气体保护焊是用外加气体作为电弧介质并保护电弧区的熔滴、熔池及焊缝的电弧焊。常用保护气体有惰性气体(氩气Ar、氦气He和混合气体)和活性气体(二氧化碳气CO2)两种,分别称为惰性气体保护焊和CO2气体保护焊。

1.惰性气体保护焊

(1)保护气体和电极材料：保护气体有氩气(Ar)和氦气(He),或其混合气体(氩气80%+氦气20%),分别称为氩弧焊和氦弧焊及混合气体保护焊。按电极熔化与不熔化,氩弧焊分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊,如图4-7所示。

图4-7　氩弧焊工艺示意图

(2)电源种类和极性：极氩弧焊一般采用直流正接,可以减少钨极烧损,如工件接正极,钨极就接负极,由于负极温度比较低,因此可以减少钨极烧损,但焊接铝、镁金属时,为去除氧化物而利用“阴极破碎作用”可采用直流反接或者采用交流电源。熔化极氩弧焊一般采用直流反接。

(3)氩弧焊的特点：氩气是惰性气体,它不与金属发生化学反应,又不溶入液态金属,其保护效果最佳,特别适宜焊接化学性质活泼的金属及合金。氩弧焊的电弧燃烧稳定,飞溅小,表面无熔渣,焊缝成形美观,质量好。电弧在气流压缩下燃烧,热量集中,焊缝周围气流冷却,热影响区小,焊后变形小,特别适用于薄板焊接,操作方便,易于自动控制焊缝。但氩气、氦气的价格较贵,焊件成本高。

惰性气体保护焊适用于焊接铝、镁、钛及其合金,稀有金属锆、钼,不锈钢,耐热钢、低合金钢等。(www.daowen.com)

2.CO2气体保护焊

(1)工艺原理。采用CO2为保护气体,同时采用能脱氧和渗合金的特殊焊丝,以防止CO2对金属的氧化,保证焊缝的质量和性能。常采用硅锰合金钢焊丝H08MnSiA或H08Mn2SiA,可以对焊缝进行脱氧、渗合金等冶金处理作用。如图4-8所示。

图4-8　CO2气体保护焊示意图

(2)特点：CO2气体来源广,价格低廉,焊丝又是整圈光焊丝,成本仅为埋弧焊和焊条电弧焊的40%左右。由于CO2焊电流密度大,电弧穿透能力强,因此焊接速度快,焊后没有熔渣,节省清渣时间,生产效率比焊条电弧焊提高1～4倍。此外,CO2焊的操作性能好,属于明弧焊,与手弧焊一样灵活方便,适用于全位置焊接。由于用CO2气体能有效保护焊丝和熔池不受空气的侵害,因此焊缝焊接质量较好。

CO2焊的缺点是使用大电流焊接时电弧飞溅大,焊缝成形不美观,很难用交流焊接及在有风的地方施焊。此外,CO2在1000℃以上高温会分解成CO和O2,有一定的氧化性,不宜焊接容易氧化的有色金属材料。

CO2气体保护焊主要用于碳钢、低合金钢等材料的薄板焊接及磨损零件堆焊等。广泛应用于造船、汽车、机车车辆等工业部门。