铝合金因其成本低廉、耐蚀性、导热及导电性良好,密度小等优点已经成为近几十年被广泛应用的金属材料,中厚板铝合金在海洋、军工和航空航天等领域的使用需求也在逐年递增。但中厚板铝合金在多层多道焊时易出现气孔率高、晶粒粗大、层道间未熔合、焊缝成形效果差等问题。为了解决上述问题,本文以8 mm厚2219铝合金作为实验研究对象,采用Fronius MIG焊机,利用内置专用焊铝专家系统的一元化脉冲焊,研究外加交流纵向磁场对焊缝成形质量、焊接接头显微组织及力学性能的影响。通过宏观分析、显微组织及力学性能的检测,探究交流纵向磁场的引入对焊缝成形质量、显微组织及力学性能的影响规律并总结作用机理。采用COMSOL Multiphysics软件对磁头及试板附近磁场分布进行了模拟,在此基础上设计并制作了一套磁头结构用来与励磁电源配套使用激发磁场,确保该装置激发的磁场强度达10 m T以上可作用于焊接电弧、熔滴过渡及熔池流动。实验采用焊缝背部无垫板的两层三道对接焊接,当无外加磁场时的焊接参数确定后,采用正交试验的方法探究励磁参数对焊缝的影响,施加磁场后的焊缝形状尺寸均优于无磁场焊接。交流纵向磁场使电弧发生交变旋转,电弧热量以热对流的形式散失到保护气中,减少了对焊缝的热输入,导致熔宽和侧壁熔深增加,余高减小。由显微组织分析发现,交流纵向磁场的引入,促使粗大的柱状晶向等轴晶转变,施加磁场后的硬度与抗拉强度都有提高,焊道间的气孔和夹渣缺陷也明显减少。在5 A/60Hz磁场下,焊缝中心区的平均晶粒度较无磁场提升24.18%,晶粒尺寸减小,抗拉强度提高30.27%,断后伸长率从5%提升至10.05%,焊缝气孔数明显减少。这是由于交流纵向磁场的施加,改变了电弧形态、熔滴过渡并且带动了液态熔池内部的搅拌与流体之间的冲刷作用,促进了气体的逸出,细化了焊缝晶粒组织,获得了良好的焊缝性能。