این مطالعه به طور سیستماتیک کاربرد LW، OLW و RMOLW معمولی را بر روی صفحات آلیاژ تیتانیوم TC4 مقایسه کرد. این تحقیق از روشهای مشخصسازی مختلفی از جمله تصویربرداری دوربین با سرعت بالا، میکروسکوپ نوری (OM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، پراش الکترونی پسپراکنده (EBSD) و آزمایش کشش استفاده کرد. نتایج نشان میدهد که فرآیند RMOLW به طور قابلتوجهی کیفیت شکلگیری سطح جوش را بهبود میبخشد، نه تنها عیوب زیر برش را از بین میبرد، بلکه پاشش را نیز تا حد زیادی کاهش میدهد. از نظر مکانیکی، پرتو حلقوی ناحیه باز شدن سوراخ کلید را گسترش میدهد (تا 0.76 میلیمتر مربع)، و گردابهای پایدار ایجاد شده توسط نوسان پرتو به طور مؤثری از بسته شدن سوراخ کلید به دلیل فشردهسازی فلز مذاب جلوگیری میکند و در نتیجه منبع پاشش را قطع میکند. از نظر ریزساختار، این فرآیند گرادیان دما و سرعت خنکشدن حوضچه مذاب را کاهش میدهد، شکلگیری سبد ظریف-مورفولوژی بافت را در مرکز جوش افزایش میدهد و نسبت مرزهای دانهای با زاویه بالا (HAGB) را افزایش میدهد. در نهایت، اتصالات جوش داده شده RMOLW استحکام کششی بالایی را حفظ می کنند (حدود 1148.8 مگاپاسکال)، در حالی که ازدیاد طول در مقایسه با جوشکاری لیزری معمولی 35.2٪ افزایش می یابد و به تطابق خوبی از استحکام و شکل پذیری دست می یابد.
شکل 1 تنظیمات آزمایشی RMOLW را نشان می دهد. هسته در استفاده از فیبرهای نوری حلقوی ویژه است که یک پرتو مرکب متشکل از یک هسته فیبر مرکزی (100 میکرومتر) و یک هسته فیبر حلقه بیرونی (300 میکرومتر) ایجاد میکند. پرتو نه تنها دارای توزیع انرژی حلقوی است، بلکه یک مسیر نوسان دایره ای (مارپیچی) را از طریق یک سیستم گالوانومتر اجرا می کند. هدف این طراحی استفاده همزمان از اثر "سوراخ-گسترش" تیر حلقوی و اثر "همزن" نوسان است.
شکل 1. نمودار شماتیک دستگاه جوش لیزری نوسانی حلقه-: (الف) تجهیزات آزمایشی یکپارچه (ب) مقطع فیبر-، قطر هسته و اندازه نقطه کانونی (ج) مسیر واقعی پرتو لیزر.
شکل 2 نشان می دهد که لبه سطح LW موجی است، همراه با مقدار زیادی پاشش، با مقطعی به شکل "X" و حداکثر عمق زیر برش. لبه جوش RMOLW صاف و صاف است، تقریباً بدون پاشش، یک مقطع عرضی -شکل V شکل{4}}، عمق زیر برش بسیار کم، و یک انتقال صاف است. این نشان می دهد که توزیع انرژی RMOLW یکنواخت تر است و به طور موثر کیفیت تشکیل جوش را بهبود می بخشد.
شکل 2. مورفولوژی ماکروسکوپی و{1}}مورفولوژی مقطعی اتصالات: (a, d, g) مورفولوژی جوش نمونههای جوشکاری لیزری، (b, e, h) مورفولوژی جوشکاری نمونههای جوشکاری لیزری نوسانی, (c, f, i) شکلشناسی جوشکاری نمونههای جوشکاری laserci.
شکل 3. رفتار جریان حوض مذاب و باز شدن سوراخ کلید تحت شرایط مختلف فرآیند: (الف) ایجاد پاشش در حین جوشکاری لیزری (ب) نتیجه جوشکاری لیزری نوسانی در یک چرخه (ج) نتیجه جوشکاری لیزری نوسانی با الگوی نقطه حلقوی در یک چرخه. شکل 4 نشان می دهد که LW دارای یک توزیع انرژی گاوسی به شدت اوج است، با انرژی بسیار بالا در مرکز (407.2 J/mm²)، که منجر به یک حوضچه مذاب باریک و عمیق می شود. RMOLW توزیع یکنواخت انرژی "مسطح-بالا" (حداکثر فقط 107.6 J/mm²) را نشان میدهد که یکنواختی توزیع انرژی 2.2 برابر افزایش یافته است. این گرمایش یکنواخت، برش را کاهش میدهد و سطح مقطع جوش را پهنتر و صافتر{11}}میکند.
این مطالعه از طریق تجزیه و تحلیل مقایسه ای فرآیندهای LW، OLW و RMOLW به نتایج اصلی زیر رسید: 1. RMOLW با گسترش ناحیه باز شدن سوراخ کلید تا 0.76 میلیمتر مربع و ایجاد یک گرداب پایدار، کاهش پاشش در حین جوشکاری به میزان 88.6% در مقایسه با فرآیند متعارف، از فروپاشی سوراخ کلید جلوگیری میکند. یکنواختی توزیع انرژی پرتو تا 20 برابر، گرمای بیش از حد موضعی را حذف می کند، عمق زیر برش جوش را به میزان 56.3 درصد کاهش می دهد و یک مقطع V{7}شکل{8}}{9} صاف ایجاد می کند. سبد{11}}ساختارهای بافت و فاز آلفای لایهای را کاهش میدهد و غلظت جهت دانهها را کاهش میدهد. 4. به لطف رفع عیوب زیر برش و تقویت ریزساختار (مرزهای دانهای با زاویه{13}بالاتر)، ازدیاد طول اتصالات RMOLW به میزان 2% استحکام جوشدهنده در مقایسه با 35 درصد افزایش مییابد. قابل مقایسه با مواد پایه
