這里要討論的工藝是氣體保護電弧焊，簡寫為GMAW。它是美國焊接學會所給出的一種工藝，也就是我們常說的熔化極惰性氣體保護電弧焊MIG。通常它是用作一種半自動工藝，但也可作為機械化和自動化工藝來應用，因此它很適合于焊接機器人來操作。氣體保護電弧焊是通過焊槍連續(xù)不斷的送絲，由焊絲和工件之間產(chǎn)生的電弧的熱量將母材和焊絲熔化，從而達到焊接的目的。圖3.10描述了這一焊接工藝的基本過程。

 氣體保護電弧焊很重要的一個特點是焊接過程的保護氣體也是由焊槍輸送的，這些氣體有惰性的，也有非惰性的。惰性氣體如氬、氦可用于某些焊接當中，它們可單獨使用，也可混合使用，或與其它非惰性氣體如氮氣、氧氣或二氧化碳混合使用。多數(shù)氣體保護電弧焊使用二氧化碳作為保護氣體，因為與惰性氣體相比，它價格較為便宜。
    氣體保護電弧焊的電極是實芯焊絲，實芯焊絲纏繞成不同規(guī)格尺寸盤或卷，美國焊接學會給出了它們的標識方法，是以字母ER打頭，后面有二到三個數(shù)字，然后是連字符S，最后是一個數(shù)字，見圖3.11。

字母ER代表焊絲既可用作電極，也可用作填充金屬，或僅用作填充金屬（對其它焊接工藝而言）。二到三個數(shù)字表示焊縫金屬的最小抗拉強度，單位為千磅每平方英寸。因此，與手工電弧焊一樣，“70”就表示填充金屬的最小抗拉強度為70,000磅每平方英寸（PSI）。字母S表示為實芯焊絲，連字符后的最后一個數(shù)字表示電極的化學成分，說明了其操作特性以及焊縫的性能。典型的氣體保護電弧焊電極均增加脫氧劑如錳、硅和鋁等，從而避免了氣孔的發(fā)生。
    雖然焊絲沒有藥皮，但在不用時，也需妥善保管，最重要的一點是要確保焊絲干凈。如果把焊絲隨便堆放，它將會受到灰塵、油、濕氣、打磨飛灰以及其它存在于焊接車間介質(zhì)的污染。因此，在不用時，焊絲必須貯存在原塑料包裝或原運輸包裝內(nèi)，如果一卷焊絲已經(jīng)裝在焊機上，當較長時間不用時，應加蓋保護。
    氣體保護電弧焊的電源與手工電弧焊的電源不同，它不是恒流電源，而是我們所說的恒壓電源、或平特性電源，也就是說，氣體保護電弧焊的焊接是在設定的電壓下，通過焊接過程中電流的變化來完成的。
    氣體保護焊通常采用直流反接(DCEP)，當用這種類型的電源和送絲機構配合時，就可以組成半自動、機械或全自動的焊接方法。圖3.12給出了典型的氣體保護焊設備配置。

 正如所看見的那樣，這種設備較手工電弧焊所使用的設備要復雜一些。一個完整的配置包括電源、送絲機構、保護氣體以及通過柔性電纜連接在送絲機構上的焊槍，這根柔性電纜可以焊絲和保護氣體。焊工可以通過在電源上調(diào)節(jié)電壓，在送絲機構上調(diào)節(jié)送絲速度，以來設置焊接參數(shù)。當送絲速度增加，焊接電流也隨之增加。焊絲的熔化率與焊接電流成適當?shù)谋壤�，這實際上是由送絲速度所控制的。
    值得一提的是這種電源是平特性電源。圖3.13給出了典型的V-A曲線。圖上的曲線不是平的實際上有一點輕微的下降。這種特性允許實現(xiàn)半自動工藝功能，也就是說焊工不必象手工電弧焊焊工那樣控制填充金屬的送進。換句話說，這種系統(tǒng)被稱為“自調(diào)節(jié)平特性”系統(tǒng)。這種特性是因為焊槍與工件的相對位置的微小變動會引起焊接電流的明顯的增大或減小。

  從圖3.13中可以看見，當焊槍靠近工件時會使電阻減小從而使焊接電流立刻增大，立刻將焊絲多熔化一些，使電弧長度和電流恢復到設定值。這減小了焊工操作對焊接特性的影響，使該方法對操作人員不敏感，因此操作容易掌握。

