摘"要：金屬增材制造是制造強國戰(zhàn)略下推動我國高端裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重點發(fā)展方向。電弧增材制造以其高沉積效率、低成本、可進行復雜結(jié)構(gòu)直接成形等優(yōu)勢受到了廣泛的關(guān)注。但增材過程中涉及的物理過程復雜，成形質(zhì)量與精度面臨很大挑戰(zhàn)。針對電弧增材制造技術(shù)短流程、長周期的制造特征，討論如何從熱源上降低成形偏差、從過程上降低制造誤差、從結(jié)果上改善成形精度，介紹了一系列創(chuàng)新的熱源調(diào)制、過程控制與結(jié)果優(yōu)化的方法策略，總結(jié)了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題與面臨的挑戰(zhàn)，為如何進一步提升電弧增材過程的成形控制效果提出了幾點思考。

關(guān)鍵詞：電弧熔絲增材制造；解耦熱源；軌跡規(guī)劃；增減材復合制造；成形控制

中圖分類號：TG444""文獻標志碼：A""文章編號：1671-5276（2024）02-0001-10

Current Status and Outlook of Wire Arc Additive Manufacturing Shape-control Technology

JIANG Fan1， YANG Di1， ZHANG Guokai1，2， XU Zhihe1， CAI Xinhan1， YAN Zhaoyang1， CHEN Shujun1

（1. Engineering Research Center of Advanced Manufacturing Technology for Automotive

Components，Ministry of Education，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China；

2. State Key Laboratory of Advanced Welding and Joining，Harbin Institute of Technology，Harbin 150001，China）

Abstract：Metal additive manufacturing is a key direction for promoting the transformation and upgrading of China's high-end equipment manufacturing industry under the strategy of becoming a manufacturing powerhouse， and arc additive manufacturing， with its advantages of high deposition efficiency， low cost and the ability to directly form complex structures， has attracted widespread attention. The physical processes involved in additive manufacturing， however， are complex， and the forming quality and precision face geeat challenges. This paper focusing on the manufacturing characteristics of short process and long cycle in arc additive manufacturing， discusses how to reduce forming deviations from the heat source， deminish manufacturing errors from the process and improve forming precision from the results. A series of innovative methods and strategies for heat source modulation， process control and result optimization are introduced， the existing problems and challenges faced by current technologies are summerized， and some cogitations on how to further enhance the forming control effect of the arc additive process are put forward.

Keywords：wire arc additive manufacturing；decoupled heat source；path planning；hybrid additive and subtractive manufacturing；forming control

0"引言

金屬增材制造技術(shù)是20世紀80年代發(fā)展起來的具有重大意義的先進機械零件制造技術(shù)，根據(jù)熱源種類可分為激光增材制造、電弧增材制造和電子束增材制造。其中，電弧增材制造通過熔化焊絲逐層堆積實現(xiàn)構(gòu)件直接成形，對工況要求低，設備通用性強，具有高沉積效率（高于500cm3/h）、低成本、節(jié)約能源等優(yōu)勢［1］，在航空、航天、輪船等大型復雜結(jié)構(gòu)件制造的領(lǐng)域中受到廣泛關(guān)注［2］。

電弧增材制造過程涉及多重熱循環(huán)、應力重構(gòu)和應變遺傳等復雜物理過程，其中熱、質(zhì)、力的傳輸效果直接決定著成形形貌的質(zhì)量與精度。電弧熱源解耦控制、工藝路徑優(yōu)化、外加場主動控制、增減材復合制造等研究已證明是改善成形質(zhì)量與精度的有效措施，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)電弧熱源熱質(zhì)力傳輸高度耦合，熱積累嚴重，成形精度難以控制；熔池流體的反向流動與金屬膨脹會使焊縫幾何形狀產(chǎn)生差異［3］；結(jié)構(gòu)中諸如交叉點或拐點的特殊特征處容易出現(xiàn)金屬過沉積。合理的軌跡規(guī)劃可以減弱臺階效應，對成形質(zhì)量與精度提供有效的控制［4］；增材后減材工藝可以極大程度上改善表面精度，但會使構(gòu)件重新經(jīng)歷切削加熱的過程，導致構(gòu)件內(nèi)部材料組織及力學性能不穩(wěn)定，不利于整體性能控制［5］。

本文針對電弧增材制造成形控制技術(shù)，分別從熱源輸入、過程調(diào)控、增減材復合3個方面進行了介紹，重點討論了電弧熱源解耦控制技術(shù)、軌跡規(guī)劃與過程控制以及增材后的減材工藝等方面的研究進展和應用現(xiàn)狀，并對未來的研究方向提出了展望。通過對電弧增材制造控形技術(shù)的全面介紹和深入分析，旨在為相關(guān)領(lǐng)域的研究者提供參考和借鑒。

1"多電極電弧熱源解耦方法與裝備

電弧增材熱源控制的本質(zhì)是要實現(xiàn)對增材制造過程中熱、質(zhì)、力傳遞的獨立控制，進而改善成形偏差。但傳統(tǒng)電弧熱源存在傳輸過程熱、質(zhì)、力強耦合的先天局限，無法獨立調(diào)控。傳熱方面，電極與工件產(chǎn)熱耦合，兩極產(chǎn)熱差異很大，高效熔絲與母材低熱輸入之間互相矛盾；傳質(zhì)方面，熔滴過渡依賴大電流產(chǎn)生的電磁力，小電流下不施加外力場無法穩(wěn)定過渡，飛濺大，難以穩(wěn)定成形，特別是焊絲接陰極時熔滴過渡困難；傳力方面，電弧壓力與電流平方成正比，大電流高速增材時電弧力過大，熔池表面張力梯度大，熔池流動容易失穩(wěn)，造成成形缺陷［6］。現(xiàn)今以旁路電弧分流為核心思想而發(fā)展出來的多電極電弧在維持低母材熱輸入的同時，大幅提高熔絲效率，由此產(chǎn)生了全新的多電極耦合電弧。該熱源電流分布被主動改變，熱質(zhì)力傳輸行為發(fā)生變化，能夠?qū)崿F(xiàn)增材過程的熱質(zhì)力解耦。本節(jié)內(nèi)容重點介紹當前對新型多電極電弧熱源熱質(zhì)解耦方法及裝備的研究現(xiàn)狀。

