Как уже ранее отмечалось, лазерная сварка по технологическим признакам разделяется на сварку материалов малых толщин и сварку с глубоким плавлением. Эти два процесса принципиально отличаются по механизму образования сварного соединения.

При сварке материалов малых толщин реализуют механизм теплопроводности. Процесс сварки в этом случае связан с поверхностным нагревом металла лазерным излучением. Попадающая на поверхность теплота благодаря теплопроводности материала распространяется на определенную глубину и нагревает его на этой глубине до температуры плавления (рис. 3.18).

Нагрев продолжается до тех пор, пока воздействует лазерное излучение. После этого расплавленный металл застывает, повторяя форму изотермы плавления, т. е. границы, до которой распространялась температура плавления Тпл. Плавление металла происходит при определенной плотности мощности, превышающей критическую плотность мощности, достаточную для достижения температуры плавления. Величина этой плотности мощности Е1= (3•103/2•104) Вт/см2. Критическая плотность мощности, при которой начинается кипение металла и его выброс из зоны обработки, Е2 = (5•104/105) Вт/см2.

Условием, обеспечивающим качественную лазерную сварку металлов малых толщин, является следующее: E1
Сварка с реализацией механизма теплопроводности обеспечивает глубину плавления до 1 мм.

Для сварки материалов больших толщин используют механизм глубокого плавления, физическая сущность которого заключается в следующем. Лазерный луч с плотностью мощности Есв<Е2 сначала нагревает поверхность металла благодаря теплопроводности, как и в предыдущем случае. Однако величина подводимой энергии при такой плотности такова, что она поступает на поверхность быстрее, чем ее можно отвести путем теплопроводности. В результате металл нагревается до интенсивного испарения. Импульсом отдачи паров расплавленный металл выбрасывается из ванны и при этом еще частично испаряется, что приводит к образованию лунки, в которую внедряется лазерный луч (рис. 3.19). Из-за непрерывности его воздействия материал на дне лунки вновь испаряется, образуя новую лунку.

Подобный процесс повторяется неоднократно и приводит к соединению микрополостей в канал, заполненный парами расплавленного металла. Существование канала дает возможность лазерному лучу проникать на значительную глубину. Чем больше время существования канала, тем глубже проникает поток лазерного излучения и тем больше глубина плавления. Расплавленный металл на стенках канала удерживается силами давления паров испаряющегося металла и силами поверхностного натяжения расплавленного металла. В процессе сварки источник теплоты перемещается, а расплавленный металл перетекает по его боковым стенкам в хвост ванны, образуя сварной шов. Подобный механизм позволяет осуществлять плавление лазерным лучом на глубину до нескольких десятков миллиметров.