概述
雷射焊接一般要根據被焊材料的光學性質（如反射和吸收）和熱學性質（如熔點、熱傳導率、熱擴散率、熔化潛熱等）來決定所使用的雷射的功率密度和脈寬等。對普通金屬來說，光強吸收係數大約在105～109厘米-1數量級。如果雷射的功率密度為105～109瓦/厘米2，則在金屬表面的穿透深度為微米數量級。為避免焊接時產生金屬飛濺或陷坑，要控制雷射功率密度，使金屬表面溫度維持在沸點附近。對一般金屬，雷射功率密度常取105～106瓦/厘米2左右。
雷射焊接是利用高能量密度的雷射束作為熱源高效精密的一種焊接方法。
雷射焊接是雷射材料加工技術套用的重要方面之一。20世紀70年代主要用於焊接薄壁材料和低速焊接，焊接過程屬熱傳導型，即雷射輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制雷射脈衝的寬度、能量、峰值功率和重複頻率等參數，使工件熔化，形成特定的熔池。
發展歷史
雷射焊接20世紀80年代中期，雷射焊接作為新技術在歐洲、美國、日本得到了廣泛的關注。1985年德國蒂森鋼鐵公司與德國大眾汽車公司合作，在Audi100車身上成功採用了全球第一塊雷射拼焊板。90年代歐洲、北美、日本各大汽車生產廠開始在車身製造中大規模使用雷射拼焊板技術。目前，無論實驗室還是汽車製造廠的實踐經驗，均證明了拼焊板可以成功地套用於汽車車身的製造。
雷射拼焊是採用雷射能源，將若干不同材質、不同厚度、不同塗層的鋼材、不鏽鋼材、鋁合金材等進行自動拼合和焊接而形成一塊整體板材、型材、夾芯板等，以滿足零部件對材料性能的不同要求，用最輕的重量、最優結構和最佳性能實現裝備輕量化。在歐美等已開發國家，雷射拼焊不僅在交通運輸裝備製造業中被使用，還在建築業、橋樑、家電板材焊接生產、軋鋼線鋼板焊接（連續軋制中的鋼板連線）等領域中被大量使用。
世界著名的雷射焊接企業有瑞士Soudonic公司、法國阿賽洛鋼鐵集團、德國蒂森克虜伯集團TWB公司、加拿大Servo-Robot公司、德國Precitec公司等。
中國的雷射拼焊板技術套用剛剛起步，2002年10月25日，中國第一條雷射拼焊板專業化商業生產線正式投入運行，由武漢蒂森克虜伯中人雷射拼焊從德國蒂森克虜伯集團TWB公司引進。此後上海寶鋼阿賽洛雷射拼焊公司、一汽寶友雷射拼焊有限公司等相繼投產。
2003年由華工雷射提供的國內首台大型帶材線上式焊接成套設備通過離線驗收。該設備集雷射切割、焊接和熱處理於一身，使我國華工雷射成為世界上第四家能夠生產此類設備的企業。
2004年華工雷射“高功率雷射切割，焊接及切焊組合加工技術與設備”項目獲得國家科學技術進步二等獎，成為國內目前唯一具備該項技術與設備研製能力的雷射企業。
中科院瀋陽自動化研究所與日本石川島播磨重工株式會社進行國際合作，遵循國家引進消化後再創新的科技發展戰略，攻克雷射拼焊若干個關鍵技術，於2006年9月開發出國內第一套雷射拼焊成套生產線，並成功開發了機器人雷射焊接系統，實現了平面和空間曲線的雷射焊接。
技術特點
1、雷射焊能量密度大，作用時間短，熱影響區和變形小，可在大氣中焊接，而不需氣體保護或真空環境。
2、雷射束可用反光鏡改變方向，焊接過程中不用電極去接觸焊件，因而可以焊接一般電焊工藝難以焊到的部位。
3、雷射可對絕緣材料直接焊接，焊接異種金屬材料比較容易，甚至能把金屬與非金屬焊在一起。
4、功率較小，焊接厚度受一定限制。
5、焊縫寬度小，表面質量高，焊縫強度大幅提高，熱輸入量少，工件變形小
6、雷射焊接工藝焊接速度可達4m-15m/min 以上，遠大於電弧焊焊接速度（一般為0.1m-1.0m/min）。
7、對焊縫跟蹤誤差要求在±0.05mm，最差不超過±0.1mm，遠低於電弧焊中要求的跟蹤誤差(±0.5mm)。
影響參數
雷射脈衝能量
