激光熔覆技术应用于再制造领域是一种技术革新,是对传统加工方法的突破,激光熔覆技术本身有着节约成本、降低能耗、加工灵活性高、绿色制造等优点,应用于再制造领域它的优势还体现在制造周期短,在突发状况下优势非常明显。齿轮作为机械传动主要零件之一,对齿轮再制造的研究就很有实际意义。本文着重研究高硬度齿轮—基体为20CrMnTi,激光熔覆的工艺研究,依据材料的热膨胀系数、硬度、弹性模量和熔点的要求,比较了铁基、镍基金属粉末的前提下,选用了镍基Ni60金属粉末为实验材料。本文对预置式和送粉式两种常用的激光熔覆的方法进行对比,优选同轴送粉加工方法,采用的是激光近净成形(LENS)的原理进行实验。主要工作及结果如下:(1)对齿轮进行力学分析和Ansys仿真,研究工作齿轮的摩擦力、应力、变形情况,提出更佳的激光熔覆方案,同时对激光熔覆的熔覆层面积、熔池面积、稀释率进行理论推导,得出理论模型。(2)进行单因素实验,对影响熔覆效果的载气量Q、激光功率P、粉盘转速VP、扫描速度Vs进行大范围的参数粗选,综合稀释率在20%-30%,宽高比大于2和熔覆层的微观截面形貌等因素进行优选,每组参数优选出3个水平,进行三水平四因素正交实验,因为要综合多因素,采用L18(37)正交表进行实验。根据实验数据做极差分析,找出主要因素和次要因素。考虑到实验参数可能存在交互作用,进行了全因素的交互实验,并验证交互作用是否存在及交互作用是否明显,在考虑主要交互作用的基础上进行参数优选,最终参数优选为载气量Q=7.5L/min,扫描速度Vs=9.5mm/s,粉盘转速Vp=0.6r/min,功率 P=370W。(3)进行多层多道参数优选,根据理论计算得出横向搭接和纵向搭接的参数范围,再根据计算结果上下浮动取相应参数进行实验验证和比较,综合考虑微观形貌和参数要求,横向搭接率中心距D1=1.1mm,纵向搭接的提升量△Z=0.3mm。搭接方式考虑了热搭接、冷搭接、优化冷搭接进行实验参数对比,根据表面平整度和组织形貌选用热搭接。扫描方式考虑同向扫描和异向扫描两种方案,同向扫描表面不平整,两端突起和塌陷比异向扫描严重,优选异向扫描方式。(4)进行齿轮再制造实验,首先用Robort Art软件做出齿形路径,再用优选参数进行激光熔覆,在熔覆过程中因为材料和基体的硬度都很大出现了熔覆层和基体开裂的现象,提出了五种实验方案,进行了激光熔覆,选出最佳方案,熔覆破损齿轮,再进行齿轮的加工。最后对熔覆的齿轮样件进行打磨、抛光、腐蚀观察内部组织和形貌并进行分析,再检验齿轮的硬度是否满足使用要求。