二氧化碳焊
二氧化碳气体保护电弧焊是一种新的焊接技术，它产生于二十世纪五十年代。
与其他的焊接方法相比，CO2焊具有高效率、低成本且易于实现自动化的特点。它能减轻工人的劳动强度，提高焊接质量。CO2焊主要用于焊接低碳钢、低合金钢、不锈钢和耐热钢等。
由于CO2焊的优点，在许多情况下，它可以代替其他的焊接方法。在焊接0.5～2.5mm的薄板方面，它具有取代气焊和氩气保护焊的趋势。
二氧化碳作为保护介质
早在熔化极气体保护电弧焊发展初期，人们就开始寻找一种比氩气便易的保护气体来焊接钢，但是在市场上出售的气体中，有许多是不能用于焊接的，因为它们会产生有害于焊缝的冶金缺陷，例如塑性降低、粗大的氮气孔、氧化和产生粗大的氧气孔以及乙炔或氢气孔。
自然界中的二氧化碳（化学符号为CO2）除了具有轻微的氧化性外（这一特性在CO2气体分解时随着温度升高而增加），由于价格便宜和来源丰富而显得很有吸引力。如果使用合适的焊丝，它将获得与氩-氧混合气体保护焊时相似的焊缝性能。此外，CO2的流动特性为：气体从MIG焊枪以层流方式流出，从而有效地冲刷焊接区，使之不受空气的污染。合适的焊丝必须有效的抵消氧和可能存在的碳，而不是空气中的氮、氢和氧。
在深熔深焊时，用CO2保护不会形成“指”状熔深，这显然是CO2焊的又一个优于氩-氧混合气体保护焊的优点。
然而也有不少问题曾阻碍把CO2作为一种便宜的焊接钢用的保护气体。在那时，这些问题似乎是这种气体被用于焊接所固有的特性，而没有认真考虑加以解决。要降低不断增加的劳动成本，并生产更多的焊件，关键在于需要一种钢的半自动焊方法，而CO2焊有着潜在的可能性，因此人们对它进行了大量的研究工作。
在CO2被用作焊接钢的保护气体和使CO2焊成为常用的焊接方法之前，必须解决三个基本问题。
焊缝金属中的气孔
如果用沸腾钢焊丝（通常用于焊条）焊接，并用活泼性气体如CO2来保护，就会在焊缝金属中产生大量的气孔。这是由于钢中的碳与氧化亚铁或来自CO2气体的氧在熔池中发生反应，生成CO气泡而形成的。
目前CO2焊焊丝中都含有足够的硅、锰和其他元素，以提供“完全镇静”的焊缝成分，因此当CO2被用于钢的气体保护焊时，就不会形成气孔了。
飞溅的问题
在相同的焊接条件下，金属熔滴从焊丝末端分离的方式在CO2气体中与在Ar气或Ar-O2混合气体中明显不同。在Ar-O2混合气体中，在相当低的电流条件下就可获得非常快地熔滴过渡频率；而在CO2气体中，熔滴的过渡频率慢而且是非轴向性的，通过把电流增加到400安培左右（焊丝直径为1/16英寸），这种情况可以得到改善，但是这样的电流不能被用于薄板的焊接，因为这需要采用异常高的焊接速度与之配合。
现在采用“短路电弧”或“短路过渡”，已经有效地改善了低电流焊接时，金属在CO2气体中的过渡特性。
全位置焊
当CO2焊被首次试用于立焊和仰焊时，为了产生稳定的金属过渡所需的大电流会导致熔池体积太大以至于操作者无法控制，因此金属会流出接头。
“短路电弧”现在已经使CO2全位置焊成为一个简单的工艺，因为所使用的低电流能形成一个小的、快速凝固的熔池；每当焊丝末端自动地接触熔池时（大约每秒100次），就在熔池内加入了填充金属。
在二十世纪五十年代初，这三个问题大大地阻碍了CO2焊的应用，但现在通过焊丝成分和电源设计的改进，这些问题都已解决。全世界的工业都已经快速地应用了这个新工艺，它目前已经成为了焊接钢的最流行的半自动焊方法。这种半自动焊形式的巨大成功在于它的高熔敷率和极好的电弧可见性，在其他焊接钢的任何半自动焊系统中都未能同时兼备这两个优点。
