Šiame tyrime buvo sistemingai lyginamas įprastų LW, OLW ir RMOLW naudojimas ant TC4 titano lydinio plokščių. Tyrimo metu buvo naudojami įvairūs charakterizavimo metodai, įskaitant didelės spartos kameros vaizdavimą, optinę mikroskopiją (OM), skenuojančią elektronų mikroskopiją (SEM), elektronų atgalinės sklaidos difrakciją (EBSD) ir tempimo bandymus. Rezultatai rodo, kad RMOLW procesas ženkliai pagerina suvirinimo siūlės paviršiaus formavimo kokybę, ne tik pašalindamas apatinius defektus, bet ir labai sumažindamas purslų kiekį. Mechaniškai žiedinė sija išplečia rakto angos atidarymo plotą (iki 0,76 mm²), o stabilūs sūkuriai, atsirandantys dėl pluošto virpesių, efektyviai neleidžia rakto skylutei užsidaryti dėl išlydyto metalo suspaudimo, taip pašalindami purslų šaltinį. Kalbant apie mikrostruktūrą, šis procesas sumažina temperatūros gradientą ir išlydyto baseino aušinimo greitį, skatina smulkios krepšelio{8}}pynimo morfologijos formavimąsi suvirinimo centre ir padidina aukšto-kampo grūdelių ribų (HAGB) dalį. Galiausiai RMOLW suvirintos jungtys išlaiko aukštą atsparumą tempimui (apie 1148,8 MPa), o pailgėjimas padidėja 35,2%, palyginti su įprastiniu lazeriniu suvirinimu, todėl pasiekiamas geras stiprumo ir lankstumo derinys.
1 paveiksle parodyta eksperimentinė RMOLW sąranka. Šerdis slypi naudojant specialius žiedinius optinius pluoštus, sukuriančius sudėtinį pluoštą, susidedantį iš centrinės pluošto šerdies (100 µm) ir išorinio žiedo pluošto šerdies (300 µm). Sija ne tik turi žiedinį energijos pasiskirstymą, bet ir atlieka apskrito (spiralinio) virpesių trajektoriją per galvanometro sistemą. Šiuo dizainu siekiama vienu metu panaudoti žiedinio pluošto „skylės -išsiplėtimo“ ir svyravimų „maišymo“ efektą.
1 pav. Žiedinio -režimo svyruojančio lazerinio suvirinimo įrenginio schema: (a) integruota eksperimentinė įranga (b) pluošto skerspjūvis-, šerdies skersmuo ir židinio taško dydis (c) tikroji lazerio spindulio trajektorija.
2 paveiksle parodyta, kad LW paviršiaus kraštas yra banguotas, kartu su dideliu kiekiu purslų, o skerspjūvis yra X formos ir didžiausias įpjovos gylis. RMOLW suvirinimo kraštas yra tiesus ir lygus, beveik be purslų, platus „V“-formos skerspjūvis-, labai mažas įpjovimo gylis ir sklandus perėjimas. Tai rodo, kad RMOLW energijos pasiskirstymas yra vienodesnis, efektyviai pagerinantis suvirinimo formavimo kokybę.
2 pav. Makroskopinė morfologija ir jungčių skerspjūvio
3 pav. Išlydyto baseino srautas ir rakto skylutės atsidarymas skirtingomis proceso sąlygomis: (a) purslų susidarymas lazerinio suvirinimo metu (b) svyruojančio lazerinio suvirinimo rezultatas per vieną ciklą (c) svyruojančio lazerinio suvirinimo su žiediniu tašku per vieną ciklą rezultatas. 4 paveiksle parodyta, kad LW Gauso energijos pasiskirstymas yra labai didelis, o centre yra ypač didelė energija (407,2 J/mm²), todėl susidaro siauras ir gilus išlydytas baseinas. RMOLW energijos pasiskirstymas yra „plokščias{6}} viršus“ (maksimalus tik 107,6 J/mm²), o energijos paskirstymo tolygumas padidėja 2,2 karto. Toks vienodas kaitinimas sumažina įpjovimą, todėl suvirinimo skerspjūvis{11}}padidėja ir tampa lygesnis.
Atlikus tyrimą, atlikus lyginamąją LW, OLW ir RMOLW procesų analizę, buvo padarytos šios pagrindinės išvados: 1. RMOLW apsaugo nuo rakto skylutės griūties, padidindamas rakto skylės atidarymo plotą iki 0,76 mm² ir sukurdamas stabilų sūkurį, sumažindamas purslų kiekį suvirinimo proceso metu}, palyginti su įprastiniu lazeriniu suvirinimu{amOL4} pasiskirstymo tolygumas 20 kartų, pašalinamas vietinis perkaitimas, 56,3 % sumažinamas suvirinimo gylis ir susidaro lygus V-formos skerspjūvis- krepšelio-pynimo struktūras ir lamelinę alfa fazę bei sumažina grūdelių orientacijos koncentraciją. 4. Dėl sumažintų defektų slopinimo ir sustiprėjusios mikrostruktūros (didesnės-kampinės grūdelių ribos), RMOLW jungčių pailgėjimas padidinamas 35 %, o lazerinis suvirinimas išlaikomas 35 %. palyginama su pagrindine medžiaga.
