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

100～150 ｕ S 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