Princip tehnologije laserskog zavarivanja

Lasersko zavarivanje može se postići kontinuiranim ili pulsirajućim laserskim zrakama. Princip laserskog zavarivanja može se podijeliti na zavarivanje provođenjem topline i lasersko zavarivanje dubokim prodiranjem. Kada je gustoća snage manja od 104~105 W/cm2, radi se o zavarivanju provođenjem topline, pri čemu je dubina taljenja mala, a brzina zavarivanja mala; kada je gustoća snage veća od 105~107 W/cm2, metalna površina se zagrijava i udubljuje u "rupu", stvarajući zavareni spoj dubokog prodiranja, koji ima karakteristike velike brzine zavarivanja i velikog omjera dubine i širine.
Među njima, načelo laserskog zavarivanja vođenjem topline je: lasersko zračenje zagrijava površinu koja se obrađuje, a površinska toplina difundira u unutrašnjost kroz vođenje topline. Kontroliranjem laserskih parametara kao što su širina, energija, vršna snaga i frekvencija ponavljanja laserskog pulsa, obradak se topi kako bi se formirala posebna rastaljena baza.
Stroj za lasersko zavarivanje koji se koristi za zavarivanje zupčanika i metalurško zavarivanje tankih ploča uglavnom uključuje lasersko zavarivanje dubokim prodiranjem.
Lasersko zavarivanje dubokim prodiranjem općenito koristi kontinuiranu lasersku zraku za dovršetak spajanja materijala. Njegov metalurški fizički proces vrlo je sličan zavarivanju elektronskim snopom, odnosno mehanizam za pretvorbu energije dovršen je kroz strukturu "ključaonice". Pod dovoljno visokom gustoćom snage laserskog zračenja, materijal isparava i formira ključanicu. Ova mala rupa ispunjena parom ponaša se poput crnog tijela, apsorbirajući gotovo svu energiju upadne zrake. Ravnotežna temperatura u šupljini otvora doseže oko 2500 stupnjeva [1]. Toplina se prenosi s vanjske stijenke ove visokotemperaturne šupljine rupe, otapajući metal koji okružuje šupljinu rupe. Mala rupa ispunjena je parom visoke temperature koja nastaje kontinuiranim isparavanjem materijala stijenke pod zračenjem zrake. Četiri stijenke male rupice okružuju rastaljeni metal, a tekući metal okružen je čvrstim materijalima (u većini konvencionalnih postupaka zavarivanja i laserskog vodljivog zavarivanja, energija se prvo taloži na površini obratka, a zatim prenosi u unutrašnjost) . Protok tekućine izvan stijenke rupe i površinska napetost sloja stijenke održavaju dinamičku ravnotežu s tlakom pare koji se neprestano stvara u šupljini rupe. Zraka neprestano ulazi u malu rupu, a materijal izvan male rupe neprekidno teče. Dok se greda kreće, mala rupa je uvijek u stabilnom stanju protoka. To jest, mala rupa i rastaljeni metal koji okružuje stijenku rupe kreću se naprijed brzinom vodeće zrake. Rastaljeni metal ispunjava prazninu koja je ostala nakon uklanjanja male rupice i kondenzira se, te nastaje zavar. Svi gore navedeni procesi odvijaju se tako brzo da brzina zavarivanja može lako doseći nekoliko metara u minuti.