低碳钢和低合金钢的MAG焊技术

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焊方法称为MAG焊（Metal Active-Gas Arc Welding）。本书将纯CO₂保护的电弧焊法在第五章中加以阐述。本节主要以Ar+O₂、Ar+CO₂、Ar+CO₂+O₂三种类型的活性保护气为主阐述其MAG焊的工艺特点。

显然，MAG焊的保护气体是以惰性气体Ar气为主，并在其中混入少量氧化性气体。其结果使MAG焊具有两种类型气体的特点，使得MAG焊更加适合于焊接低碳钢、低合金钢和不锈钢等金属材料。

1.概述

CO₂焊因其氧化性太强，不论是冶金焊接性还是工艺焊接性都不甚理想。所以CO₂焊主要用于焊接低碳钢及强度在500MPa以下的低合金钢。而以纯Ar保护的MIG焊法，焊接低碳钢、低合金钢及不锈钢等金属及合金时，因为阴极有自动寻找氧化膜的特点，这时因阴极斑点漂移而引起电弧不稳，最终引起焊道边缘不整齐，甚至得到蛇形焊道。而使用MAG焊工艺时，具有许多特点，主要有以下方面：

1）与CO₂焊相比降低了氧化性，在保证良好的力学性能情况下，提高了焊缝的韧性。

2）提高了熔滴过渡和电弧的稳定性，降低了飞溅和烟雾，焊缝成形美观，同时减少了焊缝余高，降低了应力集中。

3）MAG焊的应用范围更广泛，不仅能焊接低碳钢和500MPa级以下的低合金钢，而且还能焊接低合金高强度钢和不锈钢等。由于稳定的熔滴过渡形式更多，所以不仅能够用于焊接薄板，而且能够焊接厚板。同时MAG焊不仅能用于手工焊，而且还能用于全位置焊。

4）提高了焊接生产率，焊接速度可以提高2～3倍。以TIME焊为代表的高效MAG焊，熔敷效率可以提高3～4倍。

5）降低了热输入，减小变形和改善了热影响区性能。提高了焊缝一次合格率和减少返修率。

6）节约了焊丝和气体。因飞溅少且细小却不粘焊件，节省了人工及清理费用，延长了喷嘴寿命。

因此，MAG焊在生产中有更广泛的应用范围。目前先进工业国家气体保护焊工艺所消耗的焊接材料大约占总的焊接材料消耗量的50%～70%。这里所指的气体保护焊，主要是MAG焊法。所以MAG焊法必将有更大的发展。

2.MAG焊原理及焊接材料

（1）MAG焊原理 前面已谈到，MAG焊是熔化极活性气体保护焊。如果保护气体不含氧化性气体，只有惰性气体特性，就成为MIG焊。而由于在保护气体中含有CO₂或O₂气体，所以MAG焊也与CO₂焊一样，具有一定的氧化性。

MAG焊是由电动机驱动送丝轮，通过导电嘴送丝，并接电。电源电压为平特性直流电源，电流以焊机输出经导电嘴向焊丝供电，焊丝接正极，而母材接负极（即直流反接），在焊丝与母材间建立电弧，并保持一定弧长。由于从喷嘴与导电嘴外侧之间流过混合气体，才能使电弧与熔化金属被屏蔽，防止从大气混入N₂和O₂而产生气孔。同时CO₂气由于电弧高温而解离，电弧中为氧化性气氛，能在焊缝中形成气孔。为防止这一现象，通常在焊丝中适当加入Si、Mn等脱氧元素，它们与熔化金属作用形成SiO₂和MnO熔渣，从而降低了焊接熔池中液体金属的含氧量而不能生成气孔，这样就能得到焊缝力学性能良好的焊接接头。

（2）焊接材料及其特性 混合气体保护焊焊丝的选择应考虑到混合气体的成分和对焊丝的要求。常用的MAG焊用焊丝的化学成分见表6-13。它们的性能、特点和用途见表6-14。混合气体保护焊通常用来焊接低碳钢、低合金钢和要求不高的不锈钢。当对焊接质量要求不高时，还可以采用与CO₂焊相同的焊丝，如ER49-1。因为混合气体的氧化性都比CO₂低，MAG焊时合金元素烧损少，所以允许降低焊丝的脱氧元素的含量。随着混合气体中氧化性的减弱，选用的焊丝应为低Si焊丝。

