在激光熔覆工艺中,送丝熔覆相较于送粉熔覆,具有材料利用率高、成本低、受空间环境影响小、几乎不产生污染物等优势,拥有很好的发展前景。在送丝熔覆研究中,现有研究大部分采用了单光束熔覆;而在实体堆积熔覆过程中,大部分研究集中在薄壁结构件的堆积。本文基于自主研制的新型三光束光内送丝喷头,对多道多层送丝实体堆积成形工艺开展研究。使用实验室自主研发的三光束光内送丝熔覆喷头,研究了熔覆过程光丝耦合特征,得到不同光丝耦合方式下丝材进入熔池的过渡形式。建立了三光束光源的热源模型,并利用ANSYS软件进行熔池温度场的仿真与分析,采用温度测试仪对熔池温度进行检测,并与仿真数据进行对比,验证了仿真模型的合理性。结合温度场仿真、单因素实验和正交实验,研究了基础工艺参数对熔覆层形貌及稀释区的影响,分别得到离焦量、激光功率、扫描速度、扫描方向和送丝速度对熔覆层的宽高及稀释区形貌的影响。结果表明:各工艺参数对熔覆层的宽高均有所影响,其中离焦量和扫描方向对熔覆层稀释区影响较大。当离焦量增大时,熔覆层稀释区将由V形逐渐变为W形;当扫描方向改变时,熔覆层稀释区最大熔深位置将发生改变。研究了搭接率对熔覆层的尺寸、表面平整度的影响,搭接率在30%时,能够得到较为平整的搭接熔覆层表面。利用ANSYS软件对单层多道搭接及多层多道堆积熔覆层的温度场进行了仿真分析,对其温度、温度梯度及温度变化速率的变化规律进行分析总结,结果表明:熔覆层中部熔池温度随着熔覆过程的进行不断上升;熔覆层z方向的温度梯度数值最大,因此在z方向上更容易出现裂纹;第一道熔覆时的温度变化速率要高于后续熔覆过程。针对多道搭接多层堆积实体成形进行了扫描路径的规划,根据三光束光内送丝熔覆的特点选择了扫描路径,并利用优化后的参数进行了实体成形实验。对成形实体进行了表面平整度、显微组织、显微硬度及拉伸强度的分析。结果表明:沿长边及沿短边扫描得到的实体表面平整度较为接近,熔覆层内部硬度有所波动,但总体上分布较为均匀,成形件纵向上的抗拉强度、屈服强度及延伸率均高于横向,表现出一定的各向异性,拉伸件断裂方式为韧性断裂。采用本研究得出的模型和优化工艺,可预测三光束光内送丝熔覆的熔覆层形貌特征,稳定工艺过程,堆积多道搭接多层堆积实体件,为新型三光束熔覆工艺及喷头的应用提供技术支持。