A lézeres hegesztés történhet folyamatos vagy impulzusos lézersugárral. A lézeres hegesztés alapelveit általában a következőkre osztjákhővezető hegesztéséslézeres mélybehatolásos hegesztés.
Ha a lézer teljesítménysűrűsége kb10⁴–10⁵ W/cm², hővezető hegesztés történik. Ebben az üzemmódban a hegesztési varrat behatolása sekély, a hegesztési sebesség pedig viszonylag lassú.
Amikor a teljesítménysűrűség meghaladja a kb10⁵–10⁷ W/cm², a fémfelületet gyorsan felmelegítik és lenyomják, hogy a"kulcslyuk", ami mély behatoló hegesztést eredményez. Ezt a folyamatot a nagy hegesztési sebesség és a nagy mélység-/-szélesség arány jellemzi.
1. A hővezető lézeres hegesztés elve
A hővezető hegesztésnél a lézersugárzás felmelegíti a munkadarab felületét. A hő ezután hővezetéssel diffundál az anyagba. Az olyan lézerparaméterek pontos szabályozásával, mint az impulzusszélesség, az energia, a csúcsteljesítmény és az ismétlési frekvencia, az anyag megolvasztja, hogy szabályozott olvadékmedencét képezzen és hegesztést érjen el.
2. Lézeres mélypenetrációs hegesztés (kulcslyukhegesztés)
Az olyan alkalmazásokhoz használt lézeres hegesztőgépek, mint a fogaskerék-hegesztés és a kohászati vékonylemez-{0}}hegesztés, elsősorban a lézeres mélybehatolásos hegesztésen alapulnak.
A mély behatolású hegesztés általában folyamatos lézersugarat használ az anyagok összekapcsolására. Metalurgiai és fizikai folyamata nagymértékben hasonlít az elektronsugaras hegesztéshez. Az energiaátalakítási mechanizmust akulcslyuk (Kulcslyuk hatás) szerkezet.
Megfelelően nagy lézerteljesítmény-sűrűség mellett a felületen lévő anyag elpárolog, és kulcslyukat képez. Ez a gőzzel{1}}töltött üreg fekete testként viselkedik, és elnyeli szinte az összes beeső lézerenergiát. A kulcslyukon belüli egyensúlyi hőmérséklet elérheti kb2500 fok[1]. Ezután a hőt kifelé vezetik a magas-hőmérsékletű üreg falaiból, megolvasztva a környező fémet.
A kulcslyuk meg van töltve magas{0}}hőmérsékletű fémgőzzel, amelyet folyamatosan fejlesztenek a lézeres besugárzás hatására történő párolgás. Az olvadt fém körülveszi a kulcslyukat, míg a tömör fém az olvadt zónán kívül marad. (A legtöbb hagyományos hegesztési eljárásban és a lézeres hővezetéses hegesztésben az energia először a felületen nyelődik el, majd befelé áramlik.)
A kulcslyukon kívül a fémolvadék áramlása, a felületi feszültség és a gőznyomás az üregben dinamikus egyensúlyban marad. Ahogy a lézersugár folyamatosan halad előre, a kulcslyuk stabil marad és a sugárral együtt halad. Az olvadt fém folyamatosan áramlik a kulcslyuk körül, és kitölti a mögötte maradt űrt, a hűtés során megszilárdul, és kialakítja a hegesztési varrat.
Ez az egész folyamat rendkívül gyorsan megy végbe, lehetővé téve, hogy a hegesztési sebesség könnyen elérje a percenkénti több métert.
