混合气体在熔化极气体保护焊中的应用

MIG TIG焊接简介一、概述MIG焊接即熔化极惰性气体保护电焊，是以Ar等惰性气体作为主要保护气体，包括纯Ar或Ar气中混合少量活性气体（如2%以下的O2或5%以下的CO2气体）进行熔化极电弧焊的焊接方法。

MIG焊丝以层绕方式成卷或盘状供货。

TIG焊接（钨极氩弧焊）是以纯Ar作为保护气体，以钨极作为电极的一种焊接方法。

TIG焊丝以一定长度（通常lm）的直条状供货所。

二、焊丝的选用MIG及TIG焊接方法由于主要以纯Ar作为保护气体，所以外界空气中氧、氮、氢等有害气体很难进入熔池；且氩气不产生有害焊缝性能的气体或杂质；氩气对焊丝及熔池的合金氧化很少等使得焊接接头具有极为优异的综合理化性能。

但可能有损焊接效率及焊接熔深等。

所以以焊丝成份尽量接近母材成份作为选择焊丝的原则是适宜的。

不锈钢的性能很大程度上取决于成份。

不锈钢埋弧焊丝的成份设计都考虑了由于焊接时合金烧损的损失量。

该系列焊丝的选择应以被焊母材成份为准，选用相同的合金体系；焊丝成份尽量接近（等于或稍高于）母材成份。

合金体系的不同对不锈钢性能（如延展性、耐腐蚀性、抗裂性等）影响是巨大的，应关注。

三、焊接注意事项1、MIG焊接A：保护气体流量以20-25L/min为宜；B：电弧长度一般控制在4-6mm左右；C：风的影响对焊接特别不利，当风速大于0.5m/s时应采用防风措施；注意换气，避免对操作者的伤害；D：采用脉冲电弧电流，能获得安定的喷射电弧，特别适宜不锈钢、薄板、立焊、堆焊的焊接；E：请采用Ar+2% O2气体组合焊接超低碳不锈钢，不应用Ar与CO2混合焊类钢；F：焊接时严格清除焊接处的油、锈、水份的杂质。

2、TIG焊接A：保护气体流量要求：当焊接电流在100-200A之间时为7-12L/min；：当焊接电流在200-300A之间时为12-15L/min为宜。

由于送气管的破损造成保护气体混有湿空气，对焊接接头的性能是有影响的；B：钨极伸出长度相对喷嘴应尽可能短，电弧长度应以电弧长度一般控制在1-4mm为准（焊接碳钢时为2-4mm；低合金钢及不锈钢焊接时为1-3mm）；C：，当风速大于1.0m/s时应采用防风措施；注意换气，避免对操作者的伤害；D：焊接时严格清除焊接处的油、锈、水份的杂质。

210 军民两用技术与产品 2018·3（下）1 问题的提出随着工业水平的不断进步和工程机械技术要求的提高，用户对机床焊接产品的外观质量提出了更高的要求。

为了提高机床焊接产品的外观质量，有必要寻求一种能明显提高焊件外观质量的焊接方法。

通过开发使用富氩气体（又称混合气或二八气）保护焊接试验与应用，并经过调研论证，同时改进焊接工艺[1]，且与CO 2保护焊进行比较，是否富氩气体保护焊在减少焊接工作强度和额外能源消耗的同时，可显著提高焊缝外观质量，是否可取得良好改进应用效果。

是否富氩气体保护焊较CO 2保护焊存在相对优势。

2 CO 2保护焊与富氩气体保护焊应用的相关对比分析CO 2保护焊是上世纪中期兴起并被广泛应用的一种熔化极气体保护焊方法，该方法是通过实芯焊丝辅以等速送丝系统和平外特性电源，用CO 2气体进行保护的焊接方法。

其特点是操作简单，成本低，但飞溅大，焊缝成形差是其最大的弱点。

而富氩气体保护焊指的是熔化极活性气体保护电弧焊，是在氩气中加入少量的氧化性气体混合而成的一种混合气体保护焊，通常氩气和CO 2的混合比例为8：2。

（1）CO 2保护焊的最大优点在于成本较低。

CO 2保护焊存在的焊接质量缺陷及原因分析如下：第一，飞溅多。

熔滴和熔池内的碳在高温时氧化生成的气体积聚膨胀、熔滴和熔池在短路初期因电磁收缩力阻碍熔滴过渡、较大密度的电流加速作用及短路末期液桥缩颈处破断和电弧再引燃都等因素都使得周围气体膨胀并加剧了飞溅的产生。

