金属激光熔覆沉积成形是增材制造技术的主要发展趋势之一,本文首先设计了针对具有大角度悬臂构件的激光熔覆多维沉积实验平台,并应用所设计的实验平台,研究并确定了316L粉末激光熔覆沉积成形的最优工艺。主要研究内容如下。根据激光多维熔覆大角度悬臂结构件的需要,提出了总体设计方案,并对具体结构进行了优化设计,加工完成了激光熔覆多维沉积实验平台并保证了成形过程的自动化。采用正交设计试验方法对激光熔覆工艺参数进行了实验设计,利用极差分析法得到了轮廓线工艺参数的优化方案为:激光功率300 W,扫描速度5 mm/s,送粉速率4 g/min;填充线工艺参数的优化方案为:激光功率450 W,扫描速度4 mm/s,送粉速率4 g/min。应用最优熔覆工艺,以316L粉末为熔覆材料所得到的熔覆试样成形良好,微观组织观察表明两层之间呈冶金结合状态,没有气孔和裂纹等缺陷,符合使用要求。利用自主开发的实验平台,成形了具有大角度悬臂特征的零件,初步验证了激光熔覆多维沉积成形的功能,为后续复杂零件的成形打下了基础。采用填充线Z字形扫描及轮廓线偏置扫描相结合的方式成形了20 mm×20 mm×60 mm的立方体试样,力学性能测试表明其平均屈服强度为246 MPa、平均抗拉强度为551 MPa、平均延伸率为26.3%。微观组织观察表明:层与层厚度均匀,层间呈冶金结合状态,层间有与两层界面垂直生长的柱状晶和等轴晶,层内组织为均匀的等轴晶,无气孔和裂纹等缺陷。