§8-1 气体保护电弧焊的原理及特点

气体保护电弧焊的原理，特点，气体种类及用途怎么样？
气体保护电弧焊原理；
气体保护电弧焊（简称气电焊），它的基本原理是利用气体作为保护介质对电弧，熔进行保护的一种熔焊方法。

气体保护电弧焊特点；
气体保护电弧焊特点如下。

1，实现了明弧焊接，不必使用焊剂，熔池能见度好，操作简便，可进行全位置焊接，便于机械化和自动化焊接。

2，电弧热量集中，热影响区小，焊件应力，变形小，特别有利于簿板焊接。

3，对于化学性质较活泼金属和合金的焊接非常有利。

4，对作业场所要求气流稳定，不适应室外焊接或室内有穿堂风处焊接，必要时应采取围挡隔措施。

保护气体种类及用途；
可以用来作为保护的气体的有氩气，氢气，氮气，氦气，二氧化碳气，水蒸气，也有两种或叁种气体混合使用的。

其中氩气，氦气保护效果最好用途最广。

氮气，氢气适用于铜及铜合金焊接。

二氧化碳气适用于碳素钢合金钢焊接。

水蒸气主要用于电弧堆焊。

气体保护焊电弧特性（一）1.1 什么是焊接电弧?电弧是一种气体放电现象，它能把电能有效而简便地转化为热能、机械能和光能。

定义：有焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象称为焊接电弧。

1.2 焊接电弧的基本特点是什么？焊接电弧的基本特点为：1）维持电弧稳定燃烧的电弧电压很低，只有10～50V。

2）在电弧中能通过很大电流，可从几安～几千安。

3）电弧具有很高的温度，弧柱温度是不均匀的，中心温度最高，可达到50 00～30000K，而远离中心则温度降低。

4）电弧能发出很强的光。

电弧的光辐射波长为（1.7～50）×10-7m。

它包括红外线，可见光和紫外线3个部分。

1.3 电弧由哪几部分组成？其特点是什么？电弧是由3部分组成，即弧柱区、阴极区和阳极区，如图1所示。

1、弧柱区弧柱区呈电中性，它是由分子、原子、受激的原子、正离子、负离子及电子所组成，其中带正电荷的离子与带负电荷的离子几乎相等，所以又称为等离子体。

带电的粒子在等离子体定向移动，基本上不消耗能量，所以才能够在低电压条件下，传输大电流。

传输电流的主要带电粒子是电子，大约占带电粒子总数的99. 9%，其余为正离子。

因为阴极区和阳极区的长度极短，所以可以认为弧柱区长度为电弧长度。

弧柱区的电场强度较低，通常只有5～10V/cm。

2、阴极区阴极被认为是电子之源。

它向弧柱提供99.9%的带电粒子（电子）。

阴极发射电子的能力，对电弧稳定性影响极大。

阴极区的长度为10-5～10-6cm，如果阴极压降为10V，则阴极区的电场强度为106～107V/cm。

3、阳极区阳极区主要是接受电子，但还应向弧柱提供0.1%的带电粒子（正离子）。

通常阳极区的长度为10-2～10-3cm，则阳极区的电场强度为103～104V/cm。

由于阳极材料和焊接电流对阳极区压降影响很大，它可以在0～10V之间变化。

例如当电流密度较大，阳极温度很高，使阳极材料发生蒸发时，阳极压降将降低，甚至到0V。

气体保护电弧焊气体保护电弧焊的原理及特点1. 气体保护电弧焊的原理：用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊方法。

2.气体保护电弧焊的分类• 按所有的电极材料不同，分为：熔化极气体保护焊、非熔化极气体保护焊。

如图5.1和5.2。

其中熔化极气体保护焊应用最广。

非熔化极气体保护焊是钨极惰性气体保护焊，如钨极氩弧焊。

熔化极气体保护焊又可分为熔化极惰性气体保护焊（MIG ）、熔化极活性气体保护焊（MAG ）、CO 2气体保护焊（CO 2焊）三种。

• 按照保护气体的种类不同，分为：氩弧焊、氦弧焊、CO 2气体保护焊和混合气体保护焊。

• 按操作方法不同，可分为：手工、半自动和自动气体保护焊。

3. 气体保护电弧焊的特点• 采用明弧焊，一般不必用焊剂，没有熔渣，熔池可见度好，便于操作； • 焊接变形小，焊接裂纹倾向不大；• 用氩、氦等惰性气体保护焊，焊接化学性质较活泼的金属时，可获得高质量的焊接接头； • 不宜在有风的地方施焊，室外焊接时必须有专门的防风措施，此外，电弧光的辐射较强，焊 接设备较复杂。

