现有的激光增材制造(SLS与SLM)与电子束增材制造技术成形零件虽然质量较好、精度较高,但设备成本和成形效率限制了其工业化的应用。为更好提高增材制造成形效率、降低增材制造成本,采用电弧为热源的增材制造技术成为了新的发展趋势。本文使用等离子弧作为增材制造热源,研究等离子增材成形316L不锈钢零件的尺寸精度与特征,主要的研究成果与内容如下:(1)单熔道研究:确定了电流与堆覆速度、电流与送粉速度成形稳定熔道的工艺窗口,揭示产生不连续(球化、断续)、宽大的熔道及粉末飞溅成形机理。研究了单层单道熔道尺寸影响规律:当电流从30-55A变化时,单层熔道层宽增加、层高下降;当堆覆速度从300-600mm/min,层宽层高都下降;当送粉速度从6-11g/min,层宽层高都上升。验证了单熔道截面轮廓最佳模型,得到抛物线为最优模型。(2)单道多层熔道研究:建立了单层多道直臂体宽度与高度回归方程,得到预测与实际平均误差均不超过10%。进行两组参数的实际验证,验证了其误差率均不超过5%。分析了回归方程得到工艺参数对宽度和高度的影响程度。直臂体零件拉伸强度和断裂延伸率均大于铸造件。水平方向的拉伸强度(575MPa)、断裂延伸率(49.07%)均大于竖直方向的(560MPa、45.90%)。直臂体显微硬度在竖直方向的从底部到顶部呈现“高-低-高”趋势;在水平方向上,中心位置硬度最高,两端的硬度较低。(3)多道搭接与悬垂特性:在确定最优模型的基础上,计算出最优搭接率为33%。设置三组搭接率28%、33%、38%,进行表面平整度测试,发现33%的搭接率情况下平整度最小。设置30°、45°、60°三组不同倾斜角,分析不同倾斜角堆覆的成形状态,当倾斜角在60°时,斜向结构能勉强形成,60°以下无法形成悬空结构。(4)应用验证:针对2类7件零件,介绍了其成形策略、程序实现,分析了成形表面形貌,探索成形过程中的问题,并优化工艺参数。分析成形速率与粉末利用率,发现直臂体类零件成形速率与粉末利用率高于另一类,其中圆柱体薄臂件成形速率和粉末利用率最高。铣削成形圆柱形直臂体,分析铣削后零件的尺寸精度在±0.12mm。