1.1"新型多電極電弧熱源的熱質(zhì)解耦方法

在電弧熔絲增材制造中電弧作為熱源，其熱質(zhì)力耦合的物理特性對成形的影響至關(guān)重要。傳統(tǒng)的電弧熱源通常在“簡單軌跡、穩(wěn)定熱擴散、強拘束熔池”的工況條件下進行熱量和質(zhì)量輸運而獲得冶金結(jié)合，其傳熱和傳質(zhì)具有深度的耦合性。而在電弧增材制造工藝中，為了達到特定質(zhì)量沉積效率和保證沉積過程穩(wěn)定性，必須精確控制電弧對絲材的熱輸入，并且可以動態(tài)自由地調(diào)控基板熱量以適應“復雜軌跡、動態(tài)熱擴散、弱拘束熔池”等成形條件。例如，隨著沉積高度的增加，熱擴散形式的改變導致熱擴散速率變慢，這要求電弧熱源能夠在不改變傳質(zhì)的前提下減小傳熱，才能保證各沉積層獲得一致的成形形貌。因此，解決熱源在傳熱、傳質(zhì)、傳力過程中高度耦合的問題，是實現(xiàn)電弧熔絲增材制造成形控制的關(guān)鍵。

熱質(zhì)力解耦電弧熱源最早在電弧焊接領(lǐng)域開始探索，并形成了多電極電弧增材制造熱源的雛形。為了提高傳質(zhì)能力，減小對工件的熱力輸入，ZHANG Y M等［7］提出了以旁路分流為思想的旁路電極GMAW焊接工藝（DE-GMAW）。其通過GTAW焊槍構(gòu)成的旁路進行分流，使GMAW主路向基板流過的電流減少，在保證熔覆效率的同時減小了對母材的熱輸入，通過改變旁路電流可以合理分配焊絲和母材的熱量。在此基礎上提出非熔化極作主弧、旁路熔化極的旁路耦合GMAW（arcing wire GTAW）焊接工藝［8］。其利用主電弧控制焊縫熔深，旁路熔化極電弧控制焊絲熔化，實現(xiàn)了基板熔深和絲材熔化的解耦控制。

此后，國內(nèi)外學者將耦合電弧工藝應用到增材制造中并取得了較好的增材控制效果。楊東青［9］采用的GTA旁路GMA增材制造成形工藝，熔覆時主路MIG接電源正極，工件和旁路TIG焊槍接電源負極。在保證熔覆效率不變的情況下熱輸入最大可減小20%，層間冷卻時間縮短了15%，取得較好的成形效果。MIAO Y G等［10］研制的旁路熱絲等離子弧增材制造工藝，通過IGBT控制系統(tǒng)調(diào)控旁路分流的電流量，以此實現(xiàn)對母材電流比例的精確調(diào)節(jié)，在一定程度上實現(xiàn)了對母材熱輸入的調(diào)控和解耦。黃健康等［11］提出的旁路耦合微束等離子弧焊（DE-MPAW）的工藝，將微束等離子弧作為主路、填充焊絲作為旁路。通過可調(diào)電阻實現(xiàn)旁路電流的調(diào)節(jié)，在不降低熔敷效率的前提下減小增材過程中成形件的熱輸入。等離子弧為主路，可以發(fā)揮等離子弧挺直度高、穩(wěn)定性好等特點，在熱質(zhì)解耦的前提下保證了增材過程中熔滴過渡的穩(wěn)定性。

鋁合金材料在增材制造中應用廣泛，但其表面致密的氧化膜熔點高，難以熔化并為增材過程引入雜質(zhì)。變極性等離子焊陰極清理效果可以破碎氧化膜，提高成形質(zhì)量。JIANG F等［12-13］針對鋁合金增材制造過程提出的旁路耦合變極性等離子弧工藝，通過對雙電源輸出的同步調(diào)控，實現(xiàn)了耦合電弧的同步極性轉(zhuǎn)變。變極性等離子弧工藝可以精確調(diào)節(jié)增材過程的傳熱傳質(zhì)效果，同時利用EP階段（鎢極正、基板負）陰極清理的效果，保證了鋁合金增材成形精度和可控性。YAN Z Y等［14］提出一種基于交變電弧的自適應分流交替等離子弧增材制造工藝，增材過程中電流交替流過焊絲與沉積層，使電弧在“焊絲-鎢電極”和“鎢電極-沉積層”之間交替燃燒。采用EN階段（鎢極負、絲端正）控制焊絲的熔化和熔滴尺寸和溫度，EP階段（鎢極正、基板負）控制基板的清理和熔池溫度，實現(xiàn)了熱力和傳質(zhì)的解耦控制。該工藝大幅提高了沉積效率，提升了傳質(zhì)過程熔滴過渡的穩(wěn)定性，增加了沉積層成形精度的可控性。

間接電弧焊接電弧主要熱量用來熔化絲材，依靠弧柱和熔滴攜帶的熱量熔化基板。從理論上講該工藝將熔覆效率提高了一倍，并且顯著降低了母材熱輸入，在電弧增材中有較大潛力［15］。但在雙絲間接電弧增材制造工藝研究中發(fā)現(xiàn)該工藝熔深較淺，應用到增材制造會造成層間結(jié)合不良等缺陷。安琪、張志豪、吳東亭［16-18］在此基礎上提出旁路耦合雙絲間接電弧焊工藝，焊接過程存在兩種電弧，正負極焊絲形成間接電弧，正極焊絲與工件形成直接電弧。引入旁路耦合電弧后雙絲間接電弧穩(wěn)定燃燒的穩(wěn)弧電流明顯降低，保證了電弧穩(wěn)定燃燒，同時穩(wěn)定燃燒的焊絲送絲速度的調(diào)節(jié)范圍也明顯增大。與之類似，XIONG J等［19］提出的旁路電弧熔絲定向沉積增材技術(shù)，在不影響成形質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)WAAM中較高的沉積速率和較低的沉積層熱輸入。MA C等［20］提出的旁路耦合雙脈沖電弧熔絲增材技術(shù)（BCDP-WAAM）來控制工件熱輸入而不影響增材效率。與未引入旁路的增材工藝相比，工件熱輸入減少38.2%，增材高度和有效面積分別提高了134.1%和149.0%，同時晶粒細化50%。

在耦合電弧和間接電弧等熱源的基礎上，CHEN S J、張亮、董善文［21-23］提出了交叉耦合電弧熱源。非熔化極電?。ㄖ骰。┖腿刍瘶O電?。ㄩg接電?。┰谟邢薜目臻g進行強制交叉耦合。主弧在主焊槍和工件之間建立，主要決定對工件的熱力輸入，絲間電弧在兩根焊絲之間燃燒控制傳質(zhì)。主弧與絲間電弧電流參數(shù)可以單獨調(diào)整，在主弧參數(shù)不變的情況下可以增大絲間電弧電流提高熔覆效率，并且?guī)缀醪桓淖儗ぜ臒崃斎耄瑢崿F(xiàn)了傳熱、傳質(zhì)和傳力之間的解耦控制。

