Laserschweißen ist ein Verfahren, bei dem Metalle oder Thermoplaste mit einem Laserstrahl zu einer Schweißnaht zusammengepfert werden. Als eine solche konzentrierte Wärmequelle kann in dünnen Materialien Laserschweißen mit hohen Schweißgeschwindigkeiten von Metern pro Minute durchgeführt werden, und in dickeren Materialien können schmale, tiefe Schweißnähte zwischen quadratischen Teilen entstehen.
Das Laserschweißen arbeitet in zwei grundlegend unterschiedlichen Modi: Leitungs-Limited-Schweißen und Schlüssellochschweißen. Der Modus, in dem der Laserstrahl mit dem Schweißmaterial interagiert, hängt von der Leistungsdichte über dem Strahl ab, der auf das Werkstück trifft.
Das leitungsbegrenzte Schweißen tritt auf, wenn die Leistungsdichte in der Regel weniger als 105W/cm2 beträgt. Der Laserstrahl wird nur an der Oberfläche des Materials absorbiert und dringt nicht ein. Die Leitungsgrenzen weisen oft ein hohes Breiten-Tiefen-Verhältnis auf.
Laserschweißen wird in der Regel mit höheren Leistungsdichten, durch einen Schlüssellochmechanismus durchgeführt. Wenn der Laserstrahl auf einen kleinen Punkt fokussiert ist, um eine Leistungsdichte zu erzeugen, die typischerweise 106-107 W/cm2 > ist, schmilzt das Material im Weg des Strahls nicht nur, sondern verdampft auch, bevor erhebliche Wärmemengen durch Leitung entfernt werden können. Der fokussierte Laserstrahl dringt dann in das Werkstück ein und bildet einen Hohlraum, der als "Schlüsselloch" bezeichnet wird und mit Metalldampf gefüllt ist (der in einigen Fällen sogar ionisiert werden kann und ein Plasma bildet).
Dieser expandierende Dampf oder Plasma trägt zur Verhinderung des Einsturzes der geschmolzenen Wände des Schlüssellochs in diesen Hohlraum bei.
Darüber hinaus wird die Kopplung des Laserstrahls an das Werkstück durch die Bildung dieses Schlüssellochs dramatisch verbessert. Das Tiefe Eindringschweißen wird dann erreicht, indem das Schlüsselloch entlang der zu schweißenden Verbindung durchquert oder die Verbindung in Bezug auf den Laserstrahl bewegt wird. Dies führt zu Schweißnähten mit einem hohen Tiefen-Breiten-Verhältnis.
Unter der Wirkung der Oberflächenspannung fließt ein Teil des geschmolzenen Materials an der Vorderkante des Schlüssellochs um die Schlüssellochhöhle nach hinten, dann kühlt und erstarrt es zur Schweißnaht. Dadurch bleibt die Schweißkappe mit einem Chevronmuster, das nach hinten auf den Startpunkt der Schweißnaht zeigt.
