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内孔表面激光熔敷是一种新型材料表面强化技术。由于内孔空间的限制，激光熔敷加工头的设计相比于普通表面熔敷有其特殊性及难点，光路系统、熔敷粉末输送系统等必须满足内孔表面熔敷的空间环境要求。目前国内还没有内孔表面激光熔敷加工头方面的相关研究报道。应内孔表面激光熔敷工程的需求，本文研究并开发了内孔表面激光熔敷加工头及内孔表面激光熔敷技术。研究开发的内孔表面激光熔敷加工头主体结构包括激光光路系统、水冷系统、送粉系统、气路系统等。采用模块化的结构设计，分为准直模块、聚焦模块、激光转折模块等。光路系统中设计有调节装置用于满足加工头光路调整的要求。激光采用光纤激光器，激光波长为1070nm。基于内孔表面激光熔敷加工头的光路特殊性，光路传输系统结构采用伽利略倒置光学传输系统，其准直镜焦距为125mm、聚焦镜焦距为300mm。激光熔敷加工头模块中加入保护气气路、送粉气气路及冷却水路。内孔表面激光熔敷加工头伸入内孔熔敷合金粉末，本体高度61mm，离焦量+35mm,可熔敷直径≥130mm、深度≤1000mm以内的内孔表面。内孔表面激光熔敷加工头额定激光功率4.0kW，可连续熔敷加工4小时。采用研制的内孔表面激光熔敷加工头在SUS304不锈钢表面进行Co基合金+WC粉末的熔敷。激光功率在4.0kW以内时，随着激光功率的增大，熔敷层的显微硬度呈先增大后减小的趋势。激光功率在2.0kW时，熔敷层表面粗糙，粉末材料有未完全融合的情况。激光功率4.0kW时，熔敷层得到过量的热输入，WC颗粒烧蚀严重，组织内气孔裂纹缺陷较多。随着WC含量的增大，熔敷层的稀释率增大，当WC含量为30wt%时，熔敷层的耐磨损性能最好，当WC超过30wt%后，随着WC含量的增加，熔敷层的耐磨性降低。获得良好熔敷层性能的最佳熔敷参数为激光功率3.0kW，WC质量分数30wt%、离焦量+35mm、熔敷速度550mm/min、送粉量22g/min、保护气流量20L/min、送粉器流量7L/min。