利用氣體作為保護(hù)介質(zhì)的電弧焊。它包括鎢極惰性氣體保護(hù)焊(TIG)和熔化極氣體保護(hù)焊(GMAW)。兩者的差別在于所用的電極不同，前者用的是非熔化電極—鎢棒，后者用的是熔化電極—焊絲。
焊機(jī)設(shè)備
氣體保護(hù)電弧焊機(jī)主要分手工、半自動和自動三類。
手工焊機(jī)只用于鎢極惰性氣體保護(hù)焊，由弧焊電源、焊接電纜、氣瓶、氣體管路和焊槍等部分組成。鎢極固定在焊槍中，由人工操縱焊槍施焊。如需填充焊絲，也由人工操縱。
半自動焊機(jī)適用于熔化極氣體保護(hù)焊。該焊機(jī)除具有手工焊機(jī)所需各組件外，還需要有焊絲輸送機(jī)構(gòu)和必要的配套件。焊絲通過焊槍中的導(dǎo)電嘴進(jìn)入焊接區(qū)，導(dǎo)電嘴接于電源。焊槍由人工操縱。圖2給出了一臺半自動二氧化碳氣體保護(hù)焊設(shè)備的組成。
自動焊機(jī)可用于不熔化極或熔化極氣體保護(hù)焊。該焊機(jī)除具有前述組件外，還有供焊槍與焊件作相對運(yùn)動的機(jī)械裝置和相應(yīng)的控制系統(tǒng)。在焊槍對準(zhǔn)接縫并調(diào)整好電壓、電流、氣體流量、行程等焊接工藝參數(shù)后，焊接過程可自動進(jìn)行。
工藝分類
氣體保護(hù)電弧焊分鎢極惰性氣體保護(hù)焊和熔化極氣體保護(hù)焊兩大類。
鎢極惰性氣體保護(hù)焊
是在惰性氣體的保護(hù)下利用鎢電極與工件間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲（如果使用填充焊絲）的一種焊接方法。用氣作為保護(hù)氣體的稱鎢極氬弧焊，用氦氣作為保護(hù)氣體的稱為鎢極氦弧焊。由于氦氣價(jià)格昂貴，在工業(yè)上廣泛使用的是鎢極氬弧焊。鎢極氬弧焊按操作方式分為手工焊、半自動焊和自動焊。以手工鎢極氬弧焊應(yīng)用最廣泛，其次是自動鎢極氬弧焊，半自動鎢極氬弧焊則很少應(yīng)用。鎢極惰性氣體保護(hù)焊適宜于焊接各種有色金屬和合金。其特點(diǎn)是電弧穩(wěn)定，輸入能量易于控制，焊接質(zhì)量高，對焊接位置和接頭幾何形狀的適應(yīng)性也較強(qiáng)。但因焊接電流受鎢極許用電流的限制和向焊縫中添加填充金屬不方便，這種方法不利于焊接工件，焊接生產(chǎn)率也低。
當(dāng)用脈沖電源時(shí)，如用0.5～5 Hz的低頻脈沖電流進(jìn)行焊接，可降低焊件的熱輸入，便于控制焊縫冷卻結(jié)晶和控制熔深，適用于薄壁構(gòu)件的焊接、懸空全位置焊接和厚壁結(jié)構(gòu)的打底焊等。如用20 kHz高頻脈沖電流，可使電弧挺直而穩(wěn)定、焊縫金屬晶粒細(xì)化，并可提高焊接速度。
熔化極氣體保護(hù)焊
采用可熔化的焊絲（熔化電極）與焊件之間的電弧熱作為熱源來熔化焊絲與母材金屬，并向焊接區(qū)輸送保護(hù)氣體，使電弧、熔化的焊絲、熔池及附近的母材金屬免受空氣影響的氣體保護(hù)焊。它適宜于焊接各種金屬材料。與鎢極惰性氣體保護(hù)焊相比，焊接生產(chǎn)率高許多倍。用細(xì)焊絲（一般直徑小于1.6 mm），小電流時(shí)，可用于各種位置的焊接；用粗焊絲，大電流時(shí)，則主要用于平焊位置。
（1）熔化極惰性氣體保護(hù)焊 通常用氬、氦、或氬與氦的混合氣體作保護(hù)氣體，熔滴過渡形式是噴射過渡或脈沖噴射過渡，適宜于焊接各種有色金屬和奧氏體不銹鋼和高溫合金。
（2）氧化性混合氣體保護(hù)焊 保護(hù)氣體由惰性氣體和少量氧化性氣體——O、CO或其混合氣體（一般O為2%～5%，CO為5%～20%）混合而成。熔滴過渡形式為短路過渡、噴射過渡或脈沖噴射過渡，適用于碳鋼、合金鋼和不銹鋼等黑色金屬材料的焊接。
