氣體保護焊是用外加氣體作為電弧介質并保護電弧和焊接區的電弧焊，簡稱氣電焊。根據氣電焊的電極熔化與否，分成熔化極氣電焊和非熔化極氣電焊兩種。熔化極氣電焊，以焊絲作為電極，在施焊過程中，電極又作為填充金屬熔入熔池形成焊縫金屬；非熔化極氣電焊，用純鎢或活化鎢作為電極，施焊過程中電極不熔化，添加填充焊絲或不加焊絲形成焊縫金屬。氣電焊的外加氣體，按其化學活潑性不同，又分惰性氣體（如Ar、He或Ar＋He）保護焊和活性氣體（如CO2、Ar＋O2、Ar＋H2）保護焊。通常焊接奧氏體型不銹鋼以氬氣保護焊為主，其焊接方法分類見圖3-31所示。


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  提高焊接生產效率主要包括兩個方面：一是以提高焊接材料的熔化速度為目的高熔敷率焊接，即要求在單位時間內熔化更多的焊接材料，主要用于厚板焊接，熔敷速率可達30kg／h；二是以提高焊接速度為目的的高速焊接，它的基本出發點是在提高焊接電流的同時提高焊接速度，以維持焊接熱輸入大體上保持不變，主要用于薄板的焊接，最常見的焊接速度為普通CO2焊的3～8倍。


 從目前研究和應用情況看，提高焊接熔敷率和焊接速度有以下途徑：


   1. 利用保護氣體的不同匹配使焊絲熔化速度大幅提高，從而提高焊接熔敷率，如TIME焊和LINFAST焊等。


   2. 采用復合多熱源提高焊接效率，如多絲氣體保護焊和激光復合焊等。


   3. 利用活性元素獨特作用提高電弧熔深能力，減少焊縫截面尺寸，提高焊接效率，如A-TIG工藝和A-LASERA 工藝等。


   4. 采用焊接電源的特殊輸出波形提高焊接速度，如Lincoln公司的RapidArc 焊接速度可達2.5m/min。


  目前，國際上對高效MAG焊的定義為：按DVS-No．0909-1制定的標準，即對于直徑1.2mm的焊絲，送絲速度超過15m／min，或熔敷率大于8kg／h的MAG焊稱為高效MAG焊。



介紹幾種高效氣體保護焊的方法：


一、TIME 焊接技術


  TIME焊接工藝（transfer ionized molten energy process）是1980年研究成功的，它屬于MAG焊范疇的方法。但與普通MAG不同的是：其一，保護氣體（體積分數）為Ar（65％）＋He（26.5％）＋CO2（8％）＋O2（0.5％）；其二，采用較大的焊絲伸出長度。采用此保護氣體成分在高送絲速度下可以實現穩定焊接，突破了傳統MAG焊電流極限。


  TIME焊與傳統MAG焊比較：傳統MAG焊選用保護氣體為Ar、CO2、O2；焊絲伸出長度為10～15mm，送絲速度為2～16m／min，焊絲直徑1.2mm，許用最大電流400A，最高送絲速度16m／min，最大熔敷率144g／min。TIME焊選用保護氣體（體積分數）為Ar（65％）＋He（26.5％）＋CO2（8％）＋O2（0.5％），焊絲伸出長度為20～35mm，送絲速度為2～50m／min，焊絲直徑為1.2mm，許用最大電流700A，最高送絲速度50m／min，最大熔敷率450g／min。


  TIME焊工藝與傳統MAG焊工藝比較，具有明顯的優點：


    1. 大幅度地提高了焊絲熔敷率。


    2. 改善熔敷金屬和焊接接頭的質量；這是熔滴在良好保護氣體內進行短距離、挺直性好的射流過渡，所以熔敷金屬不受空氣侵害和其他污染。


    3. 焊接工藝性能好，由于熔滴能進行短距離、挺直性好的射流過渡，故不受重力的影響可以進行全位置焊接。


    4. 焊縫平滑美觀，余高小，飛濺小。



二、高效MAG焊焊接材料


  目前提高熔敷效率的手段中，應用最為廣泛的是采用藥芯焊絲代替實芯焊絲進行焊接。采用金屬粉芯焊絲比實芯焊絲的熔敷效率提高50％以上，調整保護氣體的成分可以大幅度地提高焊絲的熔敷效率。


  這兩種焊絲進行比較：


   實芯焊絲適用的直徑為1.0～1.2mm，過細的焊絲不能適應高速送絲；而直徑大于1.2mm的焊絲即使在大電流下也不易產生穩定的旋轉電弧過渡。


   藥芯焊絲可以采用直徑為1.2～1.6mm，金屬粉芯和造渣型藥芯焊絲均可以用高焊接參數實現高效MAG焊。尤其是金屬藥芯焊絲，由于金屬的填充率高達45％，所以采用直徑1.6mm的金屬粉芯焊絲，以電流380A電壓38V的焊接參數焊接時，其熔敷速率高達9.6kg/h。金屬粉芯焊絲熔滴過渡相似于實芯焊絲。藥芯焊絲可以常規噴射過渡和高速短路過渡形式進行焊接，但不能產生旋轉電弧過渡。



三、多絲熔化極氣體保護焊焊接技術


  目前，多絲氣保護焊接方法主要有Tandem焊、雙絲（多絲）氣保護焊、雙絲氣電焊和三絲氣保護焊等方法。


  1. Tandem焊接技術 


   將兩根焊絲按一定的角度在一個特別設計的焊槍里，兩根焊絲分別經互相絕緣的導電嘴由各自的電源供電，所有的參數都可以彼此獨立，這樣可以靈活控制電弧。可以采用直流電流和脈沖電流的電弧類型。


  Tandem焊的工藝特點：


    a. 提高焊接速度2～3倍，兩根焊絲總電流大幅度地增加，而且雙電弧之間互相加熱，產生了強烈的熱效應，提高了焊絲熔化速度和熔敷率；


    b. 增加熔深，兩根焊絲一前一后，熔池加長，面積增大，母材暴露在熔池下的時間比單絲焊要長，母材得到充分的熔化，因而不會出現咬邊和潤濕不良的現象，在厚板焊接的情況下，顯著增加了熔深；


    c. 提高了焊縫的韌性；


    d. 降低了焊縫氣孔敏感性，因為熔池面積增大，氣體的析出時間變長，加上雙電弧的作用增加了攪拌熔池的頻率，這樣就使得滲透到液態金屬中的氣體在金屬冷卻之前浮出熔池，顯著減少焊縫中的氣孔現象；


    e. 電弧穩定，熔滴過渡容易控制


   Tandem 雙絲氣體保護焊是一種高效、高速、適應性強和節能的焊接方法。和普通的氣保護焊相比，其焊接效率提高3～6倍，焊接速度提高2～3倍。該工藝可以焊接碳鋼、低合金鋼、不銹鋼和鋁等金屬材料，廣泛應用于造船、汽車、管道、壓力容器、機車車輛和機械工程等行業。由于具有很高的焊接速度，所以這種焊接一般要通過機器人或自動焊實現。


 2. 雙絲（或多絲）氣體保護焊 


    主要有雙絲串聯MAG高速焊接、雙絲氣體保護焊加單熱填絲的三絲焊接和三絲熔化極氣體保護焊接3種形式。