然而CO2焊并不是万能的方法，它不能用来代替传统的焊接钢的方法。如果已经积累了多年的埋弧焊经验，想要扩大压力容器自动化平焊的生产能力而需要添置焊接设备时，当然不会劝他购买CO2焊设备，因为埋弧焊在焊接一定厚度的钢板时具有质量高的优点，其次电渣焊也更具有吸引力。然而如果要设计一种自动化焊机，用多道焊把套圈焊到薄板式家用暖气装置上，或把管嘴焊到容器上，或是对不能进行自动化焊接的托架、加强板和零部件进行大量的半自动焊时，那么CO2焊将会是一种很具吸引力的焊接方法。
熔化极气体保护电弧焊设备的特性
熔化极气体保护电弧焊设备由电源、送丝机构、导电嘴和气瓶以及用于开关电流、气体、送丝和冷却水的控制系统组成。对于自动焊设备，送丝机构、导电嘴和气瓶都连接在一个机头上。半自动焊比较灵活，因为送丝机构和焊炬是分开的，并且通过可弯曲的管道输送焊丝、气体、电流和冷却水。为了能够将焊丝沿着易弯曲的管道送出几码远，就需要一个大功率的送丝电动机驱使不会打滑、隆起的辊轮或带“V”型槽的辊轮。送丝管道必须具有光滑的内壁，且与焊丝紧密接触以防止焊丝弯曲，虽然管道易弯曲，但必须具有足够的刚性，防止当弯曲半径很小时扭成结。铁质焊丝能够很容易地通过螺旋钢送丝管送丝，但铝焊丝和一些非铁金属焊丝在送丝时易磨损且易堵塞，除非送丝管用尼龙或PTFE材料作衬里。焊丝本身必须从焊丝盘不受阻挠的送进，而且焊丝应被仔细地缠绕。被拉成硬质地的焊丝或扭曲的焊丝是很难被送进的，因为焊丝盘应缠绕有弹性的焊丝。此外，焊丝扭曲着伸出导电嘴会形成波浪状的焊道。焊丝盘靠摩擦力装载，以使焊丝在轻微的拉力作用下松开。当电流被切断时，为了防止由于惯性而送丝过量，送丝电动机应该自动锁死。
随着焊丝直径的减小，送丝困难性增加，因此通过使用小直径焊丝来降低许用电流值的措施是受限制的。对于铁质焊丝，小至0.8mm直径的焊丝是合理的；但对于铝合金焊丝，直径小于1.6mm时，送丝就变得很困难。只有在送丝管道的长度大大减小或取消送丝管时，使用细直径的铝合金焊丝才是合理的。铝的细丝焊的焊接设备如图3-4所示，送丝电动机和一小盘焊丝安装在手动焊炬上，其中送丝电动机安装在焊炬手柄里。
在几乎所有的熔化极气体保护电弧焊设备中，都是通过焊丝穿过铜导管而将焊接电流传导到焊丝上。最初，为了接触良好，设备中包括压力装置，但现在通常用半自动设备来保证接触。因为焊丝被卷成盘，所以焊丝不是直的，而且在导电嘴内至少在三点接触。电流拾取点会发生变化，这将改变导电嘴和焊丝之间的电阻，并且因为它会影响整个电路的电阻，从而导致熔化率发生变化。当采用大电流焊接或采用高电阻材料焊接时，导电嘴可以被缩短或安装一个小直径的喷嘴来减小这种变化。可分开的喷嘴具有在被电弧破坏的情况下可以被替换的优点。
使用250A以上电流的设备，应采用水来冷却气体喷嘴。水冷却和涂铬层表面能容易地从喷嘴去除烟尘和飞溅。大功率的自动焊机头也采用水冷导电嘴。
钨极气体保护电弧焊
在钨极气体保护电弧焊中，一根不熔化的钨极被用来为焊接提供电弧。在焊接期间，利用惰性气体保护，排除了焊接区的空气并防止电极、熔池和周围热影响区的氧化，如图3-5所示。
在TIG焊中，电极只是用来产生电弧，它不会熔化并填充到焊缝中。因此，钨极氩弧焊不同于普通的焊条电弧焊，在焊条电弧焊中焊条要熔化并进入焊缝。在TIG焊中，如果焊接接头需要添加填充金属，那么可以把一根填充金属棒送入熔池，其方法与氧乙炔焊相似。
任何标准的直流焊机或交流焊机都能为TIG焊提供电流。选择直流焊机还是交流焊机取决于所需的焊缝性能。一些金属使用交流更容易进行焊接，而其他金属使用直流会获得更好的效果。
