При сварке лазерные установки могут работать в двух режимах: в режиме, основанном на теплопроводности, и в режиме, основанном на глубоком проникновении луча в материал. При сварке в режиме теплопроводности источник тепла расположен на поверхности заготовки детали. Температура поверхности должна поддерживаться ниже температуры испарения для того чтобы избежать потерь материала, которые ослабили бы сварной шов. Полученные сварные швы таковы, что глубина шва может быть лишь в 1,5 раза больше его ширины. Следовательно, сварка в режиме теплопроводности служит главным образом для соединения тонких листов или пластин. Эффективность сварки в режиме теплопроводности не очень высока (к.п.д. равен 8 — 15%).
Кроме того, после обработки могут оставаться довольно большие участки обрабатываемой детали, которые подвергались нагреванию.
Эти недостатки отсутствуют при сварке с глубоким проникновением тепловой энергии в материал. (Из двух режимов лазерной сварки последний имеет наиболее важное значение.) Глубокое проникновение достигается путем размещения источника тепла (области с максимальной температурой) внутри материала. Эффективность данного метода сварки очень высока (к.п.д. превышает 80%), несмотря на то, что имеют место такие процессы, как испарение, возбуждение парообразного облака, его ионизация и экранирование поверхности плазменным облаком. Этот факт объясняется тем, что результат взаимодействия многих сложных явлений, которые имеют место, когда источник тепла, расположенный глубоко в заготовке детали, создаст ядро из перегретого пара, окруженного перегретым расплавленным материалом, оказывается довольно полезным. Ядро занимает небольшую область, которая при сварке с полным проникновением энергии простирается на всю толщину заготовки. Эта область называется «шпоночной канавкой». С помощью хорошо сфокусированного луча высокой интенсивности «шпоночная канавка» может сформироваться за несколько миллисекунд. Для формирования сварного шва канавку перемещают, поддерживая ее существование непрерывным облучением.
Расплавленный материал поднимается над поверхностью под давлением перегретого пара. Там он удерживается благодаря действию силы тяжести, за счет вязкости и поверхностного натяжения, которые способствуют образованию кромки у поверхности. Эта кромка улучшает механические свойства сварного шва. Важно также, что из-за очень высоких градиентов температуры и давления поток расплавленного материала из «шпоночной канавки» подвергается интенсивному перемешиванию. Это приводит к передаче тепла как за счет движения массы материала, так и за счет скрытой тепловой энергии при изменении фазового состояния материала (например, переход из газообразной в жидкую фазу). «Шпоночная канавка», таким образом, выполняет роль тепловой трубки, однако она во много раз эффективнее других тепловых трубок, поскольку использует скрытую тепловую энергию возбужденного и ионизованного пара, которая на порядок величины больше, чем тепловая энергия, выделяющаяся при фазовых переходах в обычных тепловых трубках.
