激光熔覆成形技术LCRM（Laser Cladding Rapid Manufacturing）是20世纪90年代中后期发展起来的一种先进制造技术，它综合了激光熔覆技术与快速成形技术的优点，在汽车、钢铁、航空、航天、电子等方面都有广泛应用。目前此项技术中成形所采用送粉方式多为光外侧向同轴送粉，该种方式激光束与粉末耦合性差，成形件表面较粗糙，金属粉末利用率低。本实验室提出一种新的光内送粉激光熔覆成形技术，具有光粉耦合好，粉末利用率高，熔道平整等优点。本文重点对光内送粉激光熔覆熔池温度场以及熔覆成形扭曲薄壁高层零件进行研究。设计了一种新型光内泄压送粉喷嘴。在原有环形光光内送粉激光熔覆成形光头的基础上，对送粉喷嘴进行了改进，设计了一种泄压送粉喷嘴，送粉效果显示泄压后的粉末束在保护气体的约束下汇聚的更细，直线段距离更长，可进一步提高粉末利用率，同时有助于薄壁件的熔覆成形。分析了光内送粉单道激光熔覆的温度场。理论分析了环形光辐照下扫描线宽方向吸收能量的“马鞍形”分布，建立了环形光光内送粉单道激光熔覆的有限元模型，得到了单道熔覆过程中熔池的温度场分布呈彗星状，高温区域形状似“马鞍形”；提出了通过观察熔池横断面温度分布等值线图来判断熔覆层成形质量和其与基体的结合情况，且单道实验验证了其准确性；另外熔池中心的定点在环形光扫过时经历了两次升温和降温的过程，熔池近边缘和熔池中心的点在光斑扫过的时候温差不大，说明了环形光光内送粉激光熔覆的优越性。系统研究了激光功率、送粉速率、扫描速度和离焦量等因素对激光熔覆成形单道熔覆层表面形貌以及熔覆层高度和宽度的影响。研究得出了一些重要结论，为采用该工艺成形薄壁扭曲零件以及今后环形光光内送粉激光熔覆成形技术的应用提供重要参考和依据。试验堆积成形了扭曲薄壁件。在单道实验的基础上确定了扭曲薄壁件光内送粉激光熔覆成形的初始参数和试验方案；建立了扭曲薄壁件激光熔覆成形的有限元模型，分析了扭曲薄壁件熔覆成形过程中温度场的演变过程和定点温度的热循环，并且通过仿真实时控制模型中输入激光功率的大小，模拟得到了保持熔池温度稳定时激光功率的变化值；通过层高控制和参照数值计算得到的功率变化值调节激光器功率，成功熔覆成形了扭曲薄壁件，性能分析表明：成形件表面光滑，没有粘粉，尺寸与设计数值基本相同，组织细小致密，与基体形成冶金结合，且成形件硬度较高。