表6-13 国产实心焊丝的型号及化学成分（GB/T 8110—1995）

表6-14 国产CO₂及氩弧焊实心焊丝力学性能、特点和用途

（续）

此外，我国近年来研制了许多可用于低碳钢、中碳钢、低合金钢、低合金高强度钢及一些铬钼钢的专用焊丝，可查相关手册。

MAG焊混合气体成分有Ar+CO₂、Ar+O₂二元气体和Ar+CO₂+O₂三元气体。这些气体都有不同程度的氧化性，对焊接冶金、电弧稳定性、熔滴过渡、焊接成形和焊接速度等有影响。

国际焊接学会关于熔化极气体保护焊保护气体分类的推荐见表6-15，此表是依其氧化性进行分类的。

表6-15 熔化极气体保护焊的保护气体分类表

焊钢不宜使用惰性气体（Ⅰ类），因为这时电弧不稳，有飞溅。如在其中加入氧化性气体，可成功地进行焊接，甚至使用纯CO₂。但是，由于氧化性增强，也可能引起气孔，所以应采用脱氧焊丝。

惰性气体中加入氧化性气体（O₂或CO₂），根据其含量不同，有不同的氧化能力，可用氧化势系数来表征：

氧化势系数=φ（O₂）+1/2φ（CO₂） （6-8）

根据表6-15的分类，相应的氧化势系数示于表6-16。氧化性气体都可以用于焊接碳钢。但是，对于高强度合金钢，只能使用轻氧化性的混合气体。这种气体除了能保证较好的工艺性外，还能保证焊缝的韧性。对于不锈钢也应选择轻氧化性气体，改善润湿性、良好的焊缝成形和较高的腐蚀电阻。而用Ar+CO₂混合气体焊接不锈钢，但却能增加焊缝金属的含碳量和减少腐蚀电阻。特别是在多层焊时，应采用He90%+Ar7.5%+CO₂2.5%（体积分数）。该混合气体中含有少量的CO₂，对腐蚀电阻影响不大。

表6-16 保护气体的氧化势系数

焊接碳钢时可以应用表6-15中的各种氧化性气体。在Ar或Ar+He混合气体中加入O₂或CO₂，就有利于改善电弧稳定性和熔滴过渡。因此，在惰性气体中仅加入体积分数为0.5%的O₂就足够了。然而，一般都加入φ（O₂）=1%～5%和φ（CO₂）=10%。加入量的多少取决于接头的几何形状、焊接位置、基本金属成分和焊接技术等。

纯Ar电弧不稳定，向Ar中加入少量氧化性气体时，电弧稳定，能实现射流过渡。但φ（CO₂）不得超过30%，一般以Ar+CO₂（15%～20%）（体积分数）为最好，这时电弧最稳定，焊接电流和电弧电压稳定，焊接飞溅小，改善润湿性和焊缝表面光洁，成形好。通常射流过渡临界电流随CO₂含量的增加而增大，同时焊缝的指状熔深特点也随CO₂的含量增加而减弱。对于短路过渡所用的保护气体与射流过渡不同，一般φ（CO₂）=20%～50%，甚至φ（CO₂）=100%。这时仍以Ar+CO₂20%（体积分数）混合气体最佳。

Ar+O₂混合气体中，一般φ（O₂）不超过8%，大都为φ（O₂）＜3%。主要用于射流过渡，其作用是降低表面张力，提高润湿性，改善熔滴过渡和焊缝成形。

氧化势不仅影响电弧稳定性，而且还影响焊缝成形。此外，保护气体的氧化势对合金元素的烧损影响也较大，如图6-37所示。随着氧化势指数的增加，合金元素Mn、Si等的烧损也加大。

Ar+CO₂+O₂三元混合气体在欧美国家应用普遍，其组成覆盖了轻氧化性到强氧化性范围。在Ar+CO₂二元混合气体中加入O₂的作用是进一步改善熔滴过渡的稳定性和焊缝成形。

