激光熔覆快速成型LCRM(Laser Cladding Rapid Manufacturing)是激光熔覆技术与快速成型技术的结合,它综合了激光熔覆与快速成型技术的优点,成为目前先进制造技术的一个重要研究方向。目前激光熔覆成型过程中光粉耦合所采用的聚焦光源为实心光,而送粉方式多为多粉管光外侧向包围同轴送粉。光外侧向送粉成型有许多不足之处,由于激光束与粉末空间几何耦合性差,造成成型件表面粗糙,热耦合效率低,特别是成型薄壁高层高精度的零件比较困难,金属粉末利用率特别低。本文采用一种新的空心光光内同轴送粉成型工艺,重点对光内送粉激光熔覆层表面平整度以及变截面复杂零件的堆积进行了实验研究。对现有光内同轴送粉喷头中的粉末喷嘴进行了改进设计。新型喷嘴在水平方向和垂直方向均可以根据需要进行调节,使光粉对中度和耦合效果达到最佳,同时可促使粉末利用率和激光能量利用率得到进一步的提升。新型喷嘴粉末飞溅减少,减小了环境污染,熔覆件的内外壁附着粉末颗粒减少,熔覆层质量有了更好的保证。利用环形激光光内同轴送粉喷头进行了单道实验。研究了在环形激光作用下激光功率、扫描速度、送粉速率、光斑直径等工艺参数对成型尺寸、形貌、硬度、显微组织的影响。为了获得平整度较好的熔覆层,改变离焦量进行了多次单道试验,结果表明:要获得较平整的熔覆层,光斑直径最好大于粉斑直径,且使熔池能量尽量均匀分布。基于单道扫描的优化参数,成功完成了多道搭接、高层较复杂零件的堆积.对变截面三维零件进行了分析测试,其内部组织致密,硬度均匀且远大于基体的硬度,表面粗糙度良好。体现了改进后的光内同轴送粉装置的优越性。