陳建剛， 舒林森， 趙知辛， 李建剛

(1.陜西理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 陜西 漢中 723000; 2.西安交通大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 陜西 西安 710049)

增材制造開(kāi)辟了新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研發(fā)的新思路，以柔性化、智能化設(shè)計(jì)模式實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)思想與產(chǎn)品制造的無(wú)縫接軌，促使個(gè)性化設(shè)計(jì)理念快速轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品，在航空航天、汽車(chē)、醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[1]。

1994年，由武漢市科委、華中科技大學(xué)史玉升團(tuán)隊(duì)[2]和深圳創(chuàng)新投資集團(tuán)共同組建的武漢濱湖機(jī)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司，成功開(kāi)發(fā)了薄材疊層快速成形系統(tǒng)樣機(jī)HRP-I；2012年，由清華大學(xué)顏永年教授團(tuán)隊(duì)[3]發(fā)起成立的集金屬增材技術(shù)設(shè)備與工藝研發(fā)、制造及應(yīng)用于一體的江蘇永年激光成形技術(shù)有限公司，在選擇性激光熔化設(shè)備研究、激光熔覆沉積成形系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和金屬3D打印應(yīng)用及服務(wù)方面，實(shí)施了“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略”，取得突破性的進(jìn)展；同年，北京增材制造技術(shù)研究院有限公司技術(shù)帶頭人王華明教授[4]突破飛機(jī)鈦合金等高性能金屬結(jié)構(gòu)件激光快速成形關(guān)鍵工藝技術(shù)及其裝備，將“合金超純凈精煉”“定向凝固”“快速凝固”等三大先進(jìn)高溫合金制備技術(shù)與“激光快速成形技術(shù)”有機(jī)融合為一體，提出“超純凈徑向微細(xì)柱晶梯度組織高性能高溫合金渦輪盤(pán)”新思路及其激光近凈直接成形制造新技術(shù)，成功制造出直徑達(dá)450 mm的超純凈徑向微細(xì)柱晶梯度組織高性能高溫合金渦輪盤(pán)件[5]；2018年，陜西恒通智能機(jī)器有限公司作為教育部快速成型工程中心的產(chǎn)業(yè)化實(shí)體，以西安交大先進(jìn)制造技術(shù)研究所為技術(shù)支持[6]，減小材料在成形過(guò)程中以及冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的翹曲變形；2019年，由上海飛機(jī)制造有限公司主辦，由西安鉑力特增材技術(shù)股份有限公司承辦的“高強(qiáng)鋁合金增材制造技術(shù)在大型客機(jī)和民用航天制造中的應(yīng)用示范項(xiàng)目”有力促進(jìn)增材制造技術(shù)的發(fā)展[7]；2019年，浙江寧波大學(xué)的Wang J等[8]研究了非金屬絲材擠出成形自適應(yīng)絲寬關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)了在線改變送絲的寬度,提高了成形件的成形精度和成形質(zhì)量。

總之，增材制造成形工藝思想為質(zhì)量單元、有序排列，即是在熱源能量的作用下，成形單元先由點(diǎn)形成線、再由線組合成形面，最后由面疊加成體。點(diǎn)、線、面是增材成形工藝的三要素，只有準(zhǔn)確控制基本要素的尺寸精度、形狀精度以及位置精度，才可以有效提高成形件的質(zhì)量。本文采用CAE數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法，分析研究了光固化制造成形工藝(Stereo Lithography Apparatus,SLA)、疊層實(shí)體制造成形工藝(Laminated Object Manufacturing，LOM)、選擇性激光燒結(jié)制造成形工藝(Selective Laser Sintering，SLS)、熔融沉積制造成形工藝(Fused Deposition Manufacturing,FDM)、激光熔覆成形(Selective Laser Melting,SLM)以及“弧+絲”增材制造(Wire Arc Additive Manufacturing,WAAM)等增材制造成形工藝及其關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，并提出了具體的解決思路與方法，旨在提高增材制造成形工藝的成形效率和成形精度，減小成形過(guò)程中裂紋、孔隙以及球化等現(xiàn)象。

