Tässä tutkimuksessa verrattiin systemaattisesti tavanomaisten LW:n, OLW:n ja RMOLW:n käyttöä TC4-titaaniseoslevyille. Tutkimuksessa käytettiin erilaisia karakterisointimenetelmiä, mukaan lukien nopea -kamerakuvaus, optinen mikroskopia (OM), pyyhkäisyelektronimikroskooppi (SEM), elektronien takaisinsirontadiffraktio (EBSD) ja vetotestaus. Tulokset osoittavat, että RMOLW-prosessi parantaa merkittävästi hitsin pinnanmuodostuksen laatua, ei ainoastaan poista alileikkausvirheitä, vaan myös vähentää merkittävästi roiskeita. Mekaanisesti rengasmainen palkki laajentaa avaimenreiän aukkoaluetta (jopa 0,76 mm²), ja säteen värähtelyn synnyttämät vakaat pyörteet estävät tehokkaasti avaimenreiän sulkeutumisen sulan metallin puristuksen vuoksi, mikä katkaisee roiskelähteen. Mikrorakenteen kannalta tämä prosessi vähentää sulan altaan lämpötilagradienttia ja jäähtymisnopeutta, mikä edistää hienon korin{8}}kudoksen morfologian muodostumista hitsauskeskuksessa ja lisää korkean-kulman raerajojen (HAGB) osuutta. Loppujen lopuksi RMOLW-hitsatut liitokset säilyttävät korkean vetolujuuden (noin 1148,8 MPa), kun taas venymä kasvaa 35,2 % verrattuna tavanomaiseen laserhitsaukseen, mikä takaa hyvän lujuuden ja sitkeyden.
Kuvassa 1 on esitetty RMOLW:n kokeellinen kokoonpano. Ydin on erityisten rengasmaisten optisten kuitujen käytössä, jolloin syntyy komposiittisäde, joka koostuu keskeisestä kuituytimestä (100 µm) ja ulkorenkaan kuituytimestä (300 µm). Säteellä ei ole vain rengasmainen energiajakauma, vaan se myös suorittaa ympyränmuotoisen (spiraalin) värähtelyradan galvanometrijärjestelmän läpi. Tämän suunnittelun tarkoituksena on hyödyntää samanaikaisesti rengasmaisen palkin "reikä-laajentava" vaikutus ja värähtelyn "sekoitusvaikutus".
Kuva 1. Kaaviorengas-moodi oskilloivasta laserhitsauslaitteesta: (a) integroitu koelaitteisto (b) kuidun poikkileikkaus-, sydämen halkaisija ja polttopisteen koko (c) lasersäteen todellinen liikerata.
Kuvassa 2 näkyy, että LW-pinnan reuna on aaltoileva, ja siihen liittyy paljon roiskeita, ja poikkileikkaus on X-muotoinen ja suurin alileikkaussyvyys. RMOLW-hitsauksen reuna on suora ja sileä, lähes roiskeeton, leveä V'-muotoinen poikkileikkaus-, erittäin alhainen leikkaussyvyys ja tasainen siirtymä. Tämä osoittaa, että RMOLW:n energian jakautuminen on tasaisempaa, mikä parantaa tehokkaasti hitsin muodostumisen laatua.
Kuva 2. Liitosten makroskooppinen morfologia ja poikki-poikkileikkausmorfologia: (a, d, g) laserhitsausnäytteiden hitsausmorfologia, (b, e, h) värähtelevien laserhitsausnäytteiden hitsausmorfologia, (c, f, i) rengashitsausnäytteiden hitsausmorfologia oscillating laser mode.
Kuva 3. Sulan altaan virtaus ja avaimenreiän avautumiskäyttäytyminen eri prosessiolosuhteissa: (a) roiskeen muodostuminen laserhitsauksen aikana (b) tulos värähtelevästä laserhitsauksesta yhden jakson aikana (c) tulos värähtelevästä laserhitsauksesta rengasmaisella pistekuviolla yhden jakson aikana. Kuva 4 osoittaa, että LW:llä on jyrkästi huipussaan Gaussin energiajakauma, erittäin korkealla energialla keskellä (407,2 J/mm²), mikä johtaa kapeaan ja syvään sulaan altaan. RMOLW:lla on "tasainen-top" tasainen energian jakautuminen (enintään vain 107,6 J/mm²), ja energian jakautumisen tasaisuus kasvaa 2,2-kertaiseksi. Tämä tasainen kuumennus vähentää alileikkausta, mikä tekee hitsin poikkileikkauksesta{11}} leveämmän ja tasaisemman.
LW-, OLW- ja RMOLW-prosessien vertailevan analyysin avulla tehdyssä tutkimuksessa päädyttiin seuraaviin tärkeimpiin johtopäätöksiin: 1. RMOLW estää avaimenreiän romahtamisen laajentamalla avaimenreiän aukkoaluetta 0,76 mm²:iin ja luomalla vakaan pyörteen, mikä vähentää roiskeita hitsauksen aikana 88,6 % verrattuna tavanomaiseen laserhitsaukseen{amOLW} jakautumisen tasaisuus 20-kertaisesti, eliminoi paikallisen ylikuumenemisen, pienentää hitsin alileikkauksen syvyyttä 56,3 % ja muodostaa tasaisen V-muotoisen poikkileikkauksen- kori-kudosta rakenteita ja lamellaarista alfafaasia ja vähentää raesuuntauksen pitoisuutta. 4. Alileikkausvirheiden vaimentamisen ja mikrorakenteen vahvistumisen (korkeammat-kulmaraeraajat) ansiosta RMOLW-liitosten venymä kasvaa 35 % laserhitsauslujuuteen verrattuna. verrattavissa perusmateriaaliin.