雷射脈衝的能量：是指單個雷射脈衝能最大輸出的能量，單位是J（焦耳）。這是雷射器的一個主要參數，它決定了雷射器所能產生的最大能量，按照模具修復的用途來說，雷射能量在70J以下已經能滿足任何場合的需要了，再大的能量也是白費，或根本用不上，而且帶來雷射電源體積和散熱器體積的不斷增大，降低了電源的使用效率。雷射束光斑直徑
雷射光斑聚焦直徑：這是反映雷射器設計性能的一個極為重要的參數，單位是（mm），它決定了雷射的功率密度和加工範圍。如果雷射器的光學設計合理先進，雷射能量集中，聚焦準確，能把雷射光斑直徑控制在0.2mm-2mm的範圍，而能否把雷射的聚焦直徑控制在0.2mm是對雷射發生器的一個嚴格的考驗。國內一般設計的雷射器，由於只想降低成本，因此，雷射的器件加工簡陋，設計並不嚴謹，雷射在諧振腔里發散嚴重，導致難以準確聚焦，其雷射器輸出的雷射光斑直徑根本達不到標稱的0.2mm，而只能最小達到0.5mm，而由於雷射的發散，令輸出的雷射束不能呈規則的圓形，這就造成了雷射實際照射區域過大，出現燒蝕焊縫的現象，即在焊縫的兩端出現不必要的雷射照射而令焊縫兩端呈現凹陷，這種現象對於修補已經拋光的模具影響尤為嚴重，有時甚至會令模具報廢。同普公司的雷射器設計精良，選料嚴格，精心調試，使其雷射器輸出的光束光斑直徑能進行精密的監控，使聚焦光斑的大小最小能達到0.2mm，並能在0.2mm和2mm的範圍里進行無級調節，達到國際的先進水平。雷射脈衝頻率
雷射脈衝的頻率：這是反映雷射器在一秒內能打出多少個脈衝的能力，單位是（Hz）。首先需要說明的是，焊接金屬是使用雷射的的能量，而在雷射功率恆定的情況下，頻率越高，每個雷射輸出的能量就越小，因此，我們需要在保證雷射的能量足夠熔化金屬的情況下，考慮加工的速度，才能定出雷射的輸出頻率。在雷射修補磨具的場合，15Hz已經能滿足焊接的需要了，過高的頻率勢必造成雷射的脈衝能量過低，從而造成焊接失敗。雷射脈衝波形
雷射的脈衝波形：對於採用脈衝雷射進行焊接的加工，雷射脈衝波形在脈衝雷射焊接中是一個重要的問題。當高強度的雷射入射至材料的表面時，金屬表面會將60%~98%的雷射能量反射掉，且反射率隨表面溫度變化。因此，不同的金屬對於雷射的反射率和雷射的利用率都不一樣，要進行有效的焊接就必須輸入不同波形的雷射，這樣焊縫處的金屬組織才能在最佳的方式結晶，形成與基體金屬一致的組織，才能形成高質量的焊縫。國內一般的機器都採用廉價的單波形雷射電源，因此，其焊接的柔性較低，難以適應多種模具材料的焊接，並且經常要進行返工，大大浪費了焊接材料的時間，並可能造成模具的報廢。不同的金屬材料表面對雷射的反射和吸收程度差別很大，而同一束雷射對不同的金屬會產生不同的焊接效果，並影響其熔深、焊接速度、結晶速度和硬度，因此單一的矩形波焊接並不能解決不同的模具金屬焊接的要求。功率波形
在抉擇雷射功率波形時，一般來說，在輸入雷同的雷射能量的條件下，脈寬越寬，焊斑越大；雷射功率波形峰值功率越高，焊斑越深。技術優勢
（1）可將入熱量降到最低的需要量，熱影響區金相變化範圍小，且因熱傳導所導致的變形亦最低。（2）32mm板厚單道焊接的焊接工藝參數業經檢定合格，可降低厚板焊接所需的時間甚至可省掉填料金屬的使用。
（3）不需使用電極，沒有電極污染或受損的顧慮。且因不屬於接觸式焊接製程，機具的耗損及變形接可降至最低。
（4）雷射束易於聚焦、對準及受光學儀器所導引，可放置在離工件適當之距離，且可在工件周圍的機具或障礙間再導引，其他焊接法則因受到上述的空間限制而無法發揮。
（5）工件可放置在封閉的空間（經抽真空或內部氣體環境在控制下）。
（6）雷射束可聚焦在很小的區域，可焊接小型且間隔相近的部件，
（7）可焊材質種類範圍大，亦可相互接合各種異質材料。
（8）易於以自動化進行高速焊接，亦可以數位或電腦控制。