1-激光發(fā)生器；2-振鏡；3-紙帶；4-工作臺(tái)；5-收紙筒；6-成形件；7-送紙筒；8-滾壓筒圖2 LOM成形設(shè)備工作原理示意圖

1 增材成形工藝研究

1.1 光固化制造成形工藝

1988年，SLA光固化成形工藝由美國(guó)的Charles W. Hull在他的博士學(xué)位論文中最早提出[9]，并獲發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)[10]，同年，美國(guó)3D-System公司推出了第一臺(tái)SLA-250液態(tài)光敏樹(shù)脂選擇性固化成形機(jī)，該設(shè)備主要由激光器、掃描器、聚焦鏡、反射鏡、立板、網(wǎng)狀托板、樹(shù)脂液槽、沉塊及刮平裝置組成。圖1為SLA成形設(shè)備工作原理示意圖，頂層光敏樹(shù)脂經(jīng)紫外光照射、固化，由液態(tài)轉(zhuǎn)化為呈現(xiàn)交聯(lián)的、不規(guī)則體形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，隨后網(wǎng)狀托盤(pán)下降0.1 mm高度，保證整個(gè)固化層浸入樹(shù)脂液槽，在其上重新流平液態(tài)光敏樹(shù)脂，再次經(jīng)紫外光照射、固化，即可完成SLA光固化成形工藝過(guò)程。

1.2 疊層實(shí)體制造成形工藝

LOM成形工藝是由美國(guó)Helisys公司的Michael Feygin于1988年研制成功[11]，該設(shè)備主要由激光發(fā)生器、振鏡、紙帶、工作臺(tái)、收紙筒、送紙筒以及滾壓筒組成，圖2為L(zhǎng)OM成形設(shè)備的工作原理示意圖。設(shè)備控制系統(tǒng)根據(jù)成形件的分層指令信息，驅(qū)動(dòng)激光發(fā)生器按照預(yù)定的軌跡進(jìn)行切割加工，隨后滾壓筒以一定的壓力對(duì)切割后的紙帶表面進(jìn)行熱滾壓處理，使層與層之間緊密粘結(jié)，多余的紙帶隨著收紙筒運(yùn)動(dòng)被回收。該工藝原材料成本低，多用于成形體型較大的產(chǎn)品，如發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體、缸蓋，機(jī)床的床身等。

1.3 選擇性激光燒結(jié)制造成形工藝

1989年，美國(guó)德克薩斯州大學(xué)奧斯汀分校的C. R. Dechard研制成功SLS工藝[12]。該設(shè)備主要由送粉滾筒、成形粉末、激光器、機(jī)架、工作倉(cāng)、右升降柱、送粉倉(cāng)以及左升降柱等組成，圖3為SLS成形設(shè)備工作原理示意圖。送粉滾筒將送粉倉(cāng)內(nèi)的粉末推移到工作倉(cāng)上端面，經(jīng)過(guò)激光光源的燒結(jié)逐層疊加成形，由于粉材具有自支撐作用，無(wú)須再次設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)。SLS選擇性激光燒結(jié)成形工藝可以實(shí)現(xiàn)多種材料的混合成形工藝，為新材料力學(xué)性能研究提供了新思路、新方法。

1-送粉滾筒；2-成形粉末；3-激光器；4-成形件；5-機(jī)架；6-工作倉(cāng)；7-右升降柱；8-送粉倉(cāng)；9-左升降柱圖3 SLS成形設(shè)備工作原理示意圖

1.4 熔融沉積制造成形工藝

1988年，美國(guó)學(xué)者Dr.Scott Crump發(fā)明了FDM熔絲沉積制造工藝[13]。FDM設(shè)備主要由工作平臺(tái)和熔絲打印頭組成，可實(shí)現(xiàn)多自由度聯(lián)動(dòng)打印，圖4為FDM成形設(shè)備的工作原理示意圖及其成形件。從成形件的形貌可以發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)DM成形工藝過(guò)程中絲材的布置呈現(xiàn)內(nèi)疏外密的特點(diǎn)，有助于提高成形的速度，降低成形材料的使用量和成本。

