集成冷絲埋弧焊

集成冷絲埋弧焊（ICE™）是伊薩焊接與切割設備有限公司在埋弧焊領域的最新突破性技術發展，能夠大幅度提高生產效率，增加焊接速度，降低焊劑消耗，降低熱輸入量和變形，節能，更高效率打底，更平滑蓋面。

ICE™是IntegratedCold Electrode的縮寫，中文名是集成冷絲埋弧焊。它是在兩根平行的熱絲中間插入一根冷絲，利用熱絲多餘的熱量來熔化冷絲。它是伊薩焊接與切割設備有限公司在埋弧焊領域的最新突破性技術發展，能夠大幅度提高生產效率，增加焊接速度,降低焊劑消耗，降低熱輸入量和變形，節能，更高效率打底，更平滑蓋面。

基本介紹

• 中文名：集成冷絲埋弧焊
• 外文名：IntegratedCold Electrode 
• 別稱：ICE™
• 作用：提高生產效率

結構特點

ICE™集成冷絲技術

ICE™是IntegratedCold Electrode的縮寫,表示集成冷絲技術。ICE焊槍中間的冷絲電氣上絕緣，從兩根導電的熱絲中間平行穿入。冷絲由一個獨立的送絲機送絲，冷絲送絲速度可以獨立控制。而兩根熱絲由一個直流電機驅動以相同速度送絲。
冷絲送絲速度由PEK控制和調節，並按照熱絲送絲速度的百分比來設定。當設定焊接參數時，只有一個額外的參數需設定，即冷絲送絲速度百分比。比如，當設定冷絲送絲速度百分比為100%時，熔敷效率相比雙絲增加50%.同理當設定冷絲送絲速度百分比為50%時，熔敷效率相比雙絲增加25%

ICE™的焊接穩定性

集成冷絲埋弧焊不是什麼新技術，它的使用已經約有 20年左右的歷史了。常見的解決方案是冷絲從一側以一定的角度插入。這些解決方案的缺點是焊接過程不夠穩定。當乾伸長長度或者電弧長度變化時，冷絲的熔化點就會變化。這使得這些解決方案對於焊接過程中的變化太敏感。　在ICE™中，冷卻電極由兩根平行獨立的熱絲送入，冷絲被兩根熱絲產生的熱量熔化，熱絲分別在冷絲兩側。把冷絲放在中間，兩側兩根平行的熱絲使焊接過程穩定，確保冷絲穩定熔化，熔池表面平順，使焊接過程更穩定。將冷絲放置於兩根熱絲中間，使冷絲熔化點與兩電弧匹配，使得ICE™對乾伸長長度和電弧長度的變化不敏感。

集成冷絲埋弧焊（ICE™）

ICE™和熱輸入量

當設定焊接參數時，必須控制焊接熱輸入量。焊接熱輸入量不能過大以免母材的機械性能惡化。對於高效率高熔敷率埋弧焊來說，熱輸入量總是一個瓶頸。ICE™為何能降低熱輸入量呢？冷絲的加入並不影響熱輸入量。焊接熱輸入量的計算公式如下：

焊接熱輸入量的計算公式

在雙絲焊接過程中會產生大量的熱量。ICE™使用這些熱量來熔化冷絲。被母材吸收的熱量不會因為冷絲的添加而改變。大量的研究和實驗證明冷絲的添加不改變焊接熱輸入量，不改變T_8/5冷卻時間，不改變焊接接頭的機械性能。

ICE™的焊縫截面形狀

焊縫外觀是如何變化的？當使用相同的工作參數，並且冷絲送絲速度小於100%時，研究表明改變冷絲送絲速度不會顯著地改變焊縫的寬度和熔深。冷絲只增加焊縫的余高。

ICE™的焊縫截面形狀

ICE™為何能得到更平滑的蓋面呢？因為當調節冷絲送絲速度時，焊縫的熔深和寬度沒有改變，但焊縫的余高變高了，焊縫的喇叭角變大了。
當焊接速度小於1000mm/min，並且冷絲送絲速度小於100%時，上述結論是成立的。但當焊接速度更高時，或冷絲送絲速度更快時，焊縫的熔深和截面形狀要根據具體情況進行更深入的分析。
當然焊縫的截面形狀也受焊劑的影響。

