液二氧化碳（CO₂）作为焊接保护气体的核心原料，在现代焊接工艺中占据重要地位。以二氧化碳气体保护焊（简称“二保焊”）为例，其通过液态CO₂气化形成的保护氛围隔绝空气，防止熔池氧化，广泛应用于低碳钢、低合金钢等黑色金属焊接。以下从技术原理、工艺优势、应用规范及环境控制四方面展开分析。

一、技术原理：从液态存储到焊接保护的转化

液态CO₂通常存储于高压钢瓶中，常温下气化后通过焊枪喷嘴以10-50L/min的流量喷出，在电弧周围形成气体保护层。其保护机制基于CO₂的物理特性：

1. 密度优势：CO₂气体密度为1.967kg/m³，约为空气的1.5倍，能有效覆盖熔池表面，阻止氧气、氮气等气体侵入导致的氧化和氮化缺陷。

2. 电弧稳定性：电弧高温使部分CO₂分解为CO和活性氧（O），虽可能加剧焊丝氧化，但通过选用含脱氧剂（如Si、Mn）的实芯或药芯焊丝（如H08Mn2SiA），可中和游离氧，避免气孔产生。

3. 熔滴过渡控制：通过调节焊接参数（如电流、电压），CO₂焊可实现短路过渡（细丝焊接）或细颗粒过渡（粗丝焊接），其中短路过渡适用于薄板全位置焊接，飞溅量可通过优质焊机降至最低。

二、工艺优势：高效、低成本的工业化选择

相较于焊条电弧焊、埋弧焊等传统方法，液CO₂焊接的核心竞争力体现在：

1. 经济性显著：液态CO₂成本仅为惰性气体（如Ar）的1/10，且无需更换焊条，连续送丝设计使生产率提升1-4倍，综合焊接成本降低40%-50%。

2. 操作灵活性：支持全位置焊接（平、横、立、仰），尤其适用于复杂结构件；焊丝直径覆盖0.8-2.5mm，可焊接0.4mm薄板至20mm以上厚板，满足不同场景需求。

3. 焊缝质量可控：采用直流反接极性，熔深调节精准，配合规范参数（如电流200-300A、电压26-32V），焊缝低氢性优良，抗裂性能优于手工电弧焊，焊后变形量仅为千分之三至五。

三、应用规范：参数匹配与操作要点

液CO₂焊接的工艺参数需严格匹配，以平衡效率与质量：

1. 焊丝与电流选择：

○ 细丝（0.8-1.2mm）采用短路过渡，焊接电流60-250A，适用于2-8mm薄板的全位置焊接；

○ 粗丝（1.6mm以上）采用细颗粒过渡，电流＞300A，熔深可达8mm以上，仅适用于平焊、横角焊。

2. 气体流量控制：

○ 薄板焊接（＜200A）：10-25L/min；

○ 厚板或自动焊：25-50L/min，需配备气体预热装置防止CO₂气化吸热导致的喷嘴结霜堵塞。

3. 操作环境要求：

○ 防风等级：风速＞1m/s时需设置防风棚或挡风板，避免气体保护层被吹散；

○ 烟尘处理：焊接过程中产生Fe₂O₃、SiO₂等烟尘（发尘量5-10g/kg焊丝），需配备滤筒式移动净化器或高负压除尘系统，降低粉尘浓度至职业接触限值以下。

四、局限性与改进方向

尽管优势突出，液CO₂焊接仍存在短板：

1. 飞溅与弧光污染：常规电源下飞溅率可达10%，需通过波形控制焊机（如逆变式电源）优化电弧能量；紫外线辐射强度为手工焊的2-3倍，操作人员需佩戴专用防护面罩。

2. 环境限制：室外作业受天气影响大，需搭建临时防护设施；对高合金钢、有色金属（如Al、Cu）焊接适应性差，需改用MAG焊（CO₂+Ar混合气）。

3. 参数敏感性：电流与电压需严格匹配（公式：U=0.04I+16±2V），送丝速度波动易导致电弧不稳，建议采用数字化焊机实现闭环控制。