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丝材电弧增材制造(Wire and Arc Additive Manufacture,WAAM)技术具有沉积效率高、生产制造周期短、成形件尺寸不受限制等优点,特别适用于小批量产品的生产制造,尤其是大尺寸、复杂形状零件的低成本、高效快速成形。本课题使用H13模具钢焊丝为添加材料采用熔化极气体保护焊方法进行增材制造,对模具钢增材制造过程的工艺特性、成形质量和增材制造件的性能进行深入研究,探索了单道焊缝成形良好的最佳工艺参数,进行了立壁样的成形、组织和性能的分析,设计了冷却装置实现了单道多层筒形件的连续成形,优化了多道焊时的道间距和焊枪倾角。采用Φ=1.0mm H13模具钢焊丝为添加材料,焊接电流I=140A,电弧电压U=25V,焊接速度v=4mm/s时单道焊缝成形良好。采用交错式堆积方式,实现了65层(H=160mm)的单道多层立壁件成形,立壁件成形良好,经X射线和渗透检测未发现气孔、裂纹、未熔合等缺陷。筒形件逐层堆积成形时,控制层间温度150℃,层间重合长度等于弧坑长度时筒形件成形高度均匀。对筒形件进行水冷,可实现连续成形,层间温度控制在150-200℃之间。厚大件制造时需层内多道焊缝,焊枪垂直于工件表面,焊接电流I=140A,电弧电压U=25V,焊接速度v=4mm/s时,道间距为5.5mm时表面相对平整,但是存在道间根部未熔合缺陷。焊接电流I=140A,电弧电压U=25V,焊接速度v=4mm/s,焊枪倾角为15°,道间距为4mm时,成形件表面平整且道间熔合良好。采用模拟软件对立壁件成形过程温度场演变进行模拟,发现熔敷层数增加,峰值温度升高,五层以后基本不变。对立壁件组织和性能分析表明立壁件沿着横向和纵向呈现力学性能各向异性。薄壁件长度方向的抗拉强度/延伸率是1187MPa/11.36%,高度方向抗拉强度/延伸率为886MPa/8.2%。拉伸断口存在大量韧窝,属韧性断裂。热处理后X轴方向和Z轴方向的抗拉强度值差别不大,各向异性现象基本消失。经过830°退火、870°淬火和550℃回火后立壁件延伸率升高,塑性增强。淬火温度升高,立壁件的抗拉强度增加,延伸率下降,断口由韧窝状断口变为穿晶断裂和沿晶界断裂并存的混合断裂形式。XRD检测表明热处理后立壁件主要为Fe、Ni、Cr的固溶体相。不同热处理工艺获得的试样的XRD图谱中峰的高度不同,830°退火,1030℃淬火时试样的峰值最高,结晶度最好。显微维氏硬度测试结果表明试样在870℃退火,1030℃淬火时硬度值最高,达到500HV;830℃退火1030℃淬火且550℃回火两次时硬度值最低,为314HV。