激光-电弧复合焊接既具备激光焊和电弧焊的优势,又能弥补二者的不足,已经发展成为一种应用广泛的焊接方法。但激光-电弧复合焊接头的结构尺寸及焊缝组织往往存在非均匀性问题,严重影响接头的使用性能。而交变磁场能起到搅拌熔池,调控焊缝组织和性能的作用,有望改善激光-电弧复合焊接头的非均匀性问题,提高接头质量。因此,本文针对6 mm厚的316不锈钢,开展交变磁场辅助激光-电弧复合焊接过程物理机制及接头组织性能的研究。首先,通过设计堆焊试验,使用高速摄像、光谱仪及电流电压采集装置对不同交变磁场强度下的电弧形态、熔池表面流动、等离子体温度和密度及电流电压信号进行监测和分析。结果发现:交变磁场改变了电弧内带电粒子的受力情况,使电弧“压缩态”更加明显且持续时间增长,在大磁场强度下,电弧出现摆动行为特征。交变磁场使电弧内等离子温度和密度在小磁场强度下减小,而在大磁场强度下增大。焊接电流电压波形由于交变磁场变的更加波动且周期延长。交变磁场在熔池内部产生涡流效应使熔池表面有外扩的趋势且波动性更加剧烈。然后,对不同交变磁场强度下接头的焊缝成形、截面形貌及焊缝微观组织进行观察发现:交变磁场使焊道表面波纹状特征愈加明显,焊缝整体出现下移,焊缝电弧区和激光区的形状尺寸差异性降低。另外,铁素体中Cr元素随着磁场强度的增加而增加,且两区的Cr元素含量差异逐渐减小。交变磁场使电弧区焊缝平均晶粒尺寸减小,激光区焊缝的增加,导致焊缝两区晶粒尺寸差降低。交变磁场显著增大焊缝中大角度晶界占比和降低铁素体含量,铁素体在焊缝两区分布更加均匀。最后,对不同磁场强度的整体接头及分区焊缝的硬度、拉伸、弯曲、低温冲击及电化学腐蚀性能进行比较分析。交变磁场显著提高接头焊缝的硬度、拉伸、弯曲、低温冲击及抗腐蚀性能。整体接头的拉伸强度在磁场强度为30 mT时最大,相比无磁场时提高了10.3%;弯曲性能在磁场强度为60 mT时,正弯和背弯的可承受最大载荷分别提高5.8%和13.0%;低温冲击吸收功最大可达74 J,提高了29.8%;接头焊缝的钝化区间和容抗弧半径显著增大,接头焊缝耐腐蚀性提高。交变磁场显著改善接头焊缝力学性能的非均匀性。其中焊缝纵向硬度随着磁场强度的增加分布更加均匀,交变磁场使焊缝两区的拉伸强度和低温冲击功差值减小。另外,接头的正弯和背弯最大承受载荷差值在磁场强度为60 mT时仅差40 N。