激光熔覆快速成形技术是先进制造技术的一个重要研究方向,本研究针对现有激光光外侧向送丝熔覆成形和焊接中的不足,提出了一种新型的环形激光光内同轴送丝熔覆及成形工艺,设计了一套新型的激光熔覆送丝装置,研制了一套新型的光内同轴送丝喷头,丝材沿激光束中心线的同轴输送,送丝管与同轴喷头实现一体化,根本上改变了传统上丝材与激光束倾斜耦合的方式。对环形激光束的能量分布进行了研究,建立了在扫描线宽方向上激光功率分布模型。对同轴输送金属丝的熔化过程进行了分析,确立了光内同轴送丝激光熔覆的两个熔化模型——熔滴模型和熔池模型。研究了环形激光束对金属丝作用的能量关系,并据此得到光内同轴送丝熔覆时金属丝的最大输送速度。分析熔池内流体流动驱动力,讨论其对激光熔覆质量的影响。利用新型光内同轴送丝装置进行单层直线扫描熔覆实验,研究各工艺参数对熔覆层质量的影响,同时找出最佳的熔覆工艺参数,为后续试验提供依据。选用最佳参数进行多层堆积、多道搭接和扫描方向性实验。试验表明:激光光内同轴送丝熔覆克服了侧向送丝由于金属丝和激光束位置相对偏斜带来的方向性问题,光丝耦合性好,为丝材熔覆进行曲面或三维加工提供了可能;激光扫描线间距对成型件表面精度产生重要的影响,当处于W<D/2 (W为激光扫描间距,D为光斑直径)的一定范围内时,激光能量的分布基本上是均匀的,这样就可以保证成型工件表面各个区域的熔覆厚度保持一致。试件的显微组织和显微硬度分析表明:单道扫描线组织致密,晶粒细小,显微硬度值分布均匀;多道搭接的熔覆层搭接区组织与非搭接区有明显的不同,但硬度分布均匀。