激光熔覆技术作为绿色再制造工程的重要技术之一,在金属零部件(如汽车发动机、轨道车辆车轮车钩、飞机发动机叶片等)的再制造中得到部分应用,然而熔覆快速工艺规划技术成为其广泛应用于绿色再制造工程的瓶颈。激光熔覆再制造是通过多层单道激光熔覆材料堆积而成,其成型的体积特征与激光熔覆几何特征关系密切,因此建立准确的激光熔覆几何特征模型是实现激光熔覆快速工艺规划的关键。本文通过对熔覆层几何特征的研究,建立了工艺参数与熔覆层几何特征的相关模型,应用所建模型对熔覆层几何形态进行控制,进而实现激光熔覆再制造快速工艺规划。文中对涉及到的关键问题及解决方法进行了深入的研究,主要包括以下几方面:(1)分析了激光熔覆过程中能量分配、光粉作用与热吸收的机理,建立了激光熔覆几何特征模型,并在模型中首次引入基体吸热有效利用率。(2)通过激光熔覆试验研究了模型的精度,同时分析了工艺参数对宏观形貌、几何特征及模型相关系数的影响规律。(3)提出了激光熔覆几何特征模型修正方法,通过二次回归正交试验与分析,修正了熔覆层几何特征模型,获得了精度较高的修正模型。(4)应用激光熔覆几何特征模型进行了激光熔覆工艺规划研究,并通过试验进行了验证,应用效果良好。通过理论建模及试验研究,表明了激光熔覆几何特征模型能够准确预测熔覆层几何形貌,以及指导激光熔覆再制造工艺规划,最终为激光熔覆技术在绿色再制造工程领域推广应用提供理论依据。