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电弧增材制造技术是基于离散、堆积原理,以电弧作为热源熔化焊丝,按照特定路径逐层堆积,得到由熔敷金属组成的三维实体构件。与传统模具制造工艺相比,其不仅具有生产成本低、材料损耗少、设计制造周期短等优点,并且能够实现制造具有梯度材料的先进模具。因此研究电弧增材制造技术的基本工艺与理论,探索其应用在模具制造中的可行性,具有重要的科学意义与工程应用前景。本文以ER80S-G(AWS标准)和MF6-55GP(DIN 8555 标准)两种型号的焊丝作为研究对象,使用冷金属过渡弧焊技术为基础的数字化机器人焊接系统,对电弧增材制造的成型工艺、表面质量以及成型件的显微组织和力学性能进行研究,为确保成型过程的稳定性、尺寸精度及构件性能奠定了基础。首先,通过正交试验研究MF6-55GP焊丝的焊接工艺参数对焊缝成型尺寸的影响规律,利用函数拟合优选出单道焊缝的轮廓数学模型,计算出道间理论搭接量,探讨焊道轮廓变化规律,并分析成型路径及层间温度对堆焊件表面质量的影响。研究结果表明:焊接速度对焊缝熔宽和余高的影响最大,送丝速度是焊缝增高的最主要影响因素;不同焊接工艺参数下,单道焊缝的实际轮廓曲线与圆弧曲线模型的拟合优度最高,而第二道焊缝受第一道焊缝影响,其实际轮廓曲线与抛物线曲线模型的拟合优度最高,采用圆弧曲线和抛物线曲线组合模型计算获得的搭接量进行电弧增材试验,构件表面质量最平整;在电弧增材制造过程中,层间温度的增高会导致表面质量变差,采用往复堆焊可以有效改善单向堆焊时出现的起弧处隆起和熄弧处下塌的缺陷。其次,本文以ER80S-G焊丝作为模具基体材料,MF6-55GP焊丝作为主体材料,对双金属混合增材制造的显微组织及相关力学性能展开研究。研究结果表明:ER80S-G熔敷金属的显微组织由珠光体、铁素体及少量的粒状贝氏体组成,为塑性材料,维氏硬度235.1HV,压缩屈服极限466.55MPa;MF6-55GP熔敷金属的显微组织由马氏体、回火索氏体、上贝氏体及少量残余奥氏体和弥散分布的碳化物组成,为硬脆材料,维氏硬度695.5 HV,压缩强度极限3172.20MPa,其摩擦磨损性能接近于Cr12MoV模具钢;双金属层在界面处存在明显的硬度变化,压应力作用下ER80S-G的熔敷金属更易发生屈服变形,拉应力作用下MF6-55GP的熔敷金属更易发生断裂;双金属层试样在ER80S-G屈服强度极限内进行的107次压缩疲劳性能试验,其界面均未出现疲劳裂纹。最后,通过合理的路径规划以及焊接工艺参数实现了简单模具单元构件的实体电弧增材制造,验证了将电弧增材技术用于模具制造的可行性。