针对42Cr Mo钢熔覆层加工,本文提出面向少余量加工的多道激光熔覆工艺与方法,采用理论分析、有限元仿真及实验法对所提出的工艺进行分析与验证。通过建立单道激光熔覆过程熔覆层温度变化理论模型,获取熔覆层温度变化趋势,利用有限元仿真软件计算多道熔覆过程中熔覆层的温度,通过热力耦合计算熔覆层的残余应力分布。进行不同搭接率的多道熔覆实验,并对制备的熔覆层进行宏观形貌、微观形貌、元素分布和显微硬度及摩擦磨损的研究分析,探讨搭接率对熔覆层性能的影响规律。利用剥层法对熔覆层进行加工,探究不同搭接率下熔覆层的最小加工量,并利用盲孔法测量熔覆层的残余应力。本文首先建立单道激光熔覆热源模型及熔覆层温升解析模型,并将所建立的热源模型应用到多道激光熔覆有限元仿真过程。通过有限元软件ANSYS进行多道熔覆下不同搭接率的熔覆层仿真研究,探讨不同搭接率下熔覆层中温度变化规律,将计算出的温度结果进行热力耦合得到不同搭接率下熔覆层的残余应力分布,进而探讨熔覆层中最小残余应力出现的位置。仿真结果表明随着搭接率的增加,熔覆层的温度逐渐升高。熔覆层中残余应力主要集中分布在基体与熔覆层结合处的两侧,50%搭接率下熔覆层的残余应力最小,并且最小值的位置距离熔覆层表面0.2mm。进行多道激光熔覆实验,粉末选择Fe基粉末,基体材料选择42Cr Mo钢。选取在激光功率1500W,光斑直径5mm,扫描速度5mm/s工艺参数下分别进行30%、40%、50%、60%、70%搭接率的熔覆实验。对不同搭接率下的熔覆层进行宏观形貌、微观形貌、显微硬度、摩擦磨损、元素分布的检测,研究搭接率对熔覆层组织与性能的影响规律。实验结果表明:随着搭接率的增加,熔覆层面积逐渐减小,晶粒逐渐细化,元素分布逐渐趋向均匀。同时,随着搭接率的增加,显微硬度呈逐渐上升的趋势,摩擦系数下降。当搭接率超过50%时,摩擦系数又呈上升趋势,并且熔覆层出现气孔等缺陷。综合考虑50%搭接率下熔覆层的性能较好,具有较高的显微硬度和耐磨性。利用几何模型计算熔覆层的理论加工量,然后利用剥层法对熔覆层进行磨削加工,得到实际加工量,分析实际加工量与理论加工量产生偏差的原因,并利用盲孔法对熔覆层中的残余应力进行测量。结果表明:由于温度、光斑直径以及表面张力的影响,熔覆层的表面形貌呈现波浪状,并不平整。实际的去除量小于理论去除量,并且残余应力的测定结果与仿真结果较为吻合。利用综合加权法计算了最适合加工的熔覆层搭接率,得到50%搭接率下熔覆层最适合进行后续加工。