近几年来，在Ar+CO₂+O₂三元气体的基础上加入了He，一般φ（He）＜30%，可以得到四元混合气体，例如，TIME焊法，其四元气体成分（体积分数）为O₂0.5%、CO₂8%、He26.5%和Ar65%。它是一种高效MAG焊法，能实现高速焊和高熔敷率焊。

图6-37 氧化势对元素烧损的影响

在MAG焊中不同的保护气体成分将对焊接造成很大影响，主要有以下几个方面：

1）电弧稳定性和引弧性：MIG焊时电弧极不稳定，难以得到成形良好的焊缝。为了提高电弧稳定性，必须向氩中添加一定量的氧化性气体。添加氧化性气体的比例受焊接条件的影响，通常的范围是Ar+CO₂混合气中最低混入CO₂的体积分数为5%，Ar+O₂混合气中最低混入O₂的体积分数为2%。

与Ar+CO₂相比，Ar+O₂混合气体具有更好的电弧稳定性，电弧不稳定现象少。

在引弧性方面，与纯CO₂相比，可以说混合气体略好些。Ar+CO₂气添加CO₂40%（体积分数）以上，容易引起引弧性不良。

电弧的引弧性和焊接中的电弧稳定性，应分别考虑到它们对气体电离势及氧化能力的依赖关系。首先，关于电弧的引弧性，电离势低的气体容易电离，产生电弧与维持电弧容易。电离势大小对于单原子气体决定于它的相对分子质量，对于多原子气体决定于它的结合状态，按照He、Ar、H₂、CO₂和O₂的顺序降低。因此，与He基气体相比，Ar基气体引弧容易，如果再添加CO₂和O₂，则引弧性更好。但是，添加CO₂达到更高的比例时，引弧后的熔滴过渡形态可能决定了电弧引弧性的好坏。

其次，关于电弧稳定性，虽然要考虑到上述电离势的影响，但是它基本上是由电弧阴极斑点的稳定性来决定。在这点，气体具有氧化性影响，在熔池表面形成稳定的氧化物就成为电弧稳定性的条件。因此，保护气中加O₂能提高电弧稳定性。

2）飞溅：MAG焊的飞溅问题一直备受关注，混合气体保护焊比CO₂焊的飞溅小。气体的成分不同会产生不同的飞溅率，所以必须注意气体的配比问题。

图6-38所示为MAG焊情况下的Ar+CO₂和Ar+O₂的飞溅损失示例。从图6-38中可见在Ar+CO₂混合气中随着CO₂含量的提高，飞溅率也增加，几乎成正比。而在Ar+O₂混合气中，随着O₂含量的提高，飞溅率变化不大。同时Ar+O₂气的飞溅率远远小于Ar+CO₂气。

图6-38 保护气体的配比对飞溅率的影响

关于飞溅率问题主要与熔滴过渡有关。不同的保护气体，其飞溅率也不同。说到熔滴过渡就必须考虑到作用到熔滴上的重力、电磁力、表面张力和等离子流引起的摩擦力等。然而保护气体的成分除了与重力关系不大而外，受到电磁力及表面张力的影响较大。

电磁力与气体种类有关，气体有无解离，是单原子分子还是多元子分子和解离热的大小都有影响。CO₂和O₂在高温都容易吸热而解离，CO₂的解离热略高些，CO₂首先解离生成CO，而CO能进一步解离和吸热。因此，纯CO₂时，焊丝端头的阳极区缩小，电弧收缩，电弧力集中在焊丝端头熔化金属的底部，熔滴被推向上方而变粗大，或者呈排斥过渡。最终在重力作用下而过渡，一旦发生短路而形成大滴飞溅。

相反，CO₂含量少时，电弧沿焊丝端头上爬，由于电弧的扩张，电磁力的方向发生改变，由阻力变为推力，它作用到熔滴上促使熔滴过渡，而成为稳定的喷射过渡。

在不同配比的气体中形成的熔滴过渡形式的高速摄影图如图6-39所示。可见随CO₂含量的增加，从射流过渡向排斥过渡演变。

图6-39 不同配比的保护气体的熔滴过渡

（实心焊丝φ1.2mm，250A，0.4m/min，平焊）

一般液态铁的表面张力都随着固溶氧含量的增加而降低。这样Ar+O₂气保护焊熔滴的表面张力下降。焊丝端头的熔滴被拉长而脱落呈细小熔滴，则飞溅很小。Ar+O₂因解离而使电弧收缩作用比CO₂的影响小。

