以高能束(激光、电子束、等离子束)为热源的金属零件直接快速制造是快速成形技术的一个重要发展方向。等离子熔积制造是一种以高能等离子束为热源的创形创质并行快速制造技术,该技术除了具有一般快速成形技术所共有的特点外,还克服了以激光束、电子束为热源的快速制造方法存在的设备成本高、成形速度慢和成形零件致密度有限等不足问题,是实现产品低成本短流程近(净)快速成形的理想途径之一,具有极其重要的研究价值和广泛的应用前景。等离子熔积快速制造技术作为一种新型基于分层制造的金属零件直接快速制造技术,除了存在其他快速制造技术所共同存在的台阶效应、层与层之间结合不好等问题外,同时还存在金属液体在自身重力和等离子弧吹力的作用下沿侧壁流淌等特有现象,严重影响该制造工艺的加工效率和零件的制造精度。本文在以单焊道为基础实验的基础上,系统深入地研究了等离子熔积快速制造技术存在的主要问题、产生原因和相应的解决方案。主要研究内容包括以下几个方面:(1)研究了等离子熔积直接制造工艺相关基础知识和制造系统。分析了等离子弧的产生原理、形式及其特性,深入研究了等离子熔积直接制造原理及各个子系统的特性。(2)研究了等离子熔积制造技术存在的主要问题及影响因素,并通过正交实验得出各工艺参数对熔积制造技术焊道质量影响的主次关系。(3)系统分析了熔积制造工艺参数(转弧电流、扫描速度、起弧高度、成形路径、工作气体流量和送粉速度)对熔积层几何特征的作用机理,同时,在此基础上提出了相应的提高成形焊道质量的改善措施,并得到了表面形貌良好的焊道。(4)最后,分析了高温合金GH163材料的加工性能及其铣削参数,在前期工艺试验的基础上,选择合理的熔积工艺参数,采用等离子熔积铣削复合制造工艺,制造出了具有复杂曲面轮廓的金属零件。本文从基础理论和工艺实践上对等离子熔积直接快速制造技术的发展做了基础性的研究工作,研究方法和实验结果对等离子熔积直接快速制造技术的进一步工艺研究也具有一定的参考价值。