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液二氧化碳（CO?）作為焊接保護氣體的核心原料，在現代焊接工藝中占據重要地位。以二氧化碳氣體保護焊（簡稱“二保焊”）為例，其通過液態CO?氣化形成的保護氛圍隔絕空氣，防止熔池氧化，廣泛應用于低碳鋼、低合金鋼等黑色金屬焊接。以下從技術原理、工藝優勢、應用規范及環境控制四方面展開分析。

一、技術原理：從液態存儲到焊接保護的轉化

液態CO?通常存儲于高壓鋼瓶中，常溫下氣化后通過焊槍噴嘴以10-50L/min的流量噴出，在電弧周圍形成氣體保護層。其保護機制基于CO?的物理特性：

1. 密度優勢：CO?氣體密度為1.967kg/m3，約為空氣的1.5倍，能有效覆蓋熔池表面，阻止氧氣、氮氣等氣體侵入導致的氧化和氮化缺陷。

2. 電弧穩定性：電弧高溫使部分CO?分解為CO和活性氧（O），雖可能加劇焊絲氧化，但通過選用含脫氧劑（如Si、Mn）的實芯或藥芯焊絲（如H08Mn2SiA），可中和游離氧，避免氣孔產生。

3. 熔滴過渡控制：通過調節焊接參數（如電流、電壓），CO?焊可實現短路過渡（細絲焊接）或細顆粒過渡（粗絲焊接），其中短路過渡適用于薄板全位置焊接，飛濺量可通過優質焊機降至最低。

二、工藝優勢：高效、低成本的工業化選擇

相較于焊條電弧焊、埋弧焊等傳統方法，液CO?焊接的核心競爭力體現在：

1. 經濟性顯著：液態CO?成本僅為惰性氣體（如Ar）的1/10，且無需更換焊條，連續送絲設計使生產率提升1-4倍，綜合焊接成本降低40%-50%。

2. 操作靈活性：支持全位置焊接（平、橫、立、仰），尤其適用于復雜結構件；焊絲直徑覆蓋0.8-2.5mm，可焊接0.4mm薄板至20mm以上厚板，滿足不同場景需求。

3. 焊縫質量可控：采用直流反接極性，熔深調節精準，配合規范參數（如電流200-300A、電壓26-32V），焊縫低氫性優良，抗裂性能優于手工電弧焊，焊后變形量僅為千分之三至五。

三、應用規范：參數匹配與操作要點

液CO?焊接的工藝參數需嚴格匹配，以平衡效率與質量：

1. 焊絲與電流選擇：

○ 細絲（0.8-1.2mm）采用短路過渡，焊接電流60-250A，適用于2-8mm薄板的全位置焊接；

○ 粗絲（1.6mm以上）采用細顆粒過渡，電流＞300A，熔深可達8mm以上，僅適用于平焊、橫角焊。

2. 氣體流量控制：

○ 薄板焊接（＜200A）：10-25L/min；

○ 厚板或自動焊：25-50L/min，需配備氣體預熱裝置防止CO?氣化吸熱導致的噴嘴結霜堵塞。

3. 操作環境要求：

○ 防風等級：風速＞1m/s時需設置防風棚或擋風板，避免氣體保護層被吹散；

○ 煙塵處理：焊接過程中產生Fe?O?、SiO?等煙塵（發塵量5-10g/kg焊絲），需配備濾筒式移動凈化器或高負壓除塵系統，降低粉塵濃度至職業接觸限值以下。

四、局限性與改進方向

盡管優勢突出，液CO?焊接仍存在短板：

1. 飛濺與弧光污染：常規電源下飛濺率可達10%，需通過波形控制焊機（如逆變式電源）優化電弧能量；紫外線輻射強度為手工焊的2-3倍，操作人員需佩戴專用防護面罩。

2. 環境限制：室外作業受天氣影響大，需搭建臨時防護設施；對高合金鋼、有色金屬（如Al、Cu）焊接適應性差，需改用MAG焊（CO?+Ar混合氣）。

3. 參數敏感性：電流與電壓需嚴格匹配（公式：U=0.04I+16±2V），送絲速度波動易導致電弧不穩，建議采用數字化焊機實現閉環控制。