采用恰当的方法对在服役或制造过程中失效的模具进行修复或再制造,不但可以延长模具的使用寿命、降低企业成本,还能避免资源浪费。本文采用控制单一变量试验方案,利用激光熔覆技术在W6Mo5Cr4V2模具钢表面分别制备了Fe基熔覆层和TiC陶瓷颗粒增强Fe基熔覆层,研究了激光功率、扫描速度、搭接率和陶瓷含量对熔覆层的宏观成形性、几何形状参数、微观组织形貌、物相构成以及力学性能的影响;基于Archard磨损模型,利用Deform-3D软件对汽车万向节轴套冷挤压成形中的零件应力应变情况、凸模磨损情况进行了数值模拟分析,并结合数值模拟分析结果对实际失效的凸模零件进行了激光熔覆修复。获得的主要研究结论如下:扫描速度保持V=9mm/s不变,激光功率依次按1.5kW、2kW、3kW、4kW增大时,Fe基熔覆层的几何形状参数(宽度、基材熔化深度和稀释率)变大,熔覆层显微组织由细小的树枝晶向粗大树枝晶转变,晶体生长方向性变强,XRD衍射峰位逐渐增多变强,主要物相为由α-Fe、FeNi组成。激光功率保持3kW不变,扫描速度依次按3mm/s、6mm/s、9mm/s、12mm/s增大时,Fe基熔覆层的几何形状参数变小,熔覆层显微组织由粗大的柱状树枝晶向细小树枝晶转变,晶体方向性变差,XRD的衍射峰位变少变弱。Fe基熔覆涂层的平均微区硬度是基体(550HV0.2)的1.5倍左右;且平均硬度值随激光功率的增加而减小,随扫描速度的增加先增大后减小。相比于15%和45%,以30%的搭接率做大面积激光熔覆的效果较好。TiC增强Fe基熔覆层主要由网状结构的Ni CrFe,固溶了Cr、Ni、Ti、C的α-Fe灰色组织以及弥散分布于枝晶间的TiC颗粒组成,且随着TiC含量的增加,熔覆层成形性变差,内部枝晶连续性降低,组织趋向碎化。由于细晶强化和陶瓷颗粒的弥散强化作用,随着TiC含量的增多,熔覆层的平均硬度增大,最大可达1100HV0.2。熔覆层的耐磨性随TiC含量的增多先变强后变差,磨损机理由粘着磨损向磨粒磨损转变。基于Deform-3D软件进行相关数值的模拟结果显示,万向节轴套凸模在挤压成形过程中磨损最为严重的部位出现在凸模工作面端部边缘上,达到1.5×10-5mm,凸模工作面端部侧面部位的磨损程度次之,而其它部位没有发生较为剧烈的磨损,这与实际生产中凸模的磨损情况保持一致。在凸模的失效部位预置TiC增强Fe基合金粉末,以激光功率P=3kW、扫描速率V=9mm/s、搭接率?=30%的工艺参数组合对其进行激光熔覆处理,机加工后,显示模具修复效果良好,激光熔覆修复失效模具有较高可行性。