第二，焊缝外观成形差。

短路电流能量在短路期间大部分传输给焊丝的伸出部分，电弧对于母材热输入被大大降低而使母材熔化不足，熔池的润湿和铺展效果下降，使焊缝成形不光滑。

第三，焊缝冲击韧性差。

CO 2气体较重，因而对于燃弧区域CO 2气体因电弧高温会被分解成原子氧和一氧化碳而具有较强的氧化性，强烈氧化液态金属和母材，使得焊缝冲击韧性下降。

（2）富氩气体保护焊的特点：第一、富氩气体成本较高。

MAG焊的特点MAG（metal active-gas welding）是熔化极活性气体保护焊的简称，MAG焊是利用活性气体（如CO2；Ar+CO2；Ar+CO2+O2等）作为保护气体的金属极气体保护电弧焊方法，称为活性熔化极气体保护电弧焊法，简称MAG焊。

即所用保护气体为惰性气体少量氧化性气体（O2、CO2或其混合气体）混合而成。

因保护气体具有氧化性，所以常用于黑色金属材料的焊接。

在惰性气体中混合少量氧化性气体的目的（一般为：O22%～5%；CO2：5%～20%）是在基本不改变惰性气体电弧基本特性的条件下，以进一步提高电弧稳定性，改善焊缝成形，降低电弧辐射强度。

它的特点是MAG焊可采用短路过渡、喷射过渡和脉冲喷射过渡进行焊接，具有稳定的焊接工艺性能和质量优良的焊接接头，可用于空间各种位置的焊接，尤其适用于碳钢、合金钢和不锈钢的焊接。

采用氧化性混合气体保护的优点是：能提高熔滴过渡的稳定性；稳定阴极斑点，提高电弧燃烧的稳定性；增大电弧的热功率；减少焊接缺陷；降低焊接成本。

显著提高电弧稳定性，熔滴细化，过渡频率增加，飞溅大大减少(飞溅率为1%-3%，采用射流过渡时几乎无飞溅)，焊缝成形美观。

此外，采用混合气体保护还可以改善熔深形状，未焊透和裂纹等缺陷大大减少，并能提高焊缝金属的性，减少焊后清理工作量，节能降耗，改善操作环境。

普通MAG焊的主要熔滴过渡形式是射流过渡。

而脉冲MAG焊的熔滴过渡特点是每个电流脉冲过渡一个熔滴，就其实质而言属于射滴过渡。

这时主要特点如下：1）脉冲MAG焊的最佳熔解滴过渡形式是一个脉冲过渡一个熔滴。

这样通过调节脉冲频率就能够改变单位时间内熔滴过渡的滴数，也就是焊丝熔化速度。

2）由于一脉一滴的射滴过渡，熔滴直径大致与焊丝直径相等，则熔滴电弧热较低，也就是熔滴温度低（与射流过渡和大滴过渡相比）。

所以提高了焊丝的熔化系数，也就是提高了焊丝的熔化效率。

3）因熔滴温度低，所以焊接烟雾少。

熔化焊接和热切割是金属加工和连接的常见技术，下面是对这两种技术的简要介绍：
熔化焊接：
熔化焊接是一种常见的金属连接方法，通过加热金属至其熔点以上，使其熔化并在连接部位形成联合。

