不锈钢具有性价比高、耐腐蚀性好、耐热耐低温的优良特性。其在现代船舶与海工行业,尤其是化学品船、超大型LNG船、海水淡化装置中的应用越来越广泛。增材制造技术顺应了当今科技大发展的趋势,符合现代绿色制造的的理念,因此也越来越受到现代人们的重视。增材制造技术与船舶海工制造的结合也是当今船海制造领域的热门话题。不锈钢增材制造技术也引起了国内外学者的普遍研究。传统的不锈钢电弧增材制造技术受限于保护罩等装置无法进行工厂化应用,另外无保护装置的增材实验结果外观氧化严重,影响了增材件的外观,增加了增材后期加工的麻烦。本文利用MIG焊接机器人为热源对304不锈钢电弧增材制造技术进行了深入的研究。首先使用焊接机器人研究了保护气、增材电流、电压以及增材速度等不同工艺参数对单层单道增材沉积的影响。结果发现通过适当的调整增材工艺参数,可以合理控制电弧增材过程中的热量输入。在保持熔池滴状过度的情况下得到氧化较少、表面质量良好的不锈钢增材实验件。然后基于前面得到的良好的不锈钢电弧增材工艺参数,制作了不同增材层数的试验件。研究了增材试验件的枝晶组织特征和生长机理,解释了沉积体内不同晶粒形态。对多层沉积过程的冷却凝固机理进行了分析。讨论了多层沉积过程组织转变规律,进而研究了增材件内部参与铁素体的形成机理。分析了增材试验件的不同区域的元素组成和变化。最后在前面实验研究的基础上,对不锈钢电弧增材制造过程进行了数值模拟计算。模拟得到304不锈钢1-6层增材制造过程的温度场变化情况。选取部分感兴趣的节点绘制了节点热循环曲线。证明了采用体生热率热源和生死单元方法相结合能够较好的模拟不锈钢电弧增材制造过程的温度变化。