液压支架是保证煤矿安全、高效生产的关键设备,配置有大量的不同功能用途和不同规格型式的液压缸。液压缸活塞杆表面必须进行表面强化以保证工作可靠性和提高使用寿命。传统的表面处理工艺是电镀,由于电镀过程产生的环境污染问题,当前一越来越多地被激光熔覆等新工艺所取代。激光熔覆是一种热熔焊方法,受热变形的影响一般适用于厚壁缸体和小长径比的活塞杆件。为了探索一种适合于大长径比杆件(细长杆)表面强化且绿色环保的工艺技术,提高此类杆件表面强化层的结合强度及耐磨、耐腐蚀性,并避免在表面强化过程中因热输入量过大而导致热变形的情况发生,本文采用脉冲氩弧熔覆技术在27SiMn为基体的大长径比杆件(细长杆)上熔覆316不锈钢,研究不同工艺参数对熔覆层性能的影响并预测最优工艺参数组合,同时对熔覆过程的温度场进行了数值模拟。幅值电流、占空比、脉冲频率是脉冲氩弧熔覆技术的三个主要工艺参数。首先按单因素变量制备样件,通过测量、金相试验、显微硬度测试和中性盐雾试验,分别研究三个工艺参数的变化对熔覆层的外形尺寸、微观组织、硬度及耐腐蚀性的影响。然后,利用正交试验法以幅值电流、占空比、脉冲频率为影响因素,以熔覆层的宽度、厚度、硬度和耐腐蚀性为考察指标,进行了三因素、三水平的正交试验,通过矩阵分析法得出了各工艺参数的影响主次顺序和最优工艺参数组合。对熔覆过程的温度场进行数值模拟,分析了熔覆过程温度场的分布特点和变化规律,研究了温度场分布对微观组织凝固过程的影响。分析、试验结果表明,相对于基体材料,熔覆层的硬度和耐腐蚀性均得到了大幅的提高;工艺参数对熔覆层性能的影响大小依次为脉冲频率、幅值电流和占空比,最优工艺参数组合为:脉冲频率15Hz,幅值电流250A,占空比37.5%;仿真结果表明,温度场的分布能够直接影响微观组织的凝固过程。