 如果改變設備的調(diào)節(jié)機置，將導致操作特性的極大變化。首先所關注的是熔化金屬從電極端部穿過電弧區(qū)到達母材的過渡方式。對于氣體保護焊，有四種基本的過渡方式，它們是射流過渡、熔滴過渡、脈沖過渡和短路過渡。
    圖3.14給出了四種過渡方式中的三種。它們的特性完全不同以至幾乎認為是四種獨立的焊接方法。每種特定的過渡方式都有特定的優(yōu)點和局限，因此有不同的適用范圍。過渡方式由包括保護氣體、電流和電壓以及電源特性在內(nèi)的若干因素決定。
    這四種不同的過渡方式的一個基本特性就是向工件傳送不等的熱量。射流過渡被認為熱量最高，接下來是脈沖過渡、熔滴過渡，最后是短路過渡。因而，在平焊位置，射流過渡最適合厚板以及全焊透接頭。
    熔滴過渡能產(chǎn)生大量的熱量以及熔敷金屬，但操作穩(wěn)定性略有下降，容易產(chǎn)生飛濺。
    脈沖氣體保護焊要求焊接電源能夠產(chǎn)生直流脈沖輸出，并且焊工能夠準確地對脈沖進行程控，使峰值電流和基值電流進行組合，從而增加對熱輸入和工藝穩(wěn)定性的控制。焊工能夠?qū)Ψ逯得}沖電流的值和寬度進行設置。這樣在焊接過程中，焊接電流能夠在峰值脈沖電流和基值脈沖電流之間變換，并且，二者均可以通過焊機進行控制。
    短路過渡向母材傳送的熱量最少，這使得它成為薄板焊接和由于裝配導致的間隙過寬的接頭焊接的首選。短路過渡方式具有冷卻的特性，這是因為電極實際上與母材接觸，在焊接循環(huán)中產(chǎn)生部分短路。這樣電弧是間歇地產(chǎn)生和消失。在電弧消失的這段期間，會發(fā)生冷卻現(xiàn)象從而減小薄板材料燒穿的傾向。短路過渡用于厚板焊接時必須特別小心，因為熱量不足容易產(chǎn)生未熔合。
    正如所提及的那樣，保護氣體對過渡方式有著重要的影響作用。在混合氣體中，只有在至少80%氬氣含量的情況下，射流過渡才能產(chǎn)生。CO2氣體廣泛的用于碳鋼的氣體保護焊，這主要是因為其低廉的成本和優(yōu)異的熔透特性。然而，它仍有缺點，這就是要產(chǎn)生大量的飛濺，而這些飛濺必須去除，因而降低了生產(chǎn)效率。
    這種工藝的多樣性使它在許多工業(yè)應用中得到采用。GMAW能夠有效地應用于許多種類的鐵基金屬和非鐵基金屬的連接或搭接。用保護氣體來代替容易受到污染的焊劑，能夠減少將氫帶入焊接區(qū)域的可能性，因而，GMAW能夠成功用于由于氫的存在而出現(xiàn)問題的情況。
    由于沒有焊后必須去除的焊渣，GMAW非常適合自動化和機器人焊接，或其它高效生產(chǎn)情況。這是這種工藝的主要優(yōu)點之一。由于焊后極少或沒有清理要求，操作人員總的生產(chǎn)效率得到極大的提高。這個效率由于使用焊絲盤而得到進一步的提高，連續(xù)的焊絲不需要象使用單根焊條的手工電弧焊那樣經(jīng)常更換。所以節(jié)約下來的時間可以用于完成更多的焊接生產(chǎn)。
    GMAW的主要優(yōu)勢在于每小時的金屬熔敷量，這極大地降低了勞動力成本。氣體保護焊的另一個優(yōu)勢在于它是一種干凈的工藝，這主要歸功于沒有使用焊劑。在通風不良的車間會發(fā)現(xiàn)，從手工電弧焊或藥芯焊換成氣體保護焊后情況會得到改善，這是因為煙的產(chǎn)生減少了。由于有各種各樣的焊絲可選用，而且焊接設備變的更便于攜帶，氣體保護焊的適用領域不斷得到擴展。該工藝的另外一個優(yōu)點是可見性。因為沒有焊渣，焊工能夠很容易地觀察電弧和熔池的情況，從而改善控制。
    使用保護氣體代替焊劑，確實會得到一些好處，但同樣被認為是有局限的，這是因為氣體是焊接過程中保護和清潔熔池的主要方法。如果母材過臟，單靠保護氣體不足以避免氣孔的產(chǎn)生。GMAW還對氣流和風特別敏感，它們會將保護氣體吹開，留下未保護的金屬。正是這個原因，氣體保護焊不大適合工地焊接。應充分認識到，氣體流量大于推薦值的上限，并不能保證對熔池適當?shù)谋Ｗo。實際上，大的氣體流量反而導致氣體紊亂，并增大氣孔產(chǎn)生的可能性，這是因為增大氣體流量實際上可能將空氣帶入焊接區(qū)。
    另一個缺點是設備要求比手工電弧焊的設備復雜。這增加了由于機械故障而導致焊接質(zhì)量問題的可能性。諸如焊槍內(nèi)襯和導電嘴的磨損會改變送絲和電特性從而產(chǎn)生有缺陷的焊縫。
    主要的問題已經(jīng)討論過。他們是：由于污染或保護不良產(chǎn)生的氣孔，厚板焊接采用短路過渡產(chǎn)生的未熔合，焊槍襯里和導電嘴磨損而產(chǎn)生的電弧不穩(wěn)定。雖然這些問題對焊接質(zhì)量非常有害，但如果采取了預防措施，它們是能被減輕的。

 為了減少氣孔產(chǎn)生的可能性，焊前應對部件進行清理，并用圍欄或屏風保護焊接區(qū)域避免過強的風。如果氣孔仍然存在，就應當檢查所用的氣體，以保證不存在過量的潮氣。
    未熔合的確是GMAW的一個問題，特別是采用短路過渡時。這有一部份的原因是因為這種焊接工藝沒有使用焊劑， 是一種“明弧焊”，。由于沒有了焊劑對電弧熱量的保護，所以容易使焊工認為母材中有高大量的熱量。這是一種誤覺，所以，焊工必須明白這種情況并確保電弧能熔化母材。
    最后，設備應得到良好的保養(yǎng)，以減輕諸如送絲不穩(wěn)定所造成的問題。每次更換送絲輪時，應當用干凈的壓縮空氣吹掃內(nèi)襯，清除可能產(chǎn)生阻塞的微粒。如果送絲仍有問題，就應當更換內(nèi)襯。導電嘴應定期更換。導電嘴磨損后，接觸點發(fā)生了變化，使焊絲伸長量增加，然而焊工并不知道。焊絲伸長量是導電嘴到焊絲端部的距離，參見圖3.15。