关键词： 电弧增材制造   多层多道熔敷   熔敷道搭接模型   熔敷层叠加模型   加工过程规划   成形特性   尺寸控制  

摘要： GMA增材制造技术是一种以电弧作为热源将金属丝材熔化的增材制造方法。GMA增材制造成本低,对现场装配要求简单,可用于成形复杂程度中等、尺寸较大的金属零件。采用GMA增材制造方式加工的零件可分为多层单道(单墙壁)零件和多层多道零件两种。近些年,针对单墙壁零件的相关技术已经处于成熟阶段。本文以多层多道熔敷为研究对象,以提高成形精度为目标,深入研究了具有不同结构的堆敷路径排布准则,并在此基础上开展了多层多道熔敷成形特性和尺寸控制的研究。首先,建立了机器人GMA增材制造加工软硬件系统平台,实现了待加工零件的模型建立、分层切片、路径规划、参数规划和实际堆积成形等功能。开展了不同参数条件下单熔敷道成形实验,并开发了熔敷道成形尺寸和加工参数的正反向预测算法。为消除起弧、弧端成形不良的现象,采用混合路径成形闭合熔敷层,建立了熔敷道平行搭接模型和T字搭接模型。发现了熔敷道平行搭接过程中出现的道中心偏移现象。获取了不同加工参数条件下熔敷道的偏移距离,建立模型对偏移距离进行预测。验证实验结果表明,所建立的熔敷道平行、T字搭接模型可成形搭接良好、表面平整的闭合熔敷层。研究了多熔敷层叠加成形不同块状结构的过程模型。分别针对平板成形直立结构、倾斜结构以及支撑轮廓内堆积的过程进行了深入剖析。发现了熔敷层叠加后层边缘处的材料缺失区域,提出了采用修改层边缘熔敷道堆积速度的方法解决了材料缺失区域带来的成形缺陷问题。在开环条件下进行了不同结构的多层多道熔敷成形实验,并研究了层内堆积顺序对成形形貌的影响。此外,为满足零件表面缺陷修复应用的基本需求,研究了支撑轮廓几何参数与填充熔敷道尺寸的关系。为保证支撑轮廓侧面与填充熔敷道充分熔合,研究了轮廓侧壁的倾斜角度的工艺区间。验证实验结果表明,所提出的层叠加模型可应用于破损模拟件的自动化修复。修复区域主体部分加工误差小于0.30mm,材料利用率达到97.3%。设计了基于线结构光传感器的多层多道熔敷成形尺寸检测算法,可自动获取单熔敷道的净成形轮廓与高度信息。采用开发的检测算法进行了熔敷道的成形规律研究。分别研究了块状结构内各位置熔敷道沿高度方向、沿堆敷方向高度变化规律,探索了负斜面(悬空斜面)塌陷程度的影响因素。开发了多层多道熔敷成形过程仿真软件,对直立结构、倾斜结构以及变参数条件下成形件的横截面形貌进行模拟。通过对比模拟结果和实际成形零件横截面,对模拟过程的准确性和所总结规律的正确性进行了验证。为保证GMA增材制造条件下零件各熔敷层成形高度与预设高度一致,提出了基于“层间检测+参数调整”思想的层间控制策略。根据零件实际成形高度与预设高度的偏差及变化,调整下一层相应位置熔敷道的堆积速度,对产生的成形偏差进行弥补。针对多层多道熔敷的特殊要求,提出了控制过程中,被控变量数目改变条件下的控制器参数的处理方法。基于所开发的多层多道熔敷过程仿真软件,优化了模糊推理机参数。进行了不同初始条件下多层多道熔敷成形控制验证实验。结果表明,所提出的控制策略和设计的控制器达到预期调控目的,成形验证件中各熔敷层表面均匀平整,直立结构成形偏差小于0.20mm,倾斜结构成形高度偏差小于0.26mm。最后,结合了本论文提出的关键技术,进行了典型复杂模拟件的实际成形验证实验。所设计的零件具备厚壁、悬空倾斜以及多构件组成等几何特征。进行了相应的分层切片、过程规划、参数规划等步骤。在实际的堆敷过程中,采取层间调控策略,通过调节堆积速度的方式减少零件成形高度偏差。零件成形表面高度偏差最大值为+0.79mm,最小值为-0.59mm,误差均值为0.03mm。零件中所有位置的层宽均大于预设数值。加工过程稳定,零件成形精度高,各熔敷层平整度好,达到预设加工目的。