要實現(xiàn)電弧增材制造成形、質(zhì)量、效率的主動調(diào)控，則必須實現(xiàn)增材過程的熱質(zhì)力傳輸解耦控制，按需組合的多電極耦合電弧熱源是實現(xiàn)這一目標的最優(yōu)選擇。為適應增材制造需求，電弧熱源從以熔池為公共載體的傳統(tǒng)焊接電弧熱源發(fā)展到以共電極為載體的旁路耦合電弧和以電弧自身為載體的多電極耦合電弧。如圖1所示，通過改變電極數(shù)量與特性分布，多電極電弧可以實現(xiàn)不同的耦合電弧形態(tài)。相應地，多電極電弧熱源特性對多電極電源裝備性能提出了更高的需求并促進了熱源裝備和相應控制技術(shù)的發(fā)展。

1.2"多電極電弧裝備與控制

現(xiàn)階段，多電極耦合電弧多由“多個獨立電源”產(chǎn)生，存在電源體積大、協(xié)調(diào)控制復雜、智能化程度低、缺乏統(tǒng)一架構(gòu)的柔性自適應能力的問題［24］，研制具有通用架構(gòu)的多電極電弧電源裝備，按需動態(tài)適應不同的多電極耦合電弧形態(tài)已成為裝備研究重點。

多焊絲熔覆系統(tǒng)可以提高熔絲效率，而多絲間的協(xié)同控制問題是其中的主要問題。早在20世紀50年代，國外學者提出了Twin arc雙絲熔覆系統(tǒng)［25］。Twin arc系統(tǒng)中包含兩套相同的焊接電源、工藝參數(shù)以及送絲機。兩根非絕緣焊絲通過相同的電流，以相同的送絲速度進行熔覆。該系統(tǒng)提高了熔覆效率且無需電源協(xié)調(diào)器，系統(tǒng)簡單。但其無法對兩根焊絲的熔化以及熔滴過渡形式進行獨立的精確控制。后續(xù)改進的Tandem系統(tǒng)［26］中兩根焊絲間相互絕緣，兩套熔絲系統(tǒng)可以采用完全不同的電源參數(shù)、工藝參數(shù)、焊絲參數(shù)，增強了對電弧與熔覆過程的獨立控制。Tandem系統(tǒng)的研發(fā)為多電極電弧工藝提供了“多個獨立系統(tǒng)協(xié)同控制”的思路，相較于Twin arc系統(tǒng)，提升了對過程的可控性，具有更高的成形質(zhì)量。雙絲焊接系統(tǒng)原理如圖2所示。

為解決雙絲焊接控制的協(xié)同通信問題，姚屏提出了基于數(shù)字信號處理的一體化雙絲弧焊電源設計方案。采用一個控制系統(tǒng)給定兩路電流控制信號，同時實現(xiàn)兩個有限雙極性軟開關(guān)主回路的控制，解決了協(xié)同通信的問題，并且通過主電路和控制系統(tǒng)進行仿真模擬，驗證了雙絲焊電源協(xié)同控制系統(tǒng)的有效性。

針對現(xiàn)有多電極耦合電弧電源存在的低效率、難控制、高成本的問題。CHEN S J等［27］采用獨立控制拓撲結(jié)構(gòu)，設計單電源多路斬波輸出電路。電源可以輸出4個直流電流和2個交流電流，輸出電流獨立可控，能夠靈活方便地組合到各種焊接/增材制造工藝，滿足了多電極電源的需求。本文設計樣機進行了實驗，驗證了電源輸出的穩(wěn)定性，其使多個電極采用統(tǒng)一的工藝控制核心只存在一個變壓器、整流和逆變模組，降低了損耗，減少了設備復雜程度。

多電極耦合電弧電源是實現(xiàn)低母材熱輸入下高效傳質(zhì)的必要裝備?，F(xiàn)有實現(xiàn)方式均通過多臺焊機協(xié)同工作實現(xiàn)，存在體積大、成本高、響應慢的缺陷，而適用于新型耦合電弧的專用設備與控制系統(tǒng)仍處于研發(fā)初級階段。耦合電弧電路中多變的復雜電信號需要電源有較高的輸出穩(wěn)定性和控制穩(wěn)定性。耦合電弧的動態(tài)行為和物理特性尚缺乏具體研究，如何系統(tǒng)性地提出并解決多電極電弧控制需求也是裝備研發(fā)亟待解決的問題。

2"增材制造過程控制研究

增材制造過程會經(jīng)歷重復的熱循環(huán)作用，嚴重的熱積累會影響熔池的穩(wěn)定，使組織粗大，進而容易產(chǎn)生塌陷與性能惡化的問題；軌跡中諸如交叉點、拐點等特殊結(jié)構(gòu)點容易造成金屬過量沉積；不均衡的熱作用與約束條件容易造成構(gòu)件產(chǎn)生較大的應力變形累積，嚴重時會導致構(gòu)件斷裂，阻礙自動化制造的發(fā)展。增材制造過程中，工藝參數(shù)優(yōu)化與路徑規(guī)劃可以改善金屬沉積不均的問題，而外加場設備主動調(diào)控可以優(yōu)化溫度循環(huán)疊加、應力變形累積問題，進而達到改善成形質(zhì)量與精度的效果。

2.1"工藝路徑規(guī)劃控形

三維增材成形構(gòu)件可以認為是二維橫截面在焊接方向上的累積。橫截面形貌信息可以在一定程度上反映出最終成形件的表面質(zhì)量與精度，而工藝參數(shù)對成形截面形貌有著直接的影響，工藝參數(shù)優(yōu)化是實現(xiàn)成形形貌調(diào)控的有效手段。因而國內(nèi)外大量學者［28-32］采用回歸方程的方法探究工藝參數(shù)對成形形貌的影響規(guī)律，得到了輸入與輸出變量的關(guān)系模型，為保證成形質(zhì)量與精度提供了基礎。

在通過工藝調(diào)控實現(xiàn)截面控形的基礎上，通過優(yōu)化增材運動軌跡，可以進一步改善成形質(zhì)量與精度。從理論層面來說，增材運動軌跡決定著構(gòu)件內(nèi)部的熱循環(huán)過程，層間溫度的差異會帶來不同的熔池邊界條件，進而顯著影響成形尺寸與零件的力學性能［33］。在技術(shù)實現(xiàn)方面，起弧熄弧位置存在高度差，易造成成形不均，軌跡中拐點處運動參數(shù)的變化會延長焊槍在拐點處的停留時間造成過度堆積的現(xiàn)象。合理的增材軌跡優(yōu)化可以改善零件表面質(zhì)量與成形精度［34］。

