密排闭式叶轮具有封闭空腔、内流道等特征结构,在工程领域有广泛的应用。激光熔覆成形是一种快速成形技术,具有能直接成形复杂金属薄壁零件、制造流程短、材料利用率高等优点。密排分布的叶片结构流道间间隙狭窄,故存在位置干涉问题。目前针对开式叶轮激光成形工艺研究较多,但对于闭式叶轮这种封闭结构尚未有较好的激光熔覆成形方案。本文针对密排闭式叶轮中的封闭空腔、薄壁桥接,叶片间距小等结构特点,利用中空激光光内送粉技术进行熔覆成形研究。本文构建一套激光熔覆成形系统,进行单道实验研究熔覆基础工艺。结果表明熔覆层质量与离焦量、激光功率、扫描速度、激光偏转角等因素相关。激光偏转角的存在会使得熔道最高点偏离中心,在0°-30°范围内,熔覆层最高点偏移量随偏转角的增大而增大。工艺参数对熔覆层高度影响主次关系为:送粉速度、扫描速度、激光功率;对宽度的影响主次关系为:离焦量、激光功率、扫描速度。针对斜向熔覆工艺,提出了斜向分层方法,建立斜向分层熔覆高度与实际提升量关系模型。实验验证了斜向错位成形直墙的可行性,激光轴线偏转在30°以内,均能够成形垂直度较好的直墙,无明显向外侧生长的迹象。对熔覆过程中桥接成形模型进行ANSYS仿真,模拟其应力场分布情况,结果表明激光功率越高,零件残余应力越大。提出路径优化首末端能量补偿方案,以解决薄壁件首端凸起,末端凹陷的问题。在叶片成形路径中加入首尾空行程以及变速段,验证了该方案的可行性。针对整体密排闭式叶轮成形方案,提出分区域分步成形方法,对不同部分不同结构特征采用不同成形方法分步实现。采用分段跳转生长工艺,既克服了逐层堆积效率低下的不足,又克服了依次独立成形各单元间激光干涉及应力集中问题,提高了密排闭式叶轮的加工效率。采用斜向桥接工艺成形闭式叶轮轮盖结构,解决了闭式叶轮中的封盖问题。采用增减材复合工艺,对密排闭式叶轮进行精加工,最终得到的成形件表面质量良好,尺寸符合设计使用要求,轮盖与叶片熔合良好,无开裂、无缝隙。桥接结合处组织致密,晶粒大小均匀,各部分硬度分布均匀。