使用直流焊接时，电路既可以采用正接也可以采用反接。当采用正接时，电子从电极流到工件，在工件上会产生大量的热；在直流反接时，电子从工件流向电极，这样就把大量的热集中在电极上。
在电极上的强烈的热会把电极末端熔化而污染焊缝。因此，对于给定的电流，采用直流反接比直流正接需要更大直径的电极。例如，在直流正接电路中，1/16英寸直径的钨极正常能承受125安培的电流，而如果使用反接，这样的电流会将电极末端熔化，因而需要1/4英寸直径的电极才能用125安培的焊接电流。
极性也会影响焊缝成形。直流正接会形成窄而深的焊缝，而使用大直径电极和低电流的直流反接会形成宽而浅的焊缝。由于这个原因，除了焊接铝和镁等少数情况外，钨极气体保护电弧焊从来不采用直流反接。
直流正接被用于焊接大多数的金属，因为直流正接可以获得较好的焊缝质量。由于热量集中在工件上，因此焊接速度较快，母材会产生较小的变形，而且熔池比直流反接时更深更窄。因为更多的热量集中在熔池，因此可使用较小直径的电极。
交流焊实际上是直流正接和直流反接的结合。交流焊机必须配备高频发生器，以提供均匀的电流。在交流焊机中，切记电流不断转变方向。每当电流改变方向时，都有一段极短时间内没有电流流过。因此就造成电弧不稳定的现象，有时甚至熄灭。在焊机装置中，采用高频发生器可得到较为均匀的电流，从而使电弧稳定。
用于钨极气体保护电弧焊的保护气体可以是氩气、氦气或氩气和氦气的混合气体。氩气应用更广一些，因为它比氦气便宜。氩气的重量是空气的1.4倍，是氦气的10倍。这两种气体（氩气和氦气）的粘度基本相同。因氩气比空气重，因此它在焊缝上方会形成一层更好的保护层。而且，在焊接过程中采用氩气保护，产生的烟雾较少，因而能较好地控制焊接熔池和电弧。
氩气通常具有较好的清洁作用，尤其是采用交流焊焊接铝和镁时更是如此。使用氩气具有稳弧的作用。在焊接薄板时，氩气的电弧电压低特别有利，因为金属不易被烧穿。因此，当板厚在1/8英寸以下时，无论是采用手工焊还是低速自动焊，大多都采用氩气作为保护气体。
在立焊和仰焊时，用氩气还可以更好的控制电弧。因此，使用氩气比氦气容易引弧，而且对于一定的焊速能得到较窄的焊缝，其热影响区也较小。
TIG焊的优点和缺点
TIG焊的最大优点是它比其他的电弧焊方法能焊更多种类的金属和合金。TIG焊能焊接大多数的钢（包括不锈钢）、镍合金如蒙乃尔合金和因科镍合金、钛、铝、镁、铜、黄铜、青铜甚至金。TIG焊也能焊接不同的金属如铜和黄铜、不锈钢和低碳钢。TIG焊的优点如下：
电弧集中：集中的TIG焊电弧对工件的热输入可以很小，从而产生窄的热影响区。当焊接高热导性的金属如铝和铜时，热量集中是一大优点。窄的热影响区也是一大优点，因为热影响区是母材由于受到电弧的过热和快速冷却作用而发生变化的区域。热影响区是焊接接头上最薄弱的并沿着焊缝边缘的区域，它是在进行破坏性试验时预期断裂的区域。
无焊渣：这种方法不需要焊剂，因此没有熔渣阻碍焊工对熔池的观察。在多层焊时不需清渣，因此在多层焊中很少有夹渣。使用如因科镍合金时，偶尔也会产生夹渣的现象。
无火花、飞溅、噪音：在TIG焊中无过渡金属穿过电弧。如果被焊的材料没有被污染，就不会产生飞溅，也不会产生火花。在正常的条件下，TIG焊电弧是很安静的，没有焊条电弧焊和熔化极气体保护焊中的爆裂声和嗡嗡声。通常，只有在使用脉冲电弧或交流焊时，才会产生噪声。
无烟雾和烟尘：这种方法本身不会产生烟雾和有害的烟尘。如果母材含有涂层或含有产生烟尘的铅、锌、镍或铜元素时，那么与用任何熔焊焊接这些金属一样也会产生烟尘。如果母材含有油污、油脂、油漆或其他污染物，当电弧热使它们燃烧时，无疑都将产生烟雾和烟尘。母材应清理干净，从而改善焊接条件。