(a)FDM三維圖 (b)FDM成形件圖4 FDM成形設(shè)備工作原理示意圖及其成形件

1.5 激光熔覆成形工藝

激光熔覆成形最早由德國(guó)Fraunhofer激光器研究所(Fraunhofer Institute for Laser Technology，F(xiàn)ILT)提出[14]，多用于金屬材料的3D打印成形。送粉的方式分為同軸和側(cè)置兩種，其中同軸送粉又分為光內(nèi)同軸送粉和光外同軸送粉。2019年，沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院劉占起等[15]研究了激光同軸送粉增材制造TiAl合金的性能，研究發(fā)現(xiàn)隨著激光功率的增加，沉積層的寬度和厚度均增大；隨著掃描速度的增加，沉積層的寬度和厚度均減??；隨著送粉量的增加，沉積層的寬度增大，沉積層的厚度基本不變。美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)Professor T. DebRoy團(tuán)隊(duì)[16]研究了金屬鋁合金的激光熔覆成形工藝過(guò)程中的應(yīng)力梯度分布與熔池動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)特征，在激光增材制造的過(guò)程中對(duì)基板進(jìn)行預(yù)熱，提高成形時(shí)周?chē)h(huán)境溫度，以此降低構(gòu)件成形時(shí)的冷卻速度，減小溫度梯度，可以降低裂紋產(chǎn)生的速率[17]。

1.6 “弧+絲”增材制造工藝

弧加絲成形制造主要采用絲材和電弧放電來(lái)完成材料的增材制造工藝過(guò)程[18]，該工藝材料利用率高，沉積效率高，特別適用大型零部件成形，如航空領(lǐng)域大型鈦合金件成形、高鐵大型鋁合金型材成形等。英國(guó)克萊菲爾德大學(xué)Stewart Williams教授[19]采用WAAM工藝研究了Ti-6Al-4V材料的成形件殘余應(yīng)力分布規(guī)律以及降低殘余應(yīng)力的方法和措施，有效提高了鈦合金WAAM成形工藝件的使用壽命和可靠性。

2 增材成形關(guān)鍵技術(shù)

SLA、LOM、SLS、FDM、SLM、WAAM的工藝方法性能比較如表1所示。

SLA、LOM、SLS、FDM、SLM、WAAM的關(guān)鍵技術(shù)涉及熱源參數(shù)與形貌分析、成形材料與殘余應(yīng)力、掃描路徑與掃描間距、成形精度與誤差分析、成形中的缺陷及其球化現(xiàn)象等，為此，從增材成形工藝參數(shù)及其影響成形件質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行分析與研究。

2.1 熱源參數(shù)與形貌分析

增材制造成形的熱源主要有光學(xué)熱源(激光、電子束、離子束)和電磁熱源(電弧、熔煉裝置、電阻線圈)兩種[20]，其中光學(xué)熱源主要用于SLA、LOM、SLS工藝；電磁熱源主要用于WAAM、SLM和FDM工藝。無(wú)論采用哪種熱源，其工藝參數(shù)與成形質(zhì)量密切相關(guān)，熱源參數(shù)是增材制造成形材料狀態(tài)轉(zhuǎn)變的必要條件，需要根據(jù)成形材料的屬性和熱源的特性，通過(guò)理論計(jì)算、數(shù)值模擬以及實(shí)驗(yàn)測(cè)試等方法，選擇合理的熱源參數(shù)，如電流值、電壓值、頻率、光斑直徑、掃描速度等。

2.2 成形材料與殘余應(yīng)力

成形材料有金屬和非金屬材料兩種，根據(jù)材料的形態(tài)分為型材、絲材、粉材等，無(wú)論哪種成形工藝，在熱源作用下材料發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變的效率與成形材料的密度、導(dǎo)熱率、相態(tài)、熔點(diǎn)溫度、相變溫度相關(guān)，這些都直接決定成形件的組織成分、強(qiáng)度、剛度、耐腐蝕性、耐酸性等特性。在熱源能量作用下，隨著材料溫度的升高或降低，材料的組織將會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致材料內(nèi)部的致密度變化，從而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。

