气体保护电弧焊(卷名：机械工程)
gas shielded arc welding
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，采用不同的气体会产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，易于实现机械化和自动化，生产率高。20世纪70年代迅速发展的焊接机器人主要就是用于电阻点焊和气体保护电弧焊。气体保护电弧焊适用于钢铁、铝和钛等金属的焊接，广泛应用于汽车、船舶、锅炉、管道和压力容器等产品的制造，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，用氩或氦作为保护气体。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的特点是电弧稳定，输入能量易于控制。因此多用于焊接尺寸精度要求较高、材料易于过热脆化和在空气中易于氧化的工件。
熔化极气体保护焊 用连续送进的焊丝作为电极，用氩、二氧化碳或混合气体作为保护气体（图2）。与钨极惰性气体保护焊相比，这种保护焊生产率较高，应用较广，仅次于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:用氩或氦作为保护气体。惰性保护气体不参与熔池的冶金反应，适用于各种质量要求较高或易氧化的金属材料，如不锈钢、铝、钛、锆等的焊接，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，但只能用于碳钢和低合金钢焊接。
③ 混合气体保护焊:保护气体以氩为主，加入适量的二氧化碳(15～30％)或氧(0.5～5％)。与二氧化碳气体保护焊相比，这种保护焊焊接规范较宽，成形较好，质量较佳；与熔化极惰性气体保护焊相比，熔池较活泼，冶金反应较佳。
气体保护焊根据不同的工艺要求，若使用合适的波形和频率的脉冲电流，可获得很好的工艺效果。如钨极惰性气体保护焊采用20千赫左右的高频直流脉冲，可以使电弧挺直而稳定，焊缝晶粒细化。但在高频下不易获得大电流，故只适用于焊接薄板、精密工件。如采用0.5～5赫的低频直流脉冲，则可以控制熔深和结晶。这种方法广泛用于单面焊双面成形工艺，在管道、压力容器的打底焊和薄壁工件焊接中具有重要意义。熔化极惰性气体保护焊或混合气体保护焊如在直流电的基础上叠加25～100赫的脉冲，可以控制熔滴过渡，使熔滴按一定大小和频率进入熔池，能提高电弧稳定性，改善焊缝成形和质量，扩大焊接规范的范围。另外，如采用0.1～2赫左右的脉冲电流，与同频率的脉冲送丝相配合，可以得到两种不同大小、交替出现的电弧，其电流、电压、熔滴过渡形式和熔池大小均随之变化。这种方法在全位置自动焊时与机头摆动相配合是一种控制焊缝成形的有效手段。
参考书目
王震澂、郝廷玺编著:《气体保护焊工艺和设备》，国防工业出版社，北京，1982。