第6章 气体保护电弧焊

123第6章气体保护电弧焊第一节气体保护电弧焊概述第二节二氧化碳气体保护电弧焊第三节氩弧焊1教学难点本章重点与难点教学重点二氧化碳气体保护焊的熔滴过渡，焊接工艺的选择；钨极氩弧焊的电弧特性，直流分量产生的原因气体保护电弧焊的原理、特点；二氧化碳体保护焊的工作原理、焊接材料及焊接工艺；钨极氩弧焊的电弧特性及工艺学习目标掌握二氧化碳气体保护焊的工作原理、特点；掌握钨极氩弧焊的原理、特点；掌握焊接设备的工作原理及焊接材料和焊接参数的选择应用能力学习目标与应用能够合理的应用二氧化碳气体保护焊和钨极氩弧焊的基本知识、合理的使用焊接设备，并正确的选择焊接工艺参数及焊接材料6.1气体保护电弧概述气体保护电弧焊与手工电弧焊、埋弧自动焊一样是利用电弧作为热源的熔化焊。区别：手工电弧焊、埋弧自动焊是采取渣—气联合保护的形式；气体保护电弧焊以气体作为保护介质，来有效的保护焊接熔合区，满足焊接接头质量。6.1.1气体保护电弧焊的原理

气体保护焊是利用气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊，称为气体保护电弧焊，简称气体保护焊。

在焊接过程中，直接依靠从喷嘴中送出的保护气体，在电弧周围造成气体保护层，使电极端部、熔滴、电弧、熔池与空气机械地隔离开，防止有害气体的影响，并保证电弧稳定燃烧，获得高质量的焊缝。

分类气体保护焊通常按照电极是否熔化和保护气体不同分为非熔化极（钨极或钍钨极）气体保护焊和熔化极气体保护焊。6.1.2保护气体的特点气体保护焊依靠保护气体在焊接区形成保护层，保护气体的性质对焊接状态和质量有重要影响。根据具体情况的不同，气体保护焊可采用不同的气体常用的保护气体有二氧化碳、氩气、氦气、氮气、氢气及混合气体。还原性气体氧化性气体惰性气体1.氩气（Ar）

是一种无色无味的惰性气体，在空气的含量为0．935％(按体积计算)，沸点为－186℃，介于氧和氦的沸点之间；用于焊接氩气采用瓶装，在室温时，其充装压力为15MPa，钢瓶涂灰色漆，并标有“氩气”字样。纯氩要求为：Ar≥99．99％；He≤0．01％；O2≤0．0015％；H2≤0．0005％；总碳量≤0．001％；水分≤30mg／m3。氩气是一种较理想的保护气体，比空气密度大25％，平焊时有利于对焊接电弧进行保护，降低了保护气体的消耗。氩气在高温下不和金属发生化学反应，没有合金元素氧化烧损氩气不溶于液态的金属，不会引起气孔。氩是单原子气体，以原子状态存在，在高温下没有分子分解或原子吸热的现象。氩气的比热容和热传导能力小，即本身吸收量小，向外传热也少，电弧中的热量不易散失，使焊接电弧燃烧稳定，热量集中，有利于焊接的进行。氩气的缺点是电离势较高。当电弧空间充满氩气时，电弧的引燃较为困难，但电弧一旦引燃后就非常稳定。2.氦气(He)氦气是惰性气体，在空气中的含量很少，按体积计算只占0．0005％，密度约为氩气的1／10。因而为了获得良好的保护效果，就要加大流量。用氦气保护时，电弧电压比氩要高得多，氦弧的发热量要比氩弧大得多。因此，氦气保护焊可焊接大厚度工件及导热性好的材料，如铜及铜合金，也用于不锈钢管的高速机械化焊接。但是，氦气提取的成本费用昂贵，因而应用很少。3.混合气体在一种气体中加人少量的另外一种或两种气体后，对细化熔滴、减少飞溅、提高电弧稳定性、改变熔深及提高电弧温度等有一定好处。因而，以氩为主的混合气体熔化极气体保护焊应用十分广泛，如Ar80％＋CO2(5～20)％，Ar95％＋O2(1～5)％，Ar80％＋N220％，Ar＋H2，Ar＋He，Ar80％＋CO215％＋O25％等。4.CO2气体

