本发明属于焊接材料，具体涉及一种等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝及其制备方法。
背景技术：
1、钛合金因其所具有的比强度高、无磁性、强度高、耐腐蚀、工作温度区间宽、易加工等许多优良特性被广泛应用于航空、航天、兵器、海洋工程等领域。随着对钛合金研究的不断深入，钛合金的用量在不断增长。由于某些结构件造型复杂，整体铸造或锻造完成的可能性较低，特别是工件较大的情况下，因此，在无法整体成型时就需要把各个部件组装到一起，在要求密封或无法使用铆接等情况，钛合金的焊接就必不可少。
2、目前钛合金焊接可采用氩弧焊、埋弧焊及电子束焊等焊接方法。钛合金焊接使用最多的是实心焊丝，根据其性能及使用工况的不同，一般选用与板材成分完全相同的实心焊丝进行焊接，但实心焊丝的制作流程较长，需要冶炼、锻造、轧制、酸洗、拉拔等过程，而且成分不容易进行调整。如果想对某个合金成分进行调整或者增加某个元素提升某种性能的话，则需要从冶炼开始再开展一次全流程的工作，不仅周期长，而且也耗费太多的材料，从而导致较大的浪费。
3、现有技术（专利申请公布号为cn 107363433 a、专利名为一种钛及钛合金焊接用药芯焊丝和专利申请公布号cn 112404798 a、专利名为一种tc4钛合金药芯焊丝及其制备方法）使用纯钛卷包裹药粉的方式制成钛及钛合金的药芯焊丝，其为有缝药芯焊丝。在使用及储存过程中需要特别注意防潮的问题，一旦打开包装需要尽快使用，否则就会因为吸潮问题导致焊接过程中出现气孔等缺陷。现有技术（申请公布号为cn 113245743 a、专利名为增材制造钛铝金属间化合物用钛药芯焊丝及其制备方法）使用在钛铝金属间化合物用增材制造中，其使用无缝管填充的方式制备钛合金焊丝，管材的长度受到一定的限制，批量化生产时会受到限制，效率无法提高。同时，对于能否进行结构件的焊接以及焊接性能如何没有具体的数据表述。
4、基于以上，有必要开发与tc4、ti60、ti80钛合金板材强度相匹配的手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝。
技术实现思路
1、基于此，上述现有技术的不足，提供一种等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝及其制备方法，该等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝通过在钛管中填入预制好的金属粉形成，解决了tc4、ti60、ti80等高强钛合金焊接时成分调整及强度调整的问题，实现了钛合金焊丝短流程制造技术。
2、为了实现上述目的，采用以下技术方案：
3、本发明提供一种等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1）制粉：将多种金属粉混合而成药芯；
5、步骤2）钛带卷曲成型：采用轧辊挤压的方式，将钛带卷曲成“u”型；
6、步骤3）填粉及封口：将步骤1）的药芯加入到步骤2）卷曲完成的“u”型钛带中，将“u”型钛带的两边挤压到一起形成“o”型的有缝钛管，再将该有缝钛管进行焊接从而形成焊接式无缝钛管；
7、步骤4）轧实：将焊接式无缝钛管直接进入冷轧模具内进行初次减径，使得药芯在钛管内压实；
8、步骤5）减径：采用冷加工的方法将步骤4）得到的已经填入药芯且焊合的钛管进行减径；
9、步骤6）热处理：将步骤5）减径后的钛管在真空炉内进行热处理，热处理之后继续减径工艺直到得到需要尺寸的焊丝；
10、步骤7）清洗：得到需要尺寸的焊丝之后，对焊丝进行清洗，得到洁净的焊丝成品；
11、步骤8）焊接：使用制得的焊丝成品进行对接试板的焊接，测试焊接接头的抗拉强度，并且与钛合金板材的抗拉强度进行对比。
12、在一些实施例中，当需要与tc4钛合金板材等强度的手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝时，步骤1）中，药芯由钒铝合金粉、铝粉和钛粉混合而成，其中各组分所占质量百分含量为钒铝合金粉20%~30%，铝粉10%~20%，钛粉补足100%。
13、在一些实施例中，当需要与ti60钛合金板材等强度的手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝时，步骤1）中，药芯由钼铝锆合金粉、铝锡硅合金粉、铝铌钽粉、锆粉和钛粉混合而成，其中各组分所占质量百分含量为钼铝锆合金粉2%~8%，铝锡硅合金粉20%~30 %，铝铌钽粉6%~15%，锆粉6%~15%，钛粉补足100%。
14、在一些实施例中，当需要与ti80钛合金板材等强度的手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝时，步骤1）中，药芯由铌铝合金粉，钼铝锆硅合金粉，铝粉，锆粉和钛粉混合而成，其中各组分所占质量百分含量为铌铝合金粉15%~20%，钼铝锆硅合金粉15%~20%，铝粉1%~3%，锆粉3%~8%，钛粉补足100%。
15、在一些实施例中，步骤1）中，多种金属粉在v型混料机内进行混粉，混合时间不低于15分钟。
16、在一些实施例中，步骤5）中，每道次减径量为钛管直径的5%~10%，总减径量控制在钛管直径的25%以内。
17、在一些实施例中，步骤6）中，热处理的保温时间为15~30分钟，保温温度为550℃~600℃。
18、本发明还提供一种等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝，该药芯焊丝与tc4钛合金板材等强度，该药芯焊丝由钛管外皮和药芯通过如上所述的制备方法制备而成；药芯由钒铝合金粉、铝粉和钛粉混合而成，其中各组分所占质量百分含量为钒铝合金粉20%~30%，铝粉10%~20%，钛粉补足100%。
