丝材电弧增材制造(WAAM)具有制造周期短、沉积效率高、丝材利用率高、成本低等优点,特别适合用于大尺寸、形状较复杂构件的小批量、低成本快速成形。但是WAAM在应用时也存在很多问题:较差的电弧稳定性和较大的热输入易使熔池流淌,影响零件的成形精度;严重的热积累效应易导致成形件的组织及力学性能不均匀;较长的层间冷却等待时间影响沉积效率;重复的热循环易使铝合金成形件表面发生氧化。本课题对5356铝合金进行双脉冲电弧增材制造,研究了铝合金双脉冲增材制造的成形工艺及组织性能,并设计了冷却夹具,在增材过程中对熔池两侧施加冷却拘束,探索冷却拘束条件下电弧增材制造的铝合金薄壁件的成形工艺及组织。首先通过多组单道单层试验,探索了双脉冲铝合金电弧增材的最佳工艺。采用φ=1.2mm的5356铝合金焊丝,当焊接电流I=130A,电弧电压U=20V,焊接速度v=7mm/s,低频脉冲频率f=4Hz时焊道成形良好。以此参数进行了5356铝合金单道多层直壁件的增材制造,成形质量良好,但侧壁较粗糙,平均层高约1.62mm,层间温度控制在60~70℃。当以15°的焊枪角度,1mm的横向偏移量进行斜壁件增材制造时,可以获得倾斜角度为45°的斜壁试件。在冷却拘束条件下,夹具间隙为8mm时以相同参数成形的直壁件,侧壁表面平整,平均层高约3.1mm,成形质量和沉积效率均显著提高。观察直壁增材件金相发现,试件表面及层间的晶粒度较小,层内为柱状晶及粗大的等轴晶,晶粒在高度方向呈现等轴晶与柱状晶交替分布,硬度也呈周期性变化;使用冷却拘束后5356铝合金直壁件的晶粒得到细化,并抑制柱状晶生长。无冷却拘束成形的直壁件平均硬度为77HV,冷却拘束条件下成形的直壁件平均硬度提高至85HV。经450℃、4小时的固溶处理后,弥散分布的黑色颗粒明显减少,平均硬度提高至90HV。5356铝合金薄壁增材件的拉伸性能具有各向异性,X轴方向的抗拉强度比Z轴方向大6%左右,冷却拘束对5356铝合金薄壁增材件拉伸性能的影响较小。通过EDS能谱分析发现成形试样晶粒内Mg、Si元素有明显偏聚。