预置式激光熔覆,在激光熔覆技术发展过程中占据着重要地位,尤其在开发新型熔覆合金体系方面具有突出优势。在众多粉末预置方法中,压片预置法是一种绿色化程度很高的极具工程应用价值的粉末预置技术。但是,目前在压片预置激光熔覆工艺的实施过程中,主要通过试验和经验来确定激光加工工艺参数。因此,对压片预置激光熔覆过程进行模拟仿真,对于激光熔覆工艺参数的选择和优化具有重要意义。本文运用有限元法,采用ANSYS的参数化设计语言,在综合考虑了材料热物性参数、换热系数、相变潜热等的基础上,建立了压片预置式激光熔覆连续移动三维有限元模型,对熔覆过程中的温度场及应力场进行了模拟,重点讨论了工艺参数对温度场的影响,并在此基础上得出了工艺参数与熔池品质和激光能量利用率的关系,同时基于应力场仿真结果对裂纹的成因进行了讨论并提出了控制裂纹的措施。在有限元模型建立过程中,根据压片预置式激光熔覆的特点以及麦氏方程折算法的局限性,提出了新的折算法-等价厚度折算法。通过实验验证表明:等价厚度折算法对于压片预置式激光熔覆具有很好的适应性,仿真结果无论在深度还是宽度方向都具有较高的精度,和实验结果吻合较好。这一结果表明本文所建立的温度场计算模型是正确可靠的,可以满足工艺参数优化的要求,同时该结果也表明了等价厚度折算法具有较高的精度,可以用于压片预置式以及其它气孔率较大的预置式激光熔覆温度场的仿真。此外,在模拟仿真过程中,改变已有研究中广泛使用的采用唯一固定的激光能量利用率进行计算的思路,而是将初期仿真结果和试验结果进行对照,以实际熔池的几何形状作为模型输入还原激光熔覆温度场,进而得到熔池最高温度和激光能量利用率,并用于初期仿真结果的修正,大大降低了模拟仿真结果的误差。温度场仿真结果表明:激光功率、光斑直径和扫描速度对基体熔化层深度的影响均较为显著;光斑直径对熔覆层宽度影响非常显著,而激光功率和扫描速度对熔覆层宽度影响不大;激光功率和光斑直径对熔池最高温度的影响显著,且光斑直径影响较大,而扫描速度影响较小。工艺参数对激光能量利用率的影响则表现为:光斑直径影响最大,激光功率次之,扫描速度较小。应力场仿真结果显示:压片预置式激光熔覆最大拉应力出现在基体内部,与裂纹实际产生位置一致。