co2的焊接是一種高效率，低成本的焊接方法，這種焊接方法在工業界有著極為廣泛的應用。工業化國家co2焊接佔據了整個焊接生產的主導地位，2023年日本焊接總量的71%即是由co2焊接完成的。我國的co2焊接的應用僅佔10%左右，使用量上呈上公升趨勢，一方面是co2焊接應用範圍逐步擴大，另一方面卻是人們總體上還缺乏對co2焊接全面、細緻的了解，這體現在工藝、裝置等個方面。
這樣的結果就是極大地限制了co2焊接工藝的應用普及。本文正是在這一背景下，對co2焊接的現狀與發展趨勢從技術的角度加以概述，而關於co2焊接裝置配套、材料**等問題則不予涉及。1、co2焊接工藝的由來
co2焊接工藝的最初構想源於20世紀20年代，然而由於焊縫氣孔問題沒有解決，而使得co2焊無法使用。直到50年代初，焊接冶金技術的發展解決了co2焊接的冶金問題，研製出si-mn系列焊絲，才使得co2焊接工藝獲得了實用價值。在這之後，根據結構材料的效能，相繼出現了不同組元成分的焊絲，滿足了co2焊接多樣化的需求。
co2焊接工藝的實用化為社會帶來了巨大的財富，一方面是因為co2氣體**低廉，易於獲得，另一方面是由於co2焊接的金屬熔敷效率高，以半自動co2焊接為例，其效率為手工電弧焊的3～5倍。但是由於co2焊接熔滴過渡多為短路過渡，對co2焊接工藝穩定性提出了更高的要求，另外co2焊接的飛濺大，成為從20世紀50年代開始至今制約co2焊接工藝推廣的主要技術問題之一。
2、從工藝、裝置入手解決co2焊接飛濺問題
co2焊接短路過渡的電流、電壓波形及熔滴過渡過程,電弧燃燒後，由電弧析出熱量，強烈地熔化焊絲，並在焊絲端頭形成熔滴。由於焊絲熔化而形成電弧空間，其長度決定於電弧電壓。隨後，熔滴體積逐漸增加，而弧長略微縮短。
隨著熔滴不斷長大，電弧向未熔化的焊絲方面傳入的熱量減少，則焊絲熔化速度也降低。由於焊絲仍以一定的速度送進，所以勢必導致熔滴逐漸接近熔池，弧長縮短。同時，熔滴與熔池都在不斷地起伏運動，增加了熔滴與熔池相接觸的機會。
每當接觸時，就使電弧空間短路，於是電弧熄滅，電弧電壓急劇下降，接近於零，而短路電流開始增大，在焊絲與熔池間形成液體金屬柱，這種狀態的液柱不能自行破斷，隨著短路電流按指數曲線規律不斷增大，它所引起的電磁收縮力強烈地壓縮液柱，同時在表面張力的作用下，使得液柱金屬向熔池流動，而形成縮頸，該縮頸稱為「小橋」。這個小橋連線著焊絲與熔池，該小橋由於通過較大電流而過熱汽化和迅速爆斷。這時電弧電壓很快恢復到空載電壓以上，電弧又重新引燃，再重複上述過程。
傳統的co2焊接工藝通過調節迴路串聯鐵磁電感的辦法來調整電源的動特性。當電感i較大時電流上公升速度di/dt較小，短路峰值電流imax?太小，沒有足夠的短路電流促使形成短路小橋，以致於造成固體短路而破壞短路過程。
相反，當電感較小時，di/dt過大造成短路峰值電流imax很大而引起大量飛濺。
80年代初蘇聯學者乒丘克提出影響飛濺的主要原因是小橋**，
乒丘克認為**的能量是在**前100～150ｕs時間內積累起來的。短路峰值電流imax越大，則飛濺量也越大。於是限制imax成為控制co2焊接飛濺的主要方法。