當(dāng)焊接工件處于自由狀態(tài)時(shí)，這種內(nèi)應(yīng)力的擴(kuò)散是均勻的，不會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力的作用；在多道多層成形過(guò)程中，成形材料受到相鄰層的制約，不能自由伸縮，便會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)變和相應(yīng)變，從而產(chǎn)生殘余應(yīng)力[21]，根據(jù)其受熱的位置不同，殘余應(yīng)力可以分為殘余拉應(yīng)力和殘余壓應(yīng)力，一定的殘余壓應(yīng)力會(huì)對(duì)成形件的力學(xué)性能起到改善的作用，而殘余拉應(yīng)力就不同，在一定的條件下，會(huì)產(chǎn)生微裂紋，導(dǎo)致成形件在低應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生脆性斷裂或疲勞斷裂。

2.3 掃描路徑與掃描間距

對(duì)于激光熔覆成形工藝中多道多層成形，需要考慮光源的掃描路徑與掃描間距，激光掃描的間距S和掃描的寬度W直接影響成形件的質(zhì)量和成形精度，如果激光掃描的間距S大于光源掃描的寬度W，則成形材料不能搭接，處于離散狀態(tài)；如果激光掃描的間距S等于光源掃描的寬度W，則成形材料剛好搭接，處于臨界狀態(tài)；如果激光掃描的間距S小于光源掃描的寬度W，則成形材料搭接，處于正常狀態(tài)。當(dāng)S=0.5W時(shí)，相當(dāng)于相鄰掃描寬度之間的重合區(qū)域正好是單個(gè)掃描寬度的一半。從單道熔覆成形到多道重疊成形,可以有效提高搭接的面積,但是熔覆過(guò)程是物理、化學(xué)、冶金以及控制等多方面因素的綜合，多道搭接過(guò)程中的材料和基體反復(fù)被加熱、冷卻，所以搭接過(guò)程中溫度場(chǎng)、顯微組織、成形件性能以及熔覆層的形變等都是關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。根據(jù)成形材料的性質(zhì)和光源的特征，需要設(shè)計(jì)合理的成形路徑與間距，光源掃描的路徑需要考慮單向單道、雙向雙道以及正交掃描。圖5為光源掃描的軌跡路線及其成形件形貌，主要有單方向、往復(fù)、旋轉(zhuǎn)方向的模式。圖5(d)為不銹鋼304粉末多道多層激光熔覆成形件的宏觀表面形貌圖，隨著層數(shù)的增加，表面形貌逐漸出現(xiàn)起伏、局部有球化顆粒和翹曲現(xiàn)象。

(a)單向掃描軌跡 (b)往復(fù)掃描軌跡 (c)旋轉(zhuǎn)掃描軌跡 (d)多道多層掃描成形件圖5 光源掃描的軌跡路線及其成形件形貌

當(dāng)掃描沉積層只有一層時(shí)，可以觀察到表面形貌較好、光滑平整，表面沒(méi)有大的顆粒和起伏；當(dāng)掃描沉積層增加時(shí)，通過(guò)與前一層的宏觀表面形貌比較可發(fā)現(xiàn)，此時(shí)表面沿掃描線方向有魚(yú)鱗狀凸起現(xiàn)象，局部有小顆粒狀球化產(chǎn)生，表面起伏程度較小；當(dāng)掃描沉積層繼續(xù)增加時(shí)，可以觀察到沿掃描線方向表面明顯出現(xiàn)的波浪狀條紋分布，表面形貌嚴(yán)重變差，兩邊出現(xiàn)嚴(yán)重起伏翹，周邊吸附大顆粒球化粉末，可以發(fā)現(xiàn)在成形過(guò)程中，實(shí)際上增加層數(shù)就已經(jīng)出現(xiàn)表面粗糙度的累積，成形質(zhì)量的惡化是在每一層成形過(guò)程中逐漸累積的結(jié)果，具體的表現(xiàn)為粗糙度逐漸越大，工件內(nèi)部孔隙增多、致密度下降。

