保护气体的作用和混合气体的应用

不加任何保护在空气中进行焊接，则空气中的氮、氧、水蒸气将直接与电弧和熔化金属接触，它们不仅破坏电弧稳定性，而且由于氧化、氮化和氢的作用，将产生各种焊接缺陷，如氧化物与氮化物夹渣、气孔、裂纹和恶化焊缝成形等。为了获得良好的焊缝，必须对焊接区进行保护。所谓保护，主要指屏蔽作用和冶金作用。惰性气体保护主要体现在屏蔽作用，因为惰性气体基本上不参与冶金反应。但是单一惰性气体保护时，将会出现电弧不稳定和焊缝成形不良等问题，所以常常采用混合气体进行保护。混合气体分二元气体、三元气体和四元气体。选择气体，首先应考虑保护气体与母材材质的冶金作用，见表2-17。普通钢材可以采用氧化性气体，为增强电弧能量还可以在CO₂中加入O₂，这样可以提高熔敷速度和改善焊缝成形。对于高合金钢，因其合金含量较高，为防止降低韧性，可以采用弱氧化性气体，同时可以改善电弧稳定性和焊缝成形。对于有色金属，以Ar或Ar+He混合气体为宜，加入He可以增加电弧能量，提高焊缝质量，并改善焊缝成形，在高速焊时不易产生咬边，在焊接厚焊件时能够充分熔透。铝合金焊接时易产生微气孔，在使用（Ar+H₂）混合气体时，由于熔池温度高，流动性好，能够减少气孔率。

表2-17 焊接各种金属时推荐使用的保护气体

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（Ar+CO₂+O₂）构成的三元混合气体与普通（Ar+CO₂）二元混合气体相比有许多优点：由于加入氧，提高了熔池金属的流动性和润湿性，减少了咬边倾向，提高了焊接速度和生产率；减少了气孔、夹渣和飞溅，焊接表面平整，减少了打磨工作量。

近年来又出现了使用四元混合气体的TIME（Transferred Ionized Molten Ener-gy）焊，它是一种高性能MAG焊，气体成分（体积分数）为Ar65%+He26.5%+CO₂8%+O₂0.5%。这种方法采用φ1.2mm焊丝，焊丝伸出长度为25～35mm，最大送丝速度达到28～50m/min。可见，此方法是一种高熔敷效率的焊接方法，最大可达到450g/min。而CO₂用φ1.6mm焊丝的最大送丝速度为16m/min时，其熔敷速度也仅为144g/min。TIME焊的关键是当快速送丝（焊接电流达700A左右）时熔滴过渡呈稳定的旋转喷射过渡，焊丝的“铅笔尖”端头以焊丝为轴心进行旋转，焊接过程十分稳定，没有飞溅，焊缝成形良好，这时再也看不到通常大电流MIG焊时旋转射流过渡的飞溅四射现象。