激光熔覆技术是以高能激光束为能量输入在需要强化修复的金属表面生成满足预期需求涂层的表面改性技术,该技术中激光束功率、位置和形状等易控制,容易实现选区甚至微区熔覆,且涂层材料选择灵活,在球墨铸铁轧辊修复方面有着重要意义。本论文围绕球墨铸铁激光熔覆表面修复展开,探索总结球墨铸铁表面激光熔覆技术存在的阻碍与难点,应用304不锈钢、Ni25镍基合金、F321不锈钢、Stellite6钴基合金作为熔覆涂层材料,进行有效激光熔覆方案的实验研究。研究中通过不同熔覆参数的调整,制备出形成冶金结合的熔覆涂层,借助分析设备,对制备样品的宏观形貌、微观组织、硬度分布等进行研究总结,得出优化的熔覆工艺参数:熔覆粉末预置厚度1mm,功率1100W,扫描速度100 mm/min。表面熔覆材料以镍基合金综合效果最优,硬度过渡平稳,可有效缓解基体热影响区开裂造成的缺陷。此外,鉴于球墨铸铁激光熔覆的一个重要挑战是获得一个形状可控、结构致密、稳定无裂纹且附着良好的熔覆轨迹,论文以水平集方法、动量守恒定律、质量守恒关系、能量守恒关系为基础,对这一工艺下的外观成型仿真进行了有限元模型的搭建,并通过更改仿真参数进行测试。通过测试与实验对比,该模型仿真稳定效果准确,可一定程度上预测和模拟加工过程中熔覆样品表面外观的成型塑造。