关键词： 电弧增材制造   冷金属过渡焊   红外视觉   温度特征分析   缺陷智能识别  

摘要： 随着电弧增材制造技术的高速发展,金属增材制造作为一种热点增材制造工艺,近年来受到重点关注。然而,针对金属增材制造过程“反复热循环”以及定向散热造成的热应力以及形貌尺寸偏差累积等固有缺陷,研发其控形控性技术是提高增材制件成形性能与成形质量的重要手段。因此,本论文搭建了一套基于红外视觉的冷金属过渡(Cold metal transfer,CMT)电弧增材制造过程检测系统,通过深入研究增材制件缺陷的红外图像与温度分布数据,探明正常和缺陷样件的温度场关联规律与红外图像特征信息,据此设计缺陷自主识别与智能分析算法,最终为CMT电弧增材制造工艺提供一种控形控性方法。本论文的主要研究结论包括:(1)成功搭建了一套基于红外视觉的CMT电弧增材系统,选用FLIR A320和GC86G两款红外热像仪相配合,根据CMT技术特性,设计机器人匹配组装夹具与热像仪保护装置,成功开发出配套的红外检测系统硬件部分,有效的实现了CMT电弧增材过程红外图像和温度数据等信息的采集。(2)设计实验成功制造出无缺陷样件及表面气孔或孔洞类、飞溅、塌陷/驼峰类、焊缝不均等形状类等4类典型问题样件,利用红外检测系统采集各过程的红外图像和温度数据,并利用热电偶接触式温度采集系统进行测温及标定。(3)探明了上述4类典型问题样件和正常样件增材制造过程中的温度场关联规律,分析每类问题产生时对应的红外图像的详细特征,设计了缺陷自主识别算法。(4)采用C++语言开发了CMT电弧增材“温度-缺陷”智能分析系统软件,能够实现增材制造过程红外图像和温度数据的实时采集、显示、自主识别增材制造过程中的4种典型问题,同时记录增材制造全过程。

关键词： 电弧增材制造   焊道建模   路径规划   后处理加工  

摘要： 机器人丝材电弧增材制造(WAAM)是指通过增加材料层而不是常规减材制造技术,通过3D CAD模型沉积材料层来构建零件。但现在机器人电弧增材制造软件多依赖于在现有软件二次开发,本研究通过java语言直接开发一种丝材电弧焊接增材制造软件,实现通过从STL(stereolithography,光固化立体造型术)模型输入到直接生成部件的自动化电弧增材制造。机器人自动化增材制造的工艺规划中的主要步骤包括stl模型切片生成2.5D层,为这些层生成沉积路径,确定与沉积路径相关的焊接参数(送丝速度、行走速度和干伸长等)和对工件进行后处理加工。具体步骤如下:通过CAD软件建立三维实体模型,选择合适的角度和步长输出STL模型,通过切片程序沿着增材方向被切成一组2.5D层。现有切片算法主要包括等厚切片、自适应切片和多方向切片算法,切片完成后通过路径规划程序计算每层沉积路径,由于基于电弧焊接的丝材增材制造系统比基于粉末的增材制造系统产生大得多的沉积物,因此沉积路径显著地受构件几何复杂性和所选择的材料的影响。开发的基于Voronoi图的中轴转换策略可以产生无空隙沉积路径,解决了复杂构件沉积问题。通过人工神经网络模型建立了焊接模型数据库,为焊接控制提供数据,根据期望路径高度和宽度选择相关联的焊接参数,确保路径无缝隙沉积。本研究采用不锈钢等材料的电弧焊接工艺建立了人工神经网络单道模型,并通过实验确定了一个最佳的焊接参数用于通用的增材制造过程。将人工神经网络模型和多焊道重叠模型都集成到路径规划方法中,允许对应于所生成的偏移路径自动匹配最佳焊接参数。最后,通过机器人进行一系列后处理加工操作加工沉积构件以产生具有所需尺寸公差的成品部件。加工路径可以通过将沉积路径偏移来确定并可以在沉积一定高度同时进行后处理加工,避免了构件重新固定,简化了后处理加工过程。

