激光送丝熔覆技术因其材料利用率高、环境污染低、熔覆效率高等优势近年来得到广泛应用。由于丝材为刚性连续材料,熔覆过程热输入不适当时容易出现“泪滴”、“断株”形态而造成熔覆不连续。也多见扫描熔覆启停处光丝缺乏时空协调控制问题,致使初始瞬态丝材送进位置不正确而熔覆失稳,也有一次熔覆扫描结束无合适的断丝工艺而粘连,影响过程的连续性。这些同轴送丝的工艺难点致使目前国内外基于同轴送丝技术仅能成形直墙、块体等简单直立结构,尚未成功成形具有倾斜、悬垂特征的扭曲薄壁件。本文针对现有同轴送丝工艺的不足,开展了研究。通过单因素实验定性分析激光功率、扫描速度、送丝速度、离焦量对熔覆层形貌的影响,并定义单位长度送进丝材的体积吸收的能量(EVL)作为分析指标,得到三分光束同轴送丝激光熔覆最优的工艺窗口。使用神经网络与回归分析两种算法,分别建立工艺参数与熔覆层几何形貌之间映射关系的量化模型。基于定义的均方根误差(RMSE)与85%置信度下准确率(ACC85%)评价指标,发现神经网络模型在激光送丝熔覆熔覆层几何形貌预测的准确率优于二次回归模型。在对激光送丝熔覆启停问题的研究中,首先对熔覆始端稳定性的研究表明:初始丝材贴近基材能有效避免丝材过大热输入导致的“泪滴”过渡;极限扭曲角约束条件能有效避免初始瞬态能量输入滞后性导致丝材冲击熔覆层造成的熔覆失败。对末端断丝工艺的研究中提出了一种新型的“三步法”激光断丝方案,实现末端无塌陷稳定断丝,同时给出不同激光功率所需断丝时间的工艺窗口。基于ANSYS仿真软件对薄壁墙的三维成形过程热积累效应进行仿真分析,结果表明:当给定等效冷却时间往复式扫描与单向扫描产生的热积累没有显著差异,熔覆过程最高温度的标准差为32.39℃,但往复式扫描工艺更为简便。另外,随着冷却时间的增加,热积累效应并非线性降低,而是呈斜率不断降低的非线性降低。给定设计的扭曲薄壁件,基于建立的神经网络模型,以极限扭曲角与工艺窗口为约束条件,搜索出实际的加工参数。采用往复式扫描策略,结合层间冷却和“三步法”断丝工艺方案成功成形扭曲薄壁件。成形件的平均硬度为209.6HV0.2,重熔区的硬度在200HV0.2上下浮动,非重熔部分的硬度值在210HV0.2上下浮动。成形件的上部、中部和底部组织形貌均为等轴树枝晶,具有较好的力学性能。