19、本发明还提供一种等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝，该药芯焊丝与ti60钛合金板材等强度，该药芯焊丝由钛管外皮和药芯通过如上所述的制备方法制备而成；药芯由钼铝锆合金粉、铝锡硅合金粉、铝铌钽粉、锆粉和钛粉混合而成，其中各组分所占质量百分含量为钼铝锆合金粉2%~8%，铝锡硅合金粉20%~30 %，铝铌钽粉6%~15%，锆粉6%~15%，钛粉补足100%。
20、本发明还提供一种等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝，该药芯焊丝与ti80钛合金板材等强度，该药芯焊丝由钛管外皮和药芯通过如上所述的制备方法制备而成；药芯由铌铝合金粉，钼铝锆硅合金粉，铝粉，锆粉和钛粉混合而成，其中各组分所占质量百分含量为铌铝合金粉15%~20%，钼铝锆硅合金粉15%~20%，铝粉1%~3%，锆粉3%~8%，钛粉补足100%。
21、本发明具有以下有益技术效果：
22、本发明公开的等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝的制备方法将药芯粉包裹在纯钛管内形成无缝药芯焊丝，解决了有缝药芯焊丝吸潮的问题，并且解决了药芯焊丝焊接过程中的气孔问题以及药芯焊丝的保存问题；通过冷加工的方式对焊丝进行减径，确保了加入的药芯粉不被氧化；实现了钛合金焊丝短流程制造技术。
1.一种等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝的制备方法，其特征在于，当需要与tc4钛合金板材等强度的手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝时，所述步骤1）中，所述药芯由钒铝合金粉、铝粉和钛粉混合而成，其中各组分所占质量百分含量为钒铝合金粉20%~30%，铝粉10%~20%，钛粉补足100%。
3. 根据权利要求1所述的等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝的制备方法，其特征在于，当需要与ti60钛合金板材等强度的手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝时，所述步骤1）中，所述药芯由钼铝锆合金粉、铝锡硅合金粉、铝铌钽粉、锆粉和钛粉混合而成，其中各组分所占质量百分含量为钼铝锆合金粉2%~8%，铝锡硅合金粉20%~30 %，铝铌钽粉6%~15%，锆粉6%~15%，钛粉补足100%。
4.根据权利要求1所述的等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝的制备方法，其特征在于，当需要与ti80钛合金板材等强度的手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝时，所述步骤1）中，所述药芯由铌铝合金粉，钼铝锆硅合金粉，铝粉，锆粉和钛粉混合而成，其中各组分所占质量百分含量为铌铝合金粉15%~20%，钼铝锆硅合金粉15%~20%，铝粉1%~3%，锆粉3%~8%，钛粉补足100%。
5.根据权利要求1所述的等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，多种金属粉在v型混料机内进行混粉，混合时间不低于15分钟。
6.根据权利要求1所述的等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝的制备方法，其特征在于，所述步骤5）中，每道次减径量为钛管直径的5%~10%，总减径量控制在钛管直径的25%以内。
7.根据权利要求1所述的等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝的制备方法，其特征在于，所述步骤6）中，热处理的保温时间为15~30分钟，保温温度为550℃~600℃。
8.一种等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝与tc4钛合金板材等强度，该药芯焊丝由钛管外皮和药芯通过权利要求1所述的制备方法制备而成；所述药芯由钒铝合金粉、铝粉和钛粉混合而成，其中各组分所占质量百分含量为钒铝合金粉20%~30%，铝粉10%~20%，钛粉补足100%。
9. 一种等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝与ti60钛合金板材等强度，该药芯焊丝由钛管外皮和药芯通过权利要求1所述的制备方法制备而成；所述药芯由钼铝锆合金粉、铝锡硅合金粉、铝铌钽粉、锆粉和钛粉混合而成，其中各组分所占质量百分含量为钼铝锆合金粉2%~8%，铝锡硅合金粉20%~30 %，铝铌钽粉6%~15%，锆粉6%~15%，钛粉补足100%。
10.一种等强度手工氩弧焊用钛合金无缝药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝与ti80钛合金板材等强度，该药芯焊丝由钛管外皮和药芯通过权利要求1所述的制备方法制备而成；所述药芯由铌铝合金粉，钼铝锆硅合金粉，铝粉，锆粉和钛粉混合而成，其中各组分所占质量百分含量为铌铝合金粉15%~20%，钼铝锆硅合金粉15%~20%，铝粉1%~3%，锆粉3%~8%，钛粉补足100%。
