Ta študija je sistematično primerjala uporabo običajnih LW, OLW in RMOLW na ploščah iz titanove zlitine TC4. Raziskava je uporabila različne metode karakterizacije, vključno s slikanjem s-hitro kamero, optično mikroskopijo (OM), vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM), difrakcijo povratnega sipanja elektronov (EBSD) in natezno testiranje. Rezultati kažejo, da postopek RMOLW bistveno izboljša kakovost oblikovanja površine zvara, pri čemer ne samo odpravlja napake podrezov, ampak tudi močno zmanjša brizganje. Mehansko gledano obročasti žarek razširi območje odprtine ključavnice (do 0,76 mm²), stabilni vrtinci, ki nastanejo zaradi nihanja žarka, pa učinkovito preprečujejo, da bi se luknja zaprla zaradi stiskanja staljene kovine, s čimer se odstrani vir brizganja. Kar zadeva mikrostrukturo, ta postopek zmanjša temperaturni gradient in hitrost ohlajanja bazena staline, spodbuja nastanek fine morfologije košara-tkanja v središču zvara in povečuje delež visoko{9}}kotnih meja zrn (HAGB). Navsezadnje zvarjeni spoji RMOLW ohranjajo visoko natezno trdnost (okoli 1148,8 MPa), medtem ko se raztezek poveča za 35,2 % v primerjavi z običajnim laserskim varjenjem, s čimer se doseže dobro ujemanje trdnosti in duktilnosti.
Slika 1 prikazuje poskusno postavitev RMOLW. Jedro je v uporabi posebnih obročastih optičnih vlaken, ki proizvajajo kompozitni žarek, sestavljen iz osrednjega vlaknenega jedra (100 µm) in zunanjega obročnega jedra (300 µm). Žarek nima samo obročaste porazdelitve energije, temveč izvaja tudi krožno (spiralno) nihajno pot skozi galvanometrski sistem. Namen te zasnove je hkratna uporaba učinka "širjenja luknje" obročastega žarka in učinka "mešanja" nihanja.
Slika 1. Shematski diagram naprave za lasersko varjenje z nihajočim-načinom obroča: (a) integrirana eksperimentalna oprema (b) prerez-vlakna, premer jedra in velikost žarišča (c) dejanska trajektorija laserskega žarka.
Slika 2 prikazuje, da je rob površine LW valovit, spremlja ga velika količina brizganja, s prečnim -prerezom v obliki 'X' in največjo globino spodreza. Varjeni rob RMOLW je raven in gladek, skoraj brez brizganja, širok prerez v obliki črke V-v-obliki, zelo nizka globina spodreza in gladek prehod. To kaže, da je porazdelitev energije RMOLW bolj enakomerna, kar učinkovito izboljša kakovost tvorbe zvara.
Slika 2. Makroskopska morfologija in presečna morfologija spojev: (a, d, g) varilna morfologija vzorcev laserskega varjenja, (b, e, h) varilna morfologija oscilirajočih laserskih varjenih vzorcev, (c, f, i) varilna morfologija vzorcev obročastega laserskega varjenja z oscilacijskim načinom.
Slika 3. Tok bazena staline in obnašanje pri odpiranju ključavnice pri različnih procesnih pogojih: (a) nastajanje brizganja med laserskim varjenjem (b) rezultat nihajnega laserskega varjenja v enem ciklu (c) rezultat nihajnega laserskega varjenja z obročastim točkovnim vzorcem v enem ciklu. Slika 4 prikazuje, da ima LW Gaussovo porazdelitev energije z ostrimi vrhovi, z izjemno visoko energijo v središču (407,2 J/mm²), kar ima za posledico ozek in globok staljeni bazen. RMOLW kaže enakomerno porazdelitev energije "z-ravnega vrha" (največ le 107,6 J/mm²), pri čemer se enakomernost porazdelitve energije poveča za 2,2-krat. To enakomerno segrevanje zmanjša spodrez, zaradi česar je presek-vara širši in bolj gladek.
Študija je s primerjalno analizo procesov LW, OLW in RMOLW prišla do naslednjih glavnih zaključkov: 1. RMOLW preprečuje zrušitev ključavnice z razširitvijo površine odprtine ključavnice na 0,76 mm² in uvedbo stabilnega vrtinca, kar zmanjša brizganje med varjenjem za 88,6 % v primerjavi z običajnim laserskim varjenjem. 2. Postopek RMOLW izboljša porazdelitev energije žarka enakomernost za 20-krat, odpravi lokalno pregrevanje, zmanjša globino spodrezovanja zvara za 56,3 % in tvori gladek prečni{-prerez v-obliki V. 3.. Sinergija med obročastim žarkom in nihanjem zmanjša temperaturne gradiente in stopnje ohlajanja v bazenu staline, spodbuja tvorbo visoko{10}}močnih in žilavih-košastih tkanih struktur in lamelno alfa fazo in zmanjša koncentracijo orientacije zrn. 4. Zahvaljujoč zatiranju spodrezanih napak in okrepitvi mikrostrukture (več-visokokotnih meja zrn) se raztezek spojev RMOLW poveča za 35,2 % v primerjavi z običajnim laserskim varjenjem, hkrati pa ohranja visoko natezno trdnost, primerljivo z osnovnim materialom.
