Denne studien sammenlignet systematisk bruken av konvensjonelle LW, OLW og RMOLW på TC4 titanlegeringsplater. Forskningen brukte ulike karakteriseringsmetoder, inkludert-høyhastighetskameraavbildning, optisk mikroskopi (OM), skanningelektronmikroskopi (SEM), elektron-tilbakespredningsdiffraksjon (EBSD) og strekktesting. Resultatene viser at RMOLW-prosessen betydelig forbedrer overflateformasjonskvaliteten til sveisen, ikke bare eliminerer underskjæringsdefekter, men reduserer også sprut. Mekanistisk utvider den ringformede bjelken nøkkelhullets åpningsareal (opp til 0,76 mm²), og de stabile virvlene som genereres av stråleoscillasjon forhindrer effektivt nøkkelhullet i å lukke seg på grunn av smeltet metallkomprimering, og avskjærer derved kilden til sprut. Når det gjelder mikrostruktur, reduserer denne prosessen temperaturgradienten og avkjølingshastigheten til det smeltede bassenget, noe som fremmer dannelsen av fin kurvvev-morfologi i sveisesenteret og øker andelen høye-korngrenser (HAGB). Til syvende og sist opprettholder de RMOLW-sveisede skjøtene høy strekkfasthet (rundt 1148,8 MPa), mens forlengelsen økes med 35,2 % sammenlignet med konvensjonell lasersveising, og oppnår en god match mellom styrke og duktilitet.
Figur 1 viser det eksperimentelle oppsettet til RMOLW. Kjernen ligger i bruken av spesielle ringformede optiske fibre, som produserer en komposittstråle bestående av en sentral fiberkjerne (100 µm) og en ytre ringfiberkjerne (300 µm). Strålen har ikke bare en ringformet energifordeling, men utfører også en sirkulær (spiral) oscillasjonsbane gjennom et galvanometersystem. Denne utformingen tar sikte på å samtidig utnytte den "hullutvidende" effekten til den ringformede strålen og den "omrørende" effekten av oscillasjonen.
Figur 1. Skjematisk diagram av ring-modus oscillerende lasersveiseanordning: (a) integrert eksperimentelt utstyr (b) fibertverrsnitt, kjernediameter og brennpunktstørrelse (c) faktisk bane for laserstrålen.
Figur 2 viser at LW-overflatekanten er bølget, ledsaget av en stor mengde sprut, med et tverrsnitt i en 'X'-form og maksimal underskjæringsdybde. RMOLW-sveisekanten er rett og glatt, nesten uten sprut, et bredt 'V'-tverrsnitt-, svært lav underskjæringsdybde og en jevn overgang. Dette indikerer at energifordelingen til RMOLW er mer jevn, noe som effektivt forbedrer sveiseformasjonskvaliteten.
Figur 2. Makroskopisk morfologi og tverrsnittsmorfologi av skjøter: (a, d, g) sveisemorfologi av lasersveiseprøver, (b, e, h) sveisemorfologi til oscillerende lasersveiseprøver, (c, f, i) sveisemorfologi til ringformede oscillerende lasersveiseprøver.
Figur 3. Strømning av smeltet basseng og nøkkelhullåpning under forskjellige prosessforhold: (a) generering av sprut under lasersveising (b) resultat av oscillerende lasersveising innen en syklus (c) resultat av oscillerende lasersveising med et ringformet punktmønster innen en syklus. Figur 4 viser at LW har en skarpt toppet Gaussisk energifordeling, med ekstremt høy energi i sentrum (407,2 J/mm²), noe som resulterer i et smalt og dypt smeltet basseng. RMOLW viser en "flat-topp" jevn energifordeling (maksimalt bare 107,6 J/mm²), med ensartet energifordeling økt med 2,2 ganger. Denne jevne oppvarmingen reduserer underskjæringen, og gjør sveisetverrsnittet{11} bredere og jevnere.
Studien, gjennom en komparativ analyse av LW-, OLW- og RMOLW-prosessene, kom frem til følgende hovedkonklusjoner: 1. RMOLW forhindrer nøkkelhullskollaps ved å utvide nøkkelhullåpningsområdet til 0,76 mm² og introdusere en stabil virvel, som reduserer sprut under sveising med 88,6 % sammenlignet med konvensjonell laserstrålefordeling ved {4} OL-lasersveising. 20 ganger, eliminerer lokal overoppheting, reduserer sveiseunderskjæringsdybden med 56,3 % og danner et glatt -tverrsnitt-. 3. Synergien mellom den ringformede bjelken og oscillasjonen reduserer temperaturgradienter og kjølehastigheter i smeltebassenget, fremmer dannelsen av høy{1}basketve{1}- og høystyrkestruktur{10}. og lamellær alfafase, og reduserer konsentrasjonen av kornorientering. 4. Takket være undertrykkelsen av underskjæringsdefekter og styrkingen av mikrostrukturen (flere{13}}høyvinklede korngrenser), økes forlengelsen av RMOLW-skjøter med 35,2 % sammenlignet med konvensjonell lasersveising, samtidig som materialet kan sammenlignes med strekkfastheten.