增材過程中焊槍軌跡重疊會降低成形效率，且易出現(xiàn)成形質(zhì)量不均勻的問題，而合理的軌跡規(guī)劃可以有效改善增材后結(jié)構(gòu)件的變形情況。石俊彪針對多節(jié)點網(wǎng)格壁板結(jié)構(gòu)，采用歐拉圖論理論進行軌跡規(guī)劃算法開發(fā)，如圖3所示。將累計交叉節(jié)點轉(zhuǎn)化為搭接拐點，實現(xiàn)復雜網(wǎng)格壁板一次軌跡成形，可極大程度上減小起熄弧次數(shù)，故針對正網(wǎng)格、角網(wǎng)格以及三角網(wǎng)格壁板3種結(jié)構(gòu)提出子結(jié)構(gòu)模型，采用模擬退火算法對子結(jié)構(gòu)最優(yōu)路徑求解。以角網(wǎng)格壁板沉積過程為例，研究發(fā)現(xiàn)優(yōu)先熔敷中間位置結(jié)構(gòu)，能有效降低邊角位置的變形量。優(yōu)先熔敷周邊位置的路徑規(guī)劃方式，能最小化基板的整體變形值，使整體最大變形量減少到2.8mm，相對其他成形順序最大變形量分別減少63%和25%。

在送絲速度不變的情況下，增材軌跡拐點處運動方向的改變會對運動速度產(chǎn)生影響，致使拐點處金屬液體的堆積量產(chǎn)生變化，從而影響成形精度。趙昀［35］開發(fā)了自適應參數(shù)控制方案。通過軌跡特征識別，對拐點處的焊槍行走速度與送絲速度進行優(yōu)化，當運動速度減慢時也降低送絲速度。通過對運動參數(shù)與送絲參數(shù)的聯(lián)合控制，減小了拐點的尺寸誤差，相較于傳統(tǒng)控制方案，自適應控制方案使零件水平和垂直方向的最大尺寸誤差分別降低了55%和75%，成形精度得到明顯改善。

電弧增材制造運動軌跡中，諸如交叉點、起熄弧點、拐點等局部特殊結(jié)構(gòu)點處易出現(xiàn)成形質(zhì)量與精度不佳的現(xiàn)象。針對交叉點問題，現(xiàn)有研究均通過軌跡設計減少軌跡重復從而減少交叉點的出現(xiàn)；針對起熄弧點問題，將增材過程中當前層的熄弧點作為下一層增材的起弧點是最為常見的改善方式；針對拐點問題，將運動參數(shù)與工藝參數(shù)進行聯(lián)合調(diào)控是一種提升拐點成形精度的有效方法。但針對特殊結(jié)構(gòu)特征處成形質(zhì)量、應力變形的演變機理尚缺乏相關(guān)研究。不同增材軌跡背后的熱、力和物理約束條件對成形的影響以及對應力變形的作用規(guī)律仍需進一步探索，這在一定程度上也限制了改善特殊結(jié)構(gòu)處成形精度手段的發(fā)展。

此外，動態(tài)軌跡優(yōu)化策略有待于進一步研究。智能制造是今后的必然趨勢，現(xiàn)有軌跡規(guī)劃手段多為離線編程，動態(tài)軌跡優(yōu)化策略在面對實際加工過程時將更加游刃有余。通過現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)手段實時獲取增材過程成形數(shù)據(jù)，基于數(shù)值分析模型與人工智能技術(shù)進行增材過程軌跡實時在線優(yōu)化，或?qū)⒊蔀檫M一步提升成形精度，實現(xiàn)智能化制造的可行手段。因而建立一套完備的、可以實時獲取增材成形信息并根據(jù)成形信息進行實時路徑修正的動態(tài)軌跡優(yōu)化策略對實現(xiàn)高精度智能制造具有重大意義。

將增材過程從三維結(jié)構(gòu)分解為二維增材平面，結(jié)合平面特征進行分區(qū)，對區(qū)域進行微元塊劃分，得到電弧增材制造過程熱質(zhì)力傳輸規(guī)律的最小單元即元結(jié)構(gòu)。構(gòu)建元結(jié)構(gòu)與工藝參數(shù)的解析關(guān)系，通過對元結(jié)構(gòu)的高精度成形控制可以實現(xiàn)點（元結(jié)構(gòu)）—線（單熔覆層）—面（薄壁）—體（整體結(jié)構(gòu)）的逐步控形?；陔娀≡霾倪^程“元結(jié)構(gòu)”的工藝規(guī)劃方法將是局部高精度成形控制的有效手段，但其相關(guān)理論有待完善。

2.2"外加場主動控制方法及設備

在增材制造過程中施加外加場調(diào)控可以有效改善應力變形累積問題。增材過程中由于溫度不均會使構(gòu)件內(nèi)生成殘余應力，最終產(chǎn)生宏觀變形。通過外加溫度場調(diào)控設備，可以對構(gòu)件進行主動冷卻，有效降低成形過程的熱累積，減小溫度差異，改變構(gòu)件原有應力變形場分布規(guī)律，實現(xiàn)對殘余應力與變形分布的優(yōu)化。

通過冷卻夾具設計可以實現(xiàn)增材過程的接觸式冷卻，改善結(jié)構(gòu)件的成形質(zhì)量。王軻［36］設計了隨動冷卻裝置，跟隨增材過程對熔池兩側(cè)進行冷卻約束。研究發(fā)現(xiàn)，通過冷卻拘束可以獲得成形良好的鋁合金直壁增材件。相同參數(shù)下，冷卻拘束可以細化晶粒，使得構(gòu)件硬度顯著提高，對拉伸性能的影響較小，但其對工裝夾具精度需求較高，適宜的冷卻材料以及表面接觸狀態(tài)有待于進一步研究。熱電致冷冷卻方式與夾具冷卻方式都是接觸式冷卻方式，但熱電致冷可以對冷卻溫度進行更為精確的控制。針對增材制造過程熱積累易引起熔池失穩(wěn)的問題，SHI J B等［37］基于帕爾貼效應提出了熱電致冷溫度場主動控制方法。通過熱電致冷增加散熱速率，縮短凝固過程，減少重熔，拓寬成形工藝窗口，改善了熔覆焊道成形形貌。

