この研究では、TC4 チタン合金板に対する従来の LW、OLW、RMOLW の適用を系統的に比較しました。この研究では、高速カメラ イメージング、光学顕微鏡 (OM)、走査型電子顕微鏡 (SEM)、後方散乱電子回折 (EBSD)、引張試験などのさまざまな特性評価方法を採用しました。結果は、RMOLWプロセスが溶接の表面形成品質を大幅に改善し、アンダーカット欠陥を排除するだけでなく、スパッタも大幅に減少させることを示しています。機械的には、環状ビームがキーホール開口面積を拡大し（最大 0.76 mm²）、ビーム振動によって生成される安定した渦が溶融金属の圧縮によるキーホールの閉鎖を効果的に防止し、スパッタの発生源を遮断します。微細構造の観点から見ると、このプロセスは溶融池の温度勾配と冷却速度を低下させ、溶接中心での細かいバスケット織り組織の形成を促進し、高角粒界（HAGB）の割合を増加させます。-最終的に、RMOLW 溶接継手は高い引張強度 (約 1148.8 MPa) を維持しながら、従来のレーザー溶接と比較して伸びが 35.2% 増加し、強度と延性の良好な一致を実現します。
図 1 に RMOLW の実験構成を示します。コアは特殊な環状光ファイバーの使用にあり、中心ファイバー コア (100 μm) と外側リング ファイバー コア (300 μm) からなる複合ビームを生成します。ビームは環状のエネルギー分布を持つだけでなく、検流計システムを介して円形（螺旋）振動軌道を描きます。この設計は、環状ビームの「穴拡大」効果と振動の「撹拌」効果を同時に利用することを目的としています。
図 1. リング-モード発振レーザー溶接装置の概略図：（a）統合実験装置（b）ファイバー断面-、コア直径および焦点サイズ（c）レーザービームの実際の軌道。
図2は、LW表面エッジが波状であり、多量のスパッタを伴い、断面が「X」形状であり、アンダーカット深さが最大であることを示しています。- RMOLW の溶接エッジは真っ直ぐで滑らかで、スパッタがほとんどなく、幅広の V 字型の断面、非常に低いアンダーカット深さ、滑らかな移行部を備えています。-これは、RMOLW のエネルギー分布がより均一になり、溶接形成の品質が効果的に向上することを示しています。
図 2. 接合部の巨視的形態と-断面形態: (a、d、g) レーザー溶接サンプルの溶接形態、(b、e、h) 発振レーザー溶接サンプルの溶接形態、(c、f、i) 環状モード発振レーザー溶接サンプルの溶接形態。
図 3. さまざまなプロセス条件での溶融池の流れとキーホール開口挙動: (a) レーザー溶接中のスパッタの発生 (b) 1 サイクル内の発振レーザー溶接の結果 (c) 1 サイクル内の環状スポット パターンでの発振レーザー溶接の結果。図 4 は、LW が鋭いピークをもつガウス エネルギー分布を持ち、中心に非常に高いエネルギー (407.2 J/mm²) があり、その結果狭くて深い溶融池が形成されることを示しています。 RMOLW は「フラットトップ」の均一なエネルギー分布 (最大わずか 107.6 J/mm²) を示し、エネルギー分布の均一性は 2.2 倍増加します。この均一な加熱によりアンダーカットが減少し、溶接断面がより広く、より滑らかになります。-
この研究では、LW、OLW、RMOLW プロセスの比較分析を通じて、次の主な結論に達しました: 1. RMOLW は、キーホールの開口面積を 0.76 mm² に拡大し、安定した渦を導入することでキーホールの崩壊を防ぎ、従来のレーザー溶接と比較して溶接中のスパッタを 88.6% 削減します. 2. RMOLW プロセスは、ビーム エネルギー分布の均一性を 20 倍向上させ、局所的な過熱を排除し、溶接アンダーカットの深さを減少させます。 56.3% で、滑らかな V- 形状の断面-を形成します. 3.。環状ビームと振動の相乗効果により、溶融池内の温度勾配と冷却速度が減少し、高強度で強靭なバスケット織り構造と層状アルファ相の形成が促進されます。. 4.アンダーカット欠陥の減少と微細構造の強化（より高い-粒界）により、RMOLW 接合部の伸びは従来のレーザー溶接と比較して 35.2% 増加し、同時に母材に匹敵する高い引張強度を維持します。
