为了解决激光熔覆近净成形薄壁零件易开裂问题和倾斜零件的效率问题, 采用温度场和应力场数值模拟及工艺实验相结合的方法, 使用316L不锈钢粉末进行了有角度薄壁件的激光熔覆近净成形。研究结果表明, 连续成形不仅会导致薄壁零件成形区域温度过高引起塌陷及过熔现象, 而且残余应力会超过材料屈服强度, 造成薄壁零件开裂; 连续熔覆5层后再冷却10 min的工艺措施不仅可以有效降低成形区域温度, 保证初始成形条件相对稳定, 而且避免了逐层冷却, 提高了成形效率; 制备的有角度薄壁件层间界限分明、表面平整。

Z轴提升量与单层堆积高度的匹配是高质量倾斜薄壁件激光熔覆成形的关键因素，因此，提出变Z轴提升量法对圆弧截面倾斜薄壁件进行熔覆成形。在三轴开环条件下，通过熔覆成形竖直和倾斜薄壁件试验，得到偏移量ΔX与提升量ΔZ之间的关系曲线。结果表明，随着偏移量的增大，提升量逐渐减小，且当ΔX在0.06~0.08 mm区间段时ΔZ减小最快；成形的倾斜件最大倾斜角为36.6°。由关系曲线计算出圆弧等分点处的偏移量和提升量构成二维数组，再用Matlab对数组按圆弧形状筛选组合，模拟出优化的截面轨迹规划路径。采用模拟得到的逐层偏移量和提升量组合，熔覆136层，成形出圆弧截面倾斜薄壁件，成形高度尺寸最大偏差0.78 mm，与模拟结果相符，验证了变Z轴提升量法熔覆成形圆弧截面倾斜薄壁件的有效性。