随着社会生产力的发展，企业的生产技术显得越来越重要，在技术方面，如何提高生产 效率、提高制作精度、提高材料利用率和质量可靠性成为主要的问题［11］。越来越多的企业采 用增材制造技术，并在这方面投入大量的研究，来增强企业的核心竞争力，追求更丰富的经 济效益。因为增材制造技术是一门多学科交叉运用的技术，因此也会带动其它技术的发展，

在未来具有广泛的应用前景［12］。

1。3 等离子弧增材制造技术的优势

等离子弧在通过水冷喷嘴时受到压缩，电弧束受到喷嘴孔径的限制，电弧的直径比钨极 氩弧和熔化极电弧要小，因而能量更集中，密度更大，焊接热影响区小［13］。除此之外，等离 子弧的发热量、温度和稳定性都高于一般的电弧，能够快速熔化母材，焊接工艺质量更好， 较大的焊接速度也能提高企业的生产效率。企业采用这种电弧进行金属零件的增材制造，生 产的零件致密性高，综合力学性能好；又因为电弧比较集中，零件的实际生产尺寸和设计尺 寸之间的偏差较小，减少了后续的机加工工作量，并提高了材料的利用率［14-15］。随着技术的 发展，航空航天领域中对于构件制造的质量提出了更为严苛的要求，因此增材制造领域的目 光转移到了等离子弧增材制造技术领域[16]。等离子弧热源在金属件的快速沉积成形中展现了 极大的技术优势，该项技术的研究应用将大大改善国内制造业多年的不景气状态，具有广阔 的应用前景[17]。论文网

1。4 本课题主要研究的内容

本课题以不锈钢薄壁构件等离子弧增材制造为研究对象，侧重于研究多道多层焊之间的 成型尺寸控制和成型特性，目的获得较为理想的焊接工艺及成型控制尺寸。研究的内容如下 所示：

（1）首先进行单道单层的堆覆试验研究，研究工艺参数对单道堆覆层宏观尺寸的影响。

（2）其次进行多道多层堆覆试验，获得不同焊接速度，不同焊缝中心间距的焊接构件。 (3）最后对不锈钢直壁体构件进行显微组织分析和显微硬度测试，分析组织的构成等微观特 征。

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2 机器人等离子弧增材制造系统及其设备

2。1 弧焊机器人-变位机等离子电弧增材制造系统

等离子机器人在实验操作时，由于自身的设计，多处结构可以进行变位操作。本试验所 采用的等离子弧焊机器人主要包括两个系统，由焊接系统和机械控制系统组成，两个子系统 又由若干的器件组成，相关的组成结构示意图如下图 2。1 所示。

图 2。1 等离子弧焊机器人-变位机系统示意框图

2。2 机器人-变位机系统

通过各种实践改进，最终机器人确认有六轴可转，再加上两轴变位机，形成八轴全方位 焊接机器人，可以焊接各种复杂焊件。系统示意如图 2。2 所示。

图 2。2 机器人-变位机系统

2。2。1 焊接机器人本体

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本试验所使用的机器人是日本安川生产的弧焊机器人，机器人型号为 MOTOMANMH6， 该机器人设计本体具有六轴可动系统，可以实现多方位多角度变化旋转，能够焊接较为复杂 的构件，机器人本体如下图 2。3 所示。

图 2。3 机器人本体

2。2。2 变位机及其他辅助设备

本试验所用的变位机如下图 2。4 所示，该变位机额定承载 500kg，能够实现一般工件的 焊接，变位机在水平面内可以旋转，在竖直平面内能够翻转，如图中的右侧工作台所示。左 侧工作台上有与螺栓相匹配的螺纹孔，上面有四块活动夹板，用来固定焊板，目的是为了防 止焊接过程中焊板变形过大而造成焊接路径偏移，使实验顺利进行。