Αυτή η μελέτη συνέκρινε συστηματικά την εφαρμογή των συμβατικών LW, OLW και RMOLW σε πλάκες από κράμα τιτανίου TC4. Η έρευνα χρησιμοποίησε διάφορες μεθόδους χαρακτηρισμού, όπως απεικόνιση με κάμερα υψηλής ταχύτητας, οπτική μικροσκοπία (OM), ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM), περίθλαση οπισθοσκέδασης ηλεκτρονίων (EBSD) και δοκιμή εφελκυσμού. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η διαδικασία RMOLW βελτιώνει σημαντικά την ποιότητα σχηματισμού της επιφάνειας της συγκόλλησης, όχι μόνο εξαλείφοντας τα ελαττώματα υποκοπής αλλά και μειώνοντας σημαντικά το πιτσίλισμα. Μηχανιστικά, η δακτυλιοειδής δοκός επεκτείνει την περιοχή ανοίγματος της κλειδαρότρυπας (έως 0,76 mm²) και οι σταθερές δίνες που δημιουργούνται από την ταλάντωση της δέσμης εμποδίζουν αποτελεσματικά το κλείσιμο της κλειδαρότρυπας λόγω συμπίεσης λιωμένου μετάλλου, αποκόπτοντας έτσι την πηγή πιτσιλίσματος. Όσον αφορά τη μικροδομή, αυτή η διαδικασία μειώνει την κλίση θερμοκρασίας και τον ρυθμό ψύξης της λιωμένης δεξαμενής, προάγοντας τον σχηματισμό μορφολογίας λεπτού καλαθιού-υφαντικής στο κέντρο συγκόλλησης και αυξάνοντας την αναλογία των ορίων κόκκων υψηλής-γωνίας (HAGB). Τελικά, οι συγκολλημένοι σύνδεσμοι RMOLW διατηρούν υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό (περίπου 1148,8 MPa), ενώ η επιμήκυνση αυξάνεται κατά 35,2% σε σύγκριση με τη συμβατική συγκόλληση με λέιζερ, επιτυγχάνοντας καλή αντιστοιχία αντοχής και ολκιμότητας.
Το σχήμα 1 δείχνει την πειραματική ρύθμιση του RMOLW. Ο πυρήνας έγκειται στη χρήση ειδικών δακτυλιοειδών οπτικών ινών, που παράγουν μια σύνθετη δέσμη που αποτελείται από έναν κεντρικό πυρήνα ίνας (100 μm) και έναν πυρήνα ίνας εξωτερικού δακτυλίου (300 μm). Η δέσμη δεν έχει μόνο μια δακτυλιοειδή κατανομή ενέργειας αλλά εκτελεί επίσης μια κυκλική (σπειροειδή) τροχιά ταλάντωσης μέσω ενός συστήματος γαλβανομέτρου. Αυτός ο σχεδιασμός στοχεύει να χρησιμοποιήσει ταυτόχρονα το φαινόμενο "οπής-διαστολής" της δακτυλιοειδούς δέσμης και το φαινόμενο "ανάδευσης" της ταλάντωσης.
Σχήμα 1. Σχηματικό διάγραμμα της συσκευής συγκόλλησης λέιζερ με ταλάντωση δακτυλίου-: (α) ολοκληρωμένος πειραματικός εξοπλισμός (β) διατομή- ίνας, διάμετρος πυρήνα και μέγεθος εστιακού σημείου (γ) πραγματική τροχιά της δέσμης λέιζερ.
Το σχήμα 2 δείχνει ότι η ακμή της επιφάνειας LW είναι κυματιστή, συνοδευόμενη από μεγάλη ποσότητα πιτσιλίσματος, με διατομή- σε σχήμα 'Χ' και μέγιστο βάθος υποκοπής. Το άκρο συγκόλλησης RMOLW είναι ίσιο και ομαλό, χωρίς σχεδόν πιτσίλισμα, ευρεία διατομή σε σχήμα 'V'-, πολύ χαμηλό βάθος υποκοπής και ομαλή μετάβαση. Αυτό δείχνει ότι η κατανομή ενέργειας του RMOLW είναι πιο ομοιόμορφη, βελτιώνοντας αποτελεσματικά την ποιότητα σχηματισμού συγκόλλησης.
