浅谈混合气体保护焊机的特点

　　摘 要：通过对二氧化碳气保焊、氩弧焊、混合气体保护焊特点的对比分析以及在工厂中的应用，证明了混合气体保护焊不但具备二氧化碳气体保护焊成本低、效率高的特点，还具备焊缝表面成型好、机械性能质量高的特点。介绍了混合气体焊焊接操作工艺参数及需要注意的一些问题，对混合气体保护焊焊接工艺设计及其应用具有一定的指导作用。

　　焊接技术历史悠久，近几十年焊接方法更是不断改进，针对不同的材料产生了不同的焊接方法，焊接技术也达到了新的水平，但气体保护焊现在仍是最普遍、效率最高的一种焊接方法。

　　常用的焊接气体保护形式有CO2气体保护、Ar保护和混合气体保护，而混合气体保护常用的主要由Ar+CO2气体混合而成，它对焊接力学和焊缝质量提高有着很大的影响，在采用Ar+CO2混合气体焊接时，与纯CO2气体保护焊相比较，可以提高焊接效率和焊接质量，并且降低了成本，使用价值明显。

　　一、气体保护焊接特点比较

　　1.CO2气体保护焊特点：（1）生产率高，由于焊接电流密度较大，电弧热量利用率高，焊丝又是连续送进以及焊后不需要清渣，因此，提高了生产率。（2）成本低，CO2气体价格便宜，电能消耗少，所以焊接成本低，仅为埋弧自动焊的40%，焊条电弧焊的37%～42%。（3）焊接变形和应力小，由于电弧加热集中，工件受热面积小，同时CO2气流有较强的冷却作用，所以焊接变形小，特别适用于薄板焊接。（4）操作简便，焊接时可以观察到电弧和熔池的情况，固操作容易掌握，不易焊偏，有利于实现机械化和自动化。（5）缺点：飞溅大，弧光强。

　　2.氩弧焊特点：（1）焊缝保护效果好，焊缝质量高。（2）焊接变形和应力小，适用于薄板焊接。（3）便于观察，方便操作，适用于全位置焊接。（4）电弧稳定、飞溅少。（5）适用于焊接材料范围广，尤其适用于焊接有色金属，如铝、镁、钛等。（6）缺点：设备成本高，引弧困难。

　　3.混合气体保护焊特点：好的气体保护应具有低的电离势，就是气体电离所需的电压，因低的电离电压使气体容易电离，从而容易起弧，并同时保持电弧的稳定，保护气体对于影响焊接质量和其他气体起到排斥作用，因此保护气体大多都以惰性气体为主。Ar就属于惰性气体，Ar+CO2混合焊接可降低氩弧焊中熔滴的黏性，减小表面张力，使热敷率显著提高，并增强熔深，避免单纯CO2气体焊接中的飞溅，提高焊件的力学性能。其特点是：（1）焊接成本低。CO2是化工厂的副产品，来源广，价格低，因而其综合成本大概是埋弧焊和手工电弧焊的40%～50%。（2）生产效率高。可以使用较大的焊接电流，因此熔深比手工电弧焊深，对10 mm以下的钢板可以不开坡口，效率可比手弧焊提高2～4倍。（3）能耗低。CO2气体保护焊和焊条电弧焊4 mm板对接焊对比，CO2气体保护焊是焊条电弧焊消耗电能的70%。（4）应用范围广。因气体保护焊的电弧热量集中，加热面积小，Ar+CO2气流有冷却作用，因此焊件焊后变形小，薄板可焊到1 mm，厚板可焊超过50 mm以上。（5）抗锈能力强。气体保护和埋弧焊相比，具有较高的抗锈能力，所以焊前对焊件表面的清洁工作要求不高，可以节省生产中大量的辅助时间。（6）焊接飞溅小。通常CO2气体保护焊在焊接时不易出现过度喷射，在焊丝当中存在较大的熔滴，熔滴受到向上电磁力的作用，较大的熔滴会因为电磁力的不平衡飞溅到外边，出现大量的飞溅。混合气体保护焊，可以得到过渡喷射，形成小的熔滴，这时作用在熔滴上的电磁力要高于熔滴的平衡力，使得熔滴可以顺利进入熔池，减少了飞溅的产生。（7）复合气体焊缝表面成型好。在焊接中如果单纯使用CO2气体保护焊，那么焊丝中的锰、硅等有益合金元素会大量流失，而混合气体具有低的氧化性，可以减少CO2气体的成分，可以降低锰、硅等元素的流失，焊缝的抗拉强度明显提高。同时，混合气体在焊接中减少了氧的百分比，使焊缝中的氧化物大幅度减少，焊缝表面光滑，焊接表面质量得到了提高。

　　二、工艺参数的选择

　　再好的焊接方法，没有精确的工艺参数支撑是不行的，混合气体保护焊主要的焊接工艺参数有焊接电流、电弧电压、混合比、气体流量、焊接速度、焊丝伸出长度等。

　　1.焊接电流和电弧电压。焊接电流和电弧电压是相匹配的关键焊接参数，如选择不当会影响到短路过渡，使飞溅过大，影响焊接质量。以常用的φ1.2 mm焊丝为例，电流在120～135 A之间，电压在19～20 V之间。

　　2.混合比Ar和CO2气体的比率是80：20，欧洲的标准比率是82：18。Ar也不能过高，如果Ar太多相应的CO2含量减少，会降低熔敷金属的活性，不利于铁水的流动，会影响到焊接质量。

　　3.气体流量。首先气体的纯度不能低于99.5%。其次，为了保证焊接区不受空气的侵入，就要选择合理的气体流量，如气体流量过小时，保护气体的挺度不足，焊缝容易产生气孔等缺陷；气体流量过大时，不仅浪费气体，而且氧化性增强，焊缝质量下降。如果焊接速度增加，气体流量也要相对增加。一般细丝焊接时，气体流量在15～20 L/min之间。

　　4.焊接速度。焊接速度的增加和减小直接影响到焊缝的宽度、深度和余高。焊接速度过快，容易产生咬边和未焊透等缺陷，并易产生气孔。焊接速度过慢，焊接容易烧穿，且焊缝内部容易组织粗大，并且变形增大，生产效率降低。通常半自动焊的速度不超过0.5 m/min。

　　5.焊丝伸出长度。一般焊丝伸出长度应为焊丝直径的10～12倍，细丝焊接以10～15 mm为宜。如果焊丝伸出长度过长，焊丝容易形成段熔，飞溅严重，焊接不稳定，并且喷嘴与焊件之间的距离增大，气体保护效果变差。但焊丝伸出长度过小喷嘴与焊件间的距离过近，飞溅金属容易堵塞喷嘴。

　　混合气体焊接技术的运用一定上兼顾了用纯氩气保护焊接和用纯CO2气体保护的优点，很明显可以提高焊接质量及生产效率，同时还能降低焊接成本，完善焊接时的焊缝成形表面，减少合金元素的烧损，提高焊缝的机械性能。所以，复合气体焊接技术是现在值得推广的焊接方法。