Denne undersøgelse sammenlignede systematisk anvendelsen af konventionel LW, OLW og RMOLW på TC4 titanlegeringsplader. Forskningen brugte forskellige karakteriseringsmetoder, herunder høj-kamerabilleddannelse, optisk mikroskopi (OM), scanningselektronmikroskopi (SEM), elektron-backscatter-diffraktion (EBSD) og træktest. Resultaterne viser, at RMOLW-processen markant forbedrer overfladedannelseskvaliteten af svejsningen, ikke kun eliminerer underskæringsdefekter, men reducerer også sprøjt. Mekanisk udvider den ringformede bjælke nøglehullets åbningsareal (op til 0,76 mm²), og de stabile hvirvler, der genereres af stråleoscillation, forhindrer effektivt nøglehullet i at lukke på grund af smeltet metalkompression og afskærer derved kilden til sprøjt. Med hensyn til mikrostruktur reducerer denne proces temperaturgradienten og afkølingshastigheden af det smeltede bassin, hvilket fremmer dannelsen af fin kurve-morfologi i svejsecentret og øger andelen af høje-korngrænser (HAGB). I sidste ende bevarer de RMOLW svejsede samlinger høj trækstyrke (omkring 1148,8 MPa), mens forlængelsen øges med 35,2% sammenlignet med konventionel lasersvejsning, hvilket opnår en god overensstemmelse mellem styrke og duktilitet.
Figur 1 viser den eksperimentelle opsætning af RMOLW. Kernen ligger i brugen af specielle ringformede optiske fibre, der producerer en kompositstråle bestående af en central fiberkerne (100 µm) og en ydre ringfiberkerne (300 µm). Strålen har ikke kun en ringformet energifordeling, men udfører også en cirkulær (spiral) oscillationsbane gennem et galvanometersystem. Dette design sigter mod samtidig at udnytte den ringformede stråles "hul--udvidende" effekt og oscillationens "omrørende" effekt.
Figur 1. Skematisk diagram af den oscillerende lasersvejseanordning i ring--modus: (a) integreret eksperimentelt udstyr (b) fibertværsnit, kernediameter og brændpunktsstørrelse (c) laserstrålens faktiske bane.
Figur 2 viser, at LW-overfladekanten er bølget, ledsaget af en stor mængde sprøjt, med et tværsnit i en 'X'-form og den maksimale underskæringsdybde. RMOLW-svejsekanten er lige og glat, næsten uden sprøjt, et bredt 'V'--formet tværsnit-, meget lav underskæringsdybde og en jævn overgang. Dette indikerer, at energifordelingen af RMOLW er mere ensartet, hvilket effektivt forbedrer svejsedannelseskvaliteten.
Figur 2. Makroskopisk morfologi og tværsnitsmorfologi af samlinger: (a, d, g) svejsemorfologi af lasersvejseprøver, (b, e, h) svejsemorfologi af oscillerende lasersvejseprøver, (c, f, i) svejsemorfologi af ringformede oscillerende lasersvejseprøver.
Figur 3. Smeltet pool flow og nøglehulsåbningsadfærd under forskellige procesbetingelser: (a) generering af sprøjt under lasersvejsning (b) resultat af oscillerende lasersvejsning inden for en cyklus (c) resultat af oscillerende lasersvejsning med et ringformet pletmønster inden for en cyklus. Figur 4 viser, at LW har en skarpt toppet Gaussisk energifordeling, med ekstrem høj energi i midten (407,2 J/mm²), hvilket resulterer i en smal og dyb smeltet pool. RMOLW udviser en "flad-top" ensartet energifordeling (maksimalt kun 107,6 J/mm²), med ensartetheden af energifordelingen øget med 2,2 gange. Denne ensartede opvarmning reducerer underskæring, hvilket gør svejsetværsnittet{11} bredere og glattere.
Undersøgelsen, gennem en sammenlignende analyse af LW-, OLW- og RMOLW-processerne, nåede frem til følgende hovedkonklusioner: 1. RMOLW forhindrer nøglehulskollaps ved at udvide nøglehulsåbningsarealet til 0,76 mm² og indføre en stabil hvirvel, hvilket reducerer sprøjt under svejsning med 88,6 % sammenlignet med RM {4}-processvejsning ensartet fordeling af laserstråleenergi. 20 gange, eliminerer lokal overophedning, reducerer svejseunderskæringsdybden med 56,3 % og danner et glat V-tværsnit-tværsnit. 3. Synergien mellem den ringformede stråle og oscillation reducerer temperaturgradienter og afkølingshastigheder i smeltebassinet, fremmer dannelsen af højstyrke{1}basketve{1}- og højstyrkestruktur{1}. og lamellær alfafase og reducerer koncentrationen af kornorientering. 4. Takket være undertrykkelsen af underskæringsdefekter og styrkelsen af mikrostrukturen (flere-højvinklede korngrænser), øges forlængelsen af RMOLW-samlinger med 35,2 % sammenlignet med konventionel lasersvejsning, samtidig med at materialet kan sammenlignes med høj trækstyrke.
