细长轴是机械行业实际生产加工中经常遇到的零件,在多个领域都应用广泛。为提高轴类零件应对各种工况的使用能力,一般情况下需要对轴类工件进行各种表面处理,以此达到硬度提高、零件疲劳强度改善等目的。激光熔覆属于表面改性技术的一种,以高效、环保等特点优势,得到越发广泛的关注和使用,也为传统机械加工向智能制造方向迈进提供了一条崭新的途径。本文以细长轴作为研究对象,从理论计算与实验检测两方面入手,对轴类零件进行分析,探究不同熔覆轨迹方式对表面涂层质量的影响。参照实际工件建立三维物理模型,进行网格划分与边界参数条件的调置,其中“生死单元”技术的应用很好的还原了整个过程。阐述了光栅式与螺旋式,单螺旋与双螺旋熔覆结果不同观测点的温度场分布规律及热循环特性,绘制观测单元的温度变化曲线,分析冷却速度和温度梯度的变化情况,确定最佳的熔覆轨迹方式。除此之外,利用大功率光纤耦合半导体激光器对细长轴进行熔覆实验,首先设计正交实验,将激光功率、扫描速度与送粉速率作为变量因素,利用极差法分析得到最佳组合作为后续研究的工艺参数标准。使用探伤剂对熔覆层外观进行探伤试验,将熔覆后工件进行切割并金属制样,分析不同条件下形成的微观组织形貌与大小,对比及评价仿真结果的可靠性。将激光熔覆对细长轴的弯曲程度影响做了进一步的仿真与实验对比探究。通过本研究,发现涂层质量在对细长轴采用螺旋式熔覆时效果更好,其中单螺旋式搭接涂层表面平整度较高,涂层内部微观组织晶粒细密匀称,涂层底部搭接处与基体形成的气孔相对多螺旋更为细小。以上研究对细长轴熔覆轨迹方式对表面改性质量的相关工作具有一定的指导意义。