焊材和母材的融合

研究表明，不管是否使用冷絲，焊材與母材的熔合以及焊接金屬中合金分布不發生變化。這證明了ICE™與任何埋弧焊接過程相似，但焊接效率更高。

熱影響區

伊薩在過去數年在冷絲埋弧焊接方面做的所有工作顯示，當使用相同的焊接參數（如相同的發熱量），不管是否使用冷絲，熱影響區的形狀和性能是一樣的。在同樣熔敷率的條件下，ICE™能夠降低熱輸入量。

焊槍角度

ICE™在垂直方向上焊接性能最佳。垂直位置可以使兩根熱絲的弧長相等，從而保證冷絲熔化的穩定性。ICE™可以採用不同的焊槍角度，但在高速焊接狀態時，建議調整角度不要超過5度。
前置單絲+ICE™複合焊時，最好將ICE™設定為0度，前置單絲前傾11度，焊絲端頭相距10mm距離，這意味著前置焊槍必須較長。

前置單絲+ICE™複合焊

前置單絲+ICE™複合焊

前置單絲+ICE™複合焊的焊縫截面形狀和前置單絲+單弧雙絲複合焊的焊縫截面形狀不同。前置單絲+ICE™複合焊能產生更深的熔深，主要是由於ICE™有穩定電弧的效果。焊縫喇叭角也會增加，從而得到更好的焊縫截面形狀。焊縫喇叭角增加意味著下圖圓圈內區域的機械性能將得到改善。

優點

ICE™有7個最突出的優點：
· 增加熔敷率
· 增加焊接速度
· 降低熱輸入和變形
· 減少焊劑消耗
· 高熔敷根部焊道
· 平滑蓋面
· 節約能源

增加熔敷率

ICE™相對於單絲埋弧焊可以增加100%的熔敷率，相對於單弧雙絲埋弧焊可以增加50%的熔敷率。右圖是不同配置下的可以實現的熔敷率，黃色表示極限使用情況，綠色表示正常使用情況。

熔敷率示意圖

增加焊接速度

更高的熔敷率和更好的焊接穩定性意味著可以使用更高的焊接速度。使用更高的焊接速度時還必須考慮焊劑是否適合，以及行走設備能否滿足要求。焊工也要進行額外的培訓。

降低熱輸入量和變形

在同樣的熔敷率或者同樣的焊接速度的前提下，ICE™可以降低熱輸入量。降低熱輸入量可以減少焊接變形。對於容易變形的薄板和對熱輸入量敏感的材料，這是一個非常重要的優點。ICE™特別適合船廠的板拼接生產線以降低焊接變形。

減少焊劑消耗

ICE™可以大幅度減少焊道數，從而大幅度減少焊劑消耗。和前置單絲+單弧雙絲複合焊相比大約可節約20%的焊劑，和單絲埋弧焊相比大約可以節約45%的焊劑。

高效率打底

高效率的焊接打底焊道不容易實現。最常見的問題是焊縫深寬比超過1後導致的熱裂紋。

使用前置單絲+ICE™複合焊可以實現高效率打底。一般前絲使用4mm焊絲直流反接，ICE™焊槍使用交流進行焊接。

現在最常見的做法是使用單絲埋弧焊進行打底焊接。使用前置單絲+ICE™複合焊進行高效率打底，熔敷率可以從6kg/h增加到大約20-30kg/h. 下圖使用前置單絲+ICE™複合焊打底，焊渣自動脫落，熔敷率為21.6kg/h。

平滑蓋面

平滑的蓋面焊道有很多好處，它可以降低焊絲焊劑消耗，改善應力集中，提高疲勞壽命等等。使用ICE™比傳統埋弧焊更容易實現平滑蓋面。因為可以只調節冷絲送絲速度來調節餘高，它不會改變熱輸入量，熔深以及機械性能。在多層多道焊時，有時候焊道比母材僅低一點點，傳統埋弧焊將不得不再焊一層蓋面焊道，但這層蓋面由於過高所以需要被打磨掉來滿足焊道余高的要求。使用ICE™可以通過只調節冷絲送絲速度來得到平滑的蓋面焊道。

節能

ICE™使用額外的熱量來熔化更多的焊絲，減少了能量消耗和能源費用。與單絲埋弧焊相比，ICE™可節約能源約50%。與單弧雙絲埋弧焊相比，ICE™可節約能源約33%。

套用領域

通過使用集成冷絲技術獲得的多種益處可廣泛套用在多個行業中。包括一些重要的行業如海上和離岸風塔製造、其他海工產品部件、管道焊接、普通重工業製造和造船。作為埋弧焊技術產生以來最酷的創新技術，集成冷絲技術將更多的熱量套用於工作，生產效率更高。