雷射系统的选择
目前产业应用金属材质的雷射焊接，多选用雷射波长约为1064nm的光纤雷射与YAG雷射，主要因为金属对于该雷射波长吸收率极佳，加工程度优越。针对光纤雷射与YAG雷射之差异说明简述如下：
1YAG雷射
是一种发展已久的雷射类型，以固体材料做工作物质，采用光学激发的方法，就是利用普通的光来激发雷射的工作物质产生雷射光，普通的光照射到工作物质，引起工作物质内部的粒子数反转而振荡产生雷射。以YAG雷射来说，有分为脉冲光及连续光两种，就组件的结构而言，都大同小异，脉冲光属于较常使用之种类。YAG雷射的组件结构一般由光泵、工作物质、共振腔、聚光腔、水冷系统及电源…等部件组成。其中光泵就是我们比较常听到的雷射灯管，例如：氙灯、氪弧灯、卤钨灯…等，其中以脉冲氙灯的效果较好，也最常被使用。
YAG雷射的绝对优势，就是购置成本较低，但是随着光纤雷射蓬勃的发展，慢慢也不再具有优势，YAG雷射耗电较大，需定期灯换灯管等耗材，也逐渐被光纤雷射所取代。
2光纤雷射
是由共振腔与增益介质所组成，因为雷射的增益介质是以光纤形式呈现，所以被称为光纤雷射。光纤雷射有几项特别的优点：
· 软光路：有别于YAG、CO2等雷射，不需要镜片折射之硬光路，调教光路容易，雷射源出端使用一条光纤缆线就可以拉到雷射加工头，光路便捷，搭载于自动化机械手臂非常适合。另外一提，目前市场上，有使用YAG雷射源，拉载光纤做为激光束的传送线，可免去使用许多反射镜及镜片的复杂光学装置。
· 雷射源的体积大幅缩小，不仅可减少许多设备硬件摆放空间，还可以便于携带。
· 光纤散热面积大，很适合做大功率的雷射源使用。
· 雷射光于光纤内传输，受外界干扰之影响程度低，出光稳定。
· 光纤雷射几乎无耗材，雷射源本身使用寿命长，虽然初期投置成本相较YAG雷射高，但节省了相当多的维护成本。
雷射焊接的加值应用
随着工业4.0及智慧机械的蓬勃发展，将智能生产系统、人机协同的方式，称为智能自动化，而雷射加工的相关应用，在智能自动化系统中，更是充分展现出迷人的优点。在2018年3月份的上海光博展以及9月份的上海工业博览会中，各大厂展出相当多雷射焊接系统。
图一 2018年上海工业博览会KUKA雷射焊接机器人
1雷射焊接机器人
机械手臂的分类，主要有标准六关节、标准五关节、码垛四关节、摆臂四关节、SCARA…等种类可选择，在自动化的产在线，最常应用的是六个自由度的机械手臂，灵活可靠，可任意空间焊接，不局限于平面焊接，解决高难度空间焊接，图二为使用机械手臂搭配雷射振镜焊接、视觉定位。通常使用手持控制器即可对机械手臂焊接系统进行操作，即使处于限制较多的场所，规划分时多任务位设备同时工作，轮流上下料，皆能实现高效率的生产工作，如图三所示。
机械手臂除了用于雷射焊接系统外，用于切板、切管、清洁、打标，皆可完成雷射加工连续化生产的多元应用。
图二 联达智能公司之雷射振镜视觉定位焊接机器人
图三 多任务位预约焊接系统
2四轴联动光纤雷射焊接机
四轴联动的四轴是指X、Y、Z三维平台，再加上一台W旋转轴，由于通常使用伺服驱动，所以焊接定位重复精度高，适合用于精密加工之设备选择。在四轴联动设备中，一般焦距的设定，会搭配实时监控的摄像焦距，CCD画面清晰时，即是焊接的焦距。以中高功率高能的光纤雷射焊接，能全方位达到厚板、薄板、异材焊接，轻易完成点焊、对接焊、迭焊、缝焊、密封焊…等雷射焊接工艺。
图四 正铂公司开发之四轴联动2KW光纤雷射焊接机
3焊道追踪
进行焊接操作，使用机械手臂或平台式焊接，通常是利用路径教导或编程的方式，而这些方法须依赖操作者的技术手法，若为能确保焊接质量，避免焊道偏离焊缝，造成不良的焊接效果，通常会搭配焊缝追踪，一般是利用视觉感测、图像处理或结合雷射扫描的方式，达到焊接精确化、自动化的境界。
4搅拌型的焊接工艺
部分材料在焊接过程中，容易产生变形、裂缝及气孔，其中又以气孔是最难解决的议题，形成气孔的原因有很多，包含了部分金属合金在有氢环境融化所产生的氢气孔，也有焊接保护气体在材料融化蒸发过程中，被包覆卷进材料中形成气孔。使用搅拌型(Wobble)焊接技术，透过双锲型直写式焊接头，或是高功率振镜焊接头，让焊接光束产生回旋路径，这样的方式，对于熔融的材料产生搅拌，利于减少气孔的产生，并针对焊缝较大的工件，达到高质量的焊接工艺。
图五 搅拌型焊接光斑的差异示意
来源：正鉑股份有限公司