主要包括以下几种焊接方式：
电弧焊接：使用电弧产生高温，将工件熔化并在接头处形成焊缝。

气体焊接：使用燃气或气体混合物作为热源，在焊接部位产生高温进行焊接。

熔化极气体保护焊接：使用熔化的金属极作为电弧，同时使用惰性气体或混合气体保护焊接区域，避免氧化。

热切割：
热切割是通过热源将金属局部或完全加热至其熔点以上，并通过力量或能量转移来分离工件的一种切割方法。

常见的热切割方式包括：
氧割：使用高温氧化反应将金属切割，并通过高速喷射的氧气吹除产生的氧化物。

等离子切割：利用高温等离子体将金属加热至熔点以上，然后通过气体或离子流将金属割断。

激光切割：使用激光束高度集中的能量将金属熔化并割断。

熔化焊接和热切割技术在金属加工和制造中起着重要作用。

在实际应用中，需要根据材料的特性、要求和工艺选择合适的焊接和切割方法，以确保高质量的连接和切割结果。

在进行这些操作时，注意安全措施是非常重要的，确保操作人员和设备的安全。

如何选用熔化极气体保护焊的保护气体
保护气体的选择主要根据保护气体的作用来决定。

主要考虑它的冶金特点、熔滴过渡和焊缝成行等特点。

可以采用单一气体，还可以采用二元或多元气体。

显然采用单一气体比较简单。

如Ar 、He或CO2气。

对于铝、镁和钛及其合金等活泼金属，只能选择惰性气体如Ar或He。

对于黑色金属，常常采用价廉的活性气体CO2气。

但是，上述选择仅仅满足了冶金要求，而考虑到熔滴过渡特点或焊缝成形的要求，往往采用多元气体，如Ar+He二元气体，可以比纯Ar保护提高热输入，能用于焊厚板。

Ar+CO2或Ar+O2二元气体，能改善钢液的流动性，可以改善焊缝成行和熔滴过渡，为进一步改善焊接工艺性，焊刚时还采用三元或四元气体。

如Ar+CO2+O2三元气体，又如采用Ar+He+CO2+O2四元气体可以作为高熔敷率保护气体.。

气体保护焊操作规程一．概述：1.基本原理熔化极气体保护焊是以可以熔化的金属焊丝作电极，并由气体做保护的电弧焊。

利用焊丝和母材之间的电弧来熔化焊丝和母材，形成熔池，融化的焊丝作为填充金属进入熔池与木材融合，冷凝后即为焊缝金属。

通过喷嘴向焊接区喷出保护气体，使处于高温的熔化焊丝，熔池及其附近的母材可以免受周围空气的有害作用。

焊丝是连续的，由送丝轮不断地送进焊接区。

操作方式主要是半自动焊和自动焊两种。

焊丝有实心和药芯两类，前者一般含有脱氧用的和焊缝金属所需要的合金元素；后者的药芯成分及作用与焊条的药皮相似。

2.分类电流密度大，因而提高了敷熔速度。

b.可获得含氧量较焊条电弧焊低的焊缝金属。

c.在相同条件下，熔深比手工电弧焊大。

d.焊接厚板时，可以用较低的焊接电弧和较快的焊接速度，其焊接变形小。

e.烟雾少，可以减轻对通风的要求。

2）缺点（与手工电弧焊相比）a.规范不合适时，飞溅较大，表面成形差。

b.弧光较强。

c.焊接设备复杂，环境要求较高。

d.半自动焊枪比手工电弧焊铅重，不轻便，操作灵活性较差。

对于狭小空间的接头，焊枪不易接近。

4.使用范围1）适焊的材料。

MIG焊既可以焊接黑色金属又可以焊接有色金属，但从焊丝供应及制造成本考虑主要用于铝，铜，钛及其合金，以及不锈钢，耐热钢的焊接。

MAG和CO2焊主要用于焊接碳钢，低合金高强度钢。

2）焊接位置可以进行全位置焊接，其中以平焊位置和横焊位置焊接效率最高。

3）可焊厚度原则上开破口多层焊的厚度是无限的，它仅受经济因素限制。

二，保护气体采用保护气体的目的，是防止熔融焊缝金属被周围气氛污染和损害。

保护气体应满足如下要求：1.对焊接区起到良好的保护作用。

2.作为电弧的气体介质，应有利于引弧和保护电弧稳定燃烧。

3.有利于提高对焊件的加热效率，改善焊缝成形。

4.在焊接时，能促使获得所希望的熔滴过渡特性，减小金属飞溅。

5.在焊接过程中，保护气体的有害冶金反应能进行控制，以减小气孔，裂纹和夹渣等缺陷。

CO2气体保护焊的技术及应用作者：冯彦青来源：《科技视界》2015年第11期【摘要】近几年焊接技术不断发展，尤其是熔化极气体保护焊发展十分迅速，本文主要叙述了CO2气体保护焊的技术及应用。

