先進的な設備製造業を有する工業国では、総生産額の約50%が溶接関連企業によるものです。市場競争力を高めるため、製造業者は生産効率の向上と製品コストの削減をますます強く求めています。溶接効率を向上させるために、特殊な溶接パラメータの使用、ハイブリッド溶接多線溶接や多アーク溶接、改良された溶接ワイヤを採用することができます。これらの高度な溶接プロセスは、溶接生産効率を大幅に向上させ、幅広い用途を獲得し、重要な貢献をしています。溶接技術の進歩。

21世紀に入り、科学技術の急速な発展に伴い、高効率溶接はますます注目を集め、国内外の溶接技術の研究と応用における発展のトレンドとなっている。以前は、高効率溶接では溶接材料の改良が主な焦点であった。近年、溶接自動化の進歩により高効率溶接技術の発展が促進され、高速溶接や高溶着速度溶接は将来の発展方向となっている。いわゆる「高効率溶接技術」とは、高速溶接、高溶着速度溶接、高溶接効率溶接といった技術の総称である。

（１）溶接効率を向上させるためのアプローチ

溶接生産効率の向上には2つの側面があります。1つは、溶接材料の溶融速度を高めることを目的とした高溶着速度溶接で、単位時間あたりにより多くの溶接材料を溶融する必要があり、主に厚板溶接に使用され、溶着速度は最大30kg/hです。もう1つは、溶接速度を上げることを目的とした高速溶接で、基本的な出発点は、溶接熱入力をほぼ一定に保ちながら溶接速度を上げながら溶接電流を上げることで、主に薄板溶接に使用され、通常のCO₂ガスシールド溶接の約3～8倍の溶接速度です。

現在の研究開発および生産応用状況から、溶接生産効率を向上させるためのアプローチは以下のとおりである。

シールドガスの様々な組み合わせによってワイヤの最大溶融速度を向上させ、溶接時の溶着速度を高める。
レーザーアークハイブリッド溶接、レーザープラズマアークハイブリッド溶接など、ハイブリッド熱源を使用して溶接効率を向上させる。
溶接生産効率を向上させるために、ツインワイヤ（またはマルチワイヤ）ガスシールド溶接、マルチワイヤサブマージアーク溶接、ホットワイヤガスシールド溶接など、マルチワイヤ供給方式またはホットワイヤ供給方式を採用します。
活性元素の独自の化学的性質を利用して、アーク浸透能力を高め、溶接断面積を縮小し、溶接効率を向上させる。例えば、A-TIG溶接、A-レーザープロセスなど。
溶接部の断面積を小さくし、溶着金属量を減らすために、溝のサイズを小さくする。例えば、狭開先溶接など。
溶接速度を向上させるために、溶接電源の特殊な出力波形を採用する。

現在、国際的な定義では高効率金属活性ガス（MAG）溶接（DVS-No.0909-1参照）によると、直径1.2mmのワイヤの場合、ワイヤ送給速度が15m/分を超えるか、溶着速度が8kg/hを超えるMAG溶接を高効率MAG溶接と呼ぶ。一部の高効率MAG溶接では、溶着効率が20kg/hに達することもある。

（２）高効率MAG溶接材料

現在、MAG溶接の溶着効率を向上させる手段として広く用いられているのは、溶接ワイヤをソリッドワイヤからフラックス入りワイヤに置き換えることである。鉄粉入りのメタルコアワイヤを使用することで、ソリッドワイヤに比べて溶着効率を50%以上向上させることができる。さらに、シールドガスの組成を調整することで、ワイヤの溶着効率を大幅に向上させることが可能である。

単線は直径1.0～1.2mmのものに適しています。細すぎる線は剛性が不足するため高速送電に適さず、一方、直径が1.2mmを超える線は高電流下でも安定した回転アーク移行を起こしにくいという問題があります。
フラックス入りワイヤは、直径1.2～1.6mmのものを使用できます。メタルコアワイヤとスラグ形成型フラックス入りワイヤの両方で、大きな溶接パラメータによる高効率MAG溶接が可能です。特にメタルコアワイヤは、金属粉末の充填率が高いため（最大45%）、直径1.6mmのメタルコアワイヤを溶接電流380A、溶接電圧38Vの溶接パラメータで使用すると、ワイヤの溶融速度は9.6kg/hに達します。

金属芯ワイヤの溶滴移行は、ソリッドワイヤの場合と同様です。フラックス入りワイヤは、従来のスプレー移行および高速短絡移行の形で溶接できますが、回転アーク移行はできません。ルチルフラックス入りワイヤの最大ワイヤ送給速度は30m/分に達し、ベーシックフラックス入りワイヤのワイヤ送給速度の上限は約45m/分で、ワイヤ溶融速度は最大20kg/hです。

（３）高効率MAG溶接における溶滴移行の種類

従来のMAG溶接では、溶接電流が増加するにつれて、溶滴移行形態は短絡移行、球状移行から噴霧移行へと変化する。良好な溶接形成を確保することを前提として、噴霧溶滴移行の限界電流は約400Aである。

高溶着速度MAG溶接では、多成分シールドガスの物理的特性を総合的に利用し、ワイヤの伸長を適切に増加させることにより、従来とは異なるMAG溶接の高電流・高電圧領域においてワイヤの溶融速度を大幅に向上させることができ、同時に、溶滴移行形態も大きく変化します。その基本形態は、通常のスプレー移行、高速短絡移行、回転スプレー移行、および高速スプレー移行です。

通常のスプレー転写アーク: の分野で高速溶接スプレー移行アークのワイヤ送給速度は15～20m/分の範囲である。
高速短絡転送アーク高速短絡移行アークは、ワイヤ送給速度15～20m/分の範囲内で溶接電圧を下げ、ドライ延長量を増やすことで得られます。ドライ延長量を40mmまで増やすと、ワイヤ先端が軟化して回転し始め、ワイヤ軸から1～2mmずれます。回転するワイヤ先端により、溶接部の両側で周期的な短絡移行が発生します。
回転式スプレー転写アークワイヤ先端が高電流によって軟化し、アーク力によって偏向されると、回転アークが発生します。直径1～2mmのワイヤの場合、ワイヤ送給速度は25m/分以上が必要であり、それに相当する最小溶接電流は約450Aです。ワイヤの自由端のワイヤ軸からのずれは数ミリメートルで、溶接中に肉眼で確認できます。
高速スプレー転写アーク: 高速スプレー転送アークの特徴は、ワイヤ送り速度が 20m/分を超え、液滴サイズがワイヤ径とほぼ等しい、液滴の軸方向転送です。アーク内での液滴の 1 つずつ転送と比較すると、このプロセスは最も効果的です。液滴分離プロセスは同じように繰り返され、狭く、集中した、まばゆいプラズマビームが高速スプレー転送アークの特徴です。軟化したワイヤ端が下降すると、アーク長が短くなり、プラズマアーク柱が広がり、溶融液滴とワイヤ端の間に液橋が形成されます。液橋は電磁収縮力の作用により連続的に圧縮され、アークが広くなります。ワイヤ端と液滴の間のブリッジが十分に小さくなると、ブリッジの周囲にプラズマが形成されます。ブリッジが破壊される瞬間、高速スプレー転送アークが再点火し、狭く集中したプラズマジェットが再形成されます。高速スプレー転送アークでは、深く狭い溶け込み形状のため、溶接ルートを溶融金属で完全に満たすことはできません。