热作模具在服役过程中表面承受着高强度接触载荷和高频率交变热载荷,使用寿命普遍较短。磨损是热作模具的主要失效形式,采用激光熔覆等表面改性技术提高模具耐磨性,可有效延长模具服役时间,降低生产成本,节约资源。因此,探讨模具表面熔覆层磨损内在影响因素,把握磨损规律,建立模具寿命预测模型,对模具结构优化、提高模具使用寿命及日常维护等实际应用具有重要指导意义。本文采用激光熔覆技术在常用热作模具材料H13表面上制备了Ni/WC含量依次为15%、30%的梯度熔覆层;确定了H13+Ni/WC复合粉末激光熔覆工艺参数;测试并比较了基体与熔覆层的各项力学性能;测试了各因素对基体和熔覆层耐磨性的影响,并比较了两者的耐磨损性能;分析了熔覆层磨损机理。以试验数据为蓝本,结合数值模拟和数理统计手段,使用GA-BP神经网络预测了模具理论使用寿命。在所确定的工艺参数下制得的熔覆层表面较为平整,内部无裂纹、空洞及夹渣等缺陷,层间无明显界限,与基体间呈良好的冶金结合。熔覆层截面显微维氏硬度从基体到熔覆层表面具有明显梯度性,表面显微维氏硬度接近1100HV_0.2,约为基体(450HV_0.2)的2.4倍;随着温度的升高,基体、熔覆层表面维氏硬度分别从1510.35 HV₁₀、1347.68 HV₁₀开始下降,且熔覆层下降幅度大于基体,在500℃左右,两者硬度相当。500℃以下时,熔覆层耐磨性优于基体,而500℃及以上时熔覆层耐磨性略劣于基体。载荷、温度对基体磨损深度影响是高度显著的,转速为一般显著,因素影响主次为温度、载荷及转速;载荷、温度及转数对熔覆层磨损深度的影响均为高度显著,因素主效应强烈依次为温度、转数和载荷。GA-BP神经网络构建的基体、熔覆层高温磨损模型最大测试误差分别为0.18%和1.1%;基于磨损模型,结合反挤热成形H13薄壁筒形件的数值模拟,通过数值积分计算了单次成形各节点磨损深度,熔覆后模具最大磨损位置在圆角中部,约为0.4μm;原始模具最大磨损位置在轴线方向圆角起始段,约为0.59μm。在0.5mm的磨损极限假定下,预测熔覆前、后模具理论使用寿命分别为840件、1250件。