冷作模具工作时不断与被加工材料表面摩擦,承受很大的压力或冲击力,经常容易出现失效,以至报废。激光熔覆作为一种表面修复技术具有热影响区小、稀释率低、工艺易于实现自动化等优点,将其应用于具有凹曲面的模具修复,具有巨大的经济价值和较大的理论价值。首先,针对镍基合金粉末在Cr12冷作模具钢上的激光熔覆工艺,依次进行单因素变量试验和正交试验。结果表明:在Cr12钢上激光熔覆镍基合金粉末的工艺参数为激光功率1 500 W、扫描速度2 mm/s、转速10 r/min、载气6 L/min、离焦量+2 mm。其次,针对镍基合金粉末激光熔覆易开裂的问题,利用ANSYS对多道搭接熔覆层的温度场和应力场进行数值模拟,在此基础上进行多道熔覆搭接率优化试验以及多层熔覆工艺参数优化试验。结果表明:多道多层的激光熔覆工艺参数为搭接率1/2,第一层熔覆功率1 300 W,第二层熔覆功率1 100 W。然后,针对凹曲面激光熔覆成形,对具有凹曲面的Cr12冷作模具钢进行熔覆路径规划试验。结果表明:单层修复试验中从曲面的低端向高端沿Y轴方向做“之”字形扫描,得到的熔覆效果最好,多层修复试验中第二层的起点与第一层的起点偏移1.5 mm的熔覆成形效果好。最后,针对激光熔覆镍基合金粉末成形的修复层进行了显微组织分析、硬度检测和摩擦磨损试验。结果表明:熔覆层与基体实现了良好的冶金结合,组织为致密的树枝晶,硬度分布在390~540 HV范围内;通过磨损试验测得熔覆层与工作状态下的Cr12冷作模具磨损量分别为23.33 mg、21.66 mg。