CO2是一种无色、无味的气体。在0℃和1atm(101325Pa)下，密度为1．9768g／L，是空气的1.5倍。CO2在常温下很稳定。

焊接用的CO2气是钢瓶的液态CO2汽化形成的。液态CO2是无色液体。其沸点为－78℃，在常温下能迅速汽化，因而从钢瓶放出的是气态的CO2。标准钢瓶容积为40L。经常灌入25kg的液态CO2，占钢瓶容积的80％左右，其余20％的空间则充满了已汽化的CO2。CO2钢瓶为铝白色，字体为黑色。CO2气体的纯度要大于99．5％，其水分要求小于1～2g／m3，O2小于0．1％。通常，为减少CO2气体中的水分，可将气瓶倒置一段时间，然后正放，拧开气阀将上部水分较多的气体放掉。同时在焊接气路系统中可串联一个干燥器或预热器。常用保护气体的选择如P84表6-1所示气体保护焊的优点是：电弧线性好，对中容易，易实现全位置焊接和自动焊接；电弧热量集中，熔池小，焊接速度快，热影响区较窄，焊件变形小，抗裂能力强，焊缝质量好。缺点：不宜在有风的场地施焊，电弧光辐射较强。6.1.3气体保护焊分类根据所用的电极材料不同分为：

不熔化极气体保护焊熔化极气体保护焊熔化极氩弧焊可采用较大的焊接电流，适宜焊接厚度为25mm以下的焊件。熔化极氩弧焊非熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊氩弧焊由于受钨棒所能通过的电流密度的限制，所以钨极氩弧焊只适用于焊接厚度为6mm以下的焊件。非熔化极氩弧焊按保护气体的种类不同分为：氩弧焊、氦弧焊、氮弧焊、氢原子焊、二氧化碳气体保护焊、混合气体保护焊等按操作方法分：手工、半自动和自动气体保护焊

6.2二氧化碳气体保护焊

6.2二氧化碳气体保护焊6.2.1二氧化碳气体保护电弧焊概述二氧化碳气体保护电弧焊简称为CO2气体保护焊或CO2焊，属于熔化极气体保护焊。它是利用CO2气体保护电弧，使电弧与空气隔离，电弧在焊丝和工件之间燃烧，焊丝自动送进，熔化了的焊丝和母材形成焊缝。按焊接所用的焊丝直径分为细丝焊（焊丝直径＜1.2mm)及粗丝焊（焊丝直径≥1.6mm）按操作CO2气保焊分为半自动焊和自动焊两类。区别：

半自动焊是用手工操作完成焊接热源的移动的，而送丝、送气是由机械化装置完成。自动焊是用机械化装置来完成焊接热源的移动及送丝、送气。1.二氧化碳气体保护电弧焊的过程二氧化碳气体保护电弧焊的过程如图6-2所示图6-2CO2气体保护焊示意图焊接成本低优点生产效率较高操作性能好焊接质量较好2.CO2气体保护焊特点使用大电流焊接时，电弧飞溅大，焊缝成形不美观很难交流焊接及在有风的地方施焊CO2有一定的氧化性，因此不宜焊接容易氧化的有色金属材料。缺点CO2焊的特点的具体解释1、优点：⑴焊接生产率高：比MMA（SMAW）高2～4倍⑵焊接成本低：是MMA或SAW的40～50%⑶焊接变形小：尤适于薄板焊接⑷焊接质量高：对铁锈不敏感，焊缝含氢量低⑸适用范围广：全位置焊接能力好，打底/填充/盖面、厚/薄板均宜⑹操作简便：比MMA容易操作、适于自动焊（robot）⑺绿色环保：CO2来自可再生资源2、“缺点”：⑴飞溅较大；（这一缺陷目前已经基本解决）⑵焊接设备较“复杂”；（用今天的眼光看，已不复杂）⑶抗风能力差；（所有气体保护焊的共同缺憾，但药芯焊丝CO2焊无此问题）⑷不能焊接有色金属。

CO2焊的应用材料：黑色金属——低碳钢、合金结构钢厚度：厚薄均可，尤薄板有优势位置：全位置结构：车辆、船舶、机械、容器等。6.2.2二氧化碳气体保护焊的冶金特点1.合金元素的氧化与脱氧作为焊接保护气体，

CO2表现出很强的氧化性

CO2

→

CO+O++M=MO+CO↑M=MO结果：①合金元素烧损；②可能造成气孔、飞溅和夹渣。解决之道：冶金脱氧对脱氧剂的要求（能脱氧但不能带来如夹渣、气孔等副作用）主要用Mn-Si联合脱氧（采用硅锰钢焊丝）

CO2焊专用焊丝H08Mn2Si&H08Mn2SiA（GB8110-87）硅、锰脱氧后的生成物SiO2和MnO，复合组成熔渣，且容易浮出熔池，形成一层微博的渣壳覆盖在焊缝表面；脱氧剩下的Mn、Si用于补充碳和合金元素的损失2.关于CO2焊的气孔问题

正常焊接条件下，CO2焊并不容易产生气孔。相反，由于CO2气氛的氧化性，其抗氢气孔能力较强。产生气孔的因素:焊丝化学成分不合格；CO2气体纯度不符合要求；焊接工艺参数选择不合理；焊缝产生气孔的根本原因：熔池金属中存在过量的气体，在熔池凝固过程中没有完全逸出；凝固过程中化学反应产生的气体来不及逸出，以致残留在焊缝之中；由于CO2气体对焊缝有冷却作用，因此熔池凝固较快，增大了产生气孔的可能性CO2焊时的三种气孔（1）一氧化碳气孔产生的原因：

