变壁厚零件在能源发电、船舶运输和石油钻采等行业广泛应用,此类零件的修复也越加重要,变壁厚零件在修复过程中容易受到温度的影响而发生变形,影响零件使用精度,普通的修复技术无法满足修复要求,激光熔覆技术在现如今的绿色再制造和零件修复领域中优势明显,修复薄壁零件或变壁厚零件时不易使其发生变形。但是激光熔覆变壁厚零件的工艺还没有一种统一标准,缺乏相对应的理论基础,很难得到变壁厚零件激光熔覆时温度场和应力场的分布规律,难以从理论上支持变壁厚零件的激光熔覆工艺。本文选取一种对温度比较敏感的铜基变壁厚圆管作为研究对象,从理论层面分析了变壁厚零件激光熔覆过程,使用ANSYS有限元软件对变壁厚零件中的变壁厚铜管激光熔覆温度场和应力场进行模拟仿真,分析研究了铜基变壁厚零件激光吸收率问题,在使用ANSYS有限元软件建立其温度场模型过程中,提出了一种新的变激光吸收率温度场有限元模型,利用有限元模型对零件的薄壁和厚壁区域激光熔覆温度场分别求解,分析了不同壁厚区域的激光熔覆温度场模型求解结果。为了验证变壁厚铜管激光熔覆温度场模型,设计了对应的温度场实验。实验中为了固定热电偶的热电极,设计制作了一种新型卡具。本文选择使用热电偶来实时监测实际熔覆时的温度,分析对比实验中得到的温度数据和温度场模型中的温度数据,得出变壁厚铜管激光熔覆温度场模型正确可靠,模拟结果符合实际情况。根据变壁厚铜管温度场模型求解结果建立了变壁厚铜管应力场模型,参考相同条件下的温度场分布,薄壁区域熔覆层温度对周围区域的影响范围较大,熔池温度要高于厚壁区域,局部温度分布要比厚壁区域均匀,薄壁区域应力集中程度低于厚壁区域,应力平均值比厚壁区域小。但是温度的升高导致材料屈服极限下降,容易产生变形。提出了两种变壁厚铜管激光熔覆工艺方案,研究了变壁厚铜管激光熔覆工艺对其温度场的影响,对比了两种不同熔覆工艺的变壁厚铜管激光熔覆温度场分布,选择符合变壁厚铜管激光熔覆要求的工艺方案进行应力研究。为了说明变壁厚铜管激光熔覆工艺对熔覆质量有重要影响,使用前面研究得出的工艺参数,对变壁厚铜管进行实际激光熔覆,采用的熔覆工艺为:先跳次熔覆两端薄壁区域,再连续熔覆中间厚壁区域。变壁厚铜管激光熔覆工艺参数为:预热温度为300摄氏度左右,激光功率2KW,扫描速度0.01m/s,送粉率35%。观察了熔覆后铜管样块的显微金相,发现熔覆层和零件基体冶金结合,测量了显微硬度,得到零件表面硬度被大幅度提高,变壁厚铜管激光熔覆的熔覆结果符合熔覆要求,说明了变壁厚零件激光熔覆工艺对熔覆质量有着重要影响。