CN203519519U - 三维x射线应力测试的激光对焦装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三维X射线应力测试的激光对焦装置，属于残余应力测试技术领域。所述三维X射线应力测试的激光对焦装置包括三角支架与激光发射装置；激光发射装置放置在三角支架的三个角。本实用新型三维X射线应力测试的激光对焦装置可进行X射线应力测试的激光对焦，使对焦快速准确，不会发生纵向偏离。

Description

三维X射线应力测试的激光对焦装置

技术领域

本实用新型涉及残余应力测试技术领域，特别涉及一种三维X射线应力测试的激光对焦装置。 

背景技术

金属材料的残余应力问题存在于社会生活和工业生产中的方方面面，大到关乎国家安全的军事领域，小至老百姓的日常生活用品，因此越来越受到广大科技工作者的关注。在工业生产中，残余应力问题是非常突出的。在工作温度、工作介质及残余应力的共同作用下,一方面产品或工件会降低强度,使工件在制造时产生变形和开裂等工艺缺陷;另一方面又会在制造后的自然释放过程中使工件的尺寸发生变化或者使其疲劳强度、应力腐蚀等力学性能降低。因此，残余应力测量技术的研究，对于确保产品质量或工件的安全性和可靠性有着非常重要的意义。 

X射线残余应力测试方法是一种重要的无损应力测试方法。其基本思路是，一定的应力状态引起材料的晶格应变和宏观应变是一致的。晶格应变可以通过X射线衍射技术测出；宏观应变可根据弹性力学求得，因此从测得的晶格应变可推知宏观应力。测试过程中需要将射线发射源和被测物表面进行对焦，已达到最佳测试效果。 

在X射线残余应力测试过程中，需要将射线发射源和被测物表面进行对焦，当被测点距发射源距离为特定焦距时，测试效果最佳。传统方法中，一般通过在射线出射口的准直管处加装特定长度的对焦针，调节对Z轴高 度，使得对焦针尖端刚好到达被测点位来完成对焦。该过程中，每次都需要拆装定焦针以及准直管，而且要反复通过肉眼寻找针头接触临界点，因此定位效率低，耗时长，误差较大。另外，在对焦过程中针尖容易微过冲，破坏被测点原应力场，影响测试效果。尤其是对于大批量同规格尺寸的试样仍需每个测试点逐个处理，效率极低。 

如图1所示，在传统二维对焦方法中，其在定位装置两端分别设有两个激光对焦源处于A和B位置，设A和B之间的连线为x方向，根据该定位方法可聚焦于P点。但其装置在于x方向垂直的y方向上未作约束，当激光枪在y方向上的角度有一定偏移时，即定位点可能在y方向上发生偏离，出现在P’或P”位置，使得定位不足够精确，且即使已发生偏移，工作人员不知道，造成误判。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可进行X射线应力测试的激光对焦，使对焦快速准确，不会发生纵向偏离的三维X射线应力测试的激光对焦装置。 

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种三维X射线应力测试的激光对焦装置，安装在X射线残余应力测试仪的射线出射管上；包括三角支架与激光发射装置；所述激光发射装置包括第一激光发射器、第二激光发射器及第三激光发射器；所述三角支架为等边三角支架；所述等边三角支架与所述射线出射管连接；所述第一激光发射器、第二激光发射器及第三激光发射器分别放置在所述等边三角支架的三角位置；所述第一激光发射器、第二激光发射器及第三激光发射器与所述等边三角支架平面之间呈相等角度。 

进一步地，本实用新型三维X射线应力测试的激光对焦装置还包括调节装置，所述调节装置与所述激光发射装置连接。 

进一步地，所述调节装置包括第一准直管、第二准直管及第三准直管；所述第一准直管放置在所述第一激光发射器下端；所述第二准直管放置在所述第三激光发射器下端；第三准直管放置在所述第二激光发射器下端。 

本实用新型提供的三维X射线应力测试的激光对焦装置的第一激光发射器、第二激光发射器及第三激光发射器与等边三角支架平面之间呈相等角度分别安装在等边三角支架的三个顶端位置上，使第一激光发射器、第二激光发射器及第三激光发射器的激光出射光线汇交于工件被测点上，可进行X射线应力测试的激光对焦；根据激光出射光线的虚像位置，调整等边三角支架在射线出线管上的高度，使对焦快速准确，不会发生纵向偏离。 

