随着焊接技术在工业生产中的广泛应用,生产厂家为了提高市场竞争力,越来越强调降低成本,提高生产率。在焊接过程中引入磁场控制成为一种正在发展的先进的焊接技术。焊接电弧作为等离子体,具有优良的导电性,利用外加磁场可以改变电弧的形态和运动特性,影响焊缝熔池和熔滴过渡形式,从而改善焊接工艺,提高焊接生产率。利用外加磁场控制焊接过程,其磁控装置具有附加装置简单,投入成本低、耗能少等特点。本文采用的磁场装置为间歇交变纵向磁场,包括激磁电源和磁头装置两部分。磁头装置采用与焊丝同轴对称的方式设计,根据纵向磁场的分布特征以及对焊接工艺和抗外部干扰的要求,本文所设计的磁头绝缘,冷却,密封设计避免了焊接过程中外界因素对磁场的干扰;磁头整体的小型化使该装置可以实现多种形式的焊接工艺。采用有限元分析方法,对外加纵向磁场的分布进行仿真和计算。分析了激磁电流对磁场分布及强度的影响。激磁线圈结构形状不变的情况下,激磁电流只能改变磁场强度的大小,不改变磁场分布形态。将纵向磁场应用于TIG/MIG焊接电弧,利用高速摄像技术研究激磁电流、磁场频率对熔滴过渡及焊接电弧运动特征的影响规律,并分析了这些磁场参数改变熔滴及电弧运动行为的原因。采用外加纵向磁场焊接技术对铝合金进行MIG焊接,研究外加纵向磁场对铝合金焊缝金属组织及性能的影响。试验结果表明:外加纵向磁场作用下,焊缝表面成形良好、焊缝组织得到明显细化,同时发现铝合金焊缝各项力学性能在适当匹配参数的纵向磁场作用下得到不同程度的提高。