Robot hàn laser là chùm năng lượng tập trung có hướng, đơn sắc được tạo ra theo nguyên lý khuếch đại ánh sáng thông qua bức xạ kích thích, có thể đạt được đường kính nhỏ hơn 0,01mm và mật độ công suất lên tới 10W/㎡. Nó có thể được sử dụng làm nguồn nhiệt để hàn, cắt và phủ bề mặt vật liệu.
Robot hàn laser là phương pháp hàn sử dụng năng lượng (ánh sáng nhìn thấy hoặc tia cực tím) làm nguồn nhiệt để làm tan chảy và kết nối các phôi. Năng lượng laser có thể đạt được không chỉ vì bản thân tia laser có năng lượng cực cao mà quan trọng hơn là vì năng lượng laser tập trung cao độ tại một điểm, điều này làm tăng mật độ năng lượng của nó.
Trong quá trình hàn, tia laser chiếu sáng bề mặt vật liệu cần hàn và phản ứng với nó, khiến một số bị phản xạ và một số bị hấp thụ, đi vào bên trong vật liệu. Đối với vật liệu mờ đục, ánh sáng truyền qua bị hấp thụ và hệ số hấp thụ tuyến tính của kim loại là 10 * 7~10 * 8/m. Đối với kim loại, tia laser bị hấp thụ và chuyển hóa thành nhiệt năng ở độ dày 0,01-0,1m trên bề mặt kim loại, khiến nhiệt độ trên bề mặt kim loại tăng lên rồi truyền vào bên trong kim loại.
Các photon bắn phá bề mặt kim loại để tạo thành hơi và kim loại bay hơi sẽ ngăn phần năng lượng còn lại bị phản xạ bởi kim loại. Nếu kim loại hàn có tính dẫn nhiệt tốt thì độ sâu xuyên thấu sẽ lớn hơn. Sự phản xạ, truyền và hấp thụ tia laser trên bề mặt vật liệu về cơ bản là kết quả của sự tương tác giữa trường điện từ của sóng ánh sáng và vật liệu.
Khi sóng ánh sáng laser chiếu tới vật liệu, các hạt tích điện trong vật liệu dao động theo bước của vectơ điện sóng ánh sáng, biến đổi năng lượng bức xạ của photon thành động năng của electron. Sau khi hấp thụ tia laser, trước tiên các chất sẽ tạo ra năng lượng dư thừa của một số hạt nhất định, chẳng hạn như động năng của các electron tự do, năng lượng kích thích của các electron liên kết hoặc sự dư thừa của phonon. Những năng lượng kích thích ban đầu này được chuyển hóa thành năng lượng nhiệt thông qua một quá trình nhất định.
Ngoài tính chất là sóng điện từ như các nguồn sáng khác, laser còn có những đặc tính mà các nguồn sáng khác không có như tính định hướng cao, độ sáng (cường độ photon) cao, độ đơn sắc cao và độ kết hợp cao. Trong quá trình hàn laser, quá trình chuyển đổi năng lượng ánh sáng được vật liệu hấp thụ thành năng lượng nhiệt được hoàn thành trong thời gian cực ngắn (khoảng 10 giây). Trong thời gian này, năng lượng nhiệt được giới hạn ở vùng bức xạ laser của vật liệu, sau đó được truyền qua sự dẫn nhiệt từ vùng nhiệt độ cao đến vùng nhiệt độ thấp.
Sự hấp thụ tia laser của kim loại chủ yếu liên quan đến các yếu tố như bước sóng laser, tính chất vật liệu, nhiệt độ, điều kiện bề mặt và mật độ năng lượng laser. Nói chung, tốc độ hấp thụ của kim loại đối với tia laser tăng lên khi nhiệt độ và điện trở suất tăng.