TIG焊的主要缺点是金属熔敷率低；另一个缺点是为了完成焊缝所必须的手-眼的协调是很难学习的，而且也需要进行大量的练习来熟练；此方法所产生的电弧射线比焊条电弧焊和熔化极气体保护电弧焊所产生的电弧射线更强烈些，这主要是由于TIG焊无可见的烟雾和烟尘所造成的；来自于电弧的大量的紫外线也会形成臭氧和氧化亚氮。应采用合适的衣服来保护皮肤，采用合适的焊帽遮光镜来保护眼睛。当在狭窄区域焊接时，保护气体的浓度会增大而代替氧，因此必须确保这些区域通风良好。
熔化极气体保护电弧焊
熔化极气体保护电弧焊（MIG）使用一根连续的可熔化的焊丝焊接。熔池被一层保护气体完全覆盖。焊丝以预先调好的速度通过焊炬，保护气体也通过焊炬输送。
焊接可以是全自动的也可以是半自动的。当采用全自动焊时，焊丝的输送、功率调节、气体流量以及在工件上的移动速度，都是预先调好并自动起作用的。当采用半自动焊时，焊丝的输送、功率调节和气体流量是预先调好的，但焊炬由手工操作，焊工应把焊炬对准焊接接缝，同时保持电弧与工件间的正确距离和焊接速度。
通常认为MIG焊较重要的优点是：
1.因为没有焊剂或焊渣，需要清除的飞溅很少，因此总的焊接成本大大降低。一般来说，焊缝的清理常常比实际焊接更费时。
2.培养操作者需要的时间较短。实际上，凡对其他焊接方法熟练的焊工，只要用几个小时就能够掌握MIG焊技术。操作者所需要做的只是扳动焊枪扳机并焊接，操作者只需留心焊枪的角度和焊接速度。
3.焊接过程较快，与焊条电弧焊相比更是如此，MIG焊不需要为了更换焊条而引弧和熄弧。一般来说，焊缝的缺陷常常是由于焊接过程中的引弧和熄弧引起的，因为引弧和熄弧容易引起夹渣、未焊透和弧坑裂纹。
4.由于MIG焊方法焊接速度快，所以对焊缝区域产生的冶金效果较好。由于焊接速度较快，热影响区较窄，因此分子紊乱、晶粒长大和在母材中的热传导都较少，更重要的是变形大为减小。
5.虽然最初由于TIG焊所用的电流低，被认为对于焊接薄板更合适，但由于短路过渡技术的发展，目前使用MIG焊来焊接薄板已有可能获得同样的效果。
6.由于MIG焊具有深熔深的特性，因此可采用较窄的焊接坡口。而且，与其他焊接方法相比，角焊缝的尺寸也可减小。
不同的焊接电流对熔化极气体保护电弧焊的焊接效果有很大影响。用直流反接能得到最好的效果。在这种情况下热量集中在熔池上，因此在焊缝中能获得较大的熔深。而且，使用直流反接具有较大的表面清洁作用，这种作用对于焊接像铝和镁这样的具有较厚的表面氧化物的金属是很重要的。
直流正接由于熔深宽而浅、飞溅多、无表面清洁作用，所以对MIG焊是很不实用的。直流正接效率低主要是由于熔滴由焊丝向熔池过渡的方式所造成的，在直流反接中熔滴过渡是采用喷射过渡的形式，而直流正接是采用不规则的滴状过渡的形式。因为使用交流时在每一个半周上的熔化是不相等的，所以从来不建议使用交流。
GMAW焊的熔敷率及焊缝质量
根据所用的焊接工艺的不同，每个参数都有一个较大的金属熔敷率的范围。如图3-6显示了采用固定电流时，熔敷率与电极直径之间的关系。此图是基于碳钢母材和焊条的基础上制作的。当焊接非铁金属时，由于金属密度不同，因此熔敷率变化很大。
使用相同电流时，熔化极气体保护电弧焊的熔敷率比焊条电弧焊高，因为熔化极气体保护电弧焊没有必须被熔化的药皮。使用相同电流时，作用在细直径焊丝上的电流密度比涂药焊条高，这对获得高的熔敷率具有很大作用。导电嘴到工件的距离会影响熔敷率，当这个距离增加时，焊丝的预热作用会增加熔敷率。不能使用过大的伸出量，否则会造成焊丝无法准确的指向接头。