焊丝的脱氧元素不足，以致大量的FeO不能还原溶于熔池金属中

FeO+C=Fe+CO

生成的CO气体，来不及逸出，形成气孔，气孔常出现在焊缝根部与表面．且多呈针尖状解决方法：

保证焊丝中有足够的脱氧元素，严格控制焊丝的含碳量（2）氮气孔产生的原因：

CO2气体的纯度不高，保护效果不好，有一定量空气进入熔池焊接时空气中的氮大量容易熔池金属中，当焊缝金属凝固时，氮在金属中的溶解度降低，来不及从熔池中逸出，形成氮气孔，焊缝表面出现蜂窝状气孔，或者以弥散的形式做分布于焊缝金属中。影响因素：

CO2气体流量太小，焊接速度过快，在有风的地方焊接解决方法：

二氧化碳的纯度要高，选择有固氮元素（钛和铝）的焊丝（3）氢气孔产生的原因：由氢产生，形成过程与氮气孔相同氢的来源：焊件和焊丝表面的铁锈、水分及油污等杂物，CO2气体含有水分。防止措施：尽量减少氢的来源对焊件和焊丝表面作适当清理，对CO2气体进行提纯和干燥处理。注意：由于CO2气氛的氧化性，其抗氢气孔能力较强则形成氢气孔可能性较少；当采用的焊接材料具有适当的脱氧元素时，CO气孔也不易产生；所以最常产生的是氮气孔。结论：加强CO2气体的保护措施，是防止焊缝气孔的重要途径6.2.3二氧化碳气体保护焊的熔滴过渡CO2保护焊是一种熔化极焊接方法，焊丝除了作为电弧的一极外，其端部还不断受热熔化，形成熔滴，并陆续脱离焊丝过渡到熔池中CO2焊的熔滴过渡形式有短路过渡、粗滴过渡和喷射过渡（潜弧射滴过渡）三种。1.短路过渡（1）短路过渡过程CO2焊时，在采用细焊丝、小电流，特别是较低电弧电压的情况下，可获得短路过渡。因电弧很短，则焊丝末端的熔滴长大未形成大滴时，即与熔池接触发生短路，此时电弧熄灭，形成焊丝与熔池之间的液体金属过桥，焊丝熔化金属在重力、表面张力和电磁收缩力等力的作用下过渡到熔池，之后电弧重新引燃重复上述过程见P88图6-3所示。（2）短路过渡的稳定性：短路过渡时，过渡熔滴越小，短路频率越高，焊缝波纹越细密，焊接过程越稳定。在稳定的短路过渡情况下，要求尽可能高的短路频率。短路频率常常作为衡量短路过渡过程稳定性的标志。CO2保护焊时要使短路过渡过程稳定下去，取决于焊接电源的动特性和焊接工艺参数。焊接电源的动特性就是有合适的短路电流增长速度、短路最大电流值及足够大的空载电压恢复速度选择合理的焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、保护气体流量、焊丝干伸长、电源极性、焊接回路电感值等焊接工艺参数焊丝直径短路过渡焊接采用细焊丝，常用焊丝直径为0．6-1.2mm,随着焊丝直径的增大，飞溅颗粒相应增大。焊丝的熔化速度随焊接电流的增加而增加焊接电流焊接电流是重要的焊接参数，是决定焊缝厚度的主要因素,电流大小主要决定于送丝速度电弧电压

短路过渡的电弧电压一般在17—25v之间。短路过渡时焊接电流均在200A以下，这时电弧电压均在较窄的范围(2—3v）内变动；电弧电压与焊接电流的关系可用下式来计算:焊接速度

焊接速度对焊缝成形、接头的力学性能及气孔等缺陷的产生都有影响、在焊接电流和电弧电压一定的情况下．焊接速度加快时，焊缝厚度．宽度和余高都减小.保护气体流量200A以下的薄板焊接时气体流量为10-15L／min200A以上的厚板焊接时气体流量为15-25L／min焊丝干伸长