【关键词】CO2；焊接技术；气体保护焊CO2气体保护焊俗称：二氧焊、二保焊、气保焊，是利用CO2气体作为电弧介质并保护焊接区电弧焊，属于熔化极气体保护焊，英文缩写（MAG或GMAW）1953年前苏联研发。

因工作效率高，生产成本低本，熔透性好、焊接变形小等优点故被广泛应用于工业制造。

CO2气体保护焊的优点：（1）工作效率高是手工焊的1～3倍最高可达到4倍。

（2）生产成本低是手工焊的50%。

（3）熔透性好开II破口时一次熔深可达到10mm，探伤合格率可达到95%。

（4）焊缝抗裂性好，因CO2气体是氧化性气体，由于氧化的作用，大大降低了焊缝中氢的含量（氢是造成焊缝裂纹的主要原因之一）。

（5）焊接变形小，由于保护气体的压缩降低了焊接热输入（线能量）降低了焊接变形。

CO2气体保护焊缺点：（1）设备比较复杂，价格较昂贵。

（2）焊接飞溅较多，假如焊接电流、电弧电压、操作手法不正确时飞溅十分严重，且清渣困难。

（3）室外作业性差，当现场风速每秒超过2m是应作防护措施或停止施焊。

（4）氧化性大，只适合于碳素钢，低合金钢的焊接。

二氧化碳（CO2）气体保护焊的焊接技术：1）焊接设备：交流弧焊机、整流弧焊机、直流逆变弧焊机等。

2）焊接材料：镀铜实芯焊丝、药芯焊丝两种。

3）焊前准备：（1）焊接电流电、弧电压的调节：根据焊接位置，焊接接结构母材厚度选择焊接电流。

根据焊接电流选择电弧电压。

计算公式：（实芯焊丝）焊接电流﹥300A时×0.04+20±2=电弧电压焊接电流﹤300A时×0.05+16±2=电弧电压药芯焊丝：焊接电流﹥300A时×0.06+20±2=电弧电压焊接电流﹤300A时×0.07+16±2=电弧电压（2）CO2保护气体流量调节：电流﹥200A时气体流量15-20L，电流﹤200A时气体流量12-15L注：药芯焊丝焊接时，气体流量在15L即可，焊接电流，电弧电压配合参数要求不十分高。

