激光增材制造技术是一种新型快速成形技术,其中送丝式激光增材技术作为激光增材制造的重要组成部分,具有材料利用率高、污染小、经济性高等优点。但是,由于在沉积成形过程中,丝材会对照射于其上的激光产生反射,降低了激光能量利用率,进而降低了制造过程的沉积效率。因此,本文提出了一种基于激光深熔焊模式的激光增材制造方法,并针对该方法设计了多角度可变的同轴保护沉积成形装置。使用该装置进行工艺试验,研究分析了不同工艺参数对单道沉积熔覆层形貌及几何特征的影响,得到了该种方法下的工艺窗口,并在工艺窗口条件下分析了沉积效率与工艺参数的关系。同时,进行了横向搭接以及纵向堆积试验,并对其组织及性能进行分析。试验结果表明:同轴保护沉积成形装置保护性良好,保护气体经过喷嘴后,先经过一定长度的层流段,后进入紊流区,能够对熔池形成有效保护;焊丝与基板法线的优化角度为5°~30°,激光束中心线与基板法线的优化角度为15°~45°,离焦量的优化参数为8 mm~10 mm,光斑作用位置优化参数为距离基板2 mm~3 mm。在上述装置优化试验的基础上,通过优化送丝工艺参数,得到了基于深熔焊模式的激光增材制造的工艺窗口。熔覆层的熔宽、熔高和熔深随着工艺参数的变化而改变。在工艺窗口内,当激光功率为3.0 kW~4.5 kW时,能够适应更大的扫描速度与送丝速度;激光功率较低时,采用较低的扫描速度与送丝速度才能得到成形良好的熔覆层。采用本文所提出的方法得到的熔覆层气孔数量得到有效抑制。并且,在单位时间、单位功率条件下,沉积效率随着送丝速度的增加而增加,随着激光功率的增加而减小,得到最大沉积效率约为0.87 kg/(h·kW),为传统送丝式与送粉式激光增材制造沉积效率的2~3倍。在单道沉积成形的基础上,得到多道搭接的最佳搭接率为43.3%,搭接区与非搭接区的组织沿着热传导的方向反向生长,搭接区域与非搭接区域的显微硬度区别不大,不同区域的显微硬度变化平缓,并且沉积层不同区域的组织主要为等轴晶与树枝晶。由于热影响的存在使得不同区域的晶粒大小存在差别,两种堆积方式下的显微硬度变化趋势大致相同。