磁场辅助焊接技术是近年发展起来的一种新技术,辅助磁场能够搅拌熔池,可以减少焊缝中化学成分的偏析,调控焊缝显微组织,并抑制裂纹产生。国内外学者对磁场辅助电弧焊接和CO2激光焊接进行了系统的研究,但针对磁场辅助光纤激光焊接的研究鲜有报导。本文以不锈钢和铝合金作为研究对象,通过在工件旁边放置永磁体加入纵向或横向磁场,分析了外加常磁场对激光焊接以及激光热丝焊工艺的影响。研究了不同磁场条件下焊缝外观形貌、接头形状以及焊缝显微组织的变化规律。发现小于100mT的磁场对不锈钢接头形状及微观组织没有明显影响。磁场增大到380mT时,不锈钢非熔透焊缝接头熔宽减小,而熔深增大19.7%;熔透焊缝的底部熔宽增大40%,接头形状由单头束腰型变为双头束腰型。试验还发现磁场的极性和方向对不锈钢激光焊接过程和形貌没有显著影响,磁场的加入能使焊缝中出现“半熔化区”。辅助磁场还能增加不锈钢焊缝边缘的“晶须”数量,导致不锈钢和铝合金焊缝熔合线变得较为模糊。分析了磁场对激光热丝焊的影响,揭示了磁场对焊缝外观、接头成形及微观组织的影响规律。激光热丝焊中,磁场能使焊缝外观形貌更加均匀稳定,而接头熔宽会随磁场的方向和极性的改变而变化。磁场能使热丝焊缝的熔合线变得模糊,增加不锈钢焊缝中胞状晶的数量。磁场作用下的热丝焊熔池中,液态金属运动主要受到电磁驱动力和安培力的作用,前者能促使液态金属向下的流动,后者能决定焊缝横截面形状,安培力的大小及方向容易受电流和磁场影响。磁场和电流一定时,产生的安培力对铝合金熔池的影响更加显著。采用高速摄像探索了磁场对激光焊接熔池的影响,揭示了磁场对激光焊接过程的作用机理。发现磁感应强度对焊接熔池动态行为影响最明显,磁场的极性及方向对熔池流动基本没有影响。280mT纵向磁场下,铝合金熔池中液态金属产生剧烈震荡,熔池的面积明显增大,而不锈钢熔池面积在加入磁场后变小,熔池变得更加稳定。焊接热输入越大,磁场的作用更加明显。磁场作用下熔池中产生的洛伦兹力能改变液态金属的流动。不锈钢熔池中洛伦兹力相对较小,能抑制小孔前沿的液态金属的向后流动,使热量集中在小孔前方,从而使焊缝熔深增大;铝合金熔池中洛伦兹力较大从而促使液态金属剧烈震荡。