熔化极气体保护焊：高效高质量焊接方法熔化极气体保护焊是一种高效、高质量的焊接方法，广泛应用于各个领域。

本文将介绍熔化极气体保护焊的定义、特点、工艺参数、操作技巧、应用范围等方面的知识。

一、简介熔化极气体保护焊是一种以可熔化金属焊丝与被焊接工件作为电极，由气体保护焊接熔池的焊接方法。

该方法采用惰性气体（如氩气、氮气等）或混合气体作为保护介质，将焊接区域与空气隔离，防止焊接过程中的氧化和氮化，从而获得高质量的焊接接头。

二、特点熔化极气体保护焊具有以下特点：1.高效率：熔化极气体保护焊采用连续送丝方式，焊接速度快，生产效率高。

2.高质量：由于采用气体保护，可以有效防止氧化和氮化，获得高质量的焊接接头。

3.适用性广：熔化极气体保护焊可以用于各种金属材料的焊接，如碳钢、不锈钢、铝、铜等。

4.操作简单：熔化极气体保护焊操作简单，容易掌握。

5.成本较高：相对于手工电弧焊等其他焊接方法，熔化极气体保护焊设备成本较高，消耗品如焊丝和保护气体等也较贵。

三、工艺参数熔化极气体保护焊的工艺参数主要包括电流、电压、焊接速度、保护气体流量等。

1.电流：电流是熔化极气体保护焊最重要的参数之一，应根据所焊金属材料和厚度进行选择。

电流过大可能导致焊缝烧穿或咬边，而电流过小则可能导致未熔合或未焊透。

2.电压：电压是熔化极气体保护焊的另一个重要参数，它直接影响到电弧的稳定性和熔池的形成。

电压过低可能导致电弧不稳定，而电压过高则可能导致金属飞溅。

3.焊接速度：焊接速度是熔化极气体保护焊的生产效率关键因素。

焊接速度过慢会降低生产效率，而速度过快则可能导致未熔合或未焊透。

4.保护气体流量：保护气体流量是熔化极气体保护焊中保护熔池和防止氧化的重要因素。

流量过小可能无法充分保护熔池，而流量过大则可能导致紊流或金属飞溅。

四、操作技巧熔化极气体保护焊的操作技巧主要包括以下几个方面：1.掌握基本姿势：操作熔化极气体保护焊需要掌握正确的基本姿势，包括身体姿势、握枪姿势、脚踏姿势等。

※二氧化碳气体保护焊操作方法:二氧化碳气体保护电弧焊（简称CO2焊）的保护气体是二氧化碳（有时采用CO2＋O2的混合气体）。

由于二氧化碳气体的0热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴缩颈爆断、因此，与MIG焊自由过渡相比，飞溅较多。

但如采用优质焊机，参数选择合适，可以得到很稳定的焊接过程，使飞溅降低到最小的程度。

由于所用保护气体价格低廉，采用短路过渡时焊缝成形良好，加上使用含脱氧剂的焊丝即可获得无内部缺陷的刘质量焊接接头。

因此这种焊接方法目前已成为黑色金属材料最重要焊接方法之一。

※二氧化碳气体保护焊适用范围:二氧化碳气体保护焊是焊接方法中的一种，是以二氧化碳气为保护气体，进行焊接的方法。

在应用方面操作简单，适合自动焊和全方位焊接。

在焊接时不能有风，适合室内作业。

由于它成本低，二氧化碳气体易生产，广泛应用于各大小企业.一、CO2电弧焊的特点和应用CO2电弧焊是一种高效率的焊接方法，以CO2气体作保护气体，依靠焊丝与焊件之间的电弧来熔化金属的气体保护焊的方法称CO2焊。

这种焊接法都采用焊丝自动送丝，敷化金属量大，生产效率高，质量稳定。

因此，在国内外获得广泛应用，与其它电弧焊相比有以下特点：1、生产效率高CO2电弧焊穿透力强，熔深大、而且焊丝熔化率高，所以熔敷速度快、生产效率可比手工电弧焊高3倍。

2、焊接成本低CO2焊的成本只有埋弧焊与手工电弧焊成本的40%-50%。

3、消耗能量低CO2电弧焊和药皮焊条相比3mm厚钢板对接焊缝，每米焊缝的用电降低30%，25mm钢板对接焊缝时用电降低60% 。

4、适用范围宽不论何种位置都可以进行焊接，薄板可焊到1mm，最厚几乎不受限制（采用多层焊）。

而且焊接速度快、变形小。

5、抗锈能力强焊缝含氢量低抗裂性能强。

6、焊后不需清渣，引弧操作便于监视和控制，有利于实现焊接过程机械化和自动化。

我国在CO2焊接设备、焊接材料、焊接工艺方面已取得了很大的成就。

GMAW/GTAW焊接保护气体的种类及选择应用1.前言：随着焊接技术的日益发展，为了提高焊接接头质量，降低焊接成本，减少电弧烟尘污染，净化焊接环境；GMAW焊接领域出现三大发展趋势：一是混合气体替代CO2气体；二是实心焊丝替代药芯焊丝；三是脉冲焊接替代传统焊接。

