מחקר זה השווה באופן שיטתי את היישום של LW, OLW ו-RMOLW קונבנציונליים על לוחות סגסוגת טיטניום TC4. המחקר השתמש בשיטות אפיון שונות, כולל הדמיית מצלמה במהירות גבוהה, מיקרוסקופיה אופטית (OM), מיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת (SEM), עקיפה של פיזור לאחור של אלקטרונים (EBSD) ובדיקת מתיחה. התוצאות מראות שתהליך RMOLW משפר באופן משמעותי את איכות היווצרות פני השטח של הריתוך, לא רק מבטל פגמים תחתונים אלא גם מפחית מאוד את הנתזים. מבחינה מכאנית, הקורה הטבעתית מרחיבה את שטח פתח חור המנעול (עד 0.76 מ"מ), והמערבולות היציבות שנוצרות על ידי תנודת האלומה מונעות ביעילות את סגירת חור המנעול עקב דחיסת מתכת מותכת, ובכך מנתקות את מקור הנתזים. במונחים של מבנה מיקרו, תהליך זה מקטין את שיפוע הטמפרטורה וקצב הקירור של הבריכה המותכת, מקדם היווצרות של מורפולוגיה של סל{8}}עדין במרכז הריתוך ומגדיל את שיעור גבולות הגרגירים הזווית- גבוהה (HAGB). בסופו של דבר, המפרקים המרותכים של RMOLW שומרים על חוזק מתיחה גבוה (בסביבות 1148.8 MPa), בעוד שההתארכות גדלה ב-35.2% בהשוואה לריתוך לייזר קונבנציונלי, ומשיגה התאמה טובה בין חוזק ומשיכות.
איור 1 מציג את מערך הניסוי של RMOLW. הליבה טמונה בשימוש בסיבים אופטיים טבעתיים מיוחדים, המייצרת קרן מרוכבת המורכבת מליבת סיב מרכזית (100 מיקרומטר) ומליבת סיב טבעת חיצונית (300 מיקרומטר). לאורה יש לא רק חלוקת אנרגיה טבעתית אלא גם מבצעת מסלול תנודות מעגלי (ספירלי) דרך מערכת גלוונומטר. עיצוב זה שואף לנצל בו זמנית את אפקט ה"חור-מתרחב" של האלומה הטבעתית ואת אפקט ה"ערבול" של התנודה.
איור 1. תרשים סכמטי של מכשיר ריתוך לייזר מתנודד במצב -טבעת: (א) ציוד ניסיוני משולב (ב) חתך סיבים-, קוטר הליבה וגודל נקודת המוקד (ג) מסלול בפועל של קרן הלייזר.
איור 2 מראה שקצה פני השטח LW גלי, מלווה בכמות גדולה של ניתזים, עם חתך - בצורת 'X' ועומק החתך המרבי המרבי. קצה הריתוך של RMOLW ישר וחלק, כמעט ללא ניתזים, חתך רחב בצורת 'V'-בצורת -, עומק חתך נמוך מאוד ומעבר חלק. זה מצביע על כך שחלוקת האנרגיה של RMOLW אחידה יותר, ומשפרת למעשה את איכות היווצרות הריתוך.
איור 2. מורפולוגיה מאקרוסקופית ומורפולוגיה -חתך של מפרקים: (א, ד, ז) מורפולוגיית ריתוך של דגימות ריתוך לייזר, (ב, ה, ח) מורפולוגיה של דגימות ריתוך לייזר מתנודדות, (c, f, i) מורפולוגיה של ריתוך של דגימות ריתוך לייזר מתנדנדות במצב טבעתי.
איור 3. זרימת בריכה מותכת והתנהגות פתיחת חור המנעול בתנאי תהליך שונים: (א) יצירת ניתזים במהלך ריתוך לייזר (ב) תוצאה של ריתוך לייזר מתנודד בתוך מחזור אחד (ג) תוצאה של ריתוך לייזר מתנודד עם תבנית נקודה טבעתית בתוך מחזור אחד. איור 4 מראה כי ל-LW יש פיזור אנרגיה גאוסי בשיא חד, עם אנרגיה גבוהה במיוחד במרכז (407.2 J/mm²), וכתוצאה מכך בריכה מותכת צרה ועמוקה. RMOLW מציגה פיזור אנרגיה אחיד "-חלק העליון" (מקסימום רק 107.6 J/mm²), כאשר אחידות חלוקת האנרגיה גדלה פי 2.2. החימום האחיד הזה מפחית את החתך, מה שהופך את חתך הריתוך -לרחב וחלק יותר.
המחקר, באמצעות ניתוח השוואתי של תהליכי LW, OLW ו-RMOLW, הגיע למסקנות העיקריות הבאות: 1. RMOLW מונע קריסת חור המנעול על ידי הרחבת שטח פתח חור המנעול ל-0.76 מ"מ והחדרת מערבולת יציבה, הפחתת ניתזים במהלך הריתוך ב-88.6% בהשוואה לריתוך האנרגיה הרגילה של {4} OL. פי 20, מבטל התחממות יתר מקומית, מפחית את עומק חתך הריתוך ב-56.3% ויוצר חתך חלק-בצורת V-. 3. הסינרגיה בין הקורה הטבעתית והתנודה מפחיתה את שיפוע הטמפרטורה וקצבי הקירור בבריכה המותכת, מקדמת היווצרות של מבנה{1} בעל חוזק{1} גבוה ופאזה אלפא למלרית, ומקטינה את ריכוז כיוון הגרגרים. 4. הודות לדיכוי פגמים תחתונים וחיזוק המבנה המיקרו (יותר גבולות גרגרים-גבוהים יותר), ההתארכות של מפרקי RMOLW גדלה ב-35.2% בהשוואה לריתוך לייזר קונבנציונלי, תוך שמירה על חוזק גבוה יותר של חומרי משיכה לחומר הבסיסי.
