铝合金在航空航天,交通运输等高端领域有着广泛的应用。尤其是在对轻量化有很高要求的航空工业中,铝材是首选的结构材料。传统的成型方法如铸造,锻造,机加工等成型铝合金薄壁壳体零件时易产生变形,加工质量难以控制。电弧增材制造是一种以焊接过程中的电弧热为热源,以金属丝材为增材原料,通过软件进行模型分层和路径规划,自下而上层层焊缝累加成型的一种增材方式。相较于传统的减材制造,电弧增材制造具有沉积速率高、生产周期短、熔覆率高、设备成本和生产成本较低等优点,可直接成型形状复杂且具有良好力学性能的铝合金构件,为航空航天和轨道交通等对大型高性能铝合金构件需求量较大的工业提供了很好的解决思路。本文以基于冷金属过渡的电弧增材制造技术,研究了5087铝合金成型构件的尺寸精度和组织性能,并对其增材过程进行工艺优化。首先研究了单层单道成型工艺,选取了层间等待时间、焊接速度和送丝速度三个工艺参数,分析其对试样的宏观形貌和尺寸的影响。结果显示,基板预热可有效改善成型质量。随着基板预热温度的提高,焊缝尺寸先增加后降低,在100℃时达到最大,层宽为2.49mm,层高为2.51mm。基板预热温度为100℃时,单层单道成型焊缝表面平整光滑,尺寸均匀,成型质量良好。随着送丝速度的增加,焊缝宽度和高度增加,随着焊接速度的增加,焊接电流升高,焊缝宽度降低,高度也相应降低。在单层单道成型工艺的基础上对多层单道成型工艺进行研究。选取了层间等待时间、焊接速度和送丝速度三个工艺参数,对其和多层单道试样宏观形貌、沉积层尺寸、微观组织和力学性能等方面的影响进行分析。试样宏观形貌和沉积层尺寸结果显示,随着焊接速度的升高,试样侧表面平整度先上升后下降,沉积层层高和层宽也呈现先增大后减小的趋势,焊接速度为100cm/min时试样侧表面光洁度最高,沉积层层高和层宽达到最大;随着送丝速度的增大,沉积层层高下降,宽度增加,送丝速度为3.5m/min时试样侧表面平整度高,成型质量较好;层间等待时间对多层单道试样成型有显著的影响,主要从层间结合性和焊接热输入量两方面影响沉积层形貌和尺寸。进一步研究了试样微观组织和力学性能,结果显示,试样微观组织为α（Al）相和析出相β（Al3Mg2）相的混合相,其中β相以针叶状和不规则的颗粒状均匀分布在灰白色的α基体上。不同位置试样的β相的含量有明显差异,试样上部和中部β相的含量较高,分别也更均匀。β相的析出量随着焊接速度的增加而减少,在α基体上的分布也变得更加弥散而均匀,随着送丝速度的增加,β相析出逐渐增多,并且由于熔池在高温区停留时间足够长,β相得以充分长大,其尺寸逐渐增大。层间等待时间对β相晶粒尺寸有显著的影响,析出相的尺寸随层间等待时间变长而相应减小。结合试样微观组织对试样的力学性能进行研究,结果显示,多层单道拉伸试样断裂部位呈明显的韧性断裂,水平方向上试样的抗拉强度和延伸率普遍高于垂直方向上的试样,随着焊接速度的增大,水平试样抗拉强度先升高后下降,焊接速度为100cm/min时水平抗拉强度达到最大,为318.8MPa;随着送丝速度的增大,水平试样抗拉强度先增大后减小,送丝速度为3.5m/min时达到最大,为320.0MPa;层间等待时间为30s时,水平方向上的拉伸试样抗拉强度达到最大值318.5MPa,此时垂直方向上试样的断裂延伸率达到22.8%。在多层单道工艺优化的基础上尝试成型实际铝合金薄壁构件,根据工艺优化结果结合构件实际情况,选择了合适的工艺参数,实际成型效果表明,构件轮廓清晰,表面平整光滑,成型效果良好,表明电弧增材制造工艺优化具有合理性,能够有效提高增材成型质量。