宫新勇, 罗建国, 高士友, 咸士玉，胡兴志

(1.华北科技学院 机电工程学院, 北京 东燕郊 101601; 2.燕山大学 机械工程学院, 河北秦皇岛 066004; 3.长治清华机械厂, 山西 长治 046012)

0 引言

激光熔覆是20世纪80年代发展起来的一项先进制造与表面改性技术，通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使其与基材表面薄层一起熔凝，从而形成冶金结合的填料熔覆层[1-3]。该技术可用于三维实体金属零件的增材制造，还可用于具有制造缺陷、误加工损伤零件的修复再制造[4, 5]。由于具有修复精度高、对基体的热输入和热影响小、沉积材料组织性能优良、自动化程度高等优点，激光熔覆技术在航空、电力、石化、冶金、汽车、煤炭等行业高附加值零件修复方面具有广阔的发展应用前景[6, 7]，其中矿山机械中的液压支架、截齿、料斗等零部件目前在国内已取得一些成功的修复应用实例[8-10]。

受激光光斑大小(约3～5 mm)的限制，大尺寸零件通常需多道扫描来完成平面熔覆，相邻熔覆道之间必将存在搭接。本文所讨论的搭接率是指相邻熔覆道之间重合区域占单道熔覆层宽度的比例。提高搭接率能够有效提高熔覆层表面的平整度[11]，但会导致后一熔覆道的重熔区以及热影响区增大，搭接率的调整会显著影响待熔覆零件的温度分布。由于温度场决定了熔覆零件的显微组织特征、力学性能、残余应力分布等评价熔覆质量的诸多因素，而采用实验测量手段又很难获取激光熔覆物理模型完整的温度分布信息，故本文尝试建立0、1/3、1/2搭接率条件下的激光熔覆温度场数学模型，并利用ANSYS有限元分析软件进行数值模拟，对比分析其温度场特征，以期为后续的理论、工艺研究奠定基础。……