在增材制造過程中通過機械方式引入外加力場作用可以有效改善結(jié)構(gòu)件內(nèi)部殘余應力與變形。約束力法通過對基板施加約束力使其產(chǎn)生反變形，可以改善增材制造過程出現(xiàn)的基板變形累積問題。石俊彪研發(fā)了多點柔性支撐設備（flexible multi-point support fixture，F(xiàn)MSF）抑制累積變形，柔性支撐設備如圖4所示。FMSF將基板下表面固定在9個具有力傳感器的電動推桿上，每個推桿可以獨立地在垂直方向移動。在沉積過程基板發(fā)生變形時，可以由電動推桿對固定位置施加附加約束力消除變形。研究發(fā)現(xiàn)對多層沉積結(jié)構(gòu)變形控制效果，F(xiàn)MSFgt;預變形gt;單純固定加緊。以雙絲脈沖MIG電弧工藝進行兩層沉積實驗，通過在不同熔覆階段施加主動控制使角變形減少了90%以上。但其現(xiàn)有調(diào)節(jié)方式中仍需依賴人工經(jīng)驗選取適宜的約束力，且約束力作用位置相對固定。

針對軌跡優(yōu)化無法滿足成形精度要求的情況，結(jié)合外加場主動控制的聯(lián)合調(diào)控是一種可行方案。研究單一優(yōu)化方法下成形精度的可控區(qū)間，闡明不同優(yōu)化方法間的相互影響效果與作用機制，探究最優(yōu)聯(lián)合調(diào)控的工藝手段將是實現(xiàn)成形精度聯(lián)合調(diào)控的必經(jīng)之路?；诼?lián)合調(diào)控的最優(yōu)工藝，結(jié)合傳感檢測技術(shù)與智能控制技術(shù)，對增材實際加工過程進行實時分析，按需施加外加場主動調(diào)控，是實現(xiàn)智能成形控制的重要途徑。

3"成形件減材復合制造工藝與熱力作用

傳統(tǒng)銑削減材工藝需要去除大量材料，易造成材料與能源的浪費，且無法同時實現(xiàn)內(nèi)部復雜腔型結(jié)構(gòu)件的制造。增材制造彌補了減材制造高成本、低效率的缺點，但由于其逐層堆積的原理限制，成形構(gòu)件表面易出現(xiàn)階梯效應［38］與波紋現(xiàn)象，在成形具有曲面或斜面特征的構(gòu)件時尤為明顯，表面精度僅為0.2～0.5mm［39］，而不良的表面條件會放大外部載荷，產(chǎn)生應力集中，加速裂紋形成與擴展，使構(gòu)件發(fā)生過早失效［40］。

通過增材制造獲得成形構(gòu)件并通過減材銑削去除增材構(gòu)件的冗余材料，可以實現(xiàn)提高零件幾何精度和制造效率的目的［41］。增減材復合制造最早由美國的WEISS L E等［42］提出，采用聚氨酯材料進行沉積并在每層沉積后進行銑削加工，具有高加工效率的優(yōu)勢。針對金屬構(gòu)件成形，KARUNAKARAN K P等［43］基于數(shù)控機床研發(fā)了電弧增材和銑削減材復合制造系統(tǒng)。通過實際案例驗證，相對于傳統(tǒng)數(shù)控機床減材工藝，增減材復合工藝在路線上花費時間減少了42%，成本減少28%，且原材料花費更少。增減材復合制造同時具備較高的成形精度，SONG Y A等［44］將兩個MIG焊槍連接在三軸銑床外殼上，建立了MIG與銑削減材的復合制造平臺。沉積長方體結(jié)構(gòu)并進行機械加工處理，處理后表面精度由0.5mm提升到了20μm，表面粗糙度達到了2μm。

從熱力作用機理上講，增減材復合制造過程中，結(jié)構(gòu)件最終成形質(zhì)量與精度受到增材結(jié)構(gòu)件原有熱力場分布以及減材工藝過程向增材構(gòu)件中引入的新熱力場的共同影響，而新熱力場在很大程度上受到減材制造過程工藝參數(shù)的影響。因而研究人員在實現(xiàn)增減材復合制造方法及設備研發(fā)的基礎上，探索了減材制造加工工藝參數(shù)對成形精度的影響，并對增減材過程熱力作用機制進行了進一步的研究。

3.1"減材復合制造工藝對成形精度的影響

增減材復合制造工藝中，主要通過減材制造來提高成形件的表面精度。而減材過程中諸如刀具銑削速度、刀具每齒進給量、刀具旋向等銑削工藝參數(shù)對成形結(jié)構(gòu)件表面精度有較大的影響，采用較優(yōu)的減材制造工藝參數(shù)可以進一步提升表面精度。

LOPES J G等［45］研究銑削工藝中切削速度與每齒進給量對電弧增材構(gòu)件成形精度的影響。采用電弧熱源增材了薄壁鋼零件并進行了銑削加工。結(jié)果表明切削速度的增加和刀具進給量的減少可以提升表面質(zhì)量，降低表面粗糙度，如圖5所示。當采用最大的切削速度（65m/min）與較小齒進給量（0.011 5mm/齒）時，表面粗糙度最小，為0.206μm。

為探究刀具銑削順序?qū)﹄娀≡霾慕Y(jié)構(gòu)件表面質(zhì)量的影響，VEIGA F等［46］采用電弧增材制造Ti-6Al-4V鈦合金構(gòu)件并對構(gòu)件進行機械加工與分析，研究了不同的銑削順序?qū)Ρ砻娉尚钨|(zhì)量的影響。研究發(fā)現(xiàn)當?shù)毒咴谛D(zhuǎn)方向上進給時（上銑削），轉(zhuǎn)矩值略大，但相對于刀具在旋轉(zhuǎn)反方向進給時（下銑削）可以改善最終表面質(zhì)量。

對Ti-6Al-4V等難銑削材料進行加工時，通過在銑刀上安裝超聲致動器進行超聲振動輔助可以提高加工性能，其工藝參數(shù)對成型精度的影響不同于傳統(tǒng)增減材復合制造工藝。超聲振動輔助減材的軸向震蕩效果可以中斷切削過程，減少工件與刀具間的摩擦，顯著降低切削力，提高工件表面粗糙度［47］。ENGELKING L等［48］研究了超聲振動輔助減材工藝對電弧增材36鎳合金構(gòu)件的影響。研究發(fā)現(xiàn)相較于傳統(tǒng)銑削減材復合工藝，超聲輔助減材產(chǎn)生的切削力顯著較低，尤其在低切削速度和刀具進給速度下。但切削速度對成型表面粗糙度的影響表現(xiàn)出相反的規(guī)律，即傳統(tǒng)銑削復合作用隨著切削速度的增加，表面粗糙度呈降低趨勢，而對于超聲輔助切削工藝則呈現(xiàn)相反效果。

