目前常规的高压喷油泵凸轮轴多采用低碳合金钢(20CrMnTi/Mo)经渗碳淬火工艺加工制造,但随着发动机功率的提高,体积的进一步的减小,喷油泵中凸轮轴的工作压力逐渐在增大。在较短的服役周期内,凸轮轴与滚轮的接触面容易出现过度磨损以及疲劳点蚀或剥落等现象,影响喷油泵的正常工作。本文采用高功率CO2激光器、四轴联动数控机床及自动送粉装置研究了高压油泵凸轮轴激光熔覆制备高硬度耐磨梯度涂层工艺。论文的主要研究内容如下:(1)设计了梯度涂层的工艺方案,并对各梯度层的激光熔覆工艺参数进行了正交试验优化,梯度各层优化后工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉量)的分别为:底层1800W,280mm/min,0.6r/min。过渡层280mm/min,0.7r/min。耐磨层2100W,280mm/min,0.6r/min。(2)提出了凸轮轴激光熔覆轨迹控制方法,并建立相应的数学模型。采用该控制方法完成了梯度熔覆层的制备,试验结果表明激光熔覆层厚度均匀,无裂纹、气孔产生。(3)采用光学显微镜,扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度测试仪对激光熔覆层进行了微观分析,结果表明:熔覆层与基体实现良好的冶金结合,交界处形成了明显“白亮带”;梯度熔覆层主要由γ-Co、(Ni,Fe)固溶体、CoCX、Cr7C3、M23C6等相组成;梯度涂层显微硬度从表面至基体表现为连续降低,过渡性良好而没有呈现出明显的台阶状。整个耐磨层的平均显微硬度达690HV,约为基体硬度的3倍左右。表层0.6mm深度以内的硬度均为720HV(HRC61)以上,熔覆层的硬度能够满足凸轮表面的性能要求。