焊接加工，有混合气体“好搭档”才给力

熔化极气体保护焊（GMAW）为什么应用那么广呢？主要是因为它的通用性和高效性。

焊接加工，在造船、汽车、工程机械、建筑机械、钢结构、轨道等领域随处都可以看到。尤其熔化极气体保护焊，其适用的材料种类在逐渐增加，已从传统碳素钢、低合金高强钢的焊接，发展到不锈钢、铝合金、铜合金、钛合金等有色金属材料的焊接。

焊接加工日趋复杂精细，质量要求也不断“加码”。

面对复杂多变的焊接条件，比如：焊接材料厚度、焊接位置、接头形式等，还有更加严格的质量要求，我们应该关注到每一个细节，其中正确选择保护气体对于焊接质量具有决定性作用。

通常所用的保护气体有单一气体和混合气体两种类型，其中单一气体主要有CO2、Ar和He， 混合气体主要有CO2+Ar、Ar+He、CO2+Ar+O2 以及CO2+Ar+H2等组合。从应用来讲，混合气占总的保护气体消耗量80%以上了。像氩基混合气体保护已经取代100%二氧化碳保护气体。

这些起到“防护罩”作用的气体，就是为了保护焊接熔池、电弧过渡熔滴金属不受大气侵蚀。一旦保护受到破坏，空气中的氮、氧、氢和水蒸气会被吸入到电弧区内，被焊接熔池吸收，产生不良影响。

氮会明显降低低碳钢、低合金钢焊缝金属的断裂韧性。过量的氧，会在保护气体焊接后产生一种氧化了的焊缝金属，使得焊缝表面形成一层坚硬的壳膜，焊缝重要元素锰、硅会损失殆尽。氢吸收后，会增加碳钢、合金钢在焊缝和热影响区产生冷裂的危险。水蒸气则会使焊缝产生气孔。

每种气体的“脾气”是不一样的，琢磨清楚充分利用，是一条妥善的解决路径。

保护气体的主要作用是防止空气中的氧、 氮与熔池接触，因为熔化的金属与氧、 氮接触后会发生化学反应，进而恶化焊缝性能。 除保护作用外，保护气体其实还会对电弧特、熔滴过渡方式、焊缝成型、焊接速度、清理作用、焊缝性能产生重要影响。

混合气体影响焊接过程，进而影响了成品质量，气体不好，焊接就糟。

常用保护气体，用的多的，就是氩气、二氧化碳，作为添加气体的，有氦气、氧气、氢气，它们在电弧能量、熔深、电弧稳定性与飞溅大小是有差异的。

在我们接触的焊接工厂，混合气体的运用，主要有两个工艺因素，是必须要识别的。

一个是混合种类与混合比，还有一个是气体流量，对于熔化极气体保护焊的推广应用有重要的现实意义。

不同保护气体或不同的混合比例， 在焊接过程中就有不同的表现与作用。

探究一下熔化极气体保护焊喷射过渡中保护气体的特性，如：使用100%氩气Ar，就有优良的熔滴过渡方式及电弧稳定性、少的飞溅、良好的清理作用。

对于熔化极气体保护焊短路过渡中的气体特性，也各有各的“表现”，如：75%Ar+25%CO2混合气体，用了碳钢试件，飞溅小，不易烧穿，有良好的清理作用，立位或仰位焊时熔池易于控制。

混合气体除对焊接过程、焊缝成型有影响外，对焊缝的力学性能也有一定影响。 像使用Ar+10%CO2混合气体，抗拉强度挺高，可以达到542Mpa。在加入O2与CO2后，由于其具有氧化性，试件的抗拉强度值和屈服强度值都降低了，但加入CO2保护气体，试件的冲击韧度却得到了提高。

不同混合气体进行对比验证，我们可以得到有价值的数据；借鉴已经成熟的经验，能够少走弯路。在实际使用时，还有一个就是混合气体流量。如果气体流量太小，焊缝保护效果差；气体流量合适，气流呈层流状态，保护效果良好；如果气体流量太大，紊流会造成空气混入焊接区域，保护效果又变差。做到“恰到好处”也是一门学问。

是什么影响了气体流量呢？决定因素有喷嘴大小、接头类型、焊接位置、焊接速度、焊接环境等，其中喷嘴大小是主要影响因素，但其他因素的影响也不可忽略，气体流量的选择是一个多因素综合考虑的结果。像高速焊，就选用ZUI大气体流量，加入少量氢气效果更佳；在有风的环境下进行焊接时，也应选用ZUI大气体流量。

焊接作业，要让混合气体成为“好搭档”。