GMAW是一种无氢的或低氢的焊接方法。在保护气体或焊接中所涉及到的材料里都没有氢，这是由于使用气体保护并进行清理、焊条烘干处理、工件表面干燥处理的结果。
用GMAW方法所焊接的焊缝质量非常好。熔敷金属的质量取决于焊丝的干净度、接头的干净度、焊接工艺、焊接位置和焊工技能。
某些因素可能降低熔敷金属的质量，影响因素之一是气体保护层的减弱，在焊接区的微风可能吹散保护气体而造成大气侵入并与熔池金属作用。
焊工通常能注意到保护气体的损失。因为保护气体损失会导致焊缝表面不干净或焊接过程不稳定甚至产生气孔。
另一个因素是保护气体不纯净，含有水蒸汽、油或其他杂质。使用脏的、有油污的焊丝焊接将会获得劣质的焊缝金属。在不干净（如潮湿的、有油污的或其他情况下）的工件表面焊接，将降低焊缝的质量。
电阻焊
电阻焊是目前仍在使用的最古老的电弧焊方法之一。焊缝是由电流流过两个被压在一起的金属件形成的。因为在接触面处产生更大的电阻和热量，因此工件在接触面处结合。热集中在所需要的地方、作用迅速、不需要填充材料、需要很少的操作技术、易于实现自动化，这些优点使电阻焊适合于大量的生产。所有常见的金属和不常见的金属都可以采用电阻焊焊接，虽然在有些情况下需要采用特殊的预防措施。正常情况下，母材不受损害，且没有损失。许多复杂的形状和截面都能被焊接。
电阻焊的主要缺点是设备昂贵，必须做好大量准备工作来调整投资。一些工作需要特殊的设备，例如固定装置，这样会增加投资。建立和维护设备需要高技术来。
电阻焊通常使用通过变压器降压的交流电，并且应用时间继电器来控制时间。典型的电路如图3-7所示。在电路中所产生的热量为H=I2RTK，其中I是电流，单位是安培；R是电阻，单位是欧姆；T是电流的持续时间，单位是秒；K是从千瓦转变为所需的热量单位的转换系数。
将电流传导到工件的电极也要将工件紧压在一起。在金属中电流遇到阻力，但是在工件接触面处阻力更大。最大的热量产生在电阻最大的地方，因此可以把最大的电阻及热量施加于工件之间的贴合面处，以便在不损耗电极的情况下获得优质的焊缝。在压力的作用下，连接金属并不总是需要熔化金属。在理想状态下的热量分布情况如图3-7所示。
点焊
点焊是电阻焊中最普通且最简单的形式。当电流形成并流过电极头和待焊的金属件时将完成焊接，如图3-8所示。母材金属对电流的阻力导致接头局部加热，从而实现焊接。
当瓦特和热量是同义时，欧姆定律适用。当电流流过导体时，导体对电流流动的电阻将产生热量。
在工件上有6个主要阻力点，它们是：
l 电极和上面工件之间的接触点
l 上面的工件
l 上面和下面工件的分界面
l 下面的工件
l 下面的工件和电极之间的接触点
l 电极头的电阻
在电路中所有部件的电流值都相同，但不同点的电阻值可能有很大变化。
2.时间
电阻点焊是依靠母材的电阻和电流产生所需的热量来形成点焊缝的。另一个重要的参数是时间。在大多数情况下，数以千计的电流被用于点焊，这样大的电流流过一个相当大的电阻时，将在很短的时间内产生大量的热。为了获得好的电阻点焊焊缝，需要严格控制电流流过的时间。
3.压力
应该认真对待压力对电阻点焊的影响。施加压力的主要目的是为了将待焊的工件在连接的内表面处紧密地接触。这样可确保在焊接点的电阻和电导率始终如一。不能使用钳子和电极头把工件夹在一起。电阻点焊机没有被设计成“C”形夹。在施加压力之前，被焊的工件应紧密接触。
4.电极头
铜是用于制作电阻点焊电极头和钳子的最基本材料。电极头的作用是：将焊接电流传导到工件；对被焊接头施加压力；从工件表面散热；而且在工作条件下，应保持良好的形状、导热性和导电性。