עקרון טכנולוגיית ריתוך בלייזר

ניתן להשיג ריתוך בלייזר על ידי קרני לייזר רציפות או פועם. ניתן לחלק את העיקרון של ריתוך לייזר לריתוך הולכת חום וריתוך חדירה עמוקה בלייזר. כאשר צפיפות ההספק היא פחות מ-104~105 W/cm2, זהו ריתוך הולכת חום, שבו עומק ההיתוך רדוד ומהירות הריתוך איטית; כאשר צפיפות ההספק גדולה מ-105 ~ 107 W/cm2, משטח המתכת מחומם ומתקעער ל"חור", ויוצר ריתוך חדירה עמוק, בעל המאפיינים של מהירות ריתוך מהירה ויחס עומק לרוחב גדול.
ביניהם, העיקרון של ריתוך לייזר מוליכת חום הוא: קרינת הלייזר מחממת את המשטח המיועד לעיבוד, וחום פני השטח מתפזר פנימה באמצעות הולכת חום. על ידי שליטה בפרמטרי הלייזר כגון רוחב, אנרגיה, שיא הספק ותדירות החזרה של דופק הלייזר, חומר העבודה מותך ליצירת בריכה מותכת ספציפית.
מכונת ריתוך הלייזר המשמשת לריתוך גלגלי שיניים ולריתוך לוחות דק מתכתי כולל בעיקר ריתוך חדירה עמוקה בלייזר.
ריתוך חדירה עמוק בלייזר משתמש בדרך כלל בקרן לייזר רציפה להשלמת חיבור החומרים. התהליך הפיזי המתכתי שלו דומה מאוד לריתוך קרן אלקטרונים, כלומר, מנגנון המרת האנרגיה הושלם דרך מבנה "חור המפתח". תחת קרינת לייזר בצפיפות הספק גבוהה מספיק, החומר מתאדה ויוצר חור מנעול. החור הקטן הזה המלא בקיטור פועל כמו גוף שחור, סופג כמעט את כל האנרגיה של הקרן הפוגעת. טמפרטורת שיווי המשקל בחלל החור מגיעה לכ-2500 מעלות [1]. חום מועבר מהדופן החיצונית של חלל החור הזה בטמפרטורה גבוהה, וממיס את המתכת המקיפה את חלל החור. החור הקטן מלא בקיטור בטמפרטורה גבוהה הנוצר על ידי אידוי מתמשך של חומר הקיר תחת הקרנת הקרן. ארבעת הקירות של החור הקטן מקיפים את המתכת המותכת, והמתכת הנוזלית מוקפת בחומרים מוצקים (ברוב תהליכי הריתוך הקונבנציונליים וריתוך הולכה בלייזר, האנרגיה מופקדת תחילה על פני השטח של חומר העבודה ולאחר מכן מועברת פנימה) . זרימת הנוזל מחוץ לדופן החור ומתח הפנים של שכבת הקיר שומרים על איזון דינמי עם לחץ הקיטור הנוצר ברציפות בחלל החור. הקורה נכנסת ברציפות לחור הקטן, והחומר שמחוץ לחור הקטן זורם ברציפות. כשהקרן נעה, החור הקטן נמצא תמיד במצב יציב של זרימה. כלומר, החור הקטן והמתכת המותכת המקיפה את דופן החור נעים קדימה במהירות קדימה של הקורה המובילה. המתכת המותכת ממלאת את הרווח שנותר לאחר הסרת החור הקטן ומתעבה, והריתוך נוצר. כל התהליכים הנ"ל קורים כל כך מהר שמהירות הריתוך יכולה להגיע בקלות למספר מטרים בדקה.