結(jié)合有限元技術(shù)搭建電弧增減材復合制造過程模型，可以高效獲取不同參數(shù)下的成形質(zhì)量，便于探究最優(yōu)工藝參數(shù)區(qū)間。TIAN H Y等［49］通過數(shù)值模擬與實驗的方法，以每齒進給量、主軸速度、工件溫度3個工藝參數(shù)為輸入變量，建立了2219鋁合金增減材復合制造的表面粗糙度預測模型。研究表明選用較小進給量、中高溫度即244.6℃～289.19℃的參數(shù)加工時，表面粗糙度最小，可以達到2μm以下。在主軸轉(zhuǎn)速較低時，表面粗糙度隨溫度變化較緩，為確定最佳工藝區(qū)間提供了有效方法。

大量學者針對減材復合制造過程工藝參數(shù)對增材成形構(gòu)件的成形質(zhì)量與精度的影響規(guī)律展開了研究，研究發(fā)現(xiàn)適用于傳統(tǒng)銑削減材制造的部分規(guī)律未必適用于諸如超聲輔助減材等非傳統(tǒng)銑削減材工藝，新工藝本質(zhì)上是改變了工藝參數(shù)對應的熱力作用規(guī)律，因而探究新型減材工藝參數(shù)與其熱力作用影響機制尤為重要。

3.2"增減材復合制造熱力作用對成形質(zhì)量的影響

增減材復合制造過程中的熱作用包含減材過程中切削摩擦作用引入的熱輸入以及增材構(gòu)件原有溫度場兩個部分，而這兩部分熱會從不同方面影響結(jié)構(gòu)件最終的成形質(zhì)量與精度。一方面，減材過程新引入的熱輸入會影響原有溫度場分布并產(chǎn)生熱應力，改變構(gòu)件內(nèi)部應力變形分布情況；另一方面，原有溫度場以及新引入的熱輸入會對材料可加工性以及刀具產(chǎn)生影響，進而影響最終成形質(zhì)量與精度。

增材過程的原有溫度場會影響減材過程的可切削性以及減材后結(jié)構(gòu)件的成形精度。TIAN H Y等［50］借助有限元模擬手段探究電弧增減材復合制造過程中，減材制造前的初始溫度對減材制造過程的影響規(guī)律。研究表明，隨著減材制造前初始溫度的升高，結(jié)構(gòu)件最后的表面粗糙度呈先增大后減小的趨勢，而所需的切削力隨著初始溫度的升高而減小，證明了熱切削的可能性。

減材制造過程引入的熱作用可以改善成型質(zhì)量，緩解增材結(jié)構(gòu)件存在的塑性變形。SCHROEPFER D等［51］通過對比分析超聲波輔助切削處理和傳統(tǒng)切削處理下的電弧增材結(jié)構(gòu)件，認為在沒有冷卻潤滑劑的情況下，超聲波輔助切削處理減少了刀刃與表面的結(jié)合時間，摩擦過程減少，從而降低了熱效應，進而顯著改善了成型構(gòu)件的形貌和表面缺陷。ALONSO U等［52］研究了機械加工對電弧金屬增材制造鉻鎳鐵合金718的影響。研究發(fā)現(xiàn)切削力隨著切削速度的增加而降低，其認為產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是切削去除材料的過程引入了較高溫度，使得塑性變形得到緩和。

減材制造過程的機械加工在引入新溫度場的同時，也對增材結(jié)構(gòu)件原有應力場產(chǎn)生影響。在電弧增材制造完成后，成形構(gòu)件內(nèi)會存在殘余應力，減材制造中的銑削會使部分殘余應力得到釋放并改變原有約束條件，而其中的摩擦與擠壓等力學行為會改變結(jié)構(gòu)件內(nèi)原有應力場分布，進而影響最終成形構(gòu)件的表面質(zhì)量，如圖6所示。

減材銑削過程引入的壓縮應力對增材結(jié)構(gòu)件內(nèi)殘余應力的釋放有顯著作用。WANG J T等［53］采用電弧增材制造Al5Si合金并通過銑削復合工藝研究構(gòu)件內(nèi)殘余應力變化情況。研究發(fā)現(xiàn)，當以銑削寬度為0.4mm進行減材復合制造時，原增材構(gòu)件平均表面殘余應力下降了93%。銑削引起的壓縮應力對降低殘余應力貢獻最大，可以抵消初始殘余拉應力，降低表面殘余應力，消除內(nèi)部最大應力點。

增減材復合制造工藝下成形結(jié)構(gòu)件的最終變形受增材過程應力場與加工引起的應力場共同影響。為了弄清楚兩者對最終變形的影響效果，HUANG X M等［54］采用解析計算、數(shù)值模擬以及實驗的手段，研究了材料初始殘余應力和加工產(chǎn)生的誘導殘余應力對鋁合金板變形的影響，如圖7所示。壓縮初始殘余應力和加工誘導殘余應力的耦合作用增加了板的變形，拉抻初始殘余應力和加工誘導殘余應力的共同作用降低了板的形變。研究結(jié)果表明機械加工引起的殘余應力是改變變形效果的主要因素，當板厚小于1.25mm時變形效果更為明顯。

增減材復合制造系統(tǒng)充分發(fā)揮了兩種工藝的優(yōu)勢，在實現(xiàn)復雜結(jié)構(gòu)高效成形的同時極大地改善了成形質(zhì)量與精度，是極具應用潛力的復合型制造工藝。基于增減材復合制造過程的熱質(zhì)力作用機理，針對表面成形質(zhì)量、加工效率、刀具磨損度等多目標下的增減材工藝參數(shù)優(yōu)化策略，以及面對實際加工缺陷的工藝參數(shù)自適應調(diào)節(jié)策略都有待于進一步研究，以增強增減材復合制造的智能化程度。

4"結(jié)語

電弧增材制造具有高沉積效率、低成本、可實現(xiàn)復雜結(jié)構(gòu)直接成形等優(yōu)勢，但其存在成形質(zhì)量與精度不高的問題。因此本文介紹了實現(xiàn)電弧增材制造成形控制的主要技術(shù)手段，從增材開始時輸入的熱源、增材過程中的工藝路徑規(guī)劃與外加場主動控制、增材結(jié)束后成形件的減材復合制造3個方面梳理了相關(guān)技術(shù)發(fā)展脈絡，指出了今后發(fā)展的方向。在現(xiàn)有研究工作中，通過新型電弧熱源形式的研發(fā)，在一定程度上實現(xiàn)了增材過程的熱質(zhì)解耦，在完成成形控制的同時促使增材制造從粗放冗余模式向集約精細模式發(fā)展，但力解耦的工作存在較大難度，仍有待于進一步研究突破。增材過程中針對不同結(jié)構(gòu)特征的構(gòu)件進行合理的路徑規(guī)劃可以有效改善成形質(zhì)量不均的問題，而外加場主動控制策略可以改善溫度、應力與變形累積，從而達到改善成形質(zhì)量與精度的效果。通過對增材制造成形件進行減材復合制造可以充分發(fā)揮兩種工藝的優(yōu)勢，使制造過程兼具效率與精度。