3）焊道外观与断面形状：焊道外观与断面形状，在评价焊接质量时占有较大的权重，也就是说保护气体对其影响大。不同成分保护气体的焊道外观与断面形状如图6-40和图6-41所示。

图6-40 Ar+CO₂保护气体的焊道外观与断面形状

（实心焊丝φ1.2mm，250A，0.4m/min，平焊）

从焊道外观来看，Ar+CO₂和Ar+O₂混合气体，当氧化性气体含量较低时，飞溅和夹渣较少，能得到良好的焊缝。当CO₂含量较高时，焊道外观变差，飞溅多，焊缝边缘不整齐。这是由于CO₂影响熔滴过渡形式所致。夹渣主要是熔化金属中Mn、Si的氧化物，它的多少决定于保护气的氧化能力。

焊缝的熔深形状，在添加少量的氧化性气体时略有指状熔深。余高的形状在加入CO₂较多时略有凸起。决定熔深和余高的主要因素是电弧形态和电弧力。电弧大则熔深大，余高也大。由于保护气体的成分不同，焊道断面形状也不同，这是因为保护气体影响电弧力。电弧压力用下式表示，它与电磁密度成正比：

p=ajI （6-9）

式中 p——电弧压力；

a——常数；

j——电流密度；

I——电流。

图6-41 Ar+O₂保护气体的焊道外观与断面形状

（实心焊丝φ1.2mm，250A，0.4m/min，平焊）

保护气体中含氧化性气体较多时，则阳极区小，而在熔池上的阴极斑点稳定和集中，电弧压力变大。这时熔深大，在高速焊时还易引起咬边。

相反，加入氧化气体较少时，阳极上电弧覆盖面宽，焊丝端头液态金属拉长，阴极斑点整体加宽，电弧烁亮区扩大，于是电弧压力降低，但等离子流却变大。因此熔深形状为亮而浅。焊丝端头的液体金属呈铅笔尖状，电弧呈锥形，于是等离子流和细小的熔滴集中在中心，使得焊缝中心的熔深加大而成为指状熔深。余高形状随着熔宽的加宽而变得平坦。

焊缝的熔深除电弧形态和电弧压力的影响外，还与电弧的热传导有关。一般情况下气体的热导率按大小顺序为H₂、He、O₂、Ar、CO₂。H₂、He与Ar相比，特别是在高温状态下有显著的差别，它能使电弧强烈收缩。

4）气孔问题：MAG焊时，保护气体屏蔽大气而保护高温金属，因为保护不良将引起气孔和凹坑。

各种气体耐气孔性的结果如图6-42所示。在Ar+CO₂混合气中，CO₂2%（体积分数）时可见到明显气孔，CO₂10%（体积分数）时可以大大减少气孔。再添加CO₂，则气孔比例缓慢减少。当使用纯CO₂，可认为几乎不存在气孔。

图6-42 保护气体对生成气孔数的影响

（实心焊丝φ1.2mm，300A，

喷嘴高度30mm，V形坡口，加垫板）

另外，Ar+O₂表明了相同的倾向，O₂1%（体积分数）有显著气孔，而O₂2%（体积分数）时大约减半，再添加O₂则按比例减少飞溅。同时与CO₂相比，较低含量时气孔减少，O₂8%（体积分数）时几乎可认为没有气孔。

加入很少量氧化性气体显著生成气孔，是由于前述的电弧不稳定的原因，电弧中卷入了空气。在电弧比较稳定的状态，各种气体的屏蔽性对气体的密度有直接影响，而对熔滴过渡、电弧形态和等离子流等有间接影响。使用He等低密度的气体，容易引起保护不良，这时必须提高气体流量而增强抗风能力。至于间接影响，有一些还不是很清楚，CO₂含量高的气体耐气孔性良好的理由如下：与混合气体相比，CO₂焊相对弧长较短、而且电弧电压较高，所以卷入空气少。又因为熔深形状为盆底形，熔化金属中的气体容易逸出。此外，混合气体中混入O₂能减少气孔，是因为电弧稳定性提高和熔化金属的表面张力下降的影响。

