气体保护焊是用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊，简称气电焊。根据气电焊的电极熔化与否，分成熔化极气电焊和非熔化极气电焊两种。熔化极气电焊，以焊丝作为电极，在施焊过程中，电极又作为填充金属熔入熔池形成焊缝金属；非熔化极气电焊，用纯钨或活化钨作为电极，施焊过程中电极不熔化，添加填充焊丝或不加焊丝形成焊缝金属。气电焊的外加气体，按其化学活泼性不同，又分惰性气体（如Ar、He或Ar＋He）保护焊和活性气体（如CO2、Ar＋O2、Ar＋H2）保护焊。通常焊接奥氏体型不锈钢以氩气保护焊为主，其焊接方法分类见图3-31所示。


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  提高焊接生产效率主要包括两个方面：一是以提高焊接材料的熔化速度为目的高熔敷率焊接，即要求在单位时间内熔化更多的焊接材料，主要用于厚板焊接，熔敷速率可达30kg／h；二是以提高焊接速度为目的的高速焊接，它的基本出发点是在提高焊接电流的同时提高焊接速度，以维持焊接热输入大体上保持不变，主要用于薄板的焊接，最常见的焊接速度为普通CO2焊的3～8倍。


 从目前研究和应用情况看，提高焊接熔敷率和焊接速度有以下途径：


   1. 利用保护气体的不同匹配使焊丝熔化速度大幅提高，从而提高焊接熔敷率，如TIME焊和LINFAST焊等。


   2. 采用复合多热源提高焊接效率，如多丝气体保护焊和激光复合焊等。


   3. 利用活性元素独特作用提高电弧熔深能力，减少焊缝截面尺寸，提高焊接效率，如A-TIG工艺和A-LASERA 工艺等。


   4. 采用焊接电源的特殊输出波形提高焊接速度，如Lincoln公司的RapidArc 焊接速度可达2.5m/min。


  目前，国际上对高效MAG焊的定义为：按DVS-No．0909-1制定的标准，即对于直径1.2mm的焊丝，送丝速度超过15m／min，或熔敷率大于8kg／h的MAG焊称为高效MAG焊。



介绍几种高效气体保护焊的方法：


一、TIME 焊接技术


  TIME焊接工艺（transfer ionized molten energy process）是1980年研究成功的，它属于MAG焊范畴的方法。但与普通MAG不同的是：其一，保护气体（体积分数）为Ar（65％）＋He（26.5％）＋CO2（8％）＋O2（0.5％）；其二，采用较大的焊丝伸出长度。采用此保护气体成分在高送丝速度下可以实现稳定焊接，突破了传统MAG焊电流极限。


  TIME焊与传统MAG焊比较：传统MAG焊选用保护气体为Ar、CO2、O2；焊丝伸出长度为10～15mm，送丝速度为2～16m／min，焊丝直径1.2mm，许用最大电流400A，最高送丝速度16m／min，最大熔敷率144g／min。TIME焊选用保护气体（体积分数）为Ar（65％）＋He（26.5％）＋CO2（8％）＋O2（0.5％），焊丝伸出长度为20～35mm，送丝速度为2～50m／min，焊丝直径为1.2mm，许用最大电流700A，最高送丝速度50m／min，最大熔敷率450g／min。


  TIME焊工艺与传统MAG焊工艺比较，具有明显的优点：


    1. 大幅度地提高了焊丝熔敷率。


    2. 改善熔敷金属和焊接接头的质量；这是熔滴在良好保护气体内进行短距离、挺直性好的射流过渡，所以熔敷金属不受空气侵害和其他污染。


    3. 焊接工艺性能好，由于熔滴能进行短距离、挺直性好的射流过渡，故不受重力的影响可以进行全位置焊接。


    4. 焊缝平滑美观，余高小，飞溅小。



二、高效MAG焊焊接材料


  目前提高熔敷效率的手段中，应用最为广泛的是采用药芯焊丝代替实芯焊丝进行焊接。采用金属粉芯焊丝比实芯焊丝的熔敷效率提高50％以上，调整保护气体的成分可以大幅度地提高焊丝的熔敷效率。


  这两种焊丝进行比较：


   实芯焊丝适用的直径为1.0～1.2mm，过细的焊丝不能适应高速送丝；而直径大于1.2mm的焊丝即使在大电流下也不易产生稳定的旋转电弧过渡。


   药芯焊丝可以采用直径为1.2～1.6mm，金属粉芯和造渣型药芯焊丝均可以用高焊接参数实现高效MAG焊。尤其是金属药芯焊丝，由于金属的填充率高达45％，所以采用直径1.6mm的金属粉芯焊丝，以电流380A电压38V的焊接参数焊接时，其熔敷速率高达9.6kg/h。金属粉芯焊丝熔滴过渡相似于实芯焊丝。药芯焊丝可以常规喷射过渡和高速短路过渡形式进行焊接，但不能产生旋转电弧过渡。



三、多丝熔化极气体保护焊焊接技术


  目前，多丝气保护焊接方法主要有Tandem焊、双丝（多丝）气保护焊、双丝气电焊和三丝气保护焊等方法。


  1. Tandem焊接技术 


   将两根焊丝按一定的角度在一个特别设计的焊枪里，两根焊丝分别经互相绝缘的导电嘴由各自的电源供电，所有的参数都可以彼此独立，这样可以灵活控制电弧。可以采用直流电流和脉冲电流的电弧类型。


  Tandem焊的工艺特点：


    a. 提高焊接速度2～3倍，两根焊丝总电流大幅度地增加，而且双电弧之间互相加热，产生了强烈的热效应，提高了焊丝熔化速度和熔敷率；


    b. 增加熔深，两根焊丝一前一后，熔池加长，面积增大，母材暴露在熔池下的时间比单丝焊要长，母材得到充分的熔化，因而不会出现咬边和润湿不良的现象，在厚板焊接的情况下，显著增加了熔深；


    c. 提高了焊缝的韧性；


    d. 降低了焊缝气孔敏感性，因为熔池面积增大，气体的析出时间变长，加上双电弧的作用增加了搅拌熔池的频率，这样就使得渗透到液态金属中的气体在金属冷却之前浮出熔池，显著减少焊缝中的气孔现象；


    e. 电弧稳定，熔滴过渡容易控制


   Tandem 双丝气体保护焊是一种高效、高速、适应性强和节能的焊接方法。和普通的气保护焊相比，其焊接效率提高3～6倍，焊接速度提高2～3倍。该工艺可以焊接碳钢、低合金钢、不锈钢和铝等金属材料，广泛应用于造船、汽车、管道、压力容器、机车车辆和机械工程等行业。由于具有很高的焊接速度，所以这种焊接一般要通过机器人或自动焊实现。


 2. 双丝（或多丝）气体保护焊 


    主要有双丝串联MAG高速焊接、双丝气体保护焊加单热填丝的三丝焊接和三丝熔化极气体保护焊接3种形式。