現(xiàn)有電弧增材制造成形控制已取得了顯著成就，但為了進一步提升制造精度，實現(xiàn)智能制造仍需在以下方面作更多努力。

1）開發(fā)適用于新工藝的監(jiān)測與診斷方法，熱質(zhì)力從熱源輸入到增減材復合制造過程的演化規(guī)律有待于進一步研究。利用先進傳感器與人工智能技術(shù)，構(gòu)建電弧增材制造全周期的數(shù)字孿生體。利用電弧增材制造過程成形質(zhì)量與精度預測模型進行工藝規(guī)劃，結(jié)合先進傳感器獲取實時數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)進行自適應參數(shù)優(yōu)化，進一步提升成形控制的精度與實時性，提高系統(tǒng)魯棒性。

2）著眼技術(shù)應用的現(xiàn)實問題，完善相關(guān)軟硬件設備的研發(fā)。新型熱源形式、多樣外加場主動控制方法、增材路徑規(guī)劃、增減材復合工藝等控形技術(shù)在應用時產(chǎn)生了很多新的問題，對硬件設備與控制系統(tǒng)提出了全新的要求，相應的軟硬件系統(tǒng)有待于研發(fā)，以保證成形控制技術(shù)的具體實現(xiàn)。

3）構(gòu)建高保真度的增減材復合制造成形質(zhì)量與精度預測模型。這一方面可以提高工藝參數(shù)優(yōu)化的效率，減小成本，另一方面可以更好地揭示增減材復合作用下的熱質(zhì)力演變規(guī)律，為新型成形質(zhì)量調(diào)控手段的研發(fā)提供依據(jù)。

4）開發(fā)適用于增減材復合制造的一體化控制系統(tǒng)?，F(xiàn)有增減材復合制造系統(tǒng)多通過在數(shù)控機床上機械安裝焊接單元或采用獨立的增材機器人和減材機器人進行復合加工來實現(xiàn)的。增減材工藝執(zhí)行機構(gòu)控制系統(tǒng)的相互獨立增加了工藝切換的難度，建立增減材復合制造的一體化控制系統(tǒng)可以進一步提升制造精度和自動化程度。

參考文獻：

［1］ 張含嫣，熊俊，陳勇，等. 低熱輸入高效成形電弧增材制造研究進展及展望［J］. 電焊機，2023，53（2）：1-11.

［2］ 耿汝偉，杜軍，魏正英. 電弧增材制造成形規(guī)律、組織演變及殘余應力的研究現(xiàn)狀［J］. 機械工程材料，2020，44（12）：11-17.

［3］ HU Z Q，QIN X P，SHAO T，et al. Understanding and overcoming of abnormity at start and end of the weld bead in additive manufacturing with GMAW［J］. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2018，95（5）：2357-2368.

［4］ 石俊彪. 高筋網(wǎng)格壁板電弧增材制造成型控制技術(shù)研究［D］. 北京：北京工業(yè)大學，2020.

［5］ 孫海江，邢飛，卞宏友，等. 增減材混合制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀與進展［J］. 制造技術(shù)與機床，2022（12）：15-23.

［6］ 李璐鵬. 步進填絲雙脈沖TIG電弧增材熱質(zhì)傳輸過程建模及成形精度調(diào)控［D］. 蘭州：蘭州理工大學，2022.

［7］ ZHANG Y M，JIANG M，LU W. Double electrodes improve GMAW heat input control［J］. Welding Journal，2004，83：39-41.

［8］ CHEN J S， LU Y， LI X R， et al. Gas tungsten arc welding using an arcing wire［J］. Welding Journal， 2012， 91（10）：261-269.

［9］ 楊東青. GTA旁路GMA增材制造成形工藝及熱過程研究［D］. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2017.

［10］ MIAO Y G，LI C W，YIN C H，et al. Joint characteristics of carbon steel bypass-current PAW on additive manufacturing［J］. Journal of Manufacturing Processes，2021，61：408-416.

［11］ 余淑榮，程能弟，黃健康，等. 旁路耦合電弧增材制造熱過程與組織關(guān)系［J］. 焊接學報，2019，40（8）：1-6，161.

［12］ JIANG F，MIAO Q，XU B，et al. Numerical analysis of physical characteristics and heat transfer decoupling behavior in bypass coupling variable polarity plasma arc［J］. Materials，2022，15（9）：3174.

［13］ JIANG F，LI C，ZHANG G K，et al. The flow and forming mechanism in the bypass hybrid variable polarity plasma arc additive manufacturing［J］. Physics of Fluids，2023，35（7）：072116.

［14］ YAN Z Y，HU Q S，JIANG F，et al. Mechanism and technology evaluation of a novel alternating-arc-based directed energy deposition method through polarity-switching self-adaptive shunt［J］. Additive Manufacturing，2023，67：103504.

［15］ 張順善. 雙絲間接電弧焊電弧特性及熔滴過渡研究［D］. 濟南：山東大學，2010.

［16］ 安琪. 旁路耦合雙絲間接電弧增材制造工藝研究［D］. 濟南：山東大學，2021.

［17］ 張志豪. 旁路耦合雙絲間接電弧焊接工藝的研究［D］. 濟南：山東大學，2018.

［18］ 吳東亭. 旁路耦合雙絲間接電弧焊工藝及堆焊層性能研究［D］. 濟南：山東大學，2021.

［19］ XIONG J，WEN C F. Arc plasma，droplet，and forming behaviors in bypass wire arc-directed energy deposition［J］. Additive Manufacturing，2023，70：103558.

［20］ MA C，YAN Y H，YAN Z Z，et al. Investigation of bypass-coupled double-pulsed directed energy deposition of Al-Mg alloys［J］. Additive Manufacturing，2022，58：103058.

［21］ LU Y S，CHEN S J，JIANG F，et al. Separation of arc plasma and current in electrical arc-an initial study［J］. Welding Journal， 2014， 93（7）： 253-261.

［22］ 張亮. 交叉耦合電弧焊接方法及熱力傳輸機制研究［D］. 北京：北京工業(yè)大學，2016.