在這期間出現了閘流體波控焊機，co2焊接的短路電流波形第一次得到了真正意義上的控制。各國的焊接學者相繼利用閘流體波控焊機獲得各種波形，進行co2焊接工藝研究，co2焊接工藝理論由此得到了快速的發展。
90年代後期，人們對co2焊接短路過渡的飛濺問題有了更進一步的認識，通過對co2焊接短路過渡的研究發現，co2的短路有兩種形式，一種是正常短路這渡，另一種為瞬時短路過渡。瞬時短路一般短路時間很短(低於2ms)，但極易產生大顆粒飛濺，正常co2焊接短路過渡可以通過限制imax來控制其飛濺量，在選擇合適的imax情況下，只產生細顆粒飛濺。根據以上的研究結果，美國的林肯公司提出了co2焊接的stt法(su***cetensiontransfer)。
t1時刻發生短路，快速降低焊接電流，保持低電流輸出至t2時刻，由t2時刻至t3時刻使焊接電流按雙摺線上公升，在短路小橋爆斷前再降低電流，以降低飛濺量。在電流較小的t4時刻小橋爆斷，t5時刻開始到t6時刻加電弧再引燃電流脈衝。t6時刻到t7時刻電弧穩定燃燒，焊接進入恆壓特性段。
stt法可以很好地在一定電流範圍內解決co2焊接的飛濺問題，但是它僅適用於較小的電流範圍內，不能很好地滿足實際焊接生產的需要。於是日本和我國焊接學者提出不追求無飛濺的控制思想，在小飛濺的基礎上，實現較大電流範圍內的調節。這種控制思想在co2焊
接的飛濺控制、提高工藝適應性等方面都取得了滿意的結果。目前北京工業大學採用的是電子電抗器的方法來控制co2焊接飛濺。採用電子電抗進行飛濺控制的出發點是對co2焊接短路過渡各個不同階段施中不同的電感量和控制策略。
在短路階段進行電流控制，以達到抑制飛濺目的；燃弧階段進行電壓控制，在弧長自調節作用下保證電弧穩定燃燒。首先在co2焊接短路初期保持較低的短路電流，因為短路初期熔滴剛剛與熔池接觸，尚未鋪展開，此時保持較低的電流，有利於熔滴的過渡，抑制了瞬時短路，然後施加小電感使短路電流快速上公升，在熔滴上形成較大的電磁收縮力，加快液體小橋的形成、加快短路過渡過程。當形成縮頸之後再施加大電感，以便抑制短路峰電流imax，減少正常短路飛濺。
採用電電抗器解決co2焊接飛濺問題的辦法在實踐中取得了很好的工藝效果，目前該技術已通過技術轉讓在時代集團公司得到很好的應用。
在裝置方面解決co2焊接飛濺的另一有效途徑是改變送絲方式，即將連續等速送絲改為脈動送絲(包含推式脈動送絲和推-拉式脈動送絲)。這一研究最早是由蘇聯學者提出來的，後來我國學者孫子建做了大量系統的研究工作，取得了十分理想的工藝效果，這體現在降低飛濺和改善焊縫成形兩個方面。
3、從材料角度解決co2焊接飛濺問題?
co2焊接短路過渡飛濺的產生是由其短路造成的，與從工藝、裝置入手解決飛濺問題不同。從材料角度飛濺問題的出發點是改變co2
焊接的熔滴過渡形式。現有的方法有兩種：藥芯焊絲co2焊接和混合氣體保護焊接(mag焊)。3.1藥芯焊絲co2焊接
