Η συγκόλληση με λέιζερ είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται για να ενώσει τα μέταλλα ή τα θερμοπλαστικά χρησιμοποιώντας μια ακτίνα λέιζερ για να σχηματίσει μια συγκόλληση. Όντας μια τέτοια συμπυκνωμένη πηγή θερμότητας, σε λεπτά υλικά η συγκόλληση με λέιζερ μπορεί να πραγματοποιηθεί με υψηλές ταχύτητες συγκόλλησης μέτρων ανά λεπτό και σε παχύτερα υλικά μπορεί να παράγει στενές, βαθιές συγκολλήσεις μεταξύ τετραγωνικών τμημάτων.
Η συγκόλληση με λέιζερ λειτουργεί σε δύο θεμελιωδώς διαφορετικούς τρόπους: περιορισμένη συγκόλληση αγωγιμότητας και συγκόλληση κλειδαρότρυπας. Ο τρόπος με τον οποίο η ακτίνα λέιζερ θα αλληλεπιδράσει με το υλικό που συγκολλεί θα εξαρτηθεί από την πυκνότητα ισχύος κατά μήκος της δέσμης που χτυπά το τεμάχιο εργασίας.
Η περιορισμένη συγκόλληση αγωγιμότητας συμβαίνει όταν η πυκνότητα ισχύος είναι συνήθως μικρότερη από 105W/cm2. Η ακτίνα λέιζερ απορροφάται μόνο στην επιφάνεια του υλικού και δεν διεισδύει σε αυτήν. Οι περιορισμένες συγκολλήσεις αγωγιμότητας συχνά παρουσιάζουν μια υψηλή αναλογία πλάτους προς βάθος.
Η συγκόλληση με λέιζερ επιτυγχάνεται συνήθως με τη χρήση πυκνοτήτων υψηλότερης ισχύος, από μηχανισμό κλειδαρότρυπας. Όταν η ακτίνα λέιζερ επικεντρώνεται σε ένα αρκετά μικρό σημείο για να παράγει πυκνότητα ισχύος που συνήθως > 106-107 W/cm2, το υλικό στο μονοπάτι της δέσμης όχι μόνο λιώνει αλλά εξατμίζεται, πριν μπορέσουν να αφαιρεθούν σημαντικές ποσότητες θερμότητας με αγωγιμότητα. Η εστιασμένη ακτίνα λέιζερ διεισδύει στη συνέχεια στο τεμάχιο εργασίας σχηματίζοντας μια κοιλότητα που ονομάζεται «κλειδαρότρυπα», γεμάτη με μεταλλικούς ατμούς (οι οποίοι σε ορισμένες περιπτώσεις μπορούν ακόμη και να ιονιστούν, σχηματίζοντας ένα πλάσμα).
Αυτός ο επεκτεινόμενος ατμός ή πλάσμα συμβάλλει στην πρόληψη της κατάρρευσης των λιωμένων τοιχωμάτων της κλειδαρότρυπας σε αυτή την κοιλότητα.
Επιπλέον, η σύζευξη της ακτίνας λέιζερ στο τεμάχιο εργασίας βελτιώνεται δραματικά από το σχηματισμό αυτής της κλειδαρότρυπας. Η συγκόλληση βαθιάς διείσδυσης επιτυγχάνεται στη συνέχεια διασχίζοντας την κλειδαρότρυπα κατά μήκος της άρθρωσης για συγκόλληση ή μετακίνηση της άρθρωσης σε σχέση με τη δέσμη λέιζερ. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα συγκολλήσεις με υψηλό λόγο βάθους προς πλάτος.
Κάτω από τη δράση της επιφανειακής τάσης, μέρος του λιωμένου υλικού στην αιχμή της κλειδαρότρυπας ρέει γύρω από την κοιλότητα της κλειδαρότρυπας προς τα πίσω, στη συνέχεια ψύχεται και στερεοποιείται για να σχηματίσει τη συγκόλληση. Αυτό αφήνει το καπάκι συγκόλλησης με ένα μοτίβο ακίδας, δείχνοντας προς τα πίσω προς το σημείο εκκίνησης της συγκόλλησης.