［23］ 董善文. 斜交耦合電弧焊電弧特性及熔滴過渡行為研究［D］. 北京：北京工業(yè)大學，2020.

［24］ 姚屏.一體化雙絲弧焊電源智能控制策略與工藝性能評定方法［D］.廣州：華南理工大學， 2013.

［25］ STEINERT E F， BICHSEL H J， MARTIN R. Twin arc welding system：US， 2673915 ［P］. 1954-03-30.

［26］ PERSSON J A， RUZEK J M. High-speed tandem arc working：US， 2756311 ［P］. 1956-07-24.

［27］ ZHANG J Z，CHEN S J，ZHAO H Y，et al. Designing a multi-output power supply for multi-electrode arc welding［J］. Electronics，2023，12（7）：1702.

［28］ MARTINA F，MEHNEN J，WILLIAMS S W，et al. Investigation of the benefits of plasma deposition for the additive layer manufacture of Ti-6Al-4V［J］. Journal of Materials Processing Technology，2012，212（6）：1377-1386.

［29］ XIONG J，LI Y J，LI R，et al. Influences of process parameters on surface roughness of multi-layer single-pass thin-walled parts in GMAW-based additive manufacturing［J］. Journal of Materials Processing Technology，2018，252：128-136.

［30］ XIONG J，LEI Y Y，CHEN H，et al. Fabrication of inclined thin-walled parts in multi-layer single-pass GMAW-based additive manufacturing with flat position deposition［J］. Journal of Materials Processing Technology，2017，240：397-403.

［31］ 熊俊. 多層單道GMA增材制造成形特性及熔敷尺寸控制［D］. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2014.

［32］ 盧振洋，田宏宇，陳樹君，等. 電弧增減材復合制造精度控制研究進展［J］. 金屬學報，2020，56（1）：83-98.

［33］ GENG H B，LI J L，XIONG J T，et al. Optimisation of interpass temperature and heat input for wire and arc additive manufacturing 5A06 aluminium alloy［J］. Science and Technology of Welding and Joining，2017，22（6）：472-483.

［34］ 趙淘，閆朝陽，蔣凡，等. 電弧增材制造軌跡及工藝規(guī)劃研究進展［J］. 電焊機，2023，53（2）：12-23.

［35］ 趙昀. 基于CMT的鋁合金電弧熔絲增材制造控形機理與策略［D］. 北京：北京工業(yè)大學，2020.

［36］ 王軻. 冷卻拘束條件下鋁合金電弧增材制造工藝研究［D］. 濟南：山東建筑大學，2020.

［37］ SHI J B，LI F，CHEN S J，et al. Effect of in-process active cooling on forming quality and efficiency of tandem GMAW-based additive manufacturing［J］. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2019，101（5）：1349-1356.

［38］ 蔡建德. 面向增減材復合制造的超聲振動輔助銑削工藝研究［D］. 武漢：華中科技大學， 2022.

［39］ MAZUMDER J，DUTTA D，KIKUCHI N，et al. Closed loop direct metal deposition：art to part［J］. Optics and Lasers in Engineering，2000，34（4/5/6）：397-414.

［40］ M?LLER J，GRABOWSKI M，M?LLER C，et al. Design and parameter identification of wire and arc additively manufactured （WAAM） steel bars for use in construction［J］. Metals，2019，9（7）：725.

［41］ 余其芳，成雨萱，韋有翔，等. 電弧增材制造過程形性調(diào)控方法及在線質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)研究進展［J］. 焊接技術(shù)，2023，52（3）：1-13，113.

［42］ WEISS L E，PRINZ F B，NEPLOTNIK G，et al. Shape deposition manufacturing of wearable computers［C］. Texas， USA：Solid Freeform Fabrication Symposium，1996.

［43］ KARUNAKARAN K P，SURYAKUMAR S，PUSHPA V，et al. Low cost integration of additive and subtractive processes for hybrid layered manufacturing［J］. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing，2010，26（5）：490-499.

［44］ SONG Y A，PARK S，CHOI D，et al. 3D welding and milling：part I-a direct approach for freeform fabrication of metallic prototypes［J］. International Journal of Machine Tools and Manufacture，2005，45（9）：1057-1062.

［45］ LOPES J G，MACHADO C M，DUARTE V R，et al. Effect of milling parameters on HSLA steel parts produced by wire and arc additive manufacturing （WAAM）［J］. Journal of Manufacturing Processes，2020，59：739-749.

［46］ VEIGA F，GIL DEL VAL A，SUAREZ A，et al. Analysis of the machining process of titanium Ti-6Al-4V parts manufactured by wire arc additive manufacturing （WAAM）［J］. Materials，2020，13（3）：766.

［47］ RINCK P M，GUERAY A，KLEINWORT R，et al. Experimental investigations on longitudinal-torsional vibration-assisted milling of Ti-6Al-4V［J］. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2020，108（11）：3607-3618.

［48］ ENGELKING L，EISSEL A，SCHROEPFER D，et al. Optimisation of surface residual stresses using ultrasonic-assisted milling for wire-arc additive manufactured Ni alloy components［J］. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2023，126（9）：4191-4198.

［49］ TIAN H Y，LU Z Y，CHEN S J. Predictive modeling of thermally assisted machining and simulation based on RSM after WAAM［J］. Metals，2022，12（4）：691.

［50］ TIAN H Y，LU Z Y，CHEN S J， et al. Simulation of thermally assisted cutting of the aluminum alloy after WAAM［C］//Proceedings of the 2019 International Conference on Modeling， Simulation， Optimization and Numerical Techniques.Shenzhen：［s.n.］，2019.

［51］ SCHROEPFER D，TREUTLER K，BOERNER A，et al. Surface finishing of hard-to-machine cladding alloys for highly stressed components［J］. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2021，114（5）：1427-1442.

［52］ ALONSO U，VEIGA F，SUAREZ A，et al. Characterization of Inconel 718?"superalloy fabricated by wire arc additive manufacturing：effect on mechanical properties and machinability［J］. Journal of Materials Research and Technology，2021，14：2665-2676.

［53］ WANG J T，ZHANG D H，WU B H，et al. Residual stresses analysis in ball end milling of Nickel-based superalloy Inconel 718［J］. Materials Research，2017，20（6）：1681-1689.

［54］ HUANG X M，SUN J，LI J F. Effect of initial residual stress and machining-induced residual stress on the deformation of aluminium alloy plate［J］. Strojniki Vestnik - Journal of Mechanical Engineering，2015，61（2）：131-137.

收稿日期：20240102