电弧熔丝增材制造技术作为增材制造技术中的一种，采用逐层熔覆原理，在程序控制下，通过添加焊丝、逐层熔化焊丝实现沉积，根据三维数字模型，使金属零部件以线-面-体的方式逐渐成形的先进增材制造技术。其具有材料利用率高、沉积效率高、无需密闭真空腔和设备制造成本低等特点，在大规格金属结构件制造中具有广阔的应用前景。

电弧熔丝增材制造对不同材料在不同工艺下成形的制件质量也存在较大的差异，与实验室阶段的薄壁墙沉积相比，块体的沉积更接近实际工程需求，但也更加复杂，涉及的热场、应力场、流场等相互干涉的因素更多，因此需要对成形过程进行更为严格的控制。不锈钢作为具有良好综合力学性能且能满足局部耐腐蚀要求的结构材料，在众多领域得到了广泛的应用，但由于不锈钢成分组成等原因，与传统碳素钢相比，在电弧熔丝增材制造过程中更容易出现变形开裂、气孔、氧化和未熔合等冶金缺陷。为了解决这一问题，本文针对电弧熔丝增材制造过程中08Cr19MnNi3Cu2N低镍高氮奥氏体不锈钢块体沉积过程中出现的各类缺陷进行了分析，并结合实际情况对缺陷的控制和工艺的改进提出了部分建议，以便为大型复杂不锈钢构件的沉积质量控制及工艺优化提供帮助。

本文以直径为1.2mm的08Cr19MnNi3Cu2N低镍高氮奥氏体不锈钢焊丝为原材料，选用节镍不锈钢板为基板（规格为mm×mm×40mm）。成形过程中选用FroniusTPS0CMT焊机进行沉积，保护气体为2.5%CO2+97.5%Ar的混合气体，流量为25L/min，干伸长保持12mm不变，两次沉积过程中的层间停留时间为60s，以降低层间热影响和热积累。采用运行速度0.30m/min、送丝速度5.0m/min和搭接量为0.W（W为熔宽）的工艺参数，通过首尾相连的沉积策略进行块体的电弧熔丝增材制造。这种沉积方式可以有效地弥补热源起弧和收弧时所引起的沉积不均匀，使起始部分和结束部分的厚度和宽度与中心部分的厚度和宽度相近，避免不同位置存在较大的偏差[12]。按以上的工艺参数进行沉积得到不锈钢块体后，对块体进行分解分析，利用OM（OpticalMicroscope）和SEM（ScanningElectronMicroscope）对块体的横截面进行观察，仪器型号分别为OLYMPUS-GX51和ZEISS-EVO18。

研究发现，块体内部存在一定数量的肉眼可见缺陷，缺陷的类型、大小、形状和位置不一（可能与沉积过程中沉积层的形貌不稳定有关），以孔洞类型的缺陷为主。该类缺陷多存在于相邻两道次进行搭接的底部位置，但并不是所有这一位置都存在缺陷，说明在该工艺下解决的应是沉积层尺寸和形状稳定性的问题。

通过分析研究发现，导致图中所示的各种缺陷，是由于搭接不当、液态金属流动性不足、搭接位置不当、沉积层氧化、层间结束道次控制不当、沉积层内部氮化物等原因照成的上述缺陷。

针对上述缺陷，研究者研究发现，可以从层间热积累（控制合理的液态金属流动性）、成形工艺参数稳定性、层间氧化、层间末道次工艺微调和层间热循环等方面对缺陷进行控制，以避免块体内部缺陷的产生。