关键词： CMT电弧增材制造   TC4钛合金   微观组织   拉伸性能  

摘要： TC4钛合金是目前航空航天领域应用最广泛的钛合金,对于形状较为复杂的大型整体结构件,主要采用“锻造+数控加工”或“分体制造+焊接”者及螺栓连接等方法,这使得材料利用率低、制造成本高且生产周期长。电弧增材制造技术能够实现较复杂钛合金结构的无模具、快速成型。然而,传统的焊接电源热输入量大,电弧增材制造钛合金易形成外延生长的β柱状晶粒。冷金属过渡（Cold metal transfer,CMT）焊接电源具有热输入量低、熔滴过渡稳定等优势,将CMT焊接电源应用于增材制造技术,可实现大型结构件制备的低成本、高效率和高灵活性。本文以应用最广泛的TC4钛合金为研究对象,重点研究CMT电弧增材制造TC4钛合金宏微观组织演化规律、微观组织调控的方法以及降低力学性能各向异性的举措,主要的研究内容和结果如下:1.送丝速度大于4.0m/min时,获得的TC4钛合金均呈现外延生长的粗大β柱状晶粒,且在β晶粒的晶界上会形成块状αM相,块状αM相织构强度偏高,最大值达到36.8。送丝速度小于3.0m/min时,通过调整合适的焊接速度,在热输入量小于1350J/cm时,连续生长的β柱状晶粒消失,得到宏观形貌为非等轴不规则的β晶粒。设计了七组热输入量接近的不同小送丝速度下阶梯试验,得出送丝速度3.0m/min、焊接速度0.48m/min下原始β晶粒剖面面积最小。该参数下TC4钛合金微观组织特征为:第一层以针状马氏体α?相为主。完成第二次沉积后,在第一层下部会形成层带结构,层带结构白亮区无明显晶粒存在。在第五层沉积试样中,第四个层带结构的白亮区有细长的α+β相析出,经历五次热循环作用后,微观组织的变化规律趋于稳定。2.在送丝速度3.0m/min、焊接速度0.48m/min下制备的阶梯式样,魏氏体组织区α相按β→αGB→αWGB→αWM→αS的顺序析出;马氏体组织区α相按β→α'→αWM的顺序析出。在该参数下连续沉积制备的CMT电弧增材制造TC4钛合金沉积态宏观下是非等轴不规则大小的β晶粒,织构强度有所降低,最大值16.2。微观α相组织主要有魏氏体组织、马氏体组织和层带结构组成。3.固溶时效处理（Solution+Aging treatment,SA）对α相均有粗化现象。固溶炉冷（Furnace cooling,FC）试样中,αWGB在930℃会出现球化、在900℃出现熔断现象,αWGB在870℃保持原有形貌。α?在930℃和900℃出现团聚现象,在870℃会在原位基础上析出形成片层状;马氏体内部析出的αWM宽度依次变小。固溶空冷（Air cooling,AC）试样中αWGB均保持原有形貌的基础上粗化,马氏体区的α?在930℃和900℃出现团聚现象,在870℃保持了原有形貌;马氏体内部析出的αWM宽度依次变小,且在870℃析出不充分。经比较,CMT电弧增材制造TC4钛合金在870℃,1h/FC+600℃,2h/AC下热处理各区域微观组织较均匀。4.沉积态下的拉伸性能存在各向异性,层带结构的存在、微观α相组织的不均匀性是造成力学性能各向异性的根本原因。对比固溶时效处理（SA1:800℃,1h/FC+600℃,1h/AC;SA2:870℃,1h/FC+600℃,2h/AC）和时效处理（Aging treatment,AT:600℃,2h/AC）拉伸结果得出抗拉强度随热处理温度的升高而降低,但塑性随温度升高变好。在AT试样中,抗拉强度最高,但延伸率低于标准值。在SA1、SA2试样中,抗拉强度和延伸率均能达到锻压件的标准值。对三组热处理状态的各向异性进行了评估,延伸率的各向异性表现显著高于抗拉强度和屈服强度,在SA2试样中表现出最低的各向异性。5.在热处理的AT、SA1、SA2试样中,纤维区的韧窝依次由大变小、由浅变深,剪切唇区的断口由准解理特征向大小一致的韧窝形貌转变。SA1和SA2试样中发现孔洞主要聚集在β晶界和αGB相附近、α板条的内部。三种热处理条件下断口附近α板条宽度与抗拉强度和屈服强度满足Hall-Petch关系。在SA1、SA2试样中观察到垂直于载荷方向的拉伸裂纹,在裂纹尖端会形成较大的塑性区以松弛应力,并推迟主裂纹产生,故固溶实现处理后的材料表现出较高的塑性。