在熔化极和非熔化极气体保护焊（GMAW/GTAW）中，根据焊接母材选择焊丝，选择保护气体种类或选用精确配制的混合气体尤为重要。

2.常用的气体种类有：氩（Ar）、氦（He）、氧（O2）、二氧化碳（CO2）、氢（H2）、氮（N2）等。

这些气体具有不同的电离能量、导热系数、化学反应性能、工艺特性及不同的用途（如表一）。

3.碳钢及普通低合金钢CO2/MAG焊的气体选择：3.1. 常用的100%CO2气体属于活性气体，在电弧高温的作用下，分解为CO+O，在熔滴和熔池两个反应区中，由焊丝H08Mn2SiA进行脱氧反应，形成氧化物渣（MnO+SiO2）浮出熔池。

所以CO2焊接容易获得无气孔和缺陷的焊缝并保证了焊接接头具有良好的机械性能。

CO2气体不适和脉冲焊接；熔滴为短路过渡和颗粒过渡，有飞溅。

采用波形控制的CO2焊机或选用二元/三元混合气体（MAG）会降低短路过渡的飞溅率。

3.2. 二元混合气体：a、 70%Ar+30%CO2 （C-30）适合于短路过渡下的全位置焊接；如山东电建二公司（大亚湾壳牌工地）ASTM（美）A335 P11管道TIG打底焊+MAG填充盖面焊工艺，合格率100%。

b、 80%Ar+20%CO2 （C-20）最常用的典型混合气体，适合于碳钢、低合金钢材料的短路过渡、喷射过渡及脉冲过渡条件下的焊接，电弧稳定，熔池易于控制，焊缝成形美观，生产效率高，可用于高速焊。

c、 Ar + 5—10%CO2随着CO2含量的降低，焊丝中合金元素过渡系数提高；但熔池的表面张力增加，焊缝表面的润湿性降低，焊道呈“驼峰”状。

适合于低合金钢焊丝的喷射过渡及脉冲过渡；适合于平焊及平角焊。

熔化极气体保护堆焊工艺的研究及应用一、前言在用化工容器，由于生产条件苛刻或操作波动等诸多原因，使得（碳钢或低合金钢）容器腐蚀严重，危及生产安全。

为节约成本，满足生产需求，常常需要在短暂的停工检修期间进行大面积的内壁堆焊。

其常用的方法为手工电弧焊。

目前,沿用至今的这种工艺，生产效率低、劳动强度大，成本高且熔敷金属堆焊层组织性能不均匀。

其抗裂性、耐蚀性、耐磨性能下降且热输入量大，产生较大残余应力或变形。

本课题拟采用半自动熔化极气体保护堆焊，用这种新的堆焊工艺来解决上述问题。

这种新的堆焊方法及工艺，其最大的特点是：生产效率高，成本低，其工艺性能、冶金性能及堆焊层的抗裂性、耐蚀性均优于传统的手工电弧堆焊。

尤其适用于现场检修期间短、工期紧和质量要求高场合，其市场前景广阔，经济效益和社会效益大大提高。

我们根据2002年最新颁布的《加工高硫原油重点装置主要设备设计选材导则》对炼油厂现有生产装置内需采用衬里以达到耐腐蚀效果的设备做了一下统计，发现加工高硫低酸原油的装置约有12处，加工高硫高酸原油的装置约有33处需选择复合材料，说明在役设备停工检修时需进行堆焊处理的场合还是较多的。

依据以上原因，我们决定进行试验研究比较CO2气体保护堆焊的可行性。

二、试验1、焊材选用炼油厂现有生产装置内加工的是高硫低酸原油，晶间腐蚀现象比较普遍，需要选择耐晶间腐蚀的焊材，焊材中除了含有Cr、Ni之外，应该还含有一定量的Ti 或Nb这些稳定化元素，以保证焊缝的耐蚀性。

同时从经济角度考虑，因此，手工电弧焊我们选用的过渡层A302，盖面层A132，而CO2气体保护焊过渡层TFW-309L ，盖面层TFW-347L 。

2、焊接工艺参数和焊接效率及成本比较我们拟在两块规格为300x150x12的16MnR钢板表面采用两种焊接方法进行堆焊，记录具体参数如下：由上表可以看出：（1）生产效率: 在两块规格为300x150x12的16MnR钢板表面分别堆焊约8mm厚的焊肉，SMAW耗时3.12小时，GMAW耗时1.67小时。