במדינות מתועשות עם תעשיות ייצור ציוד מתקדמות, כ-50% משווי התפוקה הכולל מגיע ממפעלים הקשורים לריתוך. כדי לשפר את התחרותיות בשוק, יצרנים דורשים יותר ויותר יעילות ייצור גבוהה יותר ועלויות מוצר נמוכות יותר. כדי לשפר את יעילות הריתוך, גישות שונות כגון שימוש בפרמטרי ריתוך יוצאי דופן,ריתוך היברידי, ריתוך רב-חוטי או רב-קשת, וחוטי ריתוך משופרים ניתנים לאימוץ. תהליכי ריתוך מתקדמים אלה שיפרו משמעותית את יעילות ייצור הריתוך, זכו ליישום נרחב ותרמו תרומה חשובה לקידום טכנולוגיית ריתוך.

עם כניסתם של המאה ה-21, עם ההתפתחות המהירה של המדע והטכנולוגיה, ריתוך יעיל במיוחד זכה לתשומת לב גוברת והפך למגמת פיתוח במחקר ויישום טכנולוגיית ריתוך הן בארץ והן בעולם. בעבר, בריתוך יעיל במיוחד, שיפורים בחומרי הריתוך היו המוקד העיקרי. בשנים האחרונות, שיפור אוטומציה של ריתוך קידם את פיתוח טכנולוגיית ריתוך יעיל במיוחד, וריתוך במהירות גבוהה או...ריתוך בקצב שקיעת חום גבוההפך לכיוון הפיתוח העתידי. מה שנקרא "טכנולוגיית ריתוך יעילה גבוהה" מתייחס למעשה לאוסף של טכנולוגיות כגון ריתוך במהירות גבוהה, ריתוך בקצב שקיעת חום גבוה וריתוך יעילות ריתוך גבוהה.

(1) גישות לשיפור יעילות הריתוך

שיפור יעילות ייצור הריתוך כולל שני היבטים: האחד הוא ריתוך בקצב שקיעת חום גבוה שמטרתו להגביר את קצב ההיתוך של חומרי הריתוך, הדורש התכה של יותר חומרי ריתוך ליחידת זמן, המשמש בעיקר לריתוך פלטות עבות, עם קצב שקיעת חום של עד 30 ק"ג/שעה; השני הוא ריתוך במהירות גבוהה שמטרתו להגביר את מהירות הריתוך, שנקודת המוצא הבסיסית שלו היא להגביר את זרם הריתוך תוך הגברת מהירות הריתוך כדי לשמור על קלט חום הריתוך כמעט ללא שינוי, המשמש בעיקר לריתוך פלטות דקות, עם מהירות ריתוך פי 3-8 בערך ריתוך רגיל עם גז CO₂ מוגן.

ממצב יישומי המחקר, הפיתוח והייצור הנוכחיים, קיימות הגישות הבאות לשיפור יעילות ייצור הריתוך:

• שיפור מהירות התכת החוט המרבית באמצעות שילובים שונים של גזי מגן כדי להגדיל את קצב הריתוך.
• השתמשו במקורות חום היברידיים כדי לשפר את יעילות הריתוך, כגון ריתוך היברידי בקשת לייזר, ריתוך היברידי בקשת לייזר-פלזמה וכו'.
• אימוץ הזנה רב-חוטית או הזנה בחוט חם כדי לשפר את יעילות ייצור הריתוך, כגון ריתוך מוגן גז דו-חוטי (או רב-חוטי), ריתוך קשת שקועה רב-חוטי, ריתוך מוגן גז בחוט חם וכו'.
• ניצול התכונות הכימיות הייחודיות של אלמנטים פעילים כדי לשפר את יכולת חדירת הקשת, להקטין את גודל חתך הרוחב של הריתוך ולשפר את יעילות הריתוך, כגון ריתוך A-TIG, תהליך A-Laser וכו'.
• הקטן את גודל החריץ כדי להקטין את שטח החתך של הריתוך ולהפחית את כמות המתכת המופקדת, כגון ריתוך במרווחים צרים.
• אימוץ צורות גל מיוחדות של מקורות כוח ריתוך כדי להגביר את מהירות הריתוך.

כיום, ההגדרה הבינלאומית שלריתוך גז פעיל מתכתי (MAG) ביעילות גבוהה(ראה DVS-מס' 0909-1) הוא: עבור חוט בקוטר 1.2 מ"מ, ריתוך MAG עם מהירות הזנת חוט העולה על 15 מטר/דקה או קצב שיקוע גדול מ-8 ק"ג/שעה נקרא ריתוך MAG יעילות גבוהה. יעילות השיקוע של חלק מריתוך MAG יעילות גבוהה יכולה להגיע ל-20 ק"ג/שעה.

(2) חומרי ריתוך MAG יעילים במיוחד

כיום, בין האמצעים לשיפור יעילות ההפקדה של ריתוך MAG, הנפוץ ביותר הוא החלפת חוטים מוצקים בחוטים בעלי ליבת שטף לצורך ריתוך. שימוש בחוטים בעלי ליבת מתכת עם אבקת ברזל יכול להגדיל את יעילות ההפקדה ביותר מ-50% בהשוואה לחוטים מוצקים. בנוסף, התאמת הרכב גז המגן יכולה לשפר משמעותית את יעילות ההפקדה של החוט.

