Aquest estudi va comparar sistemàticament l'aplicació de LW, OLW i RMOLW convencionals a plaques d'aliatge de titani TC4. La investigació va emprar diversos mètodes de caracterització, com ara imatges de càmeres d'alta velocitat-, microscòpia òptica (OM), microscòpia electrònica d'escaneig (SEM), difracció de retrodispersió electrònica (EBSD) i proves de tracció. Els resultats mostren que el procés RMOLW millora significativament la qualitat de formació de la superfície de la soldadura, no només eliminant els defectes de sotalla sinó també reduint molt les esquitxades. Mecànicament, el feix anular expandeix l'àrea d'obertura del forat (fins a 0,76 mm²) i els vòrtexs estables generats per l'oscil·lació del feix impedeixen eficaçment que el forat es tanqui a causa de la compressió del metall fos, tallant així la font d'esquitxades. Pel que fa a la microestructura, aquest procés redueix el gradient de temperatura i la velocitat de refredament de la piscina fosa, afavorint la formació de la morfologia del teixit de cistell-fins al centre de soldadura i augmentant la proporció de límits de gra d'-angle alt (HAGB). En definitiva, les juntes soldades RMOLW mantenen una alta resistència a la tracció (al voltant de 1148,8 MPa), mentre que l'allargament augmenta un 35,2% en comparació amb la soldadura làser convencional, aconseguint una bona combinació de resistència i ductilitat.
La figura 1 mostra la configuració experimental de RMOLW. El nucli consisteix en l'ús de fibres òptiques anulars especials, produint un feix compost format per un nucli de fibra central (100 µm) i un nucli de fibra d'anell exterior (300 µm). El feix no només té una distribució d'energia anular sinó que també executa una trajectòria d'oscil·lació circular (espiral) mitjançant un sistema galvanòmetre. Aquest disseny té com a objectiu utilitzar simultàniament l'efecte d'"expansió del forat-" del feix anular i l'efecte d'"agitació" de l'oscil·lació.
Figura 1. Diagrama esquemàtic del dispositiu de soldadura làser oscil·lant en mode anell-: (a) equip experimental integrat (b) secció transversal- de fibra, diàmetre del nucli i mida del punt focal (c) trajectòria real del feix làser.
La figura 2 mostra que la vora de la superfície LW és ondulada, acompanyada d'una gran quantitat d'esquitxades, amb una secció transversal-en forma de "X" i la màxima profunditat de socavada. La vora de la soldadura RMOLW és recta i llisa, gairebé sense esquitxades, una secció transversal-en forma de "V"-àmplia, una profunditat de retallada molt baixa i una transició suau. Això indica que la distribució d'energia de RMOLW és més uniforme, millorant eficaçment la qualitat de formació de soldadura.
Figura 2. Morfologia macroscòpica i morfologia-de secció transversal de les juntes: (a, d, g) morfologia de soldadura de mostres de soldadura làser, (b, e, h) morfologia de soldadura de mostres de soldadura làser oscil·lant, (c, f, i) morfologia de soldadura de mostres de soldadura làser oscil·lant en mode anular.
Figura 3. Flux de la piscina fosa i comportament de l'obertura del forat de la clau en diferents condicions de procés: (a) generació d'esquitxades durant la soldadura làser (b) resultat de la soldadura làser oscil·lant dins d'un cicle (c) resultat de la soldadura làser oscil·lant amb un patró de punt anular dins d'un cicle. La figura 4 mostra que LW té una distribució d'energia gaussiana amb un pic molt pronunciat, amb una energia extremadament alta al centre (407,2 J/mm²), donant lloc a una piscina fosa estreta i profunda. RMOLW presenta una distribució d'energia uniforme "-plana" (només 107,6 J/mm² com a màxim), amb la uniformitat de la distribució d'energia augmentada 2,2 vegades. Aquest escalfament uniforme redueix el retall, fent que la secció transversal-de la soldadura sigui més àmplia i suau.
L'estudi, mitjançant una anàlisi comparativa dels processos LW, OLW i RMOLW, va arribar a les següents conclusions principals: 1. RMOLW evita el col·lapse del forat de la clau ampliant l'àrea d'obertura del forat de la clau a 0,76 mm² i introduint un vòrtex estable, reduint les esquitxades durant la soldadura en un 88,6% en comparació amb el procés de soldadura làser convencional. 20 vegades, elimina el sobreescalfament local, redueix la profunditat del retall de la soldadura en un 56,3% i forma una secció transversal llisa en forma de V--. 3. La sinergia entre el feix anular i l'oscil·lació redueix els gradients de temperatura i les velocitats de refredament a la piscina fosa, afavoreix la formació d'estructura{{10}10}resistent i{10}1{10}1{10}}{10}}-{10}}{10}{10}}{10}{10}}{10}}{10}{10}{10}}{10}{10}{10}}{10}{10}}1{10}{10}{10}}1{1}}{1} i la formació de refredament. fase alfa, i disminueix la concentració d'orientació del gra. 4. Gràcies a la supressió de defectes de socavació i l'enfortiment de la microestructura (més límits de gra-angle alt), l'allargament de les juntes RMOLW augmenta un 35,2% en comparació amb la soldadura làser convencional, mantenint una alta resistència a la tracció comparable a la del material base.