（9）焊接薄材或細徑線材時，不會像電弧焊接般易有回熔的困擾。
（10）不受磁場所影響（電弧焊接及電子束焊接則容易），能精確的對準焊件。
（11）可焊接不同物性（如不同電阻）的兩種金屬
（12）不需真空，亦不需做X射線防護。
（13）若以穿孔式焊接，焊道深一寬比可達10:1
（14）可以切換裝置將雷射束傳送至多個工作站。
技術缺點
（1）焊件位置需非常精確，務必在雷射束的聚焦範圍內。（2）焊件需使用夾治具時，必須確保焊件的最終位置需與雷射束將衝擊的焊點對準。
（3）最大可焊厚度受到限制滲透厚度遠超過19mm的工件，生產線上不適合使用雷射焊接。
（4）高反射性及高導熱性材料如鋁、銅及其合金等，焊接性會受雷射所改變。
（5）當進行中能量至高能量的雷射束焊接時，需使用等離子控制器將熔池周圍的離子化氣體驅除，以確保焊道的再出現。
（6）能量轉換效率太低，通常低於10%。
（7）焊道快速凝固，可能有氣孔及脆化的顧慮。
（8）設備昂貴。
焊接工藝
人們為了減少雷射焊接厚度較小的弱點,更好地套用這一優秀的焊接方法,提出了一些用其它熱源與雷射進行複合焊接的工藝,主要有雷射與電弧、雷射與等離子弧、雷射與感應熱源複合焊接、雙雷射束焊接以及多光束雷射焊接等。 此外還提出了各種輔助工藝措施，如光束鏇轉雷射焊、雷射填絲焊（可細分為冷絲焊和熱絲焊）、外加磁場輔助增強雷射焊、保護氣控制熔池深度雷射焊、雷射輔助攪拌摩擦焊等。
工藝參數
（1）功率密度。功率密度是雷射加工中最關鍵的參數之一。採用較高的功率密度，在微秒時間範圍內，表層即可加熱至沸點，產生大量汽化。因此，高功率密度對於材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。對於較低功率密度，表層溫度達到沸點需要經歷數毫秒，在表層汽化前，底層達到熔點，易形成良好的熔融焊接。因此，在傳導型雷射焊接中，功率密度在範圍在10^4~10^6W/CM^2。（2）雷射脈衝波形。雷射脈衝波形在雷射焊接中是一個重要問題，尤其對於薄片焊接更為重要。當高強度雷射束射至材料表面，金屬表面將會有60~98%的雷射能量反射而損失掉，且反射率隨表面溫度變化。在一個雷射脈衝作用期間內，金屬反射率的變化很大。
（3）雷射脈衝寬度。脈寬是脈衝雷射焊接的重要參數之一，它既是區別於材料去除和材料熔化的重要參數，也是決定加工設備造價及體積的關鍵參數。
（4）離焦量對焊接質量的影響。雷射焊接通常需要一定的離做文章一，因為雷射焦點處光斑中心的功率密度過高，容易蒸發成孔。離開雷射焦點的各平面上，功率密度分布相對均勻。離焦方式有兩種：正離焦與負離焦。焦平面位於工件上方為正離焦，反之為負離焦。按幾何光學理論，當正負離焦平面與焊接平面距離相等時，所對應平面上功率密度近似相同，但實際上所獲得的熔池形狀不同。負離焦時，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關。實驗表明，雷射加熱50~200us材料開始熔化，形成液相金屬並出現問分汽化，形成市壓蒸汽，並以極高的速度噴射，發出耀眼的白光。與此同時，高濃度汽體使液相金屬運動至熔池邊緣，在熔池中心形成凹陷。當負離焦時，材料內部功率密度比表面還高，易形成更強的熔化、汽化，使光能向材料更深處傳遞。所以在實際套用中，當要求熔深較大時，採用負離焦；焊接薄材料時，宜用正離焦。
套用領域
製造業套用