附图说明

图1为二维对焦示意图； 

图2为本实用新型实施例提供的三维X射线应力测试的激光对焦装置的结构示意图； 

图3为图1的俯视图； 

图4为本实用新型实施例提供的三维X射线应力测试的激光对焦装置的三维对焦几何关系示意图； 

图5为本实用新型实施例提供的三维X射线应力测试的激光对焦装置三维对焦距离大于焦距的示意图； 

图6为本实用新型实施例提供的三维X射线应力测试的激光对焦装置 三维对焦距离小于焦距的示意图； 

图7为本实用新型实施例提供的三维X射线应力测试的激光对焦装置三维对焦距离等于焦距的示意图。 

具体实施方式

参见图2-3，本实用新型实施例提供了一种三维X射线应力测试的激光对焦装置，包括三角支架与激光发射装置。其中，三角支架为等边三角支架1。等边三角支架1通过螺母2固定在射线出射管3上，等边三角支架的各边长度可根据应力测试激光试验机的出射管口大小选取。激光发射装置包括第一激光发射器5、第二激光发射器6及第三激光发射器7。第一激光发射器5、第二激光发射器6及第三激光发射器7与等边三角支架平面之间呈相等角度θ分别安装在等边三角支架的三个顶端位置。本实用新型还包括调节装置，调节装置包括第一准直管8、第二准直管4及第三准直管9。第一准直管8放置在第一激光发射器5下端；第二准直管4放置在第三激光发射器7下端；第三准直管9放置在第二激光发射器6下端；用于调节射线出射面积大小和形状。 

参见图4，设定第一激光发射器5、第二激光发射器6及第三激光发射器7的厚度为W，与等边三角支架平面之间呈相等角度为θ；准直管的厚度为H2；X射线残余应力测试仪的焦距H；等边三角支架1的三边长度为L，厚度为H1；则等边三角支架1的中心O点到工件表面测试点距离为H+H1+H2。当各项参数满足式一：

时，对焦完成。 

参见图5，进行聚焦时，打开第一激光发射器5、第二激光发射器6 及第三激光发射器7。如果三维X射线应力测试的激光对焦装置位置偏高，则激光发射器发射的激光已过汇交，其虚像分别交工件表面于A’、B’、C’点，三点呈倒三角形。设此时等边三角支架几何中心O距离工件表面测试点垂直距离为H_x，倒三角的边长为L_x，则等边三角支架需要降低的距离为式二：ΔH=H_x-(H+H₁+H₂)=H*L_x/L。根据式二所计算出的数据，拧动螺母2，调节等边三角支架1的位置。 

参见图6，进行聚焦时，打开第一激光发射器5、第二激光发射器6及第三激光发射器7。如果三维X射线应力测试的激光对焦装置位置偏低，则激光尚未汇交，分别交工件表面于A”、B”、C”点，三点呈正三角形。设此时三角架几何中心O距离工件表面测试点垂直距离为H”_x，正三角形的边长为L”_x，则三角支架需要升高的距离为式三：ΔH=(H+H₁+H₂)-H”_x=H*L” _x/L。根据式三所计算出的数据，拧动螺母2，调节等边三角支架的位置。 

参见图7，当准直管口与工件表面测试点的间距为焦距时，三激光点会交于被工件表面测试点。由于各参数满足式一，因此三点激光点会交于一点，准直管口与工件表面间距离正为焦距H，对焦成功。 

本实用新型提供的三维X射线应力测试的激光对焦装置的第一激光发射器、第二激光发射器及第三激光发射器与等边三角支架平面之间呈相等角度分别安装在等边三角支架的三个顶端位置上，使第一激光发射器、第二激光发射器及第三激光发射器的激光出射光线汇交于工件被测点上，可进行X射线应力测试的激光对焦，聚焦成功后，三个方向上的激光汇聚于工件表面测试点，由于三角形为稳定形态，无法发生位错，则不会发生纵向偏离，同时，排除了定位中的人为误差，而且整个定位过程X射线残余应力测试仪与工件完全无接触，保证了测试的准确度；对于大批量不同规格尺寸工件，只需根据工件高度，微调等边三角支架在射线出射管的位置，即可完成对焦；根据激光出射光线的虚像是正三角还是倒三角，可以判断 焦距高低，调整等边三角支架在射线出线管上的高度，使对焦快速准确； 

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。 

Claims (3)

1.一种三维X射线应力测试的激光对焦装置，安装在X射线残余应力测试仪的射线出射管（3）上；其特征在于，包括：三角支架与激光发射装置；所述激光发射装置包括第一激光发射器（5）、第二激光发射器（6）及第三激光发射器（7）；所述三角支架为等边三角支架（1）；所述等边三角支架（1）与所述射线出射管（3）连接；所述第一激光发射器（5）、第二激光发射器（6）及第三激光发射器（7）分别放置在所述等边三角支架（1）的三个顶端位置；所述第一激光发射器（5）、第二激光发射器（6）及第三激光发射器（7）与所述等边三角支架（1）平面之间呈相等角度。 

2.根据权利要求1所述的对焦装置，其特征在于，还包括：调节装置，所述调节装置与所述激光发射装置连接。 

3.根据权利要求2所述的对焦装置，其特征在于：所述调节装置包括第一准直管（8）、第二准直管（4）及第三准直管（9）；所述第一准直管（8）放置在所述第一激光发射器（5）下端；所述第二准直管（4）放置在所述第三激光发射器（7）下端；第三准直管（9）放置在所述第二激光发射器（6）下端。 

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