激光熔覆作为一种先进的表面处理技术被广泛应用于各类复杂零部件的修复及表面改性等领域。目前,关于激光熔覆技术的应用主要集中在对水平基体的研究,然而,实际待修复的零件表面在修复时往往因形状复杂而与激光头发生干涉,导致修复难以实现。齿轮轮齿由于其结构特性造成采用常规熔覆工艺修复后的齿面形状精度难以保证。针对以上问题,研究倾斜基体上的单道熔覆层形貌和多道熔覆层的表面质量,并由此提出齿轮齿面的熔覆方案。具体的研究方法及结果如下:基于对倾斜基体上光斑功率密度分布和光粉耦合导致的激光能量衰减的研究,根据能量和质量守恒原则建立了倾斜基体上熔覆层宽度和高度的解析模型,并通过单因素试验对该模型进行了验证。探究了工艺参数和基体倾斜角度对熔覆层形貌的影响。结果表明,倾斜基体上的熔覆层宽度主要受激光功率的影响,高度主要受扫描速度和送粉率的影响。当工艺参数恒定时,熔覆层宽度随基体倾斜角度的增大而增大,高度随基体倾斜角度的增大而减小。分别改变基体倾斜角度和扫描路径在倾斜基体上进行多道熔覆搭接试验,探究二者对倾斜基体上多道熔覆层表面质量的影响。试验结果表明,随着基体倾斜角度的增大,多道熔覆层的表面平整程度也随之提高,但过大的倾角会引起熔覆层的表面缺陷。扫描路径会影响熔覆过程中的热输入和热扩散,使沿基体下坡方向搭接出的熔覆层稀释率大于沿基体上坡方向搭接出的熔覆层稀释率。当搭接方向一致时,往复扫描相比于单向扫描出的熔覆层表面平整程度更高,而当扫描方法固定时,沿基体下坡方向搭接出的熔覆层表面平整程度更高。单个轮齿齿面的熔覆以分段的形式进行,其中,通过建立渐开线的直角坐标方程来确定熔覆时渐开线上任意点的位置,完成渐开线齿廓的多道熔覆搭接。完整齿轮在进行熔覆时采用跳齿扫描结合适当的分齿数的方法可使熔覆时的热量均匀分布,避免热量积累产生轮齿变形。使用不同的工艺参数组合对待修复齿轮进行熔覆试验,结果表明,熔覆后的齿面轮廓与原始轮廓较为接近,且表面平整程度较高。