雷射拼焊（TailoredBlandLaserWelding）技術在國外轎車製造中得到廣泛的套用，據統計，2000年全球範圍內剪裁坯板雷射拼焊生產線超過100條，年產轎車構件拼焊坯板7000萬件，並繼續以較高速度增長。國內生產的引進車型Passat，Buick，Audi等也採用了一些剪裁坯板結構。日本以CO2雷射焊代替了閃光對焊進行制鋼業軋鋼卷材的連線，在超薄板焊接的研究，如板厚100微米以下的箔片，無法熔焊，但通過有特殊輸出功率波形的YAG雷射焊得以成功，顯示了雷射焊的廣闊前途。日本還在世界上首次成功開發了將YAG雷射焊用於核反應堆中蒸氣發生器細管的維修等，在國內蘇寶蓉等還進行了齒輪的雷射焊接技術。
粉末冶金領域
隨著科學技術的不斷發展，許多工業技術上對材料特殊要求，套用冶鑄方法製造的材料已不能滿足需要。由於粉末冶金材料具有特殊的性能和製造優點，在某些領域如汽車、飛機、工具刃具製造業中正在取代傳統的冶鑄材料，隨著粉末冶金材料的日益發展，它與其它零件的連線問題顯得日益突出，使粉末冶金材料的套用受到限制。在八十年代初期，雷射焊以其獨特的優點進入粉末冶金材料加工領域，為粉末冶金材料的套用開闢了新的前景，如採用粉末冶金材料連線中常用的釺焊的方法焊接金剛石，由於結合強度低，熱影響區寬特別是不能適應高溫及強度要求高而引起釺料熔化脫落，採用雷射焊接可以提高焊接強度以及耐高溫性能。
汽車工業
20世紀80年代後期，千瓦級雷射成功套用於工業生產，而今雷射焊接生產線已大規模出現在汽車製造業，成為汽車製造業突出的成就之一。德國奧迪、賓士、大眾、瑞典的沃爾沃等歐洲的汽車製造廠早在20世紀80年代就率先採用雷射焊接車頂、車身、側框等鈑金焊接，90年代美國通用、福特和克萊斯勒公司竟相將雷射焊接引入汽車製造，儘管起步較晚，但發展很快。義大利菲亞特在大多數鋼板組件的焊接裝配中採用了雷射焊接，日本的日產、本田和豐田汽車公司在製造車身覆蓋件中都使用了雷射焊接和切割工藝，高強鋼雷射焊接裝配件因其性能優良在汽車車身製造中使用得越來越多，根據美國金屬市場統計，至2002年底，雷射焊接鋼結構的消耗將達到70000t比1998年增加3倍。根據汽車工業批量大、自動化程度高的特點，雷射焊接設備向大功率、多路式方向發展。在工藝方面美國Sandia國家實驗室與PrattWitney聯合進行在雷射焊接過程中添加粉末金屬和金屬絲的研究，德國不萊梅套用光束技術研究所在使用雷射焊接鋁合金車身骨架方面進行了大量的研究，認為在焊縫中添加填充余屬有助於消除熱裂紋，提高焊接速度，解決公差問題，開發的生產線已在賓士公司的工廠投入生產。
電子工業
雷射焊接在電子工業中，特別是微電子工業中得到了廣泛的套用。由於雷射焊接熱影響區小加熱集中迅速、熱應力低，因而正在積體電路和半導體器件殼體的封裝中，顯示出獨特的優越性，在真空器件研製中，雷射焊接也得到了套用，如鉬聚焦極與不鏽鋼支持環、快熱陰極燈絲組件等。感測器或溫控器中的彈性薄壁波紋片其厚度在0.05-0.1mm，採用傳統焊接方法難以解決，TIG焊容易焊穿，等離子穩定性差，影響因素多而採用雷射焊接效果很好，得到廣泛的套用。
生物醫學
生物組織的雷射焊接始於20世紀70年代，Klink等及jain[13]用雷射焊接輸卵管和血管的成功焊接及顯示出來的優越性，使更多研究者嘗試焊接各種生物組織，並推廣到其他組織的焊接。有關雷射焊接神經方面目前國內外的研究主要集中在雷射波長、劑量及其對功能恢復以及雷射焊料的選擇等方面的研究，劉銅軍進行了雷射焊接小血管及皮膚等基礎研究的基礎上又對大白鼠膽總管進行了焊接研究。雷射焊接方法與傳統的縫合方法比較，雷射焊接具有吻合速度快，癒合過程中沒有異物反應，保持焊接部位的機械性質，被修復組織按其原生物力學性狀生長等優點將在以後的生物醫學中得到更廣泛的套用。
其他領域
在其他行業中，雷射焊接也逐漸增加特別是在特種材料焊接中國內進行了許多研究，如對BT20鈦合金、HEl30合金、Li-ion電池等雷射焊接，德國玻璃機械製造商GlamacoCoswig公司與IFW接合技術與材料實驗研究院合作開發出了一種用於平板玻璃的雷射焊接新技術。