5）焊缝金属的力学性能和化学成分：一般铁系焊缝金属的力学性能决定于含碳量及O、N等成分的影响。所以由于气体组成的不同而产生的一些差异，若不考虑由于热输入的影响，Mn、Si和N、O是引起差异的主要原因。Mn、Si有增大强度和降低塑性的作用。保护气体的氧化性越强，也就是添加氧化性气体的比例越大，则原来焊丝和母材中含有的合金成分将被烧损而成为熔渣，所以焊缝强度降低和塑性提高。N是增加强度的元素，由于大气成分卷入而影响了保护状态。O也受大气成分的影响，可是在一般的情况下以在保护气中含有的O₂和CO₂解离而固溶的O₂为主。O是降低塑性和韧性的元素。

焊缝金属的力学性能是根据上述成分的相对数量来决定的。各种保护气体对力学性能的影响以金属的韧性最为突出。

各种气体组成对焊缝金属的韧性、化学成分和气体成分的影响示于图6-43、图6-44和图6-45。焊缝金属的韧性决定于电弧稳定性及合金元素的烧损情况。对Ar+CO₂保护气体，在φ（CO₂）=0即纯Ar保护情况下，因电弧不稳而使保护效果变差，则焊缝金属韧性很差。随着混合气体中CO₂含量增加，氧化性增强，而增加了氧化物夹渣，使焊缝金属韧性较差。只有在φ（CO₂）为5%～20%区间内，能够得到较高的韧性。对Ar+O₂混合气体，随着含O₂量增加，能提高电弧温度和稳定电弧，所以能减少氧化物夹渣而提高焊缝金属的韧性。(www.xing528.com)

图6-43 保护气体对焊缝金属韧性的影响

a）Ar+CO₂ b）Ar+O₂

（试验温度-20℃，300A，0.4m/min）

3.熔滴过渡及焊接参数

实际生产中，MAG焊可以使用不同配比的Ar+CO₂混合气体，但常用的是Ar80%+CO₂20%（体积分数）混合气体。当使用该混合气体时，根据使用焊接参数的不同，可用的熔滴过渡的主要形式有4种，如图6-46所示，它们是短路过渡、射流过渡、脉冲射流过渡和大电流射流过渡（细丝时为旋转射流过渡）。短路过渡是在低电压和小电流时用于焊接薄件和全位置焊缝，主要用于碳钢。射流过渡常常是在较大电流时出现，焊接过程稳定，焊缝成形良好，但是由于指状熔深而影响其应用。脉冲射流过渡是一种利用脉冲电流进行焊接的方法，主要用于低于射流过渡临界电流以下至60A左右的电流范围内，焊接过程稳定，焊缝呈圆弧状熔深。大电流射流过渡是指用较粗焊丝、在较大电流（500～800A）条件下进行焊接，用于焊接厚板，效率高和质量好。此外，在细焊丝大电流时，如用SG-2，φ1.2mm的焊丝，当焊接电流大于400A以上时，能够出现旋转射流过渡。通常旋转射流有将熔滴从焊丝端头抛向周围而成为很大的飞溅，这种熔滴过渡形式是不宜应用的。近年来，为了提高焊接效率，采用TIME气体（一种四元气体）保护，可以实现无飞溅的旋转射流过渡。

图6-44 保护气体对焊缝金属化学成分的影响

a）Ar+CO₂ b）Ar+O₂

（实心焊丝φ1.2mm，250A，0.4m/min，水平焊道）

图6-45 保护气体对焊缝金属中气体成分的影响

a）Ar+CO₂ b）Ar+O₂

（实心焊丝φ1.2mm，250A，0.4m/min，水平焊道）

图6-46 MAG焊钢时熔滴过渡形式

（1）短路过渡与射流过渡 低碳钢与低合金钢的MAG焊大多使用Ar+CO₂（5～20）%（体积分数）和Ar+O₂（1～5）%（体积分数）的混合气体。混合气体保护焊与CO₂气体保护焊相比，除价格贵一些之外，焊接飞溅、电弧稳定性和焊缝外观成形等都更好些。目前常用的MAG焊气体为Ar80%+CO₂20%（体积分数）混合气体，以它为例说明其特点。

