针对小模数齿轮齿面进行激光熔覆修复时容易出现熔覆缺陷、影响修复质量的问题, 通过采用TRIZ理论中的冲突解决原理, 对小模数齿轮激光加工的设备及工艺制备流程进行归纳分析, 得到对应的创新工艺方法和优化路线。通过评估模型选择最佳的创新原理, 最终采用物理矛盾的解决思路, 将光束能量进行有效分配, 将原有的单道光束改为多道光束, 针对不同部位施加不同能量密度的光束, 有效改善高斯光源特性。通过单一变量法试验验证得到, 在双道直径1 mm光斑下的激光熔覆涂层中晶状奥氏体析出较少, 粒状渗碳体析出较多, 涂层的硬度和耐磨性比单道激光熔覆更高, 齿面具有更高的抗胶合、抗点蚀和抗磨损能力, 满足修复后齿轮齿面工艺强度要求。

采用连续光纤激光器在小模数齿轮齿面制备1 mm厚的Ni60合金涂层,针对小模数齿顶较薄以及单道激光在齿轮中部能量过于集中易造成熔覆缺陷的原因进行分析,提出了采用双道激光在小模数齿面制备镍基合金涂层的方法,在保证激光总输入能量不变的条件下,将原有单束激光的能量按一定的能量配比方案分配到两个小光斑上,依次加工齿轮的齿顶和齿底。结果表明:采用双道1 mm 光斑按4∶6能量配比方案不仅减小了齿顶的烧蚀,还解决了齿轮中部能量过于集中的问题,涂层的稀释率显著降低,组织中含Fe、Ni的晶状奥氏体析出较少,富含Cr的粒状渗碳体析出较多,熔覆层组织整体的耐磨性和强度都优于单道激光熔覆层。双道激光熔覆工艺可显著提升小模数齿轮齿面镍基合金涂层的质量。