短路过渡焊接一般为8-15mm适宜的焊丝伸出长度与焊丝直径有关，焊丝伸出长度大约等于焊丝直径的10倍左右。电源极性：在焊丝接正，直流反接,所受到的斑点力小．容易形成细小的熔滴，有较大的电磁力和等离子流力，电弧压力较大。当焊丝接负时，直流正接,熔滴受到正离子的冲击，既有较大的斑点力作用在熔滴上，使熔滴长大，不能顺利过渡，也不能形成很强的电磁力和等离子流力，因此电弧力小。电源极性：二氧化碳焊接时一般采用直流反极性，飞溅小．电弧稳定熔深大．成形良好。而且焊缝含氢量低。短路过渡焊接的特点：短路过渡时，采用细焊丝、熔滴细小而过渡频率高，飞溅小，焊缝成形美观；主要用于焊接薄板及全位置焊接；焊接薄板时，生产率高变形小．焊接操作容易掌握，对焊工技术水平要求不高；因而短路过渡的CO2焊易于在生产中推广和应用2.粗滴过渡（1）粗滴过渡过程电弧电压比较高．焊接电流比较大，电磁收缩力加强，阻止了熔滴自由张大，并促使熔滴加快过渡，此时电弧是持续的，不发生短路熄弧的现象，焊丝的熔化金属以细滴形式进行过渡，所以电弧穿透力强，母材熔深大，适合于进行中等厚度及大厚度焊件的焊接。特点：电弧比较集中，且电弧总是熔滴的下方产生，并形成偏离焊丝轴线方向的过渡，焊接过程的稳定性差，焊缝成形较粗糙，飞溅较大.（2）粗滴过渡的稳定性粗滴过渡的稳定性，常用熔滴体积或者每秒中过渡的滴数来衡量。影响因素：焊接电流、电弧电压焊接电流对熔滴过渡频率和熔滴体积的影响见P90图6-4所示用粗滴过渡形式焊接时，Ih增高，焊接过程稳定，同时随着Ih增加，非轴线方向的熔滴过渡的现象大大减少，且熔滴与熔池短路现象随之消失，飞溅减少尽量选用较大的Ih,粗滴过渡的稳定性较好.随着Ih的增加，电弧电压要相应增大，有利于提高焊接过程的稳定性3.喷射过渡在粗滴过渡的基础上，在增大焊接电流，当达到一定的电流值时，熔滴过渡形式就会变为喷射过渡。特点：焊丝末端的熔滴形成尖锥形，从焊丝的尖端喷射出速度很高、尺寸很小的熔滴微粒流，沿着电弧中心线过渡到熔池中去，电弧非常稳定，几乎没有飞溅，焊缝成形美观。

CO2保护焊达到喷射过渡的Ih很大，由粗滴过渡变为喷射过渡的电流值比较明显，且产生很大的极点压力，形成强烈的喷射熔滴流，以致熔池中液态金属冲刷出去，焊缝无法成形，因此难以采用喷射过渡形式注意6.2.4二氧化碳气体保护焊的飞溅问题与一般熔化极气体保护电弧焊相比，CO2焊有一个非常重要的特点就是存在飞溅。CO2焊过程中金属飞溅损失约占焊丝熔化金属的10％左右，严重时可达30％～40％；在最佳情况下，飞溅损失可控制在2％～4％范围内。1.飞溅对焊接过程的影响飞溅损失增大，会降低焊丝的熔敷系数，从而增加焊丝及电能的消耗，降低焊接生产率和增加焊接成本。飞溅金属粘在导电嘴端面和喷嘴内壁上，不仅会使送丝不畅而影响电弧稳定性，且降低保护气的保护作用，恶化焊缝成形质量，同时，焊后要清理焊件表面的飞溅物，增加了焊接的辅助工时。另外，飞溅出的金属还容易烧坏焊工的工作服，甚至烫伤皮肤，恶化劳动条件。因此，如何减小和防止产生金属飞溅，一直是使用CO2保护焊时必须重视的问题。2.产生飞溅的原因及减少飞溅的措施（1）由冶金反应引起的飞溅（气体爆炸引起的飞溅）原因：熔滴过渡时，由于熔滴中的一氧化铁与c反应产生的一氧化碳气体，在电弧高温下CO体积急剧膨胀，突破熔滴或熔池表面的约束，使熔滴爆破而引起金属飞溅．措施：在采用含有硅锰脱氧元素的焊丝时，进一步降低焊丝的含碳量，并适当增加铝、钛等脱氧能力强的元素。（2）由极点压力引起的飞溅原因：主要取决于电弧极性，当用正极性焊接时（焊件接正极，焊丝接负极），正离子飞向焊丝末端的熔滴，机械冲击力大，因而造成大颗粒的飞溅。用反极性焊接时，主要是电子撞击熔滴，极点压力大大减少，故飞溅比较少。措施：CO2焊多采用直流反接进行焊接（3）由熔滴短路引起的飞溅原因：短路过渡时由于液态小桥爆断引起的飞溅。当熔滴与熔池接触时，由熔滴把焊丝与熔池连接起来，形成液体小桥。随着短路电流的增加，使液体小桥金属迅速的加热，最后导致小桥金属发生汽化爆炸，引起飞溅措施：调节焊接回路中的电感值。（4）由非轴向粗滴过渡引起的飞溅原因：这种飞溅是在粗滴过渡焊接时，由于电弧的斥力所产生的。当熔滴在极点压力和弧柱中气流的压力共同作用下，熔滴被推向焊丝的一边，并抛到熔池外面，形成大颗粒的飞溅措施：尽量选用较大的Ih。（5）由焊接工艺参数选择不当引起的飞溅原因：焊接电流、电弧电压等焊接参数选择不当引起飞溅措施：正确选择焊接工艺参数合理选择焊接电流和电弧电压限制焊丝干伸长一般焊丝伸出长度越长，飞溅率越高。所以在保证不堵塞喷嘴的情况下．应尽可能缩短焊丝伸出长度。焊枪角度焊枪垂直时飞溅量最少．倾斜角度越大，飞溅越多；焊枪前倾或后倾最好不超过20°。6.2.5二氧化碳气体保护焊的焊接材料1.焊丝二氧化碳气体保护焊对焊丝的化学成分有特殊要求：1)焊丝必须含有足够数量的脱氧元素。2)焊丝的含碳量要低，一般要求WC<0.15％。3)应保证焊缝金属具有满意的力学性能和抗裂性能CO2焊丝分实芯和药芯焊丝两种目前H08Mn2SiA焊丝是CO2焊中应用最广泛的一种焊丝。它有较好的工艺性能和力学性能以及抗热裂纹能力，适宜于焊接低碳钢和σb≤500MPa的低合金钢，以及焊后热处理强度σb≤1200MPa的低合金高强度钢。规格:直径在0.5-5.0mm常用Φ0.8Φ1.0Φ1.2Φ1.6使用焊丝基本原则采用优质焊丝。工作电流必须在焊丝直径允许电流范围之内。相同电流时，焊丝直径越细越好。焊缝有质量要求时，必须使用直径1.2以下的焊丝。为了提高工作效率，可使用直径1.6焊丝，电流大于300A。遵循使用焊丝基本原则的好处焊丝越细，短路过渡频率越高，飞溅越小，成形越好。相同电流，焊丝越细能量越集中,焊接质量越好焊丝越细，焊接规范越容易调节。焊丝越细，受外界干扰小（电网波动，送丝机转速精度）2.CO2气体C02气体是一种无色、无味、无毒的气体，在0℃和101.3kPa气压时，密度为1.9768g／L，是空气的1.5倍沸点-78.9OC，CO2气体在常温下很稳定，常温下加压（50--70Kg/cm2)变为液体，比水轻。但在高温下(5000K左右)几乎能全部分解为了得到致密的焊缝，CO2气体纯度在99.5%以上，其中含水量（按重量）不得超过0.05%。每公斤液态CO2可释放510升以上CO2气体。同时伴有强烈的制冷作用，流量计必须加热。小于200A时：气体流量为15--20升；大于200A时：气体流量为20--25升一般容量为40L的标准钢瓶，可以灌入