MAG焊在小电流、低电压情况下为短路过渡，短路过渡过程十分稳定，MAG焊的电压范围比CO₂焊的低，如图6-47所示。大电流MAG焊时熔滴过渡小，CO₂焊时的大滴过渡变为MAG焊时的射流过渡，过程稳定和飞溅小，如图6-48所示。从图6-48a可见，在不同电流情况下，MAG焊的飞溅率远远小于CO₂焊，但却比脉冲焊大。在小于250A时，MAG焊为短路过渡，这是随电流的增加，飞溅率也增大。而大于250A以后，MAG焊逐渐变为射流过渡，所以飞溅率也逐步降低。从图6-48b可见，使用Ar+CO₂和Ar+O₂两种类型混合气体保护的MAG焊的飞溅情况。对于Ar+CO₂混合气体，随着CO₂比例提高而飞溅率增大，当CO₂含量小于20%时，因为熔滴过渡转变为射流过渡，所以飞溅急剧减小。对于Ar+O₂混合气体，φ（O₂）从2%增加到8%，飞溅率变化不大，但都远远小于Ar+CO₂气体的情况。

图6-47 不同保护气体时的适合电弧电压

MAG焊的焊接成形见表6-17。表6-17中列出Ar+CO₂20%（体积分数）与CO₂两种气体保护焊分别在150A和300A进行焊接。可见CO₂焊时试件表面有飞溅金属和焊缝表面粗糙。而Ar+CO₂20%（体积分数）混合气体保护焊时，MAG焊道附近飞溅小，焊道表面美观。焊道断面形状，在短路过渡时熔深浅、熔宽窄而余高较大。而在300A时为射流过渡，焊道断面形状为熔宽略大、余高较低和熔深较浅，且有指状熔深。

图6-48 MAG焊飞溅率的比较

a）不同保护气体和焊接方法时焊接电流的影响

b）Ar+CO₂和Ar+O₂对飞溅的影响

表6-17 焊缝外观与断面形状

（续）

这里应注意一点，使用φ1.2mm焊丝MAG焊时，当焊接电流大于300A为射流过渡，电弧辐射较大，使得焊枪喷嘴温度升高，所以必须进行水冷。

表6-18为焊接电流与电弧电压匹配方式对电弧形态、熔滴过渡及焊缝成形的影响。与CO₂焊相比较，采用Ar+CO₂20%（体积分数）保护的MAG焊的电弧电压允许低于2V。在焊接电流为200A时，电弧电压从18～27V都是短路过渡区域，电弧弧长较短，焊道的熔深较浅，指状熔深特点不明显。随着电弧电压的降低，熔宽明显减小，同时熔深和余高却略有增大。当电弧电压较高时（U_a≥28V），熔滴过渡为带有颗粒状熔滴的射流过渡，飞溅较大而熔深较浅。

当焊接电流为300A以上时，在高电压时为射流过渡，飞溅较小，外观成形良好，焊接过程稳定，但熔深有指状熔深特点，这是不能令人满意的。当电弧电压下降到28～22V范围内，熔滴过渡仍为短路过渡。这时弧长较短，有潜弧特点。随着电弧电压的减小，焊缝熔宽明显变窄，余高略有增加而熔深变化不大，但略有指状熔深的特点。当电弧电压更低时（U_a＜20V），电弧过程不稳定。

通过表6-19可以帮助正确选择焊接参数。短路过渡法焊接薄板时，不仅可以平焊、立焊而且还能全位置焊，而且搭桥性好，所以对间隙不敏感。表6-19给出了Ar75%+CO₂25%（体积分数）混合气体MAG焊的典型焊接参数。

