簡介
自由成形是快速成形工藝的核心，它是在快速成形機上，根據輸入的工件STL格式圖形檔案和分層切片的結果，用添加成形工藝，按照分層製片——疊加成體的順序逐層成形，直到獲得三維工件。單面焊雙面成形的主要困難是難以保證背面焊縫的良好成形。常用的方法有自由成形和墊板承托強制成形兩種。
自由成形焊接及其套用條件
在一定條件下，薄板可以用自由成形方法獲得單面焊雙面成形焊縫。焊縫背面處於自由狀態焊縫又全部焊透時，熔池將完全全依靠熔化金屬跟熔池壁之間的表面張力。得到承托，在圖示的理想熔池形狀條件下，熔池保持穩定的平衡條件為：2σ=rHB+P
式中r——熔池液體金屬密度；
H——熔池深度；
B——熔池寬度；
σ——表面張力係數；
P——電弧對單位長度焊接熔池的總壓力。
由此可見：
（1）當焊接材料（r，σ）確定時，依靠表面張力托承熔池的允許深度（即板厚）將取決於背面熔寬的電弧作用力的大小。熔深主要取決於焊接電流，電弧作用力也跟焊接電流有關。背面熔寬則跟電弧電壓及功率密度有關。電流增大，H、B、P同時增加必然會造成熔池底部流失。因此只有在一定的電流數值以下，才可能保證熔池穩定的焊縫在自由狀態下單面焊雙面成形。埋弧焊和粗絲CO2電弧焊難以在150A以下保持電弧穩定，不可能實現自由成形的單面焊雙面成形。鎢極氬弧，細絲電弧用100A左右小電流焊接薄板時，可以實現單面焊雙面成形。但一次成形板厚一般不超過2mm~3mm。
（2）若能提高電弧功率密度，使相同電流的電弧熔深能力提高，而熔寬減小，一次焊透深度就能提高。採用脈衝電流可使鎢極氬弧焊的一次焊透能力有所提高，等離子弧的功率密度比鎢極氬弧焊有顯著提高，因此可在自由成形條件下焊接較厚的板。
（3）液體金屬表面張力力愈大而密度愈小，自由成形時允許的熔池深度，即一次成形焊接厚度就愈大。不鏽鋼等高合金鋼中含有較多高熔點合金元素，液體金屬表面張力明顯增大，因此一次成形焊接厚度較大，焊透穩定性也較好。當碳鋼中含碳量降低，而錳等脫氧元素含量較高時，熔化金屬表面張力也較大，自由成形焊接時熔池就不易流失。鈦合金的表面張力大，而密度小，一次成形厚度最大。