关键词： 增材制造   等离子电弧   机械性能   各向异性  

摘要： 增材制造,又称3D打印,是一种新型的制造技术。相比于传统加工方法,具有无模具、快速、近净成形等优势。为了使增材制造构件在工程中得到更广泛的应用,研究其力学性能尤其是疲劳性能就十分重要。本课题基于等离子电弧,以316L不锈钢焊丝为材料进行增材制造。首先,针对沉积单道的表面成形质量及宏观尺寸,采用正交试验方法研究焊接电流、送丝速度和沉积速度对表面成形及宏观尺寸的影响。接着根据选取的最优工艺参数进行增材块体的堆积,分别对平行于单层(SD)、45°和平行于堆积方向(BD)三个不同的方向进行取样。通过金相组织、扫描电镜、电子背散射衍射等观察微观组织,通过单轴拉伸、疲劳等力学性能试验分析不同方向的差异。并且将微观组织与力学性能相结合,深入分析微观组织对增材制造316L不锈钢各向异性的影响,得出以下结论:不同工艺参数对沉积单道宽度的影响,焊接电流>沉积速度>送丝速度;对沉积单道高度的影响,送丝速度>焊接电流>沉积速度;对沉积单道宽高比的影响,送丝速度>焊接电流>沉积速度。当道间距为4.5 mm时,得到的单层表面平整。SD样品和45°样品的拉伸性能和疲劳性能相差不多,说明在垂直于堆积方向的平面内没有表现出明显的各向异性。然而,BD样品的拉伸性能和疲劳性能劣于SD样品和45°样品,表现出了各向异性。三个方向在10～6下的疲劳强度分别为170 MPa、180 MPa和140 MPa,劣于传统方法得到的316L不锈钢。增材制造得到的材料出现的各向异性,主要归因于微观结构和缺陷的方向性。增材制造所特有的微观结构对机械性能的提升具有促进作用,而缺陷的存在则不利于机械性能的提升。缺陷对于疲劳性能的影响远远大于对拉伸性能和冲击性能的影响,其拉伸性能可以达到锻件的水平,而疲劳性能则远低于锻件的水平。针对不同方向上的疲劳寿命,提出了一个基于应变能量的疲劳寿命预测公式,可以同时预测三个方向,并且误差在一个可以接受的范围内。

关键词： CMT增材制造   4043铝合金   显微组织   疲劳   棘轮  

摘要： 增材制造(Additive Manufacturing,AM)技术,也称“3D打印”等。增材制造技术自20世纪末才有了大力发展,增材制造技术是一种新兴的制造技术,通过逐层累加材料以达到设计要求的制造技术。增材制造技术提高了材料利用率,能大大节省材料,甚至说不消耗不必要的材料,且在制造时无需使用专用的模具,省去开模的时间,从而降低制造成本。增材制造可以实现两个功能:一是修复和恢复破碎机械零件的原始尺寸,二是对采用标准成形工艺难以成形的复杂零件进行脱模和直接无模打印。金属产品的应用范围和能力在不断扩大,并且这些产品正在使用更复杂的技术来制造。铝合金增材制造研究对工业产品的设计和安全性评价具有重要意义。本文采用机器人冷金属过渡(CMT)技术成功的打印出4043铝合金墙体结构,分别对增材制造4043铝合金的底部、中部和上部等不同部位的显微组织和力学性能进行分析,通过不同区域的组织变化分析4043铝合金增材制造过程中不同区域的冷却速率以及不同部位的性能。分别取垂直和平行于打印方向的样本进行低周疲劳和拉伸性能测试,疲劳中出现的棘轮研究采用不对称加载的方式,分别研究应力幅和平均应力的变化对增材制造铝合金棘轮行为的影响。将棘轮后的试样进行拉伸性能测试与未进行棘轮试验的试样拉伸结果进行分析,以便分析棘轮行为的影响。结果表明,CMT增材制造4043铝合金的树枝晶组织具有明显的方向性,?(Al)+Si的二元共晶组织主要分布在晶界处,晶粒内部主要分布着?(Al)。增材制造铝合金中间区域的枝晶比顶部和底部区域的枝晶大,并且在层间结合处的晶粒组织明显大于层间晶粒组织,这也直接导致其力学性能下降。垂直于增材制造方向的铝合金具有165MPa的抗拉强度和50 MPa的屈服强度,平行于打印方向的铝合金具有70 MPa的平均屈服强度,171 MPa的平均抗拉强度以及良好的延展性。低周疲劳循环次数在5×10的寿命极限分别为132.078 MPa和140.614 MPa,低周疲劳过程中出现的棘轮应变变化分为三个阶段,初始阶段很短暂且应变率高,由不闭合的磁滞回线引起瞬态棘轮现象,在第二阶段,棘轮应变在若干周期内表现出稳定的速率变化,最后阶段,棘轮应变速率迅速增大直到断裂失效。断口韧窝底部有显微空洞的存在,棘轮过程中显微空洞在循环载荷的作用下不断长大,多个相邻显微空洞同时长大,最终空洞相连导致断裂。基于疲劳断裂机理进行分析,增材制造铝合金裂纹扩展多以穿晶形式进行,夹杂和气孔处易于裂纹形核,棘轮过程中滑移带的侵入挤出在增材制造铝合金的金属上形成粗糙不平表面,导致微裂纹的形成,裂纹的扩展会具有Z字型的扩展路径。垂直和平行于打印方向的增材制造铝合金棘轮行为表明,平均应力或应力幅值的增加导致棘轮应变的增加,并且棘轮应变的不断积累会引起金属材料的塑性损伤,与未棘轮试样相比,预棘轮行为导致拉伸强度和屈服强度增加。