表6-18 电弧电压和焊接电流对焊缝断面形状的影响

（续）

注：保护气体为Ar+CO₂20%（体积分数）。

表6-19 MAG焊短路过渡焊接碳钢的典型参数

（续）

注：1.保护气流量为16～20L/min，保护气为Ar75%+CO₂25%（体积分数），坡口角度α=45°～60°。

2.F—平焊，H—横焊，V—立焊，O—仰焊。

3.接头形式：

MAG焊射流过渡焊接钢材是一种比较常用的焊接方法。小电流时为大滴过渡，焊接过程不稳定。当焊接电流大于临界电流时，才能实现射流过渡。临界电流的大小，决定于焊丝直径、保护气体成分、焊丝化学成分及焊丝伸出长度等因素。随着焊丝的化学成分以及焊丝伸出长度、焊丝直径的增加，临界电流也增大，如Ar+O₂2%（体积分数）混合气体中，φ0.8mm时为150A；φ1.2mm时为230A；φ1.6mm时为265A。保护气体种类对临界电流的影响很大，对于Ar+CO₂混合气体，随着CO₂含量的增加临界电流也增大，如φ1.2mm焊丝，对于纯Ar为220A；Ar+CO₂20%（体积分数）为320A；Ar+CO₂25%（体积分数）时又增加到360A；Ar+CO₂30%（体积分数）时，临界电流大于400A，这时已难以形成稳定的射流过渡，所以通常规定φ（CO₂）不能超过30%。焊丝伸出长度在半自动焊中是一个经常变化的因素，伸出长度越大则临界电流减小，所以焊丝伸出长度变化较大时常常影响熔滴过渡的稳定性。

为了保持稳定的喷射过渡，实际焊接电流应比临界电流大30～50A。另一方面，喷射过渡的上限电流不得超过旋转喷射临界值。这样一来，喷射过渡电流只能在一定电流范围内选用，见表6-20。

表6-20 喷射过渡的电流范围

对于喷射过渡焊接主要选用Ar+O₂或Ar+CO₂气体，最佳的气体配比为Ar95%+O₂5%（体积分数）或Ar92%+CO₂8%（体积分数）。使用Ar+O₂5%（体积分数）保护气体的典型焊接参数见表6-21。主要用于平焊、单道或多道焊厚板，还可以用于立向下焊。

（2）脉冲MAG焊钢射流过渡 低碳钢与低合金钢使用射流过渡法焊接时，焊接电流应大于临界电流。由于焊接电流太大，同时焊接烟雾和噪声也大，又不适合焊接薄板和全位置焊接。为此人们选择应用脉冲MAG焊法。这种方法适合用于焊接中薄板和全位置焊缝，已成功用于焊接锅炉水冷壁，工程机械和汽车零部件等。

表6-21 MAG焊射流过渡焊接碳钢的典型参数

（续）

注：1.接头形式见表6-19。

2.保护气体为Ar+O₂5%（体积分数）。

脉冲MAG焊也有专用焊接设备，其设计原则是满足一个脉冲过渡一个熔滴。送丝速度（即平均电流）与电弧电压实行一元化控制，平均焊接电流范围为60～350A。脉冲电流、脉冲时间和脉冲频率等都是内置在控制设备中，焊接参数调节方便。焊接飞溅及焊接烟雾极少，是一种绿色焊接方法，焊接质量与焊接效率很高，所以是一种很受欢迎的焊接方法。

脉冲MAG焊经常选用Ar+O₂和Ar+CO₂混合气体，应用最多的是Ar+CO₂20%～50%（体积分数）和Ar+O₂5%（体积分数）保护气。焊接参数列于表6-22和表6-23，该法不但可用于平焊、仰焊、立焊，还可用于全位置焊，能够焊接各种厚度的钢材，焊缝成形良好，焊接过程稳定。

表6-22 脉冲MAG焊碳钢的典型参数（对接）

（续）

注：保护气体为Ar+CO₂20%（体积分数）。

表6-23 脉冲MAG焊碳钢的典型参数（角接）

注：保护气体为Ar+CO₂20%（体积分数）。

不论右焊法还是左焊法都可以在平焊位置使用相同的焊接参数进行焊接。通常左焊法便于对准焊接线，焊缝的熔深较浅，焊道平坦且较宽。右焊法的焊道较窄且高，对于不熟练的焊工便于操作。