(25-30)Kg液态CO2，可释放15000升以上CO2气体，使用时间10-16小时CO2气瓶漆成黑色，标有“CO2”黄色字样。

6.2.6二氧化碳气体保护焊的设备CO2焊设备按操作形式不同分为：

半自动焊和全自动焊设备区别：全自动焊比半自动焊多一套焊枪与焊件相对运动的机构（或者采用焊接小车进行自动操作以CO2半自动焊设备为例：介绍各组成部分的基本原理、构造及作用组成：焊接电源、送丝机构、焊枪、供气系统、控制系统、有的还有循环水冷系统。见图6-1所示图6-1CO2焊设备的组成1.CO2焊焊接电源（1）对焊接电源的要求焊接电源：直流电源①平特性电源——用于细丝（短路过渡）焊接，配用等速送丝系统；②缓降特性电源——用于粗丝焊接，配用变速送丝系统；③焊接电源应有良好的动特性细丝短路过渡焊机对动特性有特别的要求，即对短路电流上升速度、短路电流峰值、电弧电压恢复速度三个指标有一定的要求，目的是保证短路过渡过程可靠的同时又控制飞溅。老式焊机通常通过改变接入回路电感来调节④焊接电流及电弧电压能在一定范围内调节（2）焊接电源的分类分为弧焊整流器和弧焊发电机弧焊整流器具有性能好、无噪声、结构简单、制造方便等优点CO2焊的焊接电源，2.焊枪及送丝机构根据使用焊丝直径的不同，送丝系统可分为等速送丝和变速送丝，通常焊丝直径大于或等于3mm时采用变速送丝方式，焊丝直径小于和等于2．4mm时采用等速送丝式：CO2半自动焊的送给为等速送丝，其送丝方式有拉丝式、推丝式和推拉式，如图6-8所示。送丝方式的变化主要在于细丝/平特性（等速送丝）焊机上，以适应不同场合的要求。（1）拉丝式在拉丝式中，焊丝盘、送丝机构与焊枪连在一起，故不必用软管，送丝较稳定，但焊枪结构复杂，重量增加。拉丝式只适用于细丝焊（直径为0.5--0.8mm），操作的活动范围较大推丝式：