图5.1 熔化极气体保护焊示意图 图5.2 非熔化极气体保护焊示意图熔化极活性气体保护焊（MAG ）1.定义利用CO 2和Ar 混合气体作为保护气体，依靠焊丝和焊件之间产生的电弧来熔化金属的一种气体焊接方法。

2.特点 优点：• 生产效率高，生产率比焊条电弧焊高1～4倍。

• 焊接质量高，焊缝中不易产生气孔；焊缝含氢量低，抗裂性能好；焊接应力和变形小。

• 操作性能好。

• 适用范围广，可适用低碳钢高强度钢普通铸钢全方位焊。

缺点：• 使用大电流焊接时，焊缝表面成形较差，飞溅较多。

1.送丝滚轮；2.焊丝；3.喷嘴；4.导电嘴；5.保护气体；6.焊缝金属；7.电弧；8.送丝机1.喷嘴；2.钨极夹头；3.保护气体；4.钨极；5.填充金属；6.焊缝金属；7.电弧直流直流或交流电源123 4 57 61 23 45678• 不能焊接容易氧化的有色金属材料。

气体保护电弧焊的知识介绍
气体保护电弧焊:是指用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊，简称气体保护焊。

最常用的保护气体是CO2或惰性气体（如氩气）。

焊接时，利用保护性气体在焊接电弧周围形成局部的气体保护层，将电弧、熔融金属与外界隔开，防止有害气体侵入，从而保证焊缝质量。

同时，焊丝和保护气体由不同的机构连续地分别送入焊接区域，也便于实现自动化。

气体保护焊可以实现全位置焊接，透过气体介质能观察到焊接情况。

但是，气体保护焊不宜在有风场地工作。

CO2气体保护焊具有成本低、质量较好、生产率高、操作性能好等优点，目前广泛用于汽车、造船、农业机械等部门，主要用于焊接低碳钢材料和强度级别不高的低合金高强度结构钢材料。

CO2气体保护焊的缺点是用较大电流焊接时，飞溅较大，烟雾较多，弧光强烈，设备较复杂，焊缝表面不如埋弧焊、氩弧焊平滑，故应用受到一定限制，一般不宜焊易氧化的有色金属材料。