此外，MAG焊碳钢不仅可以采用立向上焊技术，而且还可以采用立向下焊接技术，但是两种方法所用的焊接参数不同。立向下焊比立向上焊的焊接速度高得多。立向下焊技术常常用于焊接较薄的焊件（＜6.4mm）和多道焊的根焊道。立向上焊技术推荐用于焊接薄板，有利于熔透和获得高质量焊缝。

（3）大电流MAG焊钢 大电流MAG焊钢是一种高效率的焊接方法。这时使用粗丝（如φ4.0mm和φ4.8mm以上）和大电流，能够得到良好的焊缝成形。与埋弧焊相比，不需要清渣。在多极焊接时，焊丝间距可以自由调节，所以能很容易地调节热输入和热影响区的韧性。与CO₂焊相比，大电流MAG焊飞溅很少，焊缝成形美观，适合于焊接厚板焊件，如厚壁管、桥梁骨架和发电设备等。

大电流MAG焊与普通射流过渡一样，也是采用Ar+CO₂混合气体作为保护气。CO₂气体含量对焊接性的影响如图6-49所示。可见CO₂的体积分数在3%～10%时为指状熔深，容易产生气孔。当超过30%时又不能射流，却产生大量飞溅和不良的焊缝成形。还可看到当CO₂的体积分数为10%～15%时焊缝金属的韧性最好。所以大电流MAG焊时采用Ar+CO₂（10%～15%）（体积分数）的混合气体。

图6-49 保护气体成分对焊接性的影响

钢焊丝大电流MAG焊的电弧和熔滴过渡特点与铝合金不同，由大滴过渡向射流过渡转变的临界电流不太受电弧电压的影响，不同直径焊丝的临界电流如下：φ4.0mm为800A，φ4.8mm为900A，φ6.4mm为1000A，保护气体均为Ar+CO₂15%（体积分数）。电弧电压与焊接电流的不同配合，可以出现不同的熔滴过渡形式，如图6-50所示。电弧电压较高时有大滴过渡区、明弧射流区和混合过渡区。当电弧电压较低时，有潜弧射流区、短路过渡区和瞬时短路区。焊接参数的选择依据主要是焊缝成形，如图6-51所示。焊缝成形受焊接电流和焊接速度的影响最大。电流较小时为飞溅区，而电流较大时，由于焊接速度不同，焊缝成形特点也不同。但焊接速度较高时为咬肉区；焊接速度为40～60cm/min左右时为起皱区；焊接速度较小时为焊瘤区（满溢区）。这时最佳规范区在图6-51的中间区域。

图6-50 大电流MAG焊的合适的焊接电流-电弧电压范围

图6-51 大电流MAG焊的合适焊接电流-焊接速度范围

最后还应指出钢焊丝的电弧固有调节作用不强，所以送丝方式只能采用弧压反馈方式，同时与恒流电源配合。因为熔池较大，所以应采用大直径焊丝双层气体保护焊。为提高焊接效率和质量常常采用双丝大电流MAG焊，典型焊接参数见表6-24。

表6-24 双丝大电流MAG焊单面焊焊接参数

注：焊丝间距：350mm；焊丝角度：前倾10°；保护气体：Ar+CO₂10%（体积分数）；焊丝：低碳钢、φ4.0mm；母材：低碳钢。

MAG焊中除Ar+O₂和Ar+CO₂两种二元混合气体外，还有一种Ar+CO₂+O₂三元混合气体。其中，轻氧化性的三元气体为Ar+CO₂（2%～5%）+O₂（1%～3%）（体积分数）；中氧化性三元气体为Ar+CO₂（5%～15%）+O₂（1%～4%）（体积分数）。

在二元混合气体Ar+CO₂中加入少量O₂就成为三元混合气体。加入O₂的作用是降低金属的表面张力，提高熔池的流动性和润湿性。通过示波器观察发现，熔滴过渡频率高，电流幅值均匀，则熔滴细小且过渡均匀和飞溅率减小，所以提高了焊接过程稳定性。其次，由于电弧稳定，熔池的润湿性好，使得焊缝较亮且均匀、光滑和平稳。从而提高焊接生产效率和力学性能，同时还明显降低成本。这样一来，人们逐步认识到这种三元气体是值得推广和应用。