Σχήμα 2. Μακροσκοπική μορφολογία και μορφολογία διατομής-αρθρώσεων: (α, δ, ζ) μορφολογία συγκόλλησης δειγμάτων συγκόλλησης με λέιζερ, (β, ε, η) μορφολογία συγκόλλησης δειγμάτων συγκόλλησης ταλαντευόμενου λέιζερ, (c, f, i) μορφολογία συγκόλλησης δειγμάτων lasercilln.
Σχήμα 3. Ροή λιωμένης πισίνας και συμπεριφορά ανοίγματος κλειδαρότρυπας υπό διαφορετικές συνθήκες διεργασίας: (α) δημιουργία πιτσιλίσματος κατά τη συγκόλληση με λέιζερ (β) αποτέλεσμα της συγκόλλησης ταλαντευόμενου λέιζερ εντός ενός κύκλου (γ) αποτέλεσμα της συγκόλλησης με ταλάντωση με λέιζερ με δακτυλιοειδές μοτίβο κηλίδων εντός ενός κύκλου. Το Σχήμα 4 δείχνει ότι το LW έχει μια απότομη κορυφαία κατανομή ενέργειας Gauss, με εξαιρετικά υψηλή ενέργεια στο κέντρο (407,2 J/mm²), με αποτέλεσμα μια στενή και βαθιά λιωμένη λίμνη. Το RMOLW εμφανίζει «επίπεδη-κορυφαία» ομοιόμορφη κατανομή ενέργειας (μέγιστο μόνο 107,6 J/mm²), με την ομοιομορφία κατανομής ενέργειας να αυξάνεται κατά 2,2 φορές. Αυτή η ομοιόμορφη θέρμανση μειώνει την υποκοπή, καθιστώντας τη διατομή{11}}συγκόλλησης ευρύτερη και ομαλότερη.
Η μελέτη, μέσω μιας συγκριτικής ανάλυσης των διεργασιών LW, OLW και RMOLW, κατέληξε στα ακόλουθα κύρια συμπεράσματα: 1. Το RMOLW αποτρέπει την κατάρρευση της κλειδαρότρυπας επεκτείνοντας την περιοχή ανοίγματος της κλειδαρότρυπας σε 0,76 mm² και εισάγοντας μια σταθερή δίνη, μειώνοντας το πιτσίλισμα κατά τη συγκόλληση κατά 88,6% RM{4} σε σύγκριση με τη συμβατική διαδικασία ομοιομορφία κατανομής της ενέργειας της δέσμης κατά 20 φορές, εξαλείφει την τοπική υπερθέρμανση, μειώνει το βάθος της συγκόλλησης κατά 56,3% και σχηματίζει μια ομαλή διατομή σε σχήμα V{-σχήματος V-. 3. Η συνέργεια μεταξύ της δακτυλιοειδούς δοκού και της ταλάντωσης μειώνει τις κλίσεις θερμοκρασίας και τους ρυθμούς ψύξης στη μορφή τήξης σε υψηλότερη μορφή{10} καλάθι{11}}πλέκει δομές και ελασματική άλφα φάση και μειώνει τη συγκέντρωση του προσανατολισμού των κόκκων. 4. Χάρη στην εξάλειψη των ελαττωμάτων της υποκοπής και την ενίσχυση της μικροδομής (περισσότερα υψηλά-όρια των κόκκων γωνίας), η επιμήκυνση των αρμών RMOLW αυξάνεται κατά 35% σε σχέση με τις συμβατικές ραφές συγκόλλησης. συγκρίσιμο με το υλικό βάσης.