主要用于直径为0.8-2.0mm的焊丝，软管一般在2-5m左右；推拉丝式：主要用于直径小于或等于0.8mm的细焊丝，软管可加长到15m左右；拉丝式：

适用于细丝焊（直径为0.5--0.8mm），不必用软管图6-8⑴拉丝式——焊枪复杂、较重，以手枪式焊枪多见，薄板结构使用较多；适于送细丝/远距离送丝。拉丝式焊枪（其小型送丝机构做在焊枪内）CO2焊机及其拉丝式焊枪用于推丝式送丝的鹅颈式焊枪⑵推丝式——焊丝盘、送丝机构与焊枪分离，焊枪简单、轻巧，以鹅颈式焊枪多见，实际应用较多；但焊丝通过软管时会受到阻力作用，软管不能过长或扭曲送丝距离有限（通常≤5M），送细丝效果欠佳，焊丝直径在0.8mm以上。推丝式送丝机CO2焊机及其推丝式送丝机、焊枪推拉式送丝焊枪（手工焊接用）⑶推拉丝式——推拉式送丝，具有前两种送丝方式的优点，焊丝送给时以推丝为主，焊枪内的送丝机构起着将焊丝拉直的作用，使软管中的送丝阻力减少焊枪结构复杂，适用于远距离送（细、软）丝，多用于机器人焊接和铝的熔化极气体保护焊。送丝机构（送丝机）由送丝电机、减速装置、送丝滚轮和压紧机构等组成；CO2焊专用焊机的送丝机采用单主动送丝即可。单主动式送丝机构双主动式送丝机构压紧轮主动轮送丝机多为独立式，也有与电源做为一体者电源、送丝机分体之CO2焊机注意：两机使用的都是鹅颈式焊枪（推丝枪）电源、送丝机一体之CO2焊机3.CO2供气系统由气瓶（铝白色）、干燥器、预热器、减压／流量计、气管和电磁气阀组成通常将预热器、减压器、流量计做为一体，叫CO2减压流量计（通常属于焊机的标准随机配备）。名牌产品如美国捷锐不同气体的减压流量计按规定不能互换使用。流量计气压表减压及预热装置开关CO2减压流量计4.控制系统CO2焊控制系统的作用是对CO2焊的供气、送丝和供电等系统实现控制对供气系统控制有3个过程，引弧时提前送气1--2S，以排除引弧区的空气；焊接时气流要均匀可靠；结束时，因熔池金属尚未完全冷却凝固，应滞后停气2—3S，给予继续保护，防止空气的有害作用，保证焊缝质量。对送丝系统控制，指对送丝电动机的控制，应保证能够完成焊丝的正常送进与停止动作，焊前可调节焊丝伸出长度，均匀调节送丝速度，对焊接过程的网路电压有补偿作用。对供电系统的控制，即对焊接主电源的控制，与送丝密切相关；供电可在送丝之前接通，或与送丝同时接通，停电时，要求送丝先停而后断电，避免焊丝末端与熔池粘连，影响焊缝弧坑处的质量CO2保护半自动焊的焊接控制程序如下所示启动提前送气（1—2S）送丝供电

开始焊接停止焊接供电停丝滞后停气5.CO2气体保护焊机6.2.7二氧化碳气体保护焊工艺参数CO2焊的焊接工艺参数主要包括：焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、气体流量、电源极性及回路电感等下面对焊接工艺参数的选择及影响进行讨论1.焊丝直径应根据焊件厚度、焊件位置及生产率的要求选择：焊薄板或中厚板的立、横、仰焊时多采用直径1.6mm以下的焊丝；平焊位置焊接中厚板时采用直径1.2mm以上的焊丝焊丝选择见P96表6-42.焊接电流应根据焊件厚度、焊丝直径、焊件位置及熔滴过渡形式来决定：用直径0.8--1.6mm的焊丝，当短路过渡时，焊接电流在50—230A内选择；颗粒过渡时，焊接电流在250—500A内选择3.电弧电压电弧电压必须与焊接电流配合恰当，电弧电压的大小影响焊缝成形、熔深、飞溅、气孔及焊接过程的稳定性。短路过渡焊接时，电弧电压在16—24V范围内；颗粒过渡焊接时，电弧电压随着焊接电流增大而相应增高，对于直径为1.2—3.0mm的焊丝，电弧电压在25—36V范围内选择；4.焊接速度

在一定的焊丝直径、焊接电流和电弧电压条件下，焊速增加，焊缝的熔宽与熔深减少。焊速过大，容易产生咬边及未熔合等缺陷，且气体保护性效果变差，可能出现气孔焊速过小，焊接生产效率降低，焊接变形增大；CO2半自动焊时的焊接速度在15—30m/min5.焊丝伸出长度焊丝伸出长度取决于焊丝直径，一般约等于焊丝直径的10倍，且不超过15mm.6.CO2气体流量

