针对现有金属增材制造设备昂贵、成形效率低等问题,提出金属熔融涂覆增材制造(MFCAM).以锡铅合金为原料,开展基础工艺实验,研究流量、成形速度和层厚对多层单道成形件表面形貌特征的影响规律.通过统计分析影响因素,提高成形件表面质量,采用显微图像观察,结合波纹度对多层单道试件层间结合状态进行评估.研究结果表明,金属熔融涂覆增材制造成形效率为50mm~3/s,成形件表面波纹度的轮廓算术平均偏差为0.944 8,证明了MFCAM新工艺的可行性及高效性.

成形层形貌的稳定性是影响最终样件外形质量的关键问题之一,研究成形过程与成形形貌的控制方法对实现金属熔融涂覆高效、稳定成形具有重要意义。为提高金属熔融涂覆增材制造成形单层单道成形质量和精度,提出一种基于图像反馈的形貌控制方法。通过CCD对成形过程进行实时图像采集,提取成形过程形貌特征,分析熔融涂覆成形单层单道宽度特征历程,研究不同帧间特征宽度相对差异ΔW与运动速度协同关系。基于Delphi＆Halcon软件平台,开发了金属熔融涂覆增材制造可视化主动控制系统,将成形过程中监测数据与工艺参数设定结合,开展实验对系统响应速度、精度进行实验验证。研究结果表明此系统对成形样件形貌有显著改善,极大提高了单道宽度平滑性,宽度一致性平均提高幅度达55.16%。