15887873230这里要讨论的工艺是气体保护电弧焊，简写为GMAW。它是美国焊接学会所给出的一种工艺，也就是我们常说的熔化极惰性气体保护电弧焊MIG。通常它是用作一种半自动工艺，但也可作为机械化和自动化工艺来应用，因此它很适合于焊接机器人来操作。气体保护电弧焊是通过焊枪连续不断的送丝，由焊丝和工件之间产生的电弧的热量将母材和焊丝熔化，从而达到焊接的目的。图3.10描述了这一焊接工艺的基本过程。
气体保护电弧焊很重要的一个特点是焊接过程的保护气体也是由焊枪输送的，这些气体有惰性的，也有非惰性的。惰性气体如氩、氦可用于某些焊接当中，它们可单独使用，也可混合使用，或与其它非惰性气体如氮气、氧气或二氧化碳混合使用。多数气体保护电弧焊使用二氧化碳作为保护气体，因为与惰性气体相比，它价格较为便宜。
气体保护电弧焊的电极是实芯焊丝，实芯焊丝缠绕成不同规格尺寸盘或卷，美国焊接学会给出了它们的标识方法，是以字母ER打头，后面有二到三个数字，然后是连字符S，最后是一个数字，见图3.11。
字母ER代表焊丝既可用作电极，也可用作填充金属，或仅用作填充金属（对其它焊接工艺而言）。二到三个数字表示焊缝金属的最小抗拉强度，单位为千磅每平方英寸。因此，与手工电弧焊一样，“70”就表示填充金属的最小抗拉强度为70,000磅每平方英寸（PSI）。字母S表示为实芯焊丝，连字符后的最后一个数字表示电极的化学成分，说明了其操作特性以及焊缝的性能。典型的气体保护电弧焊电极均增加脱氧剂如锰、硅和铝等，从而避免了气孔的发生。
虽然焊丝没有药皮，但在不用时，也需妥善保管，最重要的一点是要确保焊丝干净。如果把焊丝随便堆放，它将会受到灰尘、油、湿气、打磨飞灰以及其它存在于焊接车间介质的污染。因此，在不用时，焊丝必须贮存在原塑料包装或原运输包装内，如果一卷焊丝已经装在焊机上，当较长时间不用时，应加盖保护。
气体保护电弧焊的电源与手工电弧焊的电源不同，它不是恒流电源，而是我们所说的恒压电源、或平特性电源，也就是说，气体保护电弧焊的焊接是在设定的电压下，通过焊接过程中电流的变化来完成的。
气体保护焊通常采用直流反接(DCEP)，当用这种类型的电源和送丝机构配合时，就可以组成半自动、机械或全自动的焊接方法。图3.12给出了典型的气体保护焊设备配置。
正如所看见的那样，这种设备较手工电弧焊所使用的设备要复杂一些。一个完整的配置包括电源、送丝机构、保护气体以及通过柔性电缆连接在送丝机构上的焊枪，这根柔性电缆可以焊丝和保护气体。焊工可以通过在电源上调节电压，在送丝机构上调节送丝速度，以来设置焊接参数。当送丝速度增加，焊接电流也随之增加。焊丝的熔化率与焊接电流成适当的比例，这实际上是由送丝速度所控制的。
值得一提的是这种电源是平特性电源。图3.13给出了典型的V-A曲线。图上的曲线不是平的实际上有一点轻微的下降。这种特性允许实现半自动工艺功能，也就是说焊工不必象手工电弧焊焊工那样控制填充金属的送进。换句话说，这种系统被称为“自调节平特性”系统。这种特性是因为焊枪与工件的相对位置的微小变动会引起焊接电流的明显的增大或减小。
从图3.13中可以看见，当焊枪靠近工件时会使电阻减小从而使焊接电流立刻增大，立刻将焊丝多熔化一些，使电弧长度和电流恢复到设定值。这减小了焊工操作对焊接特性的影响，使该方法对操作人员不敏感，因此操作容易掌握。
如果改变设备的调节机置，将导致操作特性的极大变化。首先所关注的是熔化金属从电极端部穿过电弧区到达母材的过渡方式。对于气体保护焊，有四种基本的过渡方式，它们是射流过渡、熔滴过渡、脉冲过渡和短路过渡。
图3.14给出了四种过渡方式中的三种。它们的特性完全不同以至几乎认为是四种独立的焊接方法。每种特定的过渡方式都有特定的优点和局限，因此有不同的适用范围。过渡方式由包括保护气体、电流和电压以及电源特性在内的若干因素决定。
这四种不同的过渡方式的一个基本特性就是向工件传送不等的热量。射流过渡被认为热量最高，接下来是脉冲过渡、熔滴过渡，最后是短路过渡。因而，在平焊位置，射流过渡最适合厚板以及全焊透接头。
熔滴过渡能产生大量的热量以及熔敷金属，但操作稳定性略有下降，容易产生飞溅。