CO2气体流量应根据焊接电流、焊接速度、焊丝伸出长度及喷嘴直径选择，过大或过小的气体流量都会影响气体保护效果细丝CO2焊时，CO2气体流量约为8—15L/min;粗丝CO2焊时，CO2气体流量约为15—25L/min;7.电流极性为减少飞溅，保证焊接电弧的稳定性，CO2焊应选用直流反接。8.回路电感

焊接回路电感值应根据焊丝直径和电弧电压选择，电感值常随焊丝直径增大而增加，可通过试焊方法确定，若焊接过程稳定，飞溅少，则电感值合适6.3氩弧焊6.3.1氩弧焊概述氩弧焊是用氩气作为保护气体的一种气体保护焊它分为手工钨极氩弧焊和自动氩弧焊。用不熔化的钨棒作电极时，则称为TIG焊；以熔化的金属焊丝作电极的则称为MIG焊。氩弧焊过程如图6-2所示，它是利用从焊枪喷嘴中喷出的氩气流，在电弧区形成严密封闭的保护层将金属熔池与空气隔绝，以防止空气的侵入，同时利用电弧产生的热量，来熔化填充焊丝和金属，液态金属熔池冷却后形成焊缝图6-2

氩弧焊过程1.氩弧焊特点由于氩气是惰性气体，它既不与金属发生化学反应使被焊金属和合金元素受到损失，又不溶解于金属引起气孔，因而是一种理想的保护气体，能获得高质量的焊缝；氩气的导热系数小，且是单原子气体，高温时不分解吸热，电弧热量损失小，所以氩弧一旦引燃，电弧就很稳定；明弧焊接，便于观察熔池，进行控制。因此，它可进行各种空间位置的焊接，且易于实现自动控制；氩气价格高，所以焊接成本高。此外，氩弧焊设备较复杂，维修较困难。目前，氩弧焊主要适用于焊接易氧化的有色金属（如铝、镁、钛及其合金）、高强度合金钢以及某些特殊性能钢（如不锈钢、耐热钢）等。2.氩弧焊的分类及应用熔化极氩弧焊非熔化极氩弧焊氩弧焊手工钨极氩弧焊自动钨极氩弧焊半自动熔化极氩弧焊自动熔化极氩弧焊由于受钨棒所能通过的电流密度的限制，所以钨极氩弧焊只适用于焊接厚度为6mm以下的焊件。非熔化极氩弧焊（1）钨极氩弧焊

钨极氩弧焊采用高熔点的钨棒作为电极，在氩气层流保护下利用钨极与焊件之间的电弧热量，来融化加入的填充焊丝和基本金属，形成焊缝。钨极本身不熔化，只起发射电子产生电弧的作用熔化极氩弧焊采用射流过渡形式，焊接过渡过程稳定、飞溅小、熔深大及焊缝成形好，可采用较大的焊接电流，适宜焊接厚度为25mm以下的焊件。熔化极氩弧焊（2）熔化极氩弧焊

熔化极氩弧焊采用焊丝作为电极，电弧在焊丝和焊件之间燃烧，同时处于氩气层流的保护之下，焊丝以一定速度连续送给。并不断熔化形成熔滴过渡到熔池中去，液态金属凝固后形成焊缝（3）脉冲氩弧焊脉冲氩弧焊分为钨极脉冲氩弧焊和熔化极脉冲氩弧焊。其采用的是脉冲焊接电流，脉冲氩弧焊电源的基本原理如P101图6-16所示6.3.2钨极氩弧焊1.钨极氩弧焊电弧特性（1）氩弧的特性“阴极破碎”（阴极雾化）作用引燃电弧较困难特性氩气的电离能较高，引燃较困难直流正接无破碎现象电弧燃烧稳定氩气的热容量与导热率较小，需较小的热量可将电弧加热到高温当采用直流反接时，焊件是阴极，即氩的正离子流向焊件，它撞在金属熔池表面上，能够将高熔点且又致密的氧化膜撞碎，使焊接过程顺利进行。钨极氩弧焊一般情况下，都采用直流正极性，而对Al﹑Mg及其合金则选用交流焊接为好，薄板时，亦可采用直流反接（2）交流钨极氩弧焊的特点

焊接Al、Mg合金一般都用交流电，这样交流负极性的半波里，阴极有去除氧化膜的作用，它可以清除熔池表面的氧化膜。正极性的半波里，钨极得到冷却，同时又发射足够的电子，有利于电弧稳定。但交流电源也存在如下问题：1）直流分量，2）交流电弧的稳弧措施。1）直流分量在交流电弧的情况下，由于电极和母材的电热物理性能以及几何尺寸等方面存在差异，造成了交流电两半周中的弧柱导电率、电场强度和电弧电压不对称，如图6—3所示。

