale de sudură pe unitatea de timp, utilizată în principal pentru sudarea tablelor groase, cu o rată de depunere de până la 30 kg/h; celălalt este sudarea de mare viteză, care vizează creșterea vitezei de sudare, al cărei punct de plecare este creșterea curentului de sudare concomitent cu creșterea vitezei de sudare pentru a menține aportul de căldură de sudare aproximativ neschimbat, utilizată în principal pentru sudarea tablelor subțiri, cu o viteză de sudare de aproximativ 3-8 ori mai mare decât sudarea obișnuită cu gaz CO₂ protejat.

Din situația actuală a cercetării, dezvoltării și a aplicațiilor de producție, există următoarele abordări pentru îmbunătățirea eficienței producției de sudare:

• Îmbunătățiți viteza maximă de topire a sârmei prin diferite combinații de gaze de protecție pentru a crește rata de depunere a sudurii.
• Utilizați surse de căldură hibride pentru a îmbunătăți eficiența sudării, cum ar fi sudarea hibridă cu arc laser, sudarea hibridă cu arc laser-plasmă etc.
• Adoptarea alimentării cu mai multe fire sau cu fir cald pentru a îmbunătăți eficiența producției de sudare, cum ar fi sudarea cu două fire (sau mai multe fire) în mediu gazos protejat, sudarea cu arc scufundat cu mai multe fire, sudarea cu fir cald în mediu gazos protejat etc.
• Utilizați proprietățile chimice unice ale elementelor active pentru a îmbunătăți capacitatea de penetrare a arcului, a reduce dimensiunea secțiunii transversale a sudurii și a îmbunătăți eficiența sudării, cum ar fi sudarea A-TIG, procesul A-Laser etc.
• Reduceți dimensiunea canelurii pentru a reduce aria secțiunii transversale a sudurii și a reduce cantitatea de metal depusă, cum ar fi sudarea cu goluri înguste.
• Adoptați forme de undă speciale de ieșire ale surselor de alimentare pentru sudură pentru a crește viteza de sudare.

În prezent, definiția internațională asudură cu gaz activ metal-gaz (MAG) de înaltă eficiență(vezi DVS-nr. 0909-1) este: pentru o sârmă cu un diametru de 1,2 mm, sudarea MAG cu o viteză de alimentare a sârmei care depășește 15 m/min sau o rată de depunere mai mare de 8 kg/h se numește sudare MAG de înaltă eficiență. Eficiența de depunere a unor suduri MAG de înaltă eficiență poate ajunge la 20 kg/h.

(2) Materiale de sudură MAG de înaltă eficiență

În prezent, printre mijloacele de îmbunătățire a eficienței depunerii prin sudarea MAG, cea mai utilizată este înlocuirea firelor solide cu fire cu miez de flux. Utilizarea firelor cu miez metalic cu pulbere de fier poate crește eficiența depunerii cu peste 50% în comparație cu firele solide. În plus, ajustarea compoziției gazului de protecție poate îmbunătăți semnificativ eficiența depunerii firului.

• Sârmele solide sunt potrivite pentru diametre de 1,0-1,2 mm. Sârmele prea subțiri sunt dificil de adaptat la alimentarea cu sârmă de mare viteză din cauza rigidității insuficiente; în timp ce sârmele cu un diametru mai mare de 1,2 mm nu sunt ușor de realizat un transfer stabil al arcului rotativ, chiar și în condiții de curent ridicat.
• Sârmele cu miez de flux pot adopta diametre de 1,2-1,6 mm. Atât sârmele cu miez metalic, cât și cele cu miez de flux care formează zgură pot realiza sudură MAG de înaltă eficiență cu parametri de sudare mari. În special pentru sârmele cu miez metalic, datorită ratei mari de umplere cu pulbere metalică (până la 45%), atunci când se utilizează o sârmă cu miez metalic cu diametrul de 1,6 mm cu parametri de sudare de 380 A și 38 V tensiune de sudare, rata de topire a sârmei poate ajunge la 9,6 kg/h.

