Ova studija sustavno je uspoređivala primjenu konvencionalnih LW, OLW i RMOLW na pločama od legure titana TC4. U istraživanju su korištene različite metode karakterizacije uključujući snimanje velikom- kamerom, optičku mikroskopiju (OM), skenirajuću elektronsku mikroskopiju (SEM), difrakciju povratnog raspršenja elektrona (EBSD) i vlačno ispitivanje. Rezultati pokazuju da RMOLW proces značajno poboljšava kvalitetu oblikovanja površine zavara, ne samo da eliminira nedostatke podreza, već i značajno smanjuje prskanje. Mehanički gledano, prstenasta greda proširuje područje otvora ključanice (do 0,76 mm²), a stabilni vrtlozi generirani oscilacijom zrake učinkovito sprječavaju zatvaranje ključanice uslijed kompresije rastaljenog metala, čime se prekida izvor prskanja. Što se tiče mikrostrukture, ovaj proces smanjuje temperaturni gradijent i brzinu hlađenja bazena taline, promičući stvaranje fine morfologije košara-tkanja u središtu zavara i povećavajući udio visoko-ugaonih granica zrna (HAGB). U konačnici, RMOLW zavareni spojevi održavaju visoku vlačnu čvrstoću (oko 1148,8 MPa), dok je istezanje povećano za 35,2% u usporedbi s konvencionalnim laserskim zavarivanjem, čime se postiže dobro podudaranje čvrstoće i duktilnosti.
Slika 1 prikazuje eksperimentalni postav RMOLW-a. Jezgra leži u upotrebi posebnih prstenastih optičkih vlakana, koja proizvode kompozitnu zraku koja se sastoji od središnje jezgre vlakna (100 µm) i jezgre vlakna vanjskog prstena (300 µm). Zraka ne samo da ima prstenastu distribuciju energije, već također izvodi kružnu (spiralnu) putanju osciliranja kroz galvanometarski sustav. Ovaj dizajn ima za cilj istovremeno korištenje učinka "-širenja rupe" prstenaste grede i učinka "miješanja" oscilacije.
Slika 1. Shematski dijagram prstenastog-moda oscilirajućeg laserskog uređaja za zavarivanje: (a) integrirana eksperimentalna oprema (b) presjek vlakna-, promjer jezgre i veličina žarišne točke (c) stvarna putanja laserske zrake.
Slika 2 pokazuje da je rub LW površine valovit, popraćen velikom količinom prskanja, s poprečnim-presjekom u obliku 'X' i maksimalnom dubinom udubljenja. Rub RMOLW zavara je ravan i gladak, gotovo bez prskanja, širokog poprečnog presjeka u obliku slova 'V'--, vrlo niske dubine podreza i glatkog prijelaza. Ovo ukazuje da je distribucija energije RMOLW-a jednoličnija, čime se učinkovito poboljšava kvaliteta formiranja zavara.
Slika 2. Makroskopska morfologija i morfologija presjeka spojeva: (a, d, g) morfologija zavarivanja uzoraka za lasersko zavarivanje, (b, e, h) morfologija zavarivanja uzoraka za zavarivanje oscilirajućim laserom, (c, f, i) morfologija zavarivanja uzoraka zavarivanih laserskim oscilirajućim načinom prstena.
Slika 3. Protok taline i ponašanje otvaranja ključanice pod različitim uvjetima procesa: (a) stvaranje prskanja tijekom laserskog zavarivanja (b) rezultat oscilirajućeg laserskog zavarivanja unutar jednog ciklusa (c) rezultat oscilirajućeg laserskog zavarivanja s prstenastim točkastim uzorkom unutar jednog ciklusa. Slika 4 pokazuje da LW ima Gaussovu distribuciju energije s oštrim šiljcima, s iznimno visokom energijom u središtu (407,2 J/mm²), što rezultira uskom i dubokom bazenom taline. RMOLW pokazuje ravnomjernu distribuciju energije "s ravnim vrhom" (maksimalno samo 107,6 J/mm²), s uniformnošću distribucije energije povećanom za 2,2 puta. Ovo ravnomjerno zagrijavanje smanjuje podrezivanje, čineći presjek-zavara širim i glatkijim.
Studija je kroz usporednu analizu procesa LW, OLW i RMOLW došla do sljedećih glavnih zaključaka: 1. RMOLW sprječava kolaps ključanice širenjem područja otvora ključanice na 0,76 mm² i uvođenjem stabilnog vrtloga, smanjujući prskanje tijekom zavarivanja za 88,6% u usporedbi s konvencionalnim laserskim zavarivanjem. 2. RMOLW proces poboljšava distribuciju energije snopa ujednačenost za 20 puta, eliminira lokalno pregrijavanje, smanjuje dubinu udubljenja zavara za 56,3% i formira glatki poprečni-presjek u obliku slova V. 3. Sinergija između prstenaste grede i oscilacija smanjuje temperaturne gradijente i stope hlađenja u bazenu rastaljevine, promiče stvaranje visoke-snage i žilave košara-strukture tkanja i lamelarnu alfa fazu i smanjuje koncentraciju orijentacije zrna. 4. Zahvaljujući suzbijanju defekata podreza i jačanju mikrostrukture (više-granica zrna pod visokim kutom), produljenje RMOLW spojeva povećava se za 35,2% u usporedbi s konvencionalnim laserskim zavarivanjem, uz zadržavanje visoke vlačne čvrstoće usporedive s osnovnim materijalom.