（3）二氧化碳氣體保護(hù)焊 保護(hù)氣體主要用二氧化碳，有時(shí)在其中加入一定量的氧（5%～20%）。熔滴過渡形式是短路過渡或滴狀兼短路過渡，只適宜于焊接碳鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，焊接成本低。
（4）藥芯焊絲氣體保護(hù)焊 采用中心含有藥芯（焊劑）的管狀焊絲，用二氧化碳或二氧化碳加氬氣體作為保護(hù)氣體，兼有二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和手弧焊的某些特點(diǎn)，適宜于焊接碳鋼、低合金鋼、及其合金等。主要特點(diǎn)：①由于采用二氧化碳?xì)怏w和焊劑的聯(lián)合保護(hù)，易于獲得優(yōu)質(zhì)焊縫；②電弧穩(wěn)定，飛濺少，焊縫成形好；③對焊件鋼材成分的適應(yīng)性強(qiáng)；④焊接生產(chǎn)率高，約為手弧焊的3～5倍。
（5）氣電立焊 是由熔化極氣體保護(hù)焊和電渣焊發(fā)展而形成的一種熔化極氣體保護(hù)焊方法。保護(hù)氣體采用二氧化碳氣體或氬氣加氧氣。其主要優(yōu)點(diǎn)是可不開坡口焊接厚板，生產(chǎn)率高、成本低。
氣體使用
在氣體保護(hù)電弧焊初期，使用的主要是單一氣體；如氬氣（Ar）、氦氣（He）和CO氣，后來發(fā)現(xiàn)在一種氣體中加入一定分量的另一種或兩種氣體后，可以分別在細(xì)化熔滴、減少飛濺、提高電弧的穩(wěn)定性、改善熔深以及提高電弧的溫度等方面獲得滿意的效果。
常用的混合氣體有：（1）Ar+He。廣泛用于大厚度鋁板及高導(dǎo)熱材料的焊接，以及不銹鋼的高速機(jī)械化焊接。（2）Ar+H。利用混合氣體的還原性來焊接鎳及其合金，可以消除鎳焊縫中的氣孔。（3）Ar+O混合氣體（O量為1%）。特別適用于不銹鋼MIG焊接，能克服單獨(dú)用氬氣時(shí)的陰極飄移現(xiàn)象。（4） Ar+CO或Ar+CO+O。適于焊接低碳鋼和低合金鋼，焊縫成形、接頭質(zhì)量以及電弧穩(wěn)定性和熔滴過渡都非常滿意。
歷史和展望
氣體保護(hù)電弧焊是在第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來的。在飛機(jī)制造業(yè)中，為適應(yīng)鋁合金、鎂合金、不銹鋼等焊接的需要，鎢極惰性氣體保護(hù)焊首先問世。其后，為克服鎢極惰性氣體保護(hù)焊難以焊接厚的焊件和焊接生產(chǎn)率低等缺點(diǎn)，在20世紀(jì)40年代末，對熔滴過渡形式有了一定認(rèn)識以后，熔化極惰性氣體保護(hù)焊進(jìn)入實(shí)用階段。1953年蘇聯(lián)B·柳巴夫斯基等發(fā)明了二氧化碳氣體保護(hù)焊，克服了惰性氣體保護(hù)焊成本高的缺點(diǎn)，使氣體保護(hù)焊在碳鋼、低合金鋼等普通鋼材的焊接上得到推廣應(yīng)用。以后又出現(xiàn)氧化性混合氣體保護(hù)焊、藥芯焊絲氣體保護(hù)焊、脈沖氬弧焊、氣電立焊等許多種氣體保護(hù)焊方法。1980年，加拿大WeldProcess公司研究成功時(shí)間焊接新工藝及專用設(shè)備，大大提高了焊接生產(chǎn)率。其后，氣體保護(hù)焊以其高效、節(jié)能在航空、航天、機(jī)械制造、造船、車輛制造等許多工業(yè)部門中得到推廣應(yīng)用。隨著焊接設(shè)備自動化水平的提高、新型弧焊電源的使用及電子技術(shù)、智能控制技術(shù)的推廣應(yīng)用，氣體保護(hù)焊的焊接質(zhì)量、焊接生產(chǎn)率及穩(wěn)定性將顯著提高，混合氣體保護(hù)焊將獲得更大的發(fā)展。
參考資料 >