脉冲气体保护焊要求焊接电源能够产生直流脉冲输出，并且焊工能够准确地对脉冲进行程控，使峰值电流和基值电流进行组合，从而增加对热输入和工艺稳定性的控制。焊工能够对峰值脉冲电流的值和宽度进行设置。这样在焊接过程中，焊接电流能够在峰值脉冲电流和基值脉冲电流之间变换，并且，二者均可以通过焊机进行控制。
短路过渡向母材传送的热量最少，这使得它成为薄板焊接和由于装配导致的间隙过宽的接头焊接的首选。短路过渡方式具有冷却的特性，这是因为电极实际上与母材接触，在焊接循环中产生部分短路。这样电弧是间歇地产生和消失。在电弧消失的这段期间，会发生冷却现象从而减小薄板材料烧穿的倾向。短路过渡用于厚板焊接时必须特别小心，因为热量不足容易产生未熔合。
正如所提及的那样，保护气体对过渡方式有着重要的影响作用。在混合气体中，只有在至少80%氩气含量的情况下，射流过渡才能产生。CO2气体广泛的用于碳钢的气体保护焊，这主要是因为其低廉的成本和优异的熔透特性。然而，它仍有缺点，这就是要产生大量的飞溅，而这些飞溅必须去除，因而降低了生产效率。
这种工艺的多样性使它在许多工业应用中得到采用。GMAW能够有效地应用于许多种类的铁基金属和非铁基金属的连接或搭接。用保护气体来代替容易受到污染的焊剂，能够减少将氢带入焊接区域的可能性，因而，GMAW能够成功用于由于氢的存在而出现问题的情况。
由于没有焊后必须去除的焊渣，GMAW非常适合自动化和机器人焊接，或其它高效生产情况。这是这种工艺的主要优点之一。由于焊后极少或没有清理要求，操作人员总的生产效率得到极大的提高。这个效率由于使用焊丝盘而得到进一步的提高，连续的焊丝不需要象使用单根焊条的手工电弧焊那样经常更换。所以节约下来的时间可以用于完成更多的焊接生产。
GMAW的主要优势在于每小时的金属熔敷量，这极大地降低了劳动力成本。气体保护焊的另一个优势在于它是一种干净的工艺，这主要归功于没有使用焊剂。在通风不良的车间会发现，从手工电弧焊或药芯焊换成气体保护焊后情况会得到改善，这是因为烟的产生减少了。由于有各种各样的焊丝可选用，而且焊接设备变的更便于携带，气体保护焊的适用领域不断得到扩展。该工艺的另外一个优点是可见性。因为没有焊渣，焊工能够很容易地观察电弧和熔池的情况，从而改善控制。
使用保护气体代替焊剂，确实会得到一些好处，但同样被认为是有局限的，这是因为气体是焊接过程中保护和清洁熔池的主要方法。如果母材过脏，单靠保护气体不足以避免气孔的产生。GMAW还对气流和风特别敏感，它们会将保护气体吹开，留下未保护的金属。正是这个原因，气体保护焊不大适合工地焊接。应充分认识到，气体流量大于推荐值的上限，并不能保证对熔池适当的保护。实际上，大的气体流量反而导致气体紊乱，并增大气孔产生的可能性，这是因为增大气体流量实际上可能将空气带入焊接区。
另一个缺点是设备要求比手工电弧焊的设备复杂。这增加了由于机械故障而导致焊接质量问题的可能性。诸如焊枪内衬和导电嘴的磨损会改变送丝和电特性从而产生有缺陷的焊缝。
主要的问题已经讨论过。他们是：由于污染或保护不良产生的气孔，厚板焊接采用短路过渡产生的未熔合，焊枪衬里和导电嘴磨损而产生的电弧不稳定。虽然这些问题对焊接质量非常有害，但如果采取了预防措施，它们是能被减轻的。
为了减少气孔产生的可能性，焊前应对部件进行清理，并用围栏或屏风保护焊接区域避免过强的风。如果气孔仍然存在，就应当检查所用的气体，以保证不存在过量的潮气。
未熔合的确是GMAW的一个问题，特别是采用短路过渡时。这有一部份的原因是因为这种焊接工艺没有使用焊剂， 是一种“明弧焊”，。由于没有了焊剂对电弧热量的保护，所以容易使焊工认为母材中有高大量的热量。这是一种误觉，所以，焊工必须明白这种情况并确保电弧能熔化母材。
最后，设备应得到良好的保养，以减轻诸如送丝不稳定所造成的问题。每次更换送丝轮时，应当用干净的压缩空气吹扫内衬，清除可能产生阻塞的微粒。如果送丝仍有问题，就应当更换内衬。导电嘴应定期更换。导电嘴磨损后，接触点发生了变化，使焊丝伸长量增加，然而焊工并不知道。焊丝伸长量是导电嘴到焊丝端部的距离，参见图3.15。