关键词： 电弧堆焊   增材制造   成形质量   层高稳定机制   焊道形貌  

摘要： 电弧堆焊增材制造技术具有设备成本低、成形效率高、成形零件致密度高等优点。利用减材加工技术改进增材制造零件的表面质量，有助于解决具有复杂空间结构零件的制造难题。但是目前对电弧堆焊增材制造技术的研究仍处于起步阶段，并且成形过程中的稳定性和成形质量难以保证。本文提出了一种多工位调姿作业增减材复合制造装备方案，并通过工艺实验和计算流体力学仿真研究相结合的方式，对可持续堆焊工艺开展了研究。　　首先，针对电弧堆焊增材制造的实现需求，设计了多工位调姿作业增减材复合制造方案，在完成电弧堆焊增材制造装备系统集成的基础上，设计了装备的控制系统和软件系统。　　其次，针对电弧堆焊增材制造提高成形质量的需求，设计了单层焊接和连续堆焊工艺实验，研究了各工艺参数对堆焊工件形貌的影响，得出了合理的工艺参数选取范围。并对可持续堆焊的进行了研究，通过工艺实验发现其它参数不变时，设定层高与实际堆焊层高之间的动态平衡关系，实验结果表明设定层高选取合理时，堆焊的零件高度与预期值的误差可以控制在0.15%内。　　然后，对电弧堆焊过程中的层高稳定机制进行了研究。通过测量不同设定层高下进行堆焊时的电弧参数，分析了设定层高对零件热输入的影响。分析了连续堆焊过程中零件散热条件的变化，连续堆焊到一定高度后，散热条件保持不变。设定层高取值合理可以保证电弧输入到零件中的热量恒定，熔融金属凝固成形后尺寸稳定，当堆焊层高与设定层高近似相等时，便实现堆焊增材制造持续进行。　　最后，研究了设定层高对焊道形貌的影响。通过建立Flow3D仿真模型，对不同设定层高下熔池中的温度场和液态金属流动状态进行了研究，分析了由于设定层高不同导致的电弧功率变化，对焊接熔池的状态和焊道形貌的影响。

关键词： 高锰铝青铜   CMT   增材制造   组织性能  

摘要： 本文主要针对国内外就CMT电弧增材制造高锰铝青铜的研究现状为本体对象,试图理清本研究内容的历史脉络,了解CMT电弧增材制造高锰铝青铜的发展过程和相关成果,并分析该研究现状目前所存在的问题,通过本文对该合金制造的研究作回顾性综述,并了解高锰铝青铜合金的电弧增材制造方法未来前景与展望.

