В течение многих лет маломощные Nd:YAG лазеры (100-500 Вт) использовались для сварки небольших компонентов, например, медицинских приборов или электронных блоков. Nd:YAG лазеры большой мощности (в диапазоне киловатт) часто используются совместно с волоконной оптикой и роботами. Важной область применения является сварка компонентов автомобилей, например, частей кузова.
Лазерный пучок фокусируется в маленькое пятно, при этом создается интенсивность, достаточная для плавления и испарения материала. Для фокусировки излучения мощных CO2 лазеров обычно вместо линз используются зеркала с водяным охлаждением. Сварка обычно выполняется двумя способами. В режиме теплопроводности тепло передается от поверхности в толщу материала благодаря теплопроводности. Это является типичным для сварки с использованием маломощных Nd:YAG лазеров и сравнительно малой толщине свариваемых частей.
Лазерная сварка высокой мощности характеризуется образованием каверн. Энергия лазера плавит и испаряет металл. Давление паров выталкивает расплавленный металл, таким образом возникает полость – каверна. Каверна способствует передаче энергии лазера в металл и направляет лазерный пучок вглубь металла. Таким образом, сварка с образованием каверн позволяет получать очень узкие и очень глубокие швы, поэтому ее также называют сваркой с глубоким проплавлением.
Сварочные газы должны отвечать нескольким требованиям – они должны экранировать сварочную ванну и зону термического влияния, защищать оптику от паров и разбрызгивания, обеспечивать защиту и предотвращать образование плазмы при сварке с помощью CO2 лазера. Плазма представляет собой облако ионизированных паров металла и газов, которое может образоваться над каверной. Это облако поглощает лазерное излучение и прерывает процесс сварки. Данное явление зависит от типа лазера и приложенной мощности, поэтому при лазерной сварке используются различные газы.