氩弧焊具有焊缝表面成形好。

电弧稳定性好、飞溅少等优点，因此，氩弧焊几乎可以用于所有的钢材、有色金属及合金的焊接，已广泛应用于航空航天、造船、化工、机械及电子等工业部门。

但氩气成本较高，设备较复杂，因此，应用受到一定限制，主要用于焊接有色金属、稀有金属、特殊性能钢等。

气体保护电弧焊以电弧作为热源﹑利用气体保护熔池的焊接方法。

气体的作用主要是保护熔化金属不受空气中氧﹑氮﹑氢等有害元素和水分的影响﹐但它同时对电弧的稳定性﹑熔滴过渡形式和熔池的活动性有一定影响。

因此﹐採用不同的气体会產生不同的冶金反应和工艺效果。

气体保护电弧焊的主要特点是电弧可见﹐熔池较小﹐易於实现机械化和自动化﹐生產率高。

20世纪70年代迅速发展的焊接机器人主要就是用於电阻点焊和气体保护电弧焊。

气体保护电弧焊适用於钢铁﹑铝和鈦等金属的焊接﹐广泛应用於汽车﹑船舶﹑锅炉﹑管道和压力容器等產品的製造﹐特别是其中要求质量较高或全位置焊接的场合。

气体保护电弧焊按电极类型可分为钨极惰性气体保护焊和熔化极气体保护焊。

钨极惰性气体保护焊简称TIG焊。

用钨棒作为电极﹐用氬或氦作为保护气体。

电弧熔化母材形成接头﹐必要时还可加入填充焊丝(图1 钨极惰性气体保护焊)。

钨极惰性气体保护焊的特点是电弧稳定﹐输入能量易於控制。

因此多用於焊接尺寸精度要求较高﹑材料易於过热脆化和在空气中易於氧化的工件。

熔化极气体保护焊用连续送进的焊丝作为电极﹐用氬﹑二氧化碳或混合气体作为保护气体(图2 熔化极气体保护焊)。

与钨极惰性气体保护焊相比﹐这种保护焊生產率较高﹐应用较广﹐仅次於手工电弧焊和埋弧焊﹐有进一步发展的趋势。

焊丝可用实心焊丝﹐也可用药芯焊丝。

熔化极气体保护焊按保护气体种类不同又可分为惰性气体保护焊﹑二氧化碳气体保护焊和混合气体保护焊。

①熔化极惰性气体保护焊﹕用氬或氦作为保护气体。

惰性保护气体不参与熔池的冶金反应﹐适用於各种质量要求较高或易氧化的金属材料﹐如不锈钢﹑铝﹑鈦﹑鋯等的焊接﹐但成本较高。

②二氧化碳气体保护焊﹕以二氧化碳作为保护气体。

二氧化碳在高温下会分解出氧而进入熔池﹐因此必须在焊丝中加入适量的锰﹑硅等脱氧剂。

这种保护焊的主要优点是成本较低﹐但只能用於碳钢和低合金钢焊接。

③混合气体保护焊﹕保护气体以氬为主﹐加入适量的二氧化碳(15～30％)或氧(0.5～5％)。

气体保护焊焊接原理
气体保护焊，又称惰性气体保护焊或氩弧焊，是一种利用惰性气体（如氩气）来保护焊接区域，防止与空气中的氧气和水蒸气发生反应而导致氧化和污染的焊接方法。

