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CO2气体保护焊概述 CO2的焊接是一种高效率，低成本的焊接方法，这种焊接方法在工业界有着极为广泛的应用。工业化国家CO2焊接占据了整个焊接生产的主导地位，1988年日本焊接总量的71%即是由CO2焊接完成的。我国的CO2焊接的应用仅占10%左右，使用量上呈上升趋势，一方面是CO2焊接应用范围逐步扩大，另一方面却是人们总体上还缺乏对CO2焊接全面、细致的了解，这体现在工艺、设备等个方面。这样的结果就是极大地限制了CO2焊接工艺的应用普及。本文正是在这一背景下，对CO2焊接的现状与发展趋势从技术的角度加以概述，而关于CO2焊接设备配套、材料供应等问题则不予涉及。 1、CO2焊接工艺的由来　　CO2焊接工艺的最初构想源于20世纪20年代，然而由于焊缝气孔问题没有解决，而使得CO2焊无法使用。直到50年代初，焊接冶金技术的发展解决了CO2焊接的冶金问题，研制出Si-Mn系列焊丝，才使得CO2焊接工艺获得了实用价值。在这之后，根据结构材料的性能，相继出现了不同组元成分的焊丝，满足了CO2焊接多样化的需求。 　　CO2焊接工艺的实用化为社会带来了巨大的财富，一方面是因为CO2气体价格低廉，易于获得，另一方面是由于CO2焊接的金属熔敷效率高，以半自动CO2焊接为例，其效率为手工电弧焊的3～5倍。但是由于CO2焊接熔滴过渡多为短路过渡，对CO2焊接工艺稳定性提出了更高的要求，另外CO2焊接的飞溅大，成为从20世纪50年代开始至今制约CO2焊接工艺推广的主要技术问题之一。 2、从工艺、设备入手解决CO2焊接飞溅问题　　CO2焊接短路过渡的电流、电压波形及熔滴过渡过程,电弧燃烧后，由电弧析出热量，强烈地熔化焊丝，并在焊丝端头形成熔滴。由于焊丝熔化而形成电弧空间，其长度决定于电弧电压。随后，熔滴体积逐渐增加，而弧长略微缩短。随着熔滴不断长大，电弧向未熔化的焊丝方面传入的热量减少，则焊丝熔化速度也降低。由于焊丝仍以一定的速度送进，所以势必导致熔滴逐渐接近熔池，弧长缩短。同时，熔滴与熔池都在不断地起伏运动，增加了熔滴与熔池相接触的机会。每当接触时，就使电弧空间短路，于是电弧熄灭，电弧电压急剧下降，接近于零，而短路电流开始增大，在焊丝与熔池间形成液体金属柱，这种状态的液柱不能自行破断，随着短路电流按指数曲线规律不断增大，它所引起的电磁收缩力强烈地压缩液柱，同时在表面张力的作用下，使得液柱金属向熔池流动，而形成缩颈，该缩颈称为“小桥”。这个小桥连接着焊丝与熔池，该小桥由于通过较大电流而过热汽化和迅速爆断。这时电弧电压很快恢复到空载电压以上，电弧又重新引燃，再重复上述过程。　　传统的CO2焊接工艺通过调节回路串联铁磁电感的办法来调整电源的动特性。当电感I较大时电流上升速度di/dt较小，短路峰值电流Imax?太小，没有足够的短路电流促使形成短路小桥，以致于造成固体短路而破坏短路过程。相反，当电感较小时，di/dt过大造成短路峰值电流Imax很大而引起大量飞溅。 　　80年代初苏联学者乒丘克提出影响飞溅的主要原因是小桥爆炸，乒丘克认为爆炸的能量是在爆炸前100～150ｕS时间内积累起来的。短路峰值电流Imax越大，则飞溅量也越大。于是限制Imax成为控制CO2焊接飞溅的主要方法。在这期间出现了晶闸管波控焊机，CO2焊接的短路电流波形第一次得到了真正意义上的控制。各国的焊接学者相继利用晶闸管波控焊机获得各种波形，进行CO2焊接工艺研究，CO2焊接工艺理论由此得到了快速的发展。 　　90年代后期，人们对CO2焊接短路过渡的飞溅问题有了更进一步的认识，通过对CO2焊接短路过渡的研究发现，CO2的短路有两种形式，一种是正常短路这渡，另一种为瞬时短路过渡。瞬时短路一般短路时间很短(低于2ms)，但极易产生大颗粒飞溅，正常CO2焊接短路过渡可以通过限制Imax来控制其飞溅量，在选择合适的Imax情况下，只产生细颗粒飞溅。根据以上的研究结果，美国的林肯公司提出了CO2焊接的STT法(Surface Tension Transfer)。t1时刻发生短路，快速降低焊接电流，保持低电流输出至t2时刻，由t2时刻至t3时刻使焊接电流按双折线上升，在短路小桥爆断前再降低电流，以降低飞溅量。在电流较小的t4时刻小桥爆断，t5时刻开始到t6时刻加电弧再引燃电流脉冲。t6时刻到t7时刻电弧稳定燃烧，焊接进入恒压特性段。 　　STT法可以很好地在一定电流范围内解决CO2焊接的飞溅问题，但是它仅适用于较小的电流范围内，不能很好地满足实际焊接生产的需要。于是日本和我国焊接学者提出不追求无飞溅的控制思想，在小飞溅的基础上，实现较大电流范围内的调节。这种控制思想在CO2焊接的飞溅控制、提高工艺适应性等方面都取得了满意的结果。 　　目前北京工业大学采用的是电子电抗器的方法来控制CO