2.4 成形精度與誤差分析

成形精度和誤差與光源的特征、材料的性質(zhì)、分層處理的能力以及成形環(huán)境等有關(guān)，如果成形設(shè)備自身存在裝配精度問(wèn)題，會(huì)使成形件在實(shí)際使用過(guò)程中，失去應(yīng)有的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性，從而降低了成形件的使用壽命；如果分層軟件的數(shù)據(jù)處理能力不高、誤差過(guò)大，同樣也影響成形件的質(zhì)量。因此，對(duì)于成形工藝過(guò)程中成形精度問(wèn)題，需要從成形設(shè)備的硬件和軟件兩方面進(jìn)行分析研究。

2.5 成形中的缺陷及其球化現(xiàn)象分析

在增材制造成形工藝過(guò)程中，成形的質(zhì)量與金屬材料(絲材、粉材)自身物理特性以及成形工藝參數(shù)有關(guān)，加之熱源能量對(duì)材料的作用時(shí)間極短，成形部位經(jīng)歷急熱和急冷交替的逐層堆積過(guò)程，熔池部位的熱物理化學(xué)現(xiàn)象特別嚴(yán)重，加熱熔化、凝固和冷卻的速度比周?chē)膮^(qū)域速度高，極易出現(xiàn)殘余應(yīng)力、氣孔、球化以及裂紋等缺陷。

在SLS成形工藝過(guò)程中，球化現(xiàn)象是成形過(guò)程中的內(nèi)在缺陷，之所以產(chǎn)生球形的金屬顆粒，是因?yàn)楦邷厝鄢睾偷蜏亟饘俜勰┲g存在溫差，導(dǎo)致成形的過(guò)程中金屬粉末未完全熔化并夾雜在構(gòu)件之中。球化形成的金屬球之間相互獨(dú)立，在逐層掃描的過(guò)程中容易導(dǎo)致孔隙的產(chǎn)生，造成較高的孔隙率，降低了成形件的力學(xué)性能。

3 成形工藝關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的處理方法

對(duì)于增材制造工藝過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題處理方法，在已知成形工藝條件下，需要進(jìn)行理論計(jì)算分析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，得到最優(yōu)成形工藝參數(shù)，從而降低成形件的殘余應(yīng)力、裂紋、球化、孔隙等缺陷，提高致密度和成形的質(zhì)量，下面以不銹鋼304激光單道單層熔焊為例說(shuō)明增材成形工藝的理論計(jì)算與數(shù)值仿真及其實(shí)驗(yàn)方法。

圖6 雙橢球熱源模型及其參數(shù)

3.1 理論計(jì)算與數(shù)值模擬

在激光熔焊的工藝過(guò)程中，熱量的輸入具有瞬時(shí)性、局部性以及連續(xù)性的特點(diǎn)。根據(jù)不銹鋼304激光單道單層熔焊激光光源形貌與能量分布特點(diǎn)，數(shù)值模擬采用雙橢球熱源模型，如圖6所示雙橢球熱源模型及其參數(shù)，隨著熱源的移動(dòng)，被加熱過(guò)的位置會(huì)形成熱量的拖尾現(xiàn)象，并在焊接板材表面的分布呈不對(duì)稱(chēng)的雙橢球形狀。

雙橢球形熱源模型考慮到熱源移動(dòng)對(duì)熱流分布的影響，熱源前方(前半部分)是個(gè)1/4橢球，后方(后半部分)是另一個(gè)1/4橢球，其熱流密度分布函數(shù)用式(1)、(2)表示：

(1)

(2)