藥芯焊絲co2焊接由於採用了藥芯焊絲，其焊接的工藝特點與實心焊絲co2焊接比較有很大不同，其金屬熔滴的過渡形式也有所變化。首先，藥芯焊絲的有效導電截面面積與實心焊絲比較降低很多，在同樣的焊接電流下電流密度很大，因此焊絲的熔化速度有所提高。其次，藥芯焊絲焊接時電弧沿著導電的金屬殼燃燒，熔化的液態金屬滴沿著藥芯及其熔渣向熔池過渡(也可以稱為渣壁過渡)，避免了與熔池的短路。
但是當壓低電弧電壓時，藥芯焊絲co2焊接也地發生短路過渡，產生較大的飛濺。實際上藥芯焊絲co2焊接的電弧電壓通常較高，這時電弧燃燒仍很穩定，並可以避免短路的發生。第三，藥芯焊絲co2焊接時藥芯中造氣劑產生大量的保護氣體為焊接工藝過程提供了更強的保護效果。
藥芯焊絲與實心焊絲比較有許多優點①飛濺小；②成形好；③效率高；④抗風能力強，更適合於野外焊接生產。但是藥芯焊絲co2焊接目前還有兩個問題有待解決，乙個是藥芯焊絲的製造問題。藥芯焊絲的製造工藝相對複雜，尤其是藥芯的成分很難保證均勻一致，在實際的焊接生產中造成焊縫成分的波動，影響了焊接過程的穩定性和焊縫機械效能的一致性。
目前日本的藥芯焊絲質量較好，而國產的藥芯焊絲質量則還有待提高，這已經成為藥絲焊絲co2焊接推廣普及的主要障礙。另乙個問題是目前一般國內的co2焊機對藥芯焊絲co2焊接的適應能力不強，還有大量工作要做。
3.2採用混合氣體
在co2氣體中加入ar等氣體(mag)後可以改變焊接電弧形態，從而達到降低飛濺的目的，其優點是飛濺小，成形好，工藝過程穩定。但是由於在保護氣體中加入了比較貴的ar氣等惰性氣體後，成本提高很大。混合氣體焊接不失為工藝效果理想的焊接方法，但由於其相對貴的成本，僅建議有條件地對特殊材料焊接及對焊縫效能有特殊要求的情況下採用。
4、co2焊接的發展方向
通常低碳鋼co2焊的主要問題是焊接飛濺的與焊縫成形。這些問題的解決思路前面已經進行了描述。但是，為了co2焊接工藝的進一步推廣，還應擴大其應用領域。
如：高效co2焊全位置焊、電弧點焊和自動化焊等。這些實際焊接生產的需求已經成為co2焊接的發展方向。
4.1高效co2焊接?
現代化的工業生產對焊接生產提出了高效率的要求，目前主要有高速co2焊接和高效mag焊。高速co2焊接主要是針對傳統co2焊接速度為0.3～0.
5m/min的低焊速提出來的。目前解決這個問題的措施有雙絲co2焊和藥芯焊絲co2焊。雙絲co2焊因一把焊槍中通過兩根焊絲，使得焊槍重量過大，所以難以採取通常的半自動焊法，而只能採用自動焊接，從而限制了該法的應用。
另外，藥芯焊絲co2焊的應用範圍遠遠不及實心焊絲。實際上實心單絲co2焊絲是co2焊最普及的方法，
如何解決它的高速焊工藝是大家都關心的。單絲高速co2焊工藝最主要的問題是產生咬邊和駝峰焊邊。這些問題都與熔池行為有關，也就是應從焊接工藝角度解決熔池的穩定問題。
通過對焊接電弧現象的控制，現在高速co2焊焊接速度已經達到2m/min，甚至3m/min。高速co2焊主要用於較薄的工件，如貨櫃的焊接等。
高效mag焊主要用於增加熔敷速度，有利於焊接厚板。通常co2焊的送絲速度為2～16m/min，對?1.