Transferul de picături al firelor cu miez metalic este similar cu cel al firelor solide. Sârmele cu miez de flux pot fi sudate prin transfer convențional prin pulverizare și transfer de scurtcircuit de mare viteză, dar nu pot produce transfer de arc rotativ. Viteza maximă de alimentare a sârmei cu miez de flux rutil poate ajunge la 30 m/min, iar limita superioară a vitezei de alimentare a sârmei cu miez de flux de bază este de aproximativ 45 m/min, cu o rată de topire a sârmei de până la 20 kg/h.

(3) Tipuri de transfer de picături în sudarea MAG de înaltă eficiență

În sudarea MAG convențională, pe măsură ce curentul de sudare crește, forma transferului de picături se schimbă de la transfer prin scurtcircuit, transfer globular la transfer prin pulverizare. Sub premisa asigurării unei bune formări a sudurii, curentul limită pentru transferul prin pulverizare a picăturilor este de aproximativ 400A.

În sudarea MAG cu rată mare de depunere, prin utilizarea completă a proprietăților fizice ale gazelor de protecție multicomponente și creșterea corespunzătoare a extensiei sârmei, viteza de topire a sârmei poate fi crescută considerabil în domeniul de curent și tensiune ridicată al sudării MAG neconvenționale, iar în același timp, morfologia transferului de picături suferă și ea modificări esențiale. Formele sale de bază sunt: ​​transferul obișnuit prin pulverizare, transferul de scurtcircuit de mare viteză, transferul prin pulverizare rotativă și transferul prin pulverizare de mare viteză.

• Arc de transfer prin pulverizare obișnuitÎn domeniulsudură de mare viteză, viteza de alimentare cu sârmă a arcului de transfer prin pulverizare este în intervalul 15-20 m/min.
• Arc de transfer de scurtcircuit de mare vitezăArcul de transfer de scurtcircuit de mare viteză se obține prin reducerea tensiunii de sudare și creșterea extensiei uscate în intervalul vitezei de alimentare a sârmei de 15-20 m/min. Datorită creșterii extensiei uscate la 40 mm, capătul sârmei se înmoaie și începe să se rotească, cu o deviere de 1-2 mm față de axa sârmei. Capătul rotativ al sârmei produce un transfer periodic de scurtcircuit pe ambele părți ale sudurii.
• Arc rotativ de transfer prin pulverizareArcul rotativ se generează atunci când capătul sârmei este înmuiat de un curent puternic și deviat de forța arcului. Pentru sârmele cu diametrul de 1-2 mm, viteza de alimentare a sârmei trebuie să atingă 25 m/min sau mai mult, iar curentul minim de sudare echivalent este de aproximativ 450 A. Abaterea totală a capătului liber al sârmei față de axa sârmei este de câțiva milimetri, putând fi observată cu ochiul liber în timpul sudării.
• Arc de transfer de pulverizare de mare vitezăSe caracterizează prin transferul axial al picăturilor, cu o viteză de alimentare a sârmei care depășește 20 m/min, iar dimensiunea picăturii este aproximativ egală cu diametrul sârmei. Comparativ cu transferul individual al picăturilor în arc, acest proces are cel mai bun efect. Procesul de separare a picăturilor se repetă în același mod, iar un fascicul de plasmă îngust, concentrat și orbitor este caracteristic arcului de transfer prin pulverizare de mare viteză. Când capătul înmuiat al sârmei coboară, lungimea arcului scade și coloana arcului de plasmă se lărgește, iar apoi se formează o punte de lichid între picătura topită și capătul sârmei. Puntea de lichid este comprimată continuu sub acțiunea forței de contracție electromagnetică, ceea ce face ca arcul să fie mai lărgit. Când puntea dintre capătul sârmei și picătură devine suficient de mică, se formează plasmă în jurul punții. În momentul în care puntea se rupe, arcul de transfer prin pulverizare de mare viteză se reaprinde, formând un jet de plasmă îngust și concentrat. În cazul arcului de transfer prin pulverizare de mare viteză, din cauza formei de penetrare adâncă, dar îngustă, rădăcina sudurii nu poate fi complet umplută cu metal topit.