式中ff、fr是熱流密度分布系數(shù)，ff+fr=2，在此ff取0.6，fr取1.4；a、b、c1、c2為熔池的幾何尺寸。根據(jù)不銹鋼304材料物理化學(xué)參數(shù)表2和成形熔焊工藝參數(shù)表3，建立CAE單道單層熔焊工藝數(shù)字化參數(shù)模型，采用Abaqus有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬分析，如圖7所示為激光熔焊的數(shù)值分析網(wǎng)格處理CAE模型，通過(guò)網(wǎng)格加密熔焊部位。

圖7 數(shù)值模型

根據(jù)熔焊的工藝條件，初始溫度為20 ℃，斯蒂芬-波爾茲曼常數(shù)取5.670 4×10-8W/(m2·K4)；焊接部位的對(duì)流和輻射邊界條件：膜層散熱系數(shù)為10，輻射系數(shù)0.85，同時(shí)采用FORTRAN語(yǔ)言進(jìn)行光源子程序的編寫(xiě)。

如圖8所示為數(shù)值模擬熔池部位及其周邊溫度場(chǎng)結(jié)果：由于溫升時(shí)間短、溫降時(shí)間長(zhǎng)，形成橢球形狀的溫度場(chǎng)，圖8(a)為熔焊焊縫俯視方向(縱向)，溫度場(chǎng)呈前密后疏的橢圓形狀；圖8(b)為垂直于熔焊焊縫的截面方向(橫向)，溫度場(chǎng)呈一組近似同心圓形貌。

3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析

為了驗(yàn)證理論分析的正確性，如圖9所示，使用北京華楚激光科技有限公司的HC-800W激光熔覆機(jī)(激光波長(zhǎng)1064 nm)進(jìn)行1 mm厚304不銹鋼矩形薄板(190 mm×80 mm×2 mm)激光熔焊工藝。本次實(shí)驗(yàn)采用驗(yàn)證的方式，焊接參數(shù)已經(jīng)數(shù)值模擬優(yōu)化，如表3所示為激光熔焊工藝參數(shù)。

表2 304不銹鋼的物理化學(xué)參數(shù)

表3 激光熔焊工藝參數(shù)

(a)俯視焊縫方向溫度場(chǎng) (b)垂直于焊縫橫截面溫度場(chǎng)圖8 熔焊成形不同截面的溫度場(chǎng)

(a)熔焊過(guò)程 (b)光源形貌 (c)熔焊試驗(yàn)件圖9 不銹鋼304數(shù)值模擬模型與激光熔焊實(shí)驗(yàn)

在激光熔焊工藝過(guò)程中，在熱源能量與熔焊部位接觸的位置存在一個(gè)動(dòng)態(tài)的熔池，其幾何形貌受到焊接工藝參數(shù)的影響，特別是熔池深度和熔池寬度會(huì)與電流值之間存在變化規(guī)律，分別取160、180、200、220、240、260、280、300 A的電流值進(jìn)行熔焊試驗(yàn)后，對(duì)熔焊位置取樣分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)電流增大時(shí)，熔池的深度也隨之增大，熔池的寬度隨之減小，試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值仿真相吻合。

4 總 結(jié)

(1)通過(guò)對(duì)SLA、LOM、SLS、FDM、SLM、WAAM等多種增材制造工藝過(guò)程及其成形原理的研究，明確了增材制造工藝的核心思想“質(zhì)量單元，有序排列”，可通過(guò)控制成形工藝過(guò)程中材料的質(zhì)量單元尺寸精度，優(yōu)化成形的工藝，提高成形件的致密度和質(zhì)量。

(2)針對(duì)增材成形工藝過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，如熱源參數(shù)與形貌分析、成形材料與殘余應(yīng)力、掃描路徑與掃描間距、成形精度與誤差分析、成形中的缺陷及其球化現(xiàn)象等，提出具體的改進(jìn)與預(yù)防措施。

(3)以不銹鋼304激光單道單層熔焊試驗(yàn)為例，采用Abaqus數(shù)值模擬和激光熔覆實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的分析方法，得到熔覆工藝參數(shù)與熔池的形貌變化規(guī)律，為增材制造成形工藝優(yōu)化提供了新的研究方法。