2mm焊絲，最大焊接電流只能達到350a左右。若採用富ar混合氣體保護焊(co2+ar)，在高速送絲時必將產生旋轉射流過渡而引起很大的飛濺損失。為此，由加拿大的canadaweldprocess公司於2023年研究成功了一種高效能的mag焊法，通常稱為焊(transferredionisedmoltenenergy)。
氣體是一種四氣氣體(0.5%o2，8%co2，26.5%he,65%ar)。
由於其中加入了he氣，它約束了旋轉射流過渡的橫向旋轉飛濺，而成為繞焊絲軸線的錐狀旋轉射流。這是一種較穩定的熔滴過渡形式，可以得到良好的焊縫熔深。焊可以達到50m/min的送絲速度，其熔敷率達到450g/min。
該法已在歐洲和日本推廣應用。但是，由於我國是貧he的國家，因其**昂貴，焊難以在我國推廣。為此北京工業大學在尋找無he的高效mag焊焊接方法，並已成功地實現了35m/min的送絲速度。
4.2全位置co2焊
全位置co2焊已在管道安裝、鋼結構及造船等焊接生產中得到應用。全位置co2焊的關鍵是能保持住熔池中的鐵水不流淌。為此，熔
池的尺寸不能太大，也就是要採用小熔池，依靠表面張力保持熔池中的鐵水。小熔池就要求小焊接電流，而小時接厚壁工件時，常常會產生未熔合或夾渣。為了解決小熔池與熔透的矛盾，這時常常採用調節短路過渡co2焊的燃弧-短路能量分配比及合理的焊絲擺動方式。
全位置co2焊時採用的焊絲直徑小於?1.2mm，焊接電流約為120～150a。
4.3co2自動焊接
自動焊由於其優質、高效的特點在工業發達國家應用已經相當普遍，以焊接機械人為例，日本焊接機人與焊工的比例為1：2。自動化焊接優點有：
(1)工藝過程穩定。由於採用機械裝置，消除了許多人為因素對焊接工藝的過程的干擾，如手的抖動而引起的幹伸長的變化等等。自動化co2焊接焊出來的焊道美觀，質量容易保證。
(2)工藝再現性好，有利於大批量重複進行焊接生產。(3)生產效率高。co2自動焊接較co2半自動焊接的生產效率有進一步的提高，同時機械裝置可以不知疲倦地連續工作。
(4)更有利於保護焊接操作人員的身體健康。
co2自動焊接對焊接電源提出了一些特殊的要求，如：提高引弧成功率和焊接結束時的去球問題等。同時，co2自動焊接技術並非簡單的機械人與焊接電源的結合，其涉及的技術更為龐雜。
如：機械人的軌跡控制、姿態控制以及感測技術、焊縫跟蹤、熔透控制等等。一
套效能優異的co2自動焊接裝置正是這些技術的完美結合。目前，我國的自動化co2焊接技術的應用水平尚有待進一步提高。自動化co2焊接技術代表著co2焊接工藝的未來。
5、結束語
co2焊接工藝經過50多年的發展已經基本成熟。其一，co2焊接工藝理論已經基本成熟，為co2焊接工藝過程的控制提供了強有力的指導。其二，現代弧焊電源技術的發展，尤其是弧焊逆變電源的興起(逆變電源一般的工作頻率20～100khz，動態響應時間10～50ｕs)，為實施靈活多樣的控制策略提供了廣闊的空間。
只有將完善的co2焊接工藝理論與現代弧焊電源技術有機地結合起來，才能夠獲得高品質的co2焊接裝置。只有裝置完善了，co2焊接工藝過程才有可能穩定。藥芯焊絲是進一步推廣co2焊接的必要條件，我國藥芯焊絲的生產能力較強，但質量不高，應盡快提高藥芯焊絲的質量。
另外，實心焊絲的**方式應推廣應用桶式包裝，以滿足自動化焊接生產的需要。
CO2氣體保護焊焊接補充方案
1 概述 為進一步提高貯運廠2000m3c5球罐的焊接質量及焊接速度，將採用co2氣體保護參與c5球罐焊接。2 co2氣體保護焊的主要特點 2.1 焊縫成型美觀，焊縫焊接成型後無需再打磨處理，焊縫幾何尺寸均勻一致。2.2 焊接飛濺少，藥芯焊絲在其藥芯中加入了穩弧劑，電弧燃燒穩定，熔滴呈滴狀均勻過度，...
CO2氣體保護焊氣孔原因分析
這是因為，用於保護焊接區域不受空氣侵害的co2氣體大都是釀酒廠或酒精廠的副產品，不可避免地含有或多或少的水分或其它含氫物質，同時混合氣體中的氬氣也常含有水分。如果保護氣體中的水分和其它含氫物質的總含量超過一定限度，那麼焊縫金屬中氫氣孔的產生將是必然的。但是，如果保護氣體中的水分和其它含氫物質的含量按...
CO2氣體保護焊氣孔原因分析
這是因為，用於保護焊接區域不受空氣侵害的co2氣體大都是釀酒廠或酒精廠的副產品，不可避免地含有或多或少的水分或其它含氫物質，同時混合氣體中的氬氣也常含有水分。如果保護氣體中的水分和其它含氫物質的總含量超過一定限度，那麼焊縫金屬中氫氣孔的產生將是必然的。但是，如果保護氣體中的水分和其它含氫物質的含量按...