本课题基于机器人等离子弧增材制造技术,针对ER130S-G高强钢为研究对象,对高强钢等离子弧增材成形工艺及增韧进行研究。采用Design-Expert软件对单道多层直壁体进行成形尺寸建模及模型优化,得出优化后的层宽与层高和工艺参数之间的数学表达式。针对熔敷道的宽高比对高强钢道间搭接平整度影响研究,采用多项式拟合曲线来得出在不同宽高比下搭接率与平整度之间的关系,得出当采用大的宽高比时如本文中的11.61,熔敷层能够得到较佳的平整度。研究熔敷电流、送丝速度、层间温度等三个工艺参数分别对高强钢增材件微观组织和力学性能的影响规律。结果显示,不同熔敷电流下试样的拉伸强度均达到1000MPa以上,Y方向(平行堆积速度方向)的抗冲击能力、延伸率均高于X方向(垂直堆积速度方向);采用110A电流时相对于90A电流下延伸率提高了167%,同时冲击韧性提高11.11%。层间温度为40℃时,相比于120℃的层间温度下,延伸率提高47.83%,冲击韧性提高19.81%;送丝速度为0.75m/min,相比于1.05m/min送丝速度下,抗拉强度提高10.91%,延伸率提高228.91%,冲击韧性提高45.98%。研究一字路径、一字往复路径、十字交叠路径对高强钢增材块体微观组织及力学性能的影响规律,得出随着距离基板越远,其抗冲击能力越高的结论。同时采用一字路径和一字往复路径时,在强度、塑性、韧性上差别不是很大,但是采用十字路径堆积时试样抗拉强度比一字路径和一字往复路径下提高10.13%和10.69%,同时韧性也分别提高了9.30%和10.59%。为了进一步实现高强钢增材块体的强韧化,通过在高强钢硬材基体中添加少量不锈钢软材实现软硬交织结构增韧。研究表明,当2层不锈钢之间通过2层高强钢隔开时,其抗拉强度只下降3.05%,但是其延伸率和冲击韧度分别进一步提高了31.63%和11.36%。