气体保护焊的原理主要包括两个方面：气体保护和电弧传递。

首先，气体保护是通过将惰性气体从焊接枪或喷嘴喷射到焊接区域周围形成保护气围，以防止焊接区域与空气接触。

惰性气体通常选用氩气，因为氩气具有惰性、稳定性和化学惰性等特点，可以有效地防止氧气、水蒸气等参与反应，从而避免氧化和污染的产生。

其次，电弧传递是通过电源产生的电流和电压，在焊接枪中形成电弧，并在焊接区域产生高温，使焊接材料熔化，然后形成焊缝。

电弧的温度高达5000°C，可以使金属表面融化，并在
融化的金属表面形成一层氩气屏障，防止空气的进入和氧化的产生。

同时，电弧的热量还可以使金属表面的气体和杂质挥发，进一步提高焊缝的质量和可靠性。

需要注意的是，气体保护焊还需要使用特殊的设备和工艺，如焊接枪、气流调节器、电源和控制系统等，以实现气体的喷射和电弧的传递，从而完成焊接过程。

此外，还要对焊接材料、焊缝形状和接头设计等进行合理选择和安排，以确保焊接质量和强度的要求。

总而言之，气体保护焊通过气体保护和电弧传递两个主要原理，
实现了焊接区域的保护和金属材料的熔化，从而完成焊接过程。

它具有焊缝质量高、焊接金属材料各种性能好、焊接速度快等优点，被广泛应用于工业生产和制造领域中。

气体保护焊的原理
气体保护焊是一种通过气体保护和局部熔化的方法，将焊缝两侧的金属加热至熔化状态并互相熔合的焊接方法。

其原理如下：
1. 气体保护：在焊接过程中，通过向焊接区域供气体，形成一个保护层，防止焊接区域与空气中的氧、氮等气体接触，减少氧化和氮化的生成。

常用的保护气体有惰性气体（如氩气、氮气）和活性气体（如氧化碳等）。

保护气体的选择根据焊接材料和焊接需求决定。

2. 熔化：焊接过程中，通过加热焊接区域使其达到熔点，并局部熔化金属。

常用的加热方式有电弧加热和电阻加热。

电弧加热利用电弧能量将焊接材料加热至熔化状态；电阻加热则是通过电流在金属间产生热量，使其熔化。

3. 熔合：熔化的金属在焊接过程中通过热量传导和对流现象互相熔合，形成一个连续的焊缝。

焊接区域的温度控制和熔池形成对焊接质量具有重要影响。

通过以上原理，气体保护焊可实现高质量、高效率的焊接，广泛应用于航空、汽车、建筑、管道等领域。

气体保护焊的原理1.阻止氧气进入焊接区域：氧气是焊接时最主要的污染源之一，因为在高温下，氧气会和熔池中的熔敷金属发生化学反应，导致焊接缺陷，如气孔、夹渣等。

通过使用惰性气体（如氩气或氦气）作为焊接区域的保护气体，能够有效地阻止氧气进入焊接区域，从而减少缺陷的产生。

2.控制气氛组成：在气体保护焊中，保护气体的选择和组成非常重要。

一般情况下，使用惰性气体作为保护气体，因为惰性气体对熔敷金属没有反应性。

氩气是最常用的保护气体，因为它的化学性质稳定且容易得到。

氦气也常用于一些特殊焊接，如钢铁等材料的高功率搭弧焊。

此外，可以根据焊接的材料和要求，通过控制保护气体的流量和纯度来调整气氛的组成，以实现最佳的焊接结果。

3.气流控制：气流的控制是气体保护焊的关键之一、焊接过程中，保护气体应从焊枪的保护气套管中流过，将焊接区域完全覆盖。

通过调整套管的流量和焊枪的角度，可以控制保护气体的流动方向和速度，从而保证焊接区域的充分覆盖，确保焊接质量。

4.深入焊缝和熔池：气体保护焊还要求保护气体能够深入到焊缝和熔池中，以防止气孔和夹渣等缺陷的产生。

为了实现这一点，可以通过调整焊枪和工件的间距、角度和位置来控制保护气体的进入。

另外，焊枪的旋转和震动等技术也可以增加保护气体的渗透深度，提高焊接质量。

综上所述，气体保护焊通过使用惰性气体作为保护气体，在焊接区域形成一个无氧、无水蒸气的环境，阻止了外界空气中的氧气和其他污染物进入焊接区域，保证了焊接接头的质量。

控制气氛组成、气流控制以及保护气体的深入焊缝和熔池等措施，也是实现气体保护焊的重要方面。

一、气弧焊筑弧焊按照电极的不同分为熔化极氮弧焊和非熔化极氧弧焊两种。

1.非熔化极氮弧焊的工作原理及特点非熔化极氮弧焊是电弧在非熔化极(通常是锯极)和工件之间燃烧，在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体(常常用氧气)，形成一个保护气罩，使铝极端头，电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触，能防止氧化和吸收有害气体。

从而形成致密的焊接接头，其力学性能非常好。

如图3-9所示。

铸极筑弧焊的特点如下。

(1)可以焊接化学性质非常活泼的金属及合金。

惰性气体氮或氨即使在高温下也不与化学性质活泼的铝、钛、镁、铜、镇及其合金起化学反应,也不溶于液态金属中。

用熔渣保护的焊接方法(如手弧焊或埋弧焊等)很难焊接这些材料，或者根本不能焊接。

(2)可获得体质的焊接接头。

用这种焊接方法获得的焊缝金属纯度高，气体和气体金属夹杂物少,焊接缺陷少。

对焊缝金属质量要求高的低碳钢、低合金钢及不锈钢常用这种焊接方法来焊接。

⑶可焊接薄件、小件。

(4)可单面焊双面成形及全位置焊接。

(5)焊接生产率低。

铝极氮弧焊所使用的焊接电流受铝极载流能力的限制，电弧功率较小，电弧穿透力小，熔深浅且焊接速度低，同时在焊接过程中需经常更换铝极。

2.熔化极氮弧焊的工作原理及特点焊丝通过丝轮送进，导电嘴导电，在母材与焊丝之间产生电弧，使焊丝和母材熔化，并用惰性气体氯气保护电弧和熔融金属来进行焊接的。

它和铝极氢弧焊的区别：一个是焊丝作电极，并被不断熔化填入熔池，冷凝后形成焊缝；另一个是保护气体，随着熔化极氢弧焊的技术应用，保护气体已由单一的氮气发展出多种混合气体的广泛应用，如Ar80%+Co220%的富氮保护气。