关键词： 激光-电弧复合   增材制造   4043铝合金   微观组织   力学性能  

摘要： 铝合金因其具有低密度、高比强度、强耐腐蚀性、高热导率、易加工成形、低成本等优点,在航空航天、汽车交通、电子通讯等多个领域有着广泛的应用。采用传统工艺（如铸造）制造复杂铝合金结构存在工艺难度较大、生产周期长、所得样件含气孔或夹杂缺陷等问题。增材制造是一种自下而上、材料逐层累加的制造技术,具有极大的加工灵活性,可实现复合结构的自由制造。本文探索了铝合金结构激光-电弧复合增材制造技术工艺,与以丝材为原材料的激光增材制造技术和电弧增材制造技术相比,复合增材制造技术改善了激光增材制造中铝合金对激光反射率高、极易产生飞溅,以及电弧增材制造样件组织粗大等问题。本文通过比较电弧增材制造、激光-电弧复合增材制造4043铝合金结构,分析了成形样件的微观组织和力学性能,以及微观组织对力学性能的影响。主要研究内容及结论如下:（1）选择适当的工艺参数,包括电弧电流等电弧工艺参数、激光功率和脉冲频率等激光工艺参数、搭接率等,制备激光-电弧复合增材制造4043铝合金结构,为后续微观组织分析和力学性能检测提供样件。（2）分析复合增材制造工艺所得成形样件的微观组织演变规律,探究激光和扫描路径对微观组织（晶粒形态、尺寸、生长方向和择优取向）、元素分布和相组成的影响,并与电弧增材制造样件进行对比。结果表明,当采用的激光功率密度达到10～6 W/cm2～10～7W/cm2时,激光-电弧复合增材制造样件与电弧增材制造样件微观组织存在明显差异,激光-电弧复合增材制造样件热影响区较小,激光作用区晶粒显著细化且该区域内Al、Si元素分布更加均匀。当采用层间交叉扫描时,晶粒生长方向发生变化,XRD结果表明晶粒择优取向发生了变化。（3）开展复合增材制造样件显微硬度和拉伸性能评价。结果表明,激光-电弧复合增材制造样件平均硬度较大,且激光作用区的硬度值显著高于其他区域,采用层间交叉扫描路径后硬度变化较小;分析了拉伸断口特征和拉伸纵向截面的微观组织特征,得到了微观组织与力学性能间的关系,发现加入激光后样件强度和韧性都有所增强,而采用层间交叉扫描路径后成形样件韧性显著改善。

关键词： 热作模具钢   电弧增材制造   显微组织   力学性能   成形路径  

摘要： H13钢是一种常见的热作模具钢，广泛应用于汽车高强钢板的冲压制备过程。为了保证冷却的均匀性，冲压模具内部常需要制备随形冷却的复杂流道，而传统模具制备工艺难以满足随形冷却流道的制备需求。为此，结合目前快速发展的增材制造方法，研究H13钢模具的增材制造新工艺具有重要的工程应用价值。本文基于CMT平台研究H13钢的电弧增材制造工艺方法，旨在为使用电弧进行模具钢的增材制造提供基础。　　首先通过宏观形貌、尺寸稳定性、表面平整度、表面氧化情况等宏观指标来确定H13增材制造单道、单层以及块体的成形工艺。然后使用金相显微镜、扫描电子显微镜观察H13块体内部显微组织形貌特征，在块体内部不同区域截取拉伸试样，进行室温拉伸测试，探讨块体内部各区域显微组织与力学性能存在差异的本质原因。采用三种不同的成形路径制备H13块体，分析成形路径对显微组织及力学性能的影响。　　研究表明，采用s形路径，增材速度0.15m/min，送丝速度8m/min，沉积电流133A、沉积电压12.5V、保护气流量20L/min，道间停留时间93s，层间停留时间300s，可以制备出无宏观裂纹H13块体材料。块体主体区域内部组织为针状马氏体，横向平均显微硬度为479Hv，搭接区域组织为针状马氏体和不规则铁素体组织，平均硬度为381Hv。X、Y方向的抗拉强度分别为1605MPa、1460MPa，由于铁素体的存在使得Z方向的抗拉强度低于X、Y方向，为1309MPa。　　S形路径与同向路径的道间搭接区均存在因周期性热效应所产生的大晶粒铁素体带。交叉路径层间搭接的熔池区域内晶粒粗大，方向杂乱，同时还伴有铁素体的残留。交叉路径在各个面上的平均显微硬度均低于其他两种路径。三种路径之中S形路径在X、Y方向上的抗拉强度最高，分别为1588MPa和1486MPa。而交叉路径块体各方向力学性能更为均匀。