激光沉积增材制造技术发展迅速,在各行各业中得到广泛应用,对成型件的尺寸精度和质量提出了更高的要求,以及如何降低增材制造的成本成为了亟需解决的问题。因此,对增材制造过程进行质量监测研究有着重要的理论意义和应用价值。本文从增材制造过程的质量监测和验证回收粉末的可重复使用性出发,对增材制造过程中熔覆层尺寸和缺陷进行监测,以及研究回收粉末的可重复使用性。一方面,在316L增材制造过程中,利用光谱监测技术,实现对熔覆层尺寸的准确预测,并且激光增材制造316L不锈钢复杂成型件的过程中,利用光谱诊断技术和同轴视觉诊断技术,实现对增材过程中缺陷的监测。另一方面,激光增材制造316L不锈钢的过程中,收集未熔化的金属粉末作为回收粉末,分析原始粉末增材件和回收粉末增材件的组织和力学性能,并研究粉末回收对光谱特征的影响。首先,分别设计正交试验和控制变量法试验,主要是通过改变工艺参数获得不同的单道单层熔覆层尺寸,在激光增材制造过程中,发现熔覆层宽度和熔深都随着激光功率的增大而增大,随着扫描速度和送粉速率的增大而减小;熔覆层高度随着激光功率和送粉速率的增大而增大,随着扫描速度的减小而减小,采用回归分析方法建立熔覆层尺寸与工艺参数的回归模型,该多元非线性回归模型能够准确预测熔覆层的尺寸;进一步建立熔覆尺寸与单一的光谱特征的拟合预测曲线和神经网络算法建立的光谱特征与熔覆层尺寸的模型对比两者预测结果的精确性,发现神经网络预测模型精度更高。然后,对316L不锈钢粉末进行复杂墙体的增材制造,并实时采集光谱信息和视觉信息,发现当增材制造复杂墙体的过程中由于参数不匹配或者其他原因产生缺陷时,特征谱线强度、等离子体温度和熔池面积发生明显的波动,进一步使用加权平均算法将光谱信息和视觉信息进行信息融合,得到加权平均结果时域曲线图,发现加权平均结果时域曲线清晰度和稳定性更高,进一步提高增材制造过程中缺陷诊断得准确性。利用光谱监测技术和视觉传感技术可以实现对增材制造过程中缺陷的准确诊断。最后,进行316L不锈钢回收粉末试验,实时采集光谱信息,提取特征谱线强度,计算得到等离子体温度和特征谱线强度比值,发现特征谱线强度、等离子体温度和特征谱线强度比值随着粉末回收次数增加而增加,进一步分析了回收粉末增材件的组织和力学性能,原始粉末增材件的中部区域为柱状晶,而回收粉末增材件的中部组织为等轴晶,并且一次回收粉末的力学性能更优,回收粉末可以再次使用。