Penelitian ini secara sistematis membandingkan penerapan LW konvensional, OLW dan RMOLW pada pelat paduan titanium TC4. Penelitian ini menggunakan berbagai metode karakterisasi termasuk pencitraan kamera berkecepatan tinggi, mikroskop optik (OM), pemindaian mikroskop elektron (SEM), difraksi hamburan balik elektron (EBSD) dan pengujian tarik. Hasilnya menunjukkan bahwa proses RMOLW secara signifikan meningkatkan kualitas pembentukan permukaan las, tidak hanya menghilangkan cacat undercut namun juga sangat mengurangi percikan. Secara mekanis, balok annular memperluas area pembukaan lubang kunci (hingga 0,76 mm²), dan vortisitas stabil yang dihasilkan oleh osilasi balok secara efektif mencegah penutupan lubang kunci karena kompresi logam cair, sehingga memotong sumber percikan. Dari segi struktur mikro, proses ini mengurangi gradien suhu dan laju pendinginan kolam cair, mendorong pembentukan morfologi tenunan keranjang halus di pusat las dan meningkatkan proporsi batas butir sudut tinggi (HAGB). Pada akhirnya, sambungan las RMOLW mempertahankan kekuatan tarik yang tinggi (sekitar 1148,8 MPa), sementara perpanjangannya meningkat sebesar 35,2% dibandingkan dengan pengelasan laser konvensional, sehingga mencapai kesesuaian kekuatan dan keuletan yang baik.
Gambar 1 menunjukkan pengaturan eksperimental RMOLW. Intinya terletak pada penggunaan serat optik annular khusus, menghasilkan sinar komposit yang terdiri dari inti serat pusat (100 µm) dan inti serat cincin luar (300 µm). Sinar tersebut tidak hanya mempunyai distribusi energi melingkar tetapi juga menjalankan lintasan osilasi melingkar (spiral) melalui sistem galvanometer. Desain ini bertujuan untuk memanfaatkan secara bersamaan efek "lubang-memuat" dari balok annular dan efek "pengadukan" dari osilasi.
Gambar 1. Diagram skema perangkat las laser berosilasi mode cincin: (a) peralatan eksperimental terintegrasi (b) penampang serat, diameter inti, dan ukuran titik fokus (c) lintasan sebenarnya dari sinar laser.
Gambar 2 menunjukkan bahwa tepi permukaan LW bergelombang, disertai percikan dalam jumlah besar, dengan penampang-bentuk 'X' dan kedalaman undercut maksimum. Tepian las RMOLW lurus dan halus, hampir tanpa percikan, penampang melintang berbentuk 'V'-lebar-, kedalaman undercut yang sangat rendah, dan transisi yang mulus. Hal ini menunjukkan bahwa distribusi energi RMOLW lebih seragam, sehingga secara efektif meningkatkan kualitas pembentukan las.
Gambar 2. Morfologi makroskopis dan morfologi penampang sambungan: (a, d, g) morfologi pengelasan sampel las laser, (b, e, h) morfologi pengelasan sampel las laser berosilasi, (c, f, i) morfologi pengelasan sampel las laser berosilasi mode annular.
Gambar 3. Aliran kumpulan lelehan dan perilaku pembukaan lubang kunci dalam kondisi proses yang berbeda: (a) timbulnya percikan selama pengelasan laser (b) akibat pengelasan laser berosilasi dalam satu siklus (c) hasil pengelasan laser berosilasi dengan pola titik annular dalam satu siklus. Gambar 4 menunjukkan bahwa LW memiliki distribusi energi Gaussian yang sangat tinggi, dengan energi yang sangat tinggi di pusatnya (407,2 J/mm²), sehingga menghasilkan kolam cair yang sempit dan dalam. RMOLW menunjukkan distribusi energi seragam "datar-atas" (maksimum hanya 107,6 J/mm²), dengan keseragaman distribusi energi meningkat sebesar 2,2 kali lipat. Pemanasan seragam ini mengurangi undercut, sehingga membuat penampang las lebih lebar dan halus.
Studi tersebut, melalui analisis komparatif proses LW, OLW dan RMOLW, mencapai kesimpulan utama sebagai berikut: 1. RMOLW mencegah keruntuhan lubang kunci dengan memperluas area pembukaan lubang kunci menjadi 0,76 mm² dan memperkenalkan pusaran yang stabil, mengurangi percikan selama pengelasan sebesar 88,6% dibandingkan dengan pengelasan laser konvensional. 2. Proses RMOLW meningkatkan keseragaman distribusi energi sinar sebanyak 20 kali lipat, menghilangkan panas berlebih lokal, mengurangi kedalaman undercut las sebesar 56,3%, dan membentuk penampang berbentuk V-halus-penampang. 3. Sinergi antara sinar annular dan osilasi mengurangi gradien suhu dan laju pendinginan dalam kolam cair, mendorong pembentukan struktur tenunan-keranjang kuat dan kuat-berkekuatan tinggi dan fase alfa pipih, serta menurunkan konsentrasi orientasi butir. 4. Berkat penekanan cacat undercut dan penguatan struktur mikro (lebih lanjut batas butiran sudut-tinggi), perpanjangan sambungan RMOLW meningkat sebesar 35,2% dibandingkan dengan pengelasan laser konvensional, sekaligus mempertahankan kekuatan tarik tinggi yang sebanding dengan bahan dasar.