• חוטים מוצקים מתאימים לקטרים ​​של 1.0-1.2 מ"מ. חוטים דקים מדי קשים להסתגל להזנת חוטים במהירות גבוהה עקב קשיחות לא מספקת; בעוד שחוטים בקוטר גדול מ-1.2 מ"מ אינם מסוגלים לייצר בקלות העברת קשת מסתובבת יציבה גם תחת זרם גבוה.
• חוטים עם ליבת שטף יכולים לאמץ קטרים ​​של 1.2-1.6 מ"מ. חוטים עם ליבת מתכת וחוטי ליבת שטף יוצרי סיגים כאחד יכולים להשיג ריתוך MAG ביעילות גבוהה עם פרמטרי ריתוך גדולים. במיוחד עבור חוטים עם ליבת מתכת, בשל קצב המילוי הגבוה של אבקת מתכת (עד 45%), בעת שימוש בחוט עם ליבת מתכת בקוטר 1.6 מ"מ ופרמטרי ריתוך של זרם ריתוך 380A ומתח ריתוך 38V, קצב ההיתוך של החוט יכול להגיע ל-9.6 ק"ג/שעה.

העברת הטיפות של חוטים בעלי ליבת מתכת דומה לזו של חוטים מוצקים. חוטים בעלי ליבת שטף ניתנים לריתוך בצורה של העברת התזה קונבנציונלית והעברת קצר חשמלי במהירות גבוהה, אך אינם יכולים לייצר העברת קשת מסתובבת. מהירות הזנת החוט המקסימלית של חוטים בעלי ליבת שטף רוטיל יכולה להגיע ל-30 מטר/דקה, והגבול העליון של מהירות הזנת החוט של חוטים בסיסיים בעלי ליבת שטף הוא כ-45 מטר/דקה, עם קצב התכת חוט של עד 20 ק"ג/שעה.

(3) סוגי העברת טיפות בריתוך MAG יעיל במיוחד

בריתוך MAG קונבנציונלי, ככל שזרם הריתוך עולה, צורת העברת הטיפות משתנה ממעבר קצר חשמלי, העברה כדורית למעבר ריסוס. תחת ההנחה של הבטחת היווצרות ריתוך טובה, זרם הגבול להעברת טיפות ריסוס הוא כ-400A.

בריתוך MAG בקצב שקיעת חום גבוה, על ידי ניצול מקיף של התכונות הפיזיקליות של גזי מגן רב-רכיביים והגדלה מתאימה של אורך החוט, ניתן להגדיל משמעותית את מהירות התכת החוט בטווח זרם גבוה ומתח גבוה של ריתוך MAG לא קונבנציונלי, ובמקביל, גם מורפולוגיית העברת הטיפות עוברת שינויים מהותיים. צורותיה הבסיסיות הן: העברת ריסוס רגילה, העברת קצר חשמלי במהירות גבוהה, העברת ריסוס מסתובבת והעברת ריסוס במהירות גבוהה.

• קשת העברת ריסוס רגילהבתחום שלריתוך במהירות גבוהה, מהירות הזנת החוט של קשת העברת הריסוס היא בטווח של 15-20 מטר/דקה.
• קשת העברה קצרה במהירות גבוההקשת קצר חשמלי במהירות גבוהה מושגת על ידי הפחתת מתח הריתוך והגדלת הארכה היבשה בטווח מהירות הזנת החוט של 15-20 מטר/דקה. עקב הגדלת הארכה היבשה ל-40 מ"מ, קצה החוט מתרכך ומתחיל להסתובב, עם היסט של 1-2 מ"מ מציר החוט. קצה החוט המסתובב מייצר העברת קצר חשמלי תקופתית משני צידי הריתוך.
• קשת העברת ריסוס מסתובבתקשת מסתובבת נוצרת כאשר קצה החוט מתרכך על ידי זרם גבוה ומוטה על ידי כוח הקשת. עבור חוטים בקוטר של 1-2 מ"מ, מהירות הזנת החוט נדרשת להגיע ל-25 מטר/דקה ומעלה, וזרם הריתוך המינימלי המקביל הוא כ-450A. הסטייה הכוללת של הקצה החופשי של החוט מציר החוט היא מספר מילימטרים, וניתן לראותה בעין בלתי מזוינת במהלך הריתוך.
• קשת העברת ריסוס במהירות גבוהההוא מאופיין בהעברה צירית של טיפות, עם מהירות הזנת חוט העולה על 20 מטר/דקה, וגודל הטיפה שווה בערך לקוטר החוט. בהשוואה להעברה אחת-אחת של טיפות בקשת, תהליך זה בעל האפקט הטוב ביותר. תהליך הפרדת הטיפות חוזר על עצמו באותו אופן, וקרן פלזמה צרה, מרוכזת ומסנוורת היא המאפיין של קשת העברת ריסוס במהירות גבוהה. כאשר קצה החוט המרוכך יורד, אורך הקשת מקטין ועמודת קשת הפלזמה מתרחבת, ואז נוצר גשר נוזלים בין הטיפה המותכת לקצה החוט. גשר הנוזל נדחס ברציפות תחת פעולת כוח התכווצות אלקטרומגנטי, מה שהופך את הקשת לרחבה יותר. כאשר הגשר בין קצה החוט לטיפה הופך קטן מספיק, נוצרת פלזמה סביב הגשר. ברגע שהגשר נשבר, קשת העברת הריסוס במהירות גבוהה נדלקת מחדש, ויוצרת מחדש סילון פלזמה צר ומרוכז. עבור קשת העברת ריסוס במהירות גבוהה, בשל צורת החדירה העמוקה אך הצרה, שורש הריתוך אינו יכול להתמלא לחלוטין במתכת מותכת.