英国《经济学人》杂志认为增材制造技术将与其他数字化技术一起推动第三次工业革命。激光熔覆成形能够制造全致密金属零件的增材制造工艺。采用激光熔覆技术成形薄壁件,可以得到组织致密和性能优良的薄壁件。使用激光熔覆3D打印及再制造系统进行熔覆成形实验研究,采用搭建水冷实验工作台进行实验。单道熔覆成形是薄壁件成形的基础。激光熔覆单道熔覆轨迹的高度和宽度、熔池深度主要取决于激光功率、送粉速率、扫描速度等熔覆工艺参数,研究得到单道熔覆轨迹几何尺寸和激光熔覆过程中激光功率、送粉速率和扫描速度之间的关系。通过正交实验分析工艺参数对熔覆层宽度和高度的影响程度大小,并建立回归方程。本文成形的薄壁件为激光熔覆单道多层成形。激光熔覆成形的薄壁件零件是单道熔覆轨迹逐层堆积起来形成的,通过实验选择合理的工艺参数和路径,由层高控制成形过程中Z轴提升量,成形直薄壁件和曲面薄壁件,解决了成形中粘粉、坍塌、“起点高”“尾缩”和裂纹现象,得到表面良好的薄壁件。研究曲率不同的圆弧成形的薄壁件高度,曲率小的高度较稳定,曲率大的高度变化明显;成形薄壁件表面质量的测定实验,并进行方差分析,送粉速率对表面质量影响最大。成形薄壁件的金相组织良好,激光熔覆成形的薄壁件试样拉伸强度为573.7MPa,优于不锈钢热轧钢板的拉伸强度。对单道熔覆温度进行实验,研究得到基板温度变化与工艺参数之间的关系。采用热电偶和热成像仪两种方式测得薄壁件成形过程中温度变化,并拟合比较温度曲线,热成像仪所测温度偏低。金属熔覆成形过程中,是多场耦合的复杂过程,将温度场的数值模拟和温度场实验相结合,能够更加直观、全面地研究温度场的变化过程。通过温度场数值模拟的方法对单道熔覆成形和薄壁件过程中温度场进行模拟并与实验对比,对比拟合数据基本符合,采用相同模拟参数对薄壁件成形进行模拟,研究得到成形中温度累积效应和变化规律。