本文以大型汽轮发电机转子轴为研究对象,针对其在发电厂运行过程中已经存在的转子轴轴承轴颈的过度磨损问题,采用激光熔覆的再制造修复方案进行加工再制造,并且对再制造后转子轴进行疲劳寿命预测分析。具体工作内容如下:本文先采用响应曲面分析法设计并开展一系列的激光熔覆参数试验,从而确定在转子轴基材上熔覆预制镍基合金粉末的最佳生产工艺参数。利用Desigh-Expert软件中Response Surface模块对最终数据进行方差定量分析,得出结论是在维持送粉量不变的时候,熔覆层高度对激光功率与扫描速度的响应都比较明显;用金相显微镜对多道搭接熔覆试样的表面形态和横截面质量进行了检测和定性分析,从而确定最佳的熔覆工艺参数组合:激光功率2000 W,送粉量84 g?min^-1,扫描速度5 mm?s^-1,在此参数下获得的熔覆试样具有高质量的熔覆层,无气孔和裂纹,且表面光滑。其次针对实现激光熔覆过程的自动化,对其中的激光扫描路径进行了研究。根据转子轴熔覆区域的特点提出基于等弧长插补法的扫描路径与基于等距离的“弓”字形扫描路径,研究对比表明前者更符合实际工程生产需求。最后分别建立受损转子轴、再制造转子轴的三维模型进行有限元静力学分析,得出激光熔覆的修复处理方式显著提升了转子轴的物理性能,并结合应力疲劳寿命理论利用Ncode软件对再制造转子轴进行疲劳寿命预测分析,得出的再制造寿命稳定可靠。