1。2  增材制造技术研究现状

1。2。1  激光增材制造技术

1。2。2  电弧增材制造技术

1。2。3  电子束增材制造技术

1。2。4  固相增材制造技术

1。3  不锈钢材料及其焊接性

近年来，碳素钢被很广泛的应用于很多建筑结构中，但是人们渐渐发现了碳素钢的不足之处，比如抗腐蚀能力低、后期维修时代价很高以及耐磨性能差等等。这时候人们将眼光转向了不锈钢材料，拥有良好的耐腐蚀性能和很长的疲劳寿命使得不锈钢材料运用在建筑上更加适合。因此针对于不锈钢来说，它有极好的研究前景[8]。

一般来说，根据不锈钢金相组织的差异能够将其分为五类：铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢、马氏体型不锈钢、奥氏体-铁素体型不锈钢和沉淀硬化型不锈钢

不锈钢材料根据金相组织的不同可以分为5大类:奥氏体型、奥氏体一铁素体(双相)型、铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型不锈钢。与一般碳素钢不同的时，不锈钢的成分里面加入了新的合金元素：Cr、Mn、Ni和Mo等。其中Cr的含量决定了不锈钢材料的耐腐蚀性能[18]。

304不锈钢也是一种奥氏体不锈钢，其中Cr的含量较高，会在不锈钢的表面形成一层致密的氧化膜，因此使钢材的耐腐蚀性能得到很大的提高。而Ni的的加入保证了不锈钢力学性能和微观结构的稳定性。奥氏体型不锈钢主要是由面心立方结构的γ相为其主要组成相，没有磁性，应用非常广泛。它的可塑性很强，并且具有良好的焊接性能，能适用于多种方法的焊接。

本实验使用308L不锈钢焊丝作为填充焊丝，这款焊丝有较高的性价比。相比较于一般焊丝来说，388L不锈钢焊丝的刚度较大， 因此在焊接过程中焊丝的送丝过程很顺畅，很少会出现断丝或者送丝缓慢的情况。除此之外，焊丝中增加

了Si元素的含量，使得焊缝金属在处于熔融状态时候的流动性得到很大的改善。传统焊丝经常会出现电弧不稳定，焊接过程中飞溅等诸多缺点，但是308L不锈钢焊丝因为其特殊的表面特性很好的解决了这些问题，让整个焊接过程可操作性更加了良好，效率得到了显著的提高

1。4  主要研究内容

本课题利用CMT设备在304不锈钢基板上利用er308不锈钢焊丝逐层堆焊进行工艺实验研究，主要研究的内容有以下几个方面：

（1）预先用Mastercam、3DAutomate 软件系统设计增材成形路径，然后由预热装置、 ABB焊接机器人、CMT TPS4000 焊机以及混气装置等组成的电弧增材制造实验系统进行堆焊过程，实现自动化的增材制造过程。

（2）在一开始的实验中先在基板上多焊几道，找到合适的焊接参数，然后进行堆焊，通过多组实验，改变焊接速度、送丝速度、焊接电压和弧长修正等焊接参数，观察不同焊接参数对实验结果的影响。文献综述

（3）在焊好的实验结果中选几组宏观成形良好的切割出金相试样和拉伸试样，观察试样的显微组织，测定其显微维氏硬度以及拉伸强度等力学性能，进一步比较分析。

2  实验设备及实验方法

2。1  实验设备

一 机器人系统

本课题实验所使用的是ABB六轴机器人，如图2。1所示。这是一款至今为止最小的多功能工业机器人，拥有敏捷性高，结构紧凑，重量较轻的优点。特点包括：大大地减少了一般机器人那样庞大的占地面积；紧凑的机身让其具有良好的经济性和可靠性，并且在较低投资的情况下能够有高产量；安全性很高，操作人员可以在机器人的任何角度进行观察和操作；最大工作行程为411mm，底座下面占地距离仅仅为112mm；应用范围很广泛，可以适用于食品，机械，医学以及电子等各种领域，尤其适用于小工件的成形。这套设备的可操作性良好，动作灵活，实现了自动化的增材制造。