通常前者称为MIG,后者称为MAG o从其操作方式看，目前应用最广的是半自动熔化极氮弧焊和富氮混合气保护焊,其次是自动熔化极氮弧焊。

熔化极筑弧焊与铝极筑弧焊相比，有如下特点。

Q)效率高因为它电流密度大，热量集中，熔敷率高，焊接速度快。

另外，容易引弧。

焊接中的气体保护电弧焊技术气体保护电弧焊技术是一种常用的焊接方法，它适用于各种材料的连接，如钢铁、不锈钢、铝等。

这种技术采用电弧加热将金属材料熔化并连接起来，同时利用气体保护，防止氧化和其他化学反应的发生，以获得完美的焊缝质量。

一、气体保护电弧焊技术的优点这种焊接技术具有很多优点。

首先是焊接速度快，可以大大缩短焊接时间。

其次，焊缝质量好，焊接强度高，无氧化、空隙、夹渣等缺陷。

此外，此技术成本低，易于操作，适用于大批量生产和单件生产，不损伤材料。

总之，气体保护电弧焊技术是现代工业中广泛采用的一种高效、低成本、高质量的焊接方法。

二、气体保护电弧焊技术的种类气体保护电弧焊技术有很多种类，根据不同的焊接条件和材料种类可以选择不同的焊接方式。

以下是几种常用的气体保护电弧焊技术：1. 氩弧焊氩弧焊是将钨电极加热至高温，用氩气作保护气体将钨极、材料熔化，然后再利用填充材料填充空隙，形成焊接缝。

氩弧焊的焊接质量好、可控性强，适用于难焊材料和工艺要求高的焊接。

2. CO2 气体保护焊CO2 气体保护焊是利用 CO2 气体作为保护气体来进行焊接的一种技术。

该技术适用于焊接碳素钢、低合金钢等材料，焊接速度快、成本低、可大规模生产，是现代大规模生产中广泛采用的一种技术。

3. TIG 气体保护焊TIG 气体保护焊是利用钨极电弧将金属材料加热至熔点，然后再用填充材料填补空隙，形成连接的一种技术。

TIG 气体保护焊适用于焊接不锈钢、镍合金等材料，焊接质量好，可控性强。

三、使用气体保护电弧焊的注意事项1. 合理选择焊接材料和气体保护气体在选择焊接材料和气体保护气体时，必须考虑到材料的性质和所需的气体保护气体的特性，以确保获得理想的焊接质量。

2. 选择正确的焊接机不同的焊接技术需要不同的焊接机，因此在选择焊接机时必须考虑到焊接技术的类型和所需的功率。

3. 控制焊接电流和电压在进行气体保护电弧焊时，必须控制焊接电流和电压，以确保焊接过程的稳定性和焊接质量。

二氧化碳气体保护电弧焊一CO气体保护焊2１、CO焊原理2§定义：二氧化碳气体保护焊是作为焊接保护气的一种利用CO2熔化极、气体保护的电弧焊方法。

§为何要用CO作为焊接保护气？2／工业生①焊条药皮造气剂的造气结果就是CO2产中产生大量廉价的CO。

2②与焊条电弧焊相比，熔化极气体保护焊效率高。

２、CO焊的特点2优点：⑴焊接生产率高：比MMA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; 操作简便.缺点：⑴不能焊接有色金属，不锈钢；⑵焊接设备较“复杂”；⑶抗风能力差；⑷飞溅较大。

3. CO2气体保护电弧焊的分类n按焊丝粗细分类：细丝CO2焊ds≤1.6mm Vf=C 自身调节粗丝CO2焊ds> 1.6mm Vf≠C自动调节n按焊丝类型分：实芯焊丝CO2焊药芯焊丝CO2焊n按自动化程度分：半自动CO2焊适用于焊缝不够规则的场合自动CO2焊适用于焊缝长而且规则的场合二CO2焊的冶金特性和焊接材料221O CO +=CO 2Me （Fe 、Si ）+CO 2=MeO+CO （合金元素与C02 作用）Me +0 = Me0（合金元素与0 作用）Mn+FeO=MnO+Fe （合金元素与Fe0作用）（可能参加反应的金属元素：Fe 、C 、Si 、Mn ）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，Mn-Si 联合脱氧CO2焊专用焊丝H08Mn2Si&H08Mn2SiA脱氧剩下的Mn 、Si 用于补充碳和合金元素的损失１问题：如何解决C02气体保护焊中合金元素烧损、飞溅及气孔等质量潜在问题？1）、相应的焊接冶金措施在焊材中加入Al 、Ti 、Si 、Mn 等强脱氧剂，通过脱氧去除FeO 。

通常采用Si 、Mn 联合脱氧。

FeSiO FeO Si FeMnO FeO Mn 222+=++=+脱氧反应式如下：2）、CO 2气体保护焊中的气孔问题气孔是因焊丝脱氧元素不足而造成CO 的形成，即FeO + C =Fe + CO正常焊接条件下，CO 2焊并不容易产生气孔。