焊接所用混合保护气体的种类和特性

用混合气体代替单一气作为保护气体，可以有效地细化熔滴、减小飞溅、改善成形、控制熔深、防止缺陷，并降低气孔生产率，从而显著提高焊接质量。

常用的焊接保护混合气体有二元混合气、三元混合气和四元混和气。二元混合气有Ar-He、Ar-N2、Ar-H2、Ar-O2、Ar-CO2、CO2-O2、N2-H2等；

三元混合气有Ar-He-CO2、Ar-He-N2、Ar-HeO2、Ar-O2-CO2等；四元混合气用得比较少，主要由Ar、He、N2、O2、H2、CO2等配制而成。

各类混合气体中各组分的配比比例可以在较大范围内变化，主要由焊接工艺、焊接材质、焊丝型号等诸多因素综合决定。一般来说，对焊缝质量要求越高，对配制混合气的单一气体的纯度要求也越高。

1.二元混合气体

（1）氩-氧

氩中添加少量氧用于熔化极气体保护焊，可提高电弧的稳定性，改善熔滴细化率，降低喷射过渡电流，改善润湿性和焊道成形，如Ar+(1%-2%)O2常用于碳钢、低合金钢、不绣钢的喷射电弧焊。

适当增加电弧气氛的氧化性，使熔池液态金属温度提高，流动性得到改善，熔融金属能充分流向焊趾，减轻咬边倾向，并使焊道平坦，如Ar+(5%-10%)O2用于碳素钢的焊接，可以提高焊接速度。有时添加少量氧用于焊接非铁金属，例如在焊接很洁净的铝板时，加入体积分数为1%的氧可使电弧稳定效果良好。

（2）氩-二氧化碳

这类混合气体主要用于碳钢和低合金焊接，对于不绣钢的焊接应用有限。Ar-CO2比纯CO2飞溅少，且减少合金元素烧损，有助于提高焊缝的强度和冲击韧性。Ar中加少量CO2像加少量O2一样产生喷射电弧。其最大不同是Ar-CO2混合气比Ar-O2混合气产生喷射电弧的临界电流高。

Ar-CO2是我国应用最广泛的焊接二元混合气体，为适应市场的需求，并规范质量要求，已制订出化工行业标准HG/T3728-2004《焊接用混合气体氩-二氧化碳》，其中规定了配制Ar-CO2混合气体所采用原料气的纯度、混合气体产品的技术要求、试验方法、检验规则等。

Ar-CO2混合气体的配比比例几乎可以是任何比例。例如，加5%CO2的混合气用于低合金钢厚板全位置脉冲MAG焊很普通，通常比加2%O2时焊缝氧化少，并改善熔深，气孔较少；

Ar+（10%-20%）CO2用于碳钢、低合金钢窄间隙焊，薄板全位置焊和高速MAG焊；Ar+（21%-25%）CO2常用于低碳钢短路过渡焊；Ar+50%CO2用于高热输入深熔焊；Ar+70%CO2用于厚壁管的焊接等。

（3）氩-氦

Ar-He混合气不论其比例如何都用于非铁金属的焊接，如铝、铜、镍合金和活泼金属，这些气体用不同的组合提高TIG焊和MIG焊的电弧电压和热量，而保持氩气的有利特性，特别适合于对焊缝质量要求很高的场合。氦气的加入量至少应在20%以上才能产生和维持稳定喷射电弧的效果。

(4)氩-氮

在焊接双相不锈钢时，可在混合气体中加入2%-3%的N2来提高接头耐点蚀和耐应力腐蚀的能力。

（5）氩-氢

H2是双原子分子，具有较高的热导率，采用Ar-H2混合气时可以提高电弧的温度，增大熔透能力，提高焊接速度，防止咬边。此外，氢气具有还原作用，可防止CO气孔的形成，Ar-H2混合气体主要用于镍基合金、镍铜合金、不绣钢等的焊接，一般应将氢的含量控制在6%以下。

2.三元混合气体

（1）氩-二氧化碳-氧

含有这三种组分的混合气体，一般CO2在20%以下，O2在5%以下，主要优点在于可焊接各种厚度的碳钢、低合金钢、不绣钢，不论哪种过渡形式都具有多方面适应性。

（2）氩-二氧化碳-氢

不绣钢脉冲MIG焊时加少量H2（体积分数为1%-2%），对焊缝润湿有改善，且电弧稳定。所以CO2也要少（体积分数为1%-3%），使渗碳量少，并保持良好的电弧稳定性。这种气体不推荐用于低合金钢，因为它导致焊缝金属含氢量过高，力学性能不好，也会出现裂纹。

（3）氩-氦-二氧化碳

Ar中加He及CO2，可增加焊缝热输入并改善电弧稳定性，焊道润湿和成形更好。当焊接碳钢和低合金钢时，加He用以增加热输入，并改善熔池流动性，而He也是惰性，对焊缝金属的氧化合合金烧损没有影响。

例如，Ar+(10%-30%)He+(5%-15%)CO2用于碳钢和低合金钢脉冲喷射电弧焊；（60%-70%）He+(20%-35%)Ar+5%CO2用于高强钢尤其是全位置短路过渡焊；90%He+7.5%Ar+2.5%CO2广泛用于不绣钢全位置短路电弧焊。

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