CO2屬于熔化極氣體保護(hù)焊的一種，工作原理如上圖所示，CO2以一定的壓力和流量送入，保護(hù)熔池和電弧不受氣體的侵入。憑借系列優(yōu)勢(shì)成為較為普遍的一種焊接工藝，具有焊接成本低、焊接質(zhì)量好、焊接變形和焊接應(yīng)力小、造作性能好、使用范圍廣，特別適合薄板焊接。同時(shí)也有不足之處：大電流焊接時(shí)飛濺多焊縫質(zhì)量差、不能焊接易氧化材料、很難使用交流電以及在有風(fēng)的地方焊接、弧光強(qiáng)要重視保護(hù)等。

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的冶金特性

在電弧高溫下，CO2氣體被分解而呈很強(qiáng)的氧化性，能使合金元素氧化并降低焊接強(qiáng)度，還成為產(chǎn)生氣孔和飛濺的根源。

1、關(guān)于氧化的防范措施

CO2氧化成為CO和O2，造成鐵、錳、硅等大量焊縫有益金屬被氧化燒損，降低力學(xué)性能，同時(shí)作用產(chǎn)生的CO使得熔滴和熔池發(fā)生爆破產(chǎn)生飛濺；另一方面結(jié)晶時(shí)不易逸出造成氣孔。

所以CO2焊接時(shí)要補(bǔ)充更多氧化性強(qiáng)于母材的元素，常使用的焊絲中包含大量的錳、硅、鋁、鈦，能夠先于母材搶占O2行程氧化物，并且最后生成的氧化物行程熔渣薄膜覆蓋在焊縫表面。

2、氣孔

產(chǎn)生氣孔的根本的原因是熔池中的氣體在冷卻結(jié)晶過(guò)程中來(lái)不及逸出造成的。在焊接時(shí)，熔池表面沒(méi)有熔渣覆蓋，CO2氣流又具有冷卻作用，因此結(jié)晶較快容易產(chǎn)生氣孔。產(chǎn)生氣孔的氣體有CO、H2、N2。

CO的產(chǎn)生是由于焊接過(guò)程中的脫氧元素不足，造成氧化鐵不能被還原溶于金屬中，在結(jié)晶時(shí)C和氧化鐵發(fā)生還原反應(yīng)，生CO，因此保證焊絲中足夠的脫氧元素、并嚴(yán)格限制焊絲中的C含量，該現(xiàn)象就會(huì)得到抑制，換言之，選對(duì)焊絲很重要。

H2的產(chǎn)生主要是焊件及焊絲表面的鐵銹水分和油污，所以焊前要對(duì)焊件及焊絲表面進(jìn)行清理，有必要的話(huà)需要對(duì)CO2進(jìn)行干燥和提純。

N2是由于CO2保護(hù)不到位產(chǎn)生的，或者純度不夠高，都會(huì)增加N2含量。

二氧化碳保護(hù)焊中，N2氣孔最為常見(jiàn)，所以要控制好CO2的氣流量、焊接速度。

3、熔滴過(guò)度

對(duì)于CO2氣體保護(hù)焊而言，主要存在三種熔滴過(guò)渡形式，即短路過(guò)渡、滴狀過(guò)渡、射滴過(guò)渡。以下簡(jiǎn)過(guò)這三種過(guò)渡形式的特點(diǎn)、與工藝參數(shù)（主要是電流、電壓）的關(guān)系以及其應(yīng)用范圍。

短路過(guò)渡。短路過(guò)度是在細(xì)焊絲、低電壓和小電流情況下發(fā)生的。焊絲熔化后由于斑點(diǎn)壓力對(duì)熔滴有排斥作用，使熔滴懸掛于焊絲端頭并積聚長(zhǎng)大，甚至與母材的深池相連并過(guò)渡到熔池中，這就是短路過(guò)渡形式。

1）過(guò)渡主要特征是短路時(shí)間和短路頻率。影響短路過(guò)渡穩(wěn)定性的因素主要是電壓，電壓約為18~21V時(shí)，短路時(shí)間較長(zhǎng)，過(guò)程較穩(wěn)定。

焊接電流和焊絲直徑也即焊絲的電流密度對(duì)短路過(guò)渡過(guò)程的影響也很大。在最佳電流范圍內(nèi)短路頻率較高，短路過(guò)渡過(guò)程穩(wěn)定，飛濺大，必須采取增加電路電感的方法以降低短路電流的增長(zhǎng)速度，避免產(chǎn)生熔滴的瞬時(shí)爆炸和飛濺。另外一個(gè)措施是采用Ar-CO2混合氣體（各約50%），因富Ar氣體下斑點(diǎn)壓力較小，電弧對(duì)熔滴的排斥力較小，過(guò)程比較穩(wěn)定和平靜。細(xì)焊絲工作范圍較寬，焊接過(guò)程易于控制，粗焊絲則工作范圍很窄，過(guò)程難以控制。因此只有焊絲直徑在ф1.2mm以下時(shí)，才可能采用短路過(guò)渡形式。短路過(guò)渡形式一般適用于薄鋼板的焊接。

2）滴狀過(guò)渡。滴狀過(guò)渡是在電弧稍長(zhǎng)，電壓較高時(shí)產(chǎn)生的，此時(shí)熔滴受到較大的斑點(diǎn)壓力、熔滴在CO2氣氛中一般不能沿焊絲軸向過(guò)渡到熔池中，而是偏離焊絲軸向，甚至于上翹，如下圖所示。由于產(chǎn)生較大的飛濺，因此滴狀過(guò)渡形式在生產(chǎn)中很難采用。只有在富氬混合氣焊接時(shí)，熔滴才能形成向過(guò)渡和得到穩(wěn)定的電弧過(guò)程。但因富氬氣體的成本是純CO2氣體的幾倍，在建筑鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)和施工安裝中應(yīng)用較少。

