铝及铝合金激光焊接存在着焊接过程不稳定性、焊缝成形差、焊接气孔多(小孔型气孔倾向严重)等问题。双光束、焦点旋转和摆动的方法能够稳定焊接过程,改善小孔行为,减少焊接气孔,但都会导致焊缝熔深的减小,降低焊接制造效率。本文提出了一种焦点旋转和垂直振动的焊接方法,设计了焦点运动参数可控的焊接装置。使用该装置进行焊接试验,研究了焦点运动参数对焊缝表面成形、焊缝宏观形貌及气孔的影响规律,并通过高速摄像拍摄并分析焊接熔池和深熔小孔的动态行为,阐述了焦点运动参数改善焊缝成形、减少气孔的机理。试验结果表明,采用焦点旋转和垂直振动的方法可有效改善焊缝表面成形,提高焊缝质量。通过对焦点运动控制,可调控熔池的流动和凝固行为,熔池规律而稳定的流动使焊接过程稳定性得到改善,焊缝成形良好,焊缝表面鱼鳞纹由角状变为圆弧状。焦点旋转对小孔型气孔的抑制作用明显,优化的参数下,气孔的尺寸显著减小、数量显著减少。焦点的旋转使深熔小孔扩大,不易坍塌和闭合,进而提高小孔稳定性,实现抑制小孔型气孔的目的。在优化的参数下,焦点的垂直振动可增加焊缝熔深,提高焊接效率。垂直振动对焊缝熔深的影响与小孔行为有关。焦点的垂直振动使小孔深度周期性增加,由于焦点振动频率较高,较深的小孔形成的熔池搭接在一起,使焊缝的熔深增大。本论文的研究内容表明:针对铝及铝合金激光焊接,焦点旋转和振动方法可显著降低小孔型气孔,提高焊缝成形质量,同时有益于提高焊接效率。该方法对于一些不允许焊透的结构,如锁底接头,具有明显的技术优势和广阔的应用前景。