一、雷射焊原理
雷射焊接採用雷射作為焊接熱源，機器人作為運動系統。雷射熱源的特殊優勢在於，它有著超乎尋常的加熱能力，能把大量的能量集中在很小的作用點上，所以具有能量密度高、加熱集中、焊接速度快及焊接變形小等特點，可實現薄板的快速連接。
當雷射光斑上的功率密度足夠大( >106 W/ cm2 )時，金屬在雷射的照射下迅速加熱，其表面溫度在極短的時間內升高至沸點，金屬發生氣化。金屬蒸氣以一定的速度離開金屬熔池的表面，產生一個附加應力反作用於熔化的金屬，使其向下凹陷，在雷射斑下產生一個小凹坑。隨著加熱過程的進行，雷射可以直接射入坑底，形成一個細長的「小孔」。當金屬蒸氣的反衝壓力與液態金屬的表面張力和重力平衡後，小孔不再繼續深入。光斑密度很大時，所產生的小孔將貫穿於整個板厚，形成深穿透焊縫。小孔隨著光束相對於工件而沿著焊接方向前進。金屬在小孔前方熔化，繞過小孔流向後方，重新凝固形成的焊縫。
二、雷射焊接方法的特點
雷射焊接方法具有如下特點：
1、能量密度高、適合於高速焊接。
2、焊接時間短、材料本身的熱變形及熱影響區小，尤其適合高熔點、高硬度加工。
3、無電極、工具等的磨損消耗。
4、對環境無汙染。
5、可通過光纖實現遠距離、普通方法難以達到的部位、多路同時或分時焊接。
6、很容易改變雷射輸出焦距及焊點位置。
7、很容易搭載到機器人裝置上。
雷射複合焊接技術具有顯著的優點。對於雷射複合焊接，優點主要體現在：無燒穿時焊縫背面下垂的現象，適用範圍更廣；對於雷射- MIG 焊接，優點主要體現在：較高的焊接速度、熔焊深度大、產生的焊接熱少、焊縫的強度高、焊縫寬度小及焊縫凸出小，從而使得整個系統的生產過程穩定性好，設備可用性好及焊縫準備工作量和焊接後焊縫處理工作量小，焊接生產工時短、費用低、生產效率高。
三、雷射- 電弧複合熱源焊接的主要形式
1、雷射- TIG 複合焊接
雷射與TIG 複合焊接的特點是：
(1)利用電弧增強雷射作用，可用小功率雷射器代替大功率雷射器焊接金屬材料。
(2)在焊接薄件時可高速焊接。
(3)可增加熔深，改善焊縫成形，獲得優質焊接接頭。
(4)可以緩和母材端面接口精度要求。
例如，當CO2 雷射功率為0. 8kW，TIG 電弧的電流為90A ，焊接速度2m/ min 時，可相當5kW 的CO2 雷射焊機的焊接能力，5kW 的CO2 雷射束與300A 的TIG 電弧複合，焊接速度0. 5 ～5m/ min 時，獲得的熔深是單獨使用5kW 的CO2 雷射束焊接時的1. 3 ～1. 6 倍。
2、雷射- 等離子弧複合焊接
雷射等離子複合焊接採用如圖3 所示的同軸方式。等離子弧由環狀電極產生，雷射束從等離子弧的中間穿過，等離子弧主要有兩個功能：一方面為雷射焊接提供額外的能量，提高焊接速度，進而提高整個焊接過程的效率；另一方面等離子弧環繞在雷射周圍，可以產生熱處理的效果，延長冷卻時間，也就減少了硬化和殘餘應力的敏感性，改善了焊縫的微觀組織性能。
3、雷射- MIG 複合焊接
雷射- MIG 複合焊的基本原理如圖4 所示。除了電弧向焊接區輸入能量外，雷射也向焊縫金屬輸入熱量。雷射複合焊技術並不是兩種焊接方法依次作用，而是兩種焊接方法同時作用於焊接區。雷射和電弧在不同程度和形式上影響複合焊接的性能。在雷射- MIG 複合焊接時，揮發不僅發生在工件的表面，同時也發生在填充焊絲上，使得更多的金屬揮發，從而使雷射的能量傳輸更加容易。
MIG 焊的特點在於電源成本低，焊縫橋聯性好，電弧穩定性好，易於通過填充金屬改善焊縫結構。而雷射束焊的特點在於熔深大，焊接速度高，熱輸入低，焊縫窄，但焊接更厚的材料需要更大功率的焊接雷射器。同時雷射複合焊接的熔池比MIG 焊的要小，工件變形小，大大減少了焊後糾正焊接變形的工作。雷射- MIG 複合焊接，會產生兩個獨立的熔池，而後面的電弧輸入的熱量同時起到了焊後回火處理的作用，降低焊縫硬度( 尤其是焊鋼) 。由於雷射複合焊接的焊接速度非常高，因此可以降低生產時間和生產成本。
4、雙雷射束焊接技術
在雷射焊接過程中，由於雷射功率密度大，使得焊接母材被迅速加熱熔化、氣化，生成高溫金屬蒸氣。在高功率密度雷射的繼續作用下，很容易生成等離子體雲，不僅減小工件對雷射的吸收，而且使焊接過程不穩定。如果在較大的深熔小孔形成後，減小繼續照射的雷射功率密度，而已經形成的較大深熔小孔對雷射的吸收較多，結果雷射對金屬蒸氣的作用減小，等離子體雲就能減小或消失。
因而，用一束峰值功率較高的脈衝雷射和一束連續雷射，或者兩束脈衝寬度、重複頻率和峰值功率有較大差異的脈衝雷射對工件進行複合焊接，在焊接過程中,兩束雷射共同照射工件，周期地形成較大深熔小孔，然後適時停止一束雷射的照射，可使等離子體雲很小或消失，改善工件對雷射能量的吸收與利用，加大焊接熔深，提高焊接能力。
四、結語
雷射複合焊將兩種焊接方法結合起來，它採用了兩者各自的優點，獲得了最佳的焊接效果，更高的焊接速度與良好的焊縫搭橋能力。它是目前最先進的焊接方法之一，實現了高焊接速度與良好焊接質量的完美結合。雷射複合焊技術是汽車工業中一種全新的焊接技術，尤其是對於雷射束焊無法實現或在經濟上不可行的裝配間隙要求。它具有寬廣的應用範圍和高效的特性,同時減少投資成本、縮短生產時間、節約生產成本和提高生產率，具有更強的競爭力。