3）射滴過(guò)渡。CO2氣體保護(hù)焊的射滴過(guò)渡是一種自由過(guò)渡的形式，但其中也伴有瞬時(shí)短路。它是在φ1.6~3.0的焊絲，大電流條件下產(chǎn)生的，是一種穩(wěn)定的電弧過(guò)程。

4、焊接飛濺

焊接飛濺是CO2氣體保護(hù)焊最主要的缺點(diǎn)，目前為減少CO2氣體保護(hù)焊的飛濺主要采取以下措施：

1）. 正確選擇焊接參數(shù):

(1) 焊接電流和電弧電壓在CO2氣體保護(hù)焊中，對(duì)于每種直徑的焊絲，其飛濺率與焊接電流之間都存在一定規(guī)律。在小電流的短路過(guò)渡區(qū) ，焊接飛濺率較小，進(jìn)入大電流的細(xì)顆粒過(guò)渡區(qū)后，焊接飛濺率也較小，而在中間區(qū)焊接飛濺率最大。以直徑1. 2mm 的焊絲為例，當(dāng)焊接電流小于150A 或大于300A 時(shí)，焊接飛濺都較小，介于兩者之間，則焊接飛濺較大。在選擇焊接電流時(shí)，應(yīng)盡可能避開(kāi)焊接飛濺率高的焊接電流區(qū)域，焊接電流確定后再匹配適當(dāng)?shù)碾娀‰妷骸?/p>

(2) 焊絲伸出長(zhǎng)度: 焊絲伸出長(zhǎng)度(即干伸長(zhǎng)) 對(duì)焊接飛濺也有影響，焊絲伸出長(zhǎng)度越長(zhǎng)，焊接飛濺越大。例如，直徑為1. 2mm的焊絲，焊接電流280A時(shí)，當(dāng)焊絲伸出長(zhǎng)度從20mm 增加至30mm 時(shí)，焊接飛濺量增加約5％ 。因而因而要求焊絲伸出長(zhǎng)度應(yīng)盡可能地縮短。

2）. 改進(jìn)焊接電源：

引起CO2氣體保護(hù)焊產(chǎn)生飛濺的原因，主要是在短路過(guò)渡的最后階段，由于短路電流急劇增大，使得液橋金屬迅速加熱，造成熱量聚集，最后使液橋爆裂而產(chǎn)生飛濺。從改進(jìn)焊接電源方面考慮，主要采用了在焊接回路中串接電抗器和電阻、電流切換，電流波形控制等方法，以減小液橋爆裂電流，從而減小焊接飛濺。目前，晶閘管式波控CO2 氣體保護(hù)焊機(jī)及逆變式晶體管式波控CO2氣體保護(hù)焊機(jī)已經(jīng)得到使用，在減小CO2氣體保護(hù)焊的飛濺已取得了成功

3）. 在CO2氣體中加入氬氣(Ar）：

在CO2氣體中加入一定量的氬氣后，改變了CO2氣體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，隨著氬氣比例的增加，焊接飛濺逐漸減小，對(duì)飛濺損失變化最顯著的是顆粒直徑大于0. 8mm 的飛濺，但對(duì)于顆粒直徑小于0. 8mm 的飛濺影響不大。

另外采用了在CO2氣體中加入氬氣的混合氣體保護(hù)焊，也可改善焊縫成形，氬氣加入到CO2氣體中對(duì)焊縫熔深、熔寬、余高的影響，隨著CO2氣體中氬氣含量的增加，而使熔深減小，熔寬增大，焊縫余高減小。

4）. 采用低飛濺焊絲：

對(duì)于實(shí)芯焊絲，在保證接頭力學(xué)性能的前提下，盡量降低其含碳量，并適當(dāng)增加鈦、鋁等合金元素，都可有效地降低焊接飛濺。

另外，采用藥芯悍絲CO2氣體保護(hù)焊可以大大降低焊接飛濺，藥芯焊絲產(chǎn)生的焊接飛濺約為實(shí)芯焊絲的1/3。

5）. 焊槍角度的控制：

當(dāng)焊槍垂直于焊件焊接時(shí)，所產(chǎn)生的焊接飛濺量最少，傾斜角度越大，飛濺越多。焊接時(shí)，焊槍的傾斜角度最好不要超過(guò)20

焊絲直徑φ1.2~3.0時(shí)，如電流較大，電弧電壓較高，能產(chǎn)生如前所述的滴狀過(guò)渡，但如電弧電壓降低，電弧的強(qiáng)烈吹力將會(huì)排除部分熔池金屬，而使電弧部分潛入熔池的凹坑中，隨著電流增在則焊絲端頭幾乎全部潛入熔池，同時(shí)熔滴尺寸減小，過(guò)渡頻率增加，飛濺明顯降低，形成典型的射滴過(guò)渡，如下所示。但電流增大有一定限度，電流過(guò)大時(shí)，電弧力過(guò)大，會(huì)強(qiáng)烈擾動(dòng)熔池，破壞焊接過(guò)程。

由于射滴過(guò)渡對(duì)電源動(dòng)特性要求不高，而且電流大，熔敷速度高，適合于中厚板的焊接，不易出現(xiàn)未熔合缺陷，但由于熔深大，熔寬也大，射滴過(guò)渡用于空間位置焊接時(shí)，焊縫成形不易控制。