正半周内，钨极为阴极，弧柱电导率高，电场强度小，电弧电压低而电流大，而母材的情况刚好相反，电场强度大而电流小，造成正负半周内电流、弧压不对称。

①危害

a.使阴极去除氧化膜的作用减弱。

b.直流磁通叠加在原来的交变磁通上，使铁芯在一个方向上可能达到磁饱和状态，导致变压器的激磁电流大大增加，导致变压器铁损、铜损增大，效率降低，温度升高。另一方面使焊接电流的波形严重畸变。②消除措施a.在焊接回路中串接一蓄电池组，如图6—4a；b.在焊接回路中接入电阻和二极管如图6—4b；c.在焊接回路中串接电容如图6—4c。2）引弧和稳弧措施交流电弧稳定性差，且钨极氩弧焊负半周时引弧更困难，解决的办法有：①提高焊接电源的空载电压稳弧效果好，但变压器的容量增大很多，功率因素降低，成本高，也不安全。②采用高频振荡器

高频振荡器电路如图6—5所示。实际上它是一个L—C振荡器，它由升压变压器T1，火花气隙放电器P、振荡电容Ck、高频输出变压器T2等组成。T1的二次电压为2500—3000V，当它对CK充电时，将导致间隙为0．1一1．0mm的P击穿而产生火花放电，这时Ck和T2电感线圈Lk构成的振荡电路被P短路。

P被击穿时，T1二次绕组即被短接。为保护T1不致损坏，T1设计成高漏抗变压器。此外，C为保护电容，S为门开关，都是为了防护操作者触及2500-3000V工频高压造成人身伤害。③用脉冲引弧、稳弧它可以与高频振荡器联合使用，振荡器在保证第一次引弧后即行切断，以后用脉冲放电保证重复引燃，也可以第一次引与以后的稳弧都用脉冲放电。（3）直流钨极氩弧焊的特点直流钨极氩弧焊没有极性变化，电弧燃烧很稳定，当采用直流正极性时，钨极是阴极，钨极的溶点高，在高温时电子发射能力强，电弧燃烧稳定性更好。

1）直流反接特点：①W极为正极，W极受热大，则W极烧损严重。②工件为阴极，溶点低，且面积大发射电子能力弱，电弧稳定性差。③具有阴极破碎作用。直流反极性时，阴极斑点有自动寻找氧化膜的性质，这是因为金属氧化膜逸出功小，容易发射电子，所以氧化膜上容易形成阴极斑点并产生电弧。

阴极破碎作用实质：①阴极斑点的能量密度高，②被质量很大的正离子撞击，致使氧化膜破碎。但是，直流反极性时，电子轰击钨极，放出大量的热量。TIG焊时。阳极热量多于阴极热量，反极性的热作用对焊接是不利的，放出的热量很容易使钨极过热熔化，同时，由于在焊件上放出的能量不够，焊缝熔深浅宽，生产率低。而且只能焊接小于3mm的薄板。所以，钨极氩弧焊中直流反接除焊接Al、Mg等薄板外很少采用。2）直流正极性直流正极性没有阴极破碎的特点，因为：阳极斑点的密度为200A/cm2，而阴极斑点的电流密度为106A/cm2，阳极斑点的能量比阴极斑点的能量小几百倍；同时，阳极只受到质量很小的电子撞击。所以，阳极没有去除氧化膜的作用。

采用直流正极性有下列优点：①工件为阳极，工件接受电子轰击放出的全部能量，产生大量的热，因此熔池深而窄，生产率高，工件的收缩变形都小。②钨极不易过热，钨极接收正离子轰击时放出的能量小，发射电子付出大量的逸出功。③钨棒的热发射能力很强，当采用小直径钨棒时，电流密度大，有利于电弧稳定，电弧稳定性比反极性好。所以，除焊接Al、Mg等合金外一般（焊接不锈钢、耐热钢、钛、铜及其合金）都采用直流正接。3.钨极氩弧焊设备手工钨极氩弧焊设备包括主电路系统、焊抢、供气系统、冷却系统及焊接控制装置。若是自动焊还有送丝机构、小车行走机构。（1）主电路系统主要是焊接电源、高频振荡器、脉冲稳弧器和消除直流分量装置；交流和直流主电路系统部分不相同。TIG焊机采用直流、交流或交直流两用电源，铝及铝合金用交流电，若进行不锈钢等金属的焊接，则用直流正接。钨极氩弧焊机，无论是直流还是交流都采用陡降外特性或垂直外特性，弧长发生变化时，引起电流变化极小。

交流钨极氩弧焊主电路系统由焊接变压器、高频振荡器、脉冲稳弧器和电解电容器等组成直流钨极氩弧焊主电路系统由直流焊接电源附加高频振荡器、（2）焊枪（焊炬）

TIG焊焊炬的作用在于夹持电极、导电、输送保护气体。焊炬一般可分为大、中、小型三种，小型的最大电流可为100A，不用水冷，大型的可为400-600A，采用