摘要：本文综述了电弧增材制造技术的概念、发展历史及其在国内外的研究现状。讨论了电弧增材成型中应注意的问题，并简述了国内外学者对电弧增材制造工艺参数对成型形貌、几何尺寸、力学性能等影响与控制的研究现状，简析了电弧增材制造现今存在的不足，最后对该技术在航空航天领域的应用现状及发展趋势进行了总结及展望。
关键词 电弧增材制造 工艺参数 控制
1引言
电弧增材制造（WAAM）是基于离散/堆积的成型原理，通过三维实体扫描或者建模获得三维CAD模型，将模型沿某一坐标方向按一定的厚度进行分层切片处理，采用熔化极惰性气体保护焊接（MIG）、钨极惰性气体保护焊接（TIG）以及等离子体焊接电源（PA）等焊机产生的电弧为热源，通过丝材的添加，按既定的成型路径堆积形成每一薄层，层层堆积最终形成三维实体零件的先进制造技术。具有沉积效率高，丝材利用率高等优点。
根据高能束热源分类，为电弧增材制造、激光增材制造、电子束增材制造等技术，原材料一般有金属粉末和焊丝两种形式。热源的差异导致增材制造技术在成形精度、沉积效率以及对复杂零件敏感程度等方面的差别。激光、电子束增材制造技术的应用在于快速成形小尺寸精密复杂的构件，而电弧增材制造技术的应用目标在于大尺寸形状较复杂构件的低成本、高效快速成形。
图1 送丝式电弧增材制造过程
2 电弧增材制造发展历程
1925年，一种金属材质的装饰物品首次被以电弧为热源通过金属熔滴逐层沉积的方式制造出来（美国Baker），20世纪70年代，以金属焊丝为原料，采用埋弧焊接的方式制造大尺寸金属零件的概念被首次提出（德国）。Ujiie等人以SAW、TIG等为热源采用不同种焊丝成形了外壁为梯度材料的压力容器。1983年，德国Kussmaul等人采用埋弧焊接的方式逐层堆积，制造了大尺寸的圆柱形厚壁不锈钢金属容器，总重量达到79t，沉积速度达到80kg/h，且成型件具有较高的屈服强度和抗拉强度。20世纪90 年代，英国推出了两项重大研究，加速了WAAM技术的发展。一项是Ribeiro等人详细描述了“基于金属材料快速成形技术”的工艺过程；另一项是Spencer等人将GMAW的焊枪固定在六轴机器人上，进行零件的快速制造。
图2 机器人GMAW快速成型（法国Ribeiro等）
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