一种金属材料随温度变化的激光吸收率测量装置的制作方法

本发明涉及材料检测技术领域，具体为一种金属材料随温度变化的激光吸收率测量装置。

背景技术：

材料对激光的吸收率，特别是不同温度下激光的吸收率，是激光加工领域的重要指标之一，是影响激光焊接设备性能的主要影响因素，目前定量测量材料激光吸收率的方法包括两类：第一类，根据激光辐射条件下材料的温度升温情况反推材料的吸收率；第二类，通过测量反射率，由1减去反射率获得吸收率。

目前，在激光加热材料的条件下，材料温度会发生一定的变化，材料物理参数在不同的温度条件下也会发生变化，现有的这些测量方法主要测得材料在常温下的激光吸收率，关于材料在不同温度下激光吸收率的研究较少，同时未解决测量中的材料氧化问题，因此，提出一种金属材料随温度变化的激光吸收率测量装置。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种金属材料随温度变化的激光吸收率测量装置，具备可以检测金属材料在不同温度下对激光的吸收率等优点，解决了在激光加热材料的条件下，材料温度会发生一定的变化，材料物理参数在不同的温度条件下也会发生变化，现有的这些测量方法主要测得材料在常温下的激光吸收率，关于材料在不同温度下激光吸收率的研究较少，同时未解决测量中的材料氧化的问题。

(二)技术方案

为实现上述可以检测金属材料在不同温度下对激光的吸收率的目的，本发明提供如下技术方案：一种金属材料随温度变化的激光吸收率测量装置，包括外壳、激光源、激光出射头、激光光束、红外测温光束、n2保护箱及红外测温仪，所述外壳的内部开设有光路腔体，所述激光源及红外测温仪分别位于外壳的上端右侧及右侧壁下端上固定设置，所述激光光束、红外测温光束分别从激光源的输出端及红外测温仪的输出端射入光路腔体内，所述光路腔体内分别设有合束镜和全反射镜，所述激光光束和红外测温光束经合束镜合并成同轴光束，所述同轴光束再经全反射镜并射进激光出射头内，所述激光射出头内设有激光聚焦镜，所述n2保护箱的上端开设有入光孔，所述同轴光束经过激光聚焦镜射出并从n2保护箱的入光孔垂直射入n2保护箱内，所述同轴光束对准设在n2保护箱内的待测金属材料，且待测金属材料的直径和激光光束以及红外测温光束的直径相同，所述n2保护箱的前侧壁开设有开口，且开口的一侧边沿通过合页转动连接有箱门。

优选的，所述合束镜分别与激光光束、红外测温光束的入射方向呈45°设置，且全反射镜与合束镜平行设置。

优选的，所述n2保护箱的左侧壁上端及右侧壁下端分别固定连接有进气管及出气管，所述进气管及出气管的内部均固定设有控制阀。

优选的，所述n2保护箱的入光孔的内部固定设有平面镜。

优选的，所述n2保护箱的内部下方左右两侧均设有夹紧块，且两个夹紧块的下端均固定连接有滑块，所述n2保护箱的下内侧壁左右两端均开设有与滑块相匹配的滑槽，所述n2保护箱的左右侧壁下端均螺纹连接有夹紧螺栓，且两个夹紧螺栓的杆壁均通过滚动轴承分别与两个夹紧块相反一侧的侧壁转动连接。

优选的，所述n2保护箱的下端固定连接有支撑底座，且支撑底座的上端右侧固定连接有支撑板，所述支撑板的上端与外壳的下端右侧固定连接。

优选的，所述n2保护箱的下内侧壁固定连接有与待测金属材料位置相对应的隔温垫，两个所述夹紧块均为隔温材料制成。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种金属材料随温度变化的激光吸收率测量装置装置，具备以下有益效果：

1、该金属材料随温度变化的激光吸收率测量装置，通过设有的光路腔体、激光源、激光出射头、激光光束、红外测温光束、红外测温仪、合束镜、全反射镜、激光聚焦镜及n2保护箱的相互配合，可以根据检测结果并通过公式计算获得金属材料在不同温度下对激光的吸收率。

2、该金属材料随温度变化的激光吸收率测量装置，通过设有的进气管、出气管及两个控制阀的相互配合，可以对n2保护箱内部填充氮气，以避免在测量时金属氧化影响测量结果的精准性，通过设有的两个夹紧块及两个夹紧螺栓的相互配合，可以对待检测材料进行稳定夹紧，避免在测量时金属材料晃动影响测量。

附图说明

图1为本发明提出的一种金属材料随温度变化的激光吸收率测量装置结构示意图；

图2为本发明提出的图1的剖面结构示意图；

图中：1.激光源2.激光光束3.红外测温仪4.红外测温光束5.合束镜6.激光出射头7.激光聚焦镜8.n2保护箱9.待测金属材料10.全反射镜11.光路腔体12.进气管13.出气管14.平面镜15.夹紧块16.夹紧螺栓17.支撑底座18.支撑板19箱门、20隔温垫。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，一种金属材料随温度变化的激光吸收率测量装置，包括包括外壳、激光源1、激光出射头6、激光光束2、红外测温光束4、n2保护箱8及红外测温仪3，外壳的内部开设有光路腔体11，激光源1及红外测温仪3分别位于外壳的上端右侧及右侧壁下端上固定设置，激光光束2、红外测温光束4分别从激光源1的输出端及红外测温仪3的输出端射入光路腔体11内，光路腔体11内分别设有合束镜5和全反射镜10，激光光束2和红外测温光束4经合束镜5合并成同轴光束，同轴光束再经全反射镜10并射进激光出射头6内，激光射出头6内设有激光聚焦镜7，n2保护箱8的上端开设有入光孔，同轴光束经过激光聚焦镜7射出并从n2保护箱8的入光孔垂直射入n2保护箱8内，同轴光束对准设在n2保护箱8内的待测金属材料9，且待测金属材料9的直径和激光光束2以及红外测温光束4的直径相同，n2保护箱8的前侧壁开设有开口，且开口的一侧边沿通过合页转动连接有箱门19。

合束镜5分别与激光光束2、红外测温光束4的入射方向呈45°设置，且全反射镜10与合束镜5平行设置，可以使激光光线2及红外测温光束4发出的光线保持同轴。

n2保护箱8的左侧壁上端及右侧壁下端分别固定连接有进气管12及出气管13，进气管12及出气管13的内部均固定设有控制阀，将待测金属材料放进n2保护箱8内部时，通过进气管12及出气管13的相互配合，可以向n2保护箱8内部充入氮气，以防止在测量过程中待测金属材料9氧化影响吸收率，提高测量精度。

n2保护箱8的入光孔的内部固定设有平面镜14，可以避免氮气从入光孔处泄漏。

n2保护箱8的内部下方左右两侧均设有夹紧块15，且两个夹紧块15的下端均固定连接有滑块，n2保护箱8的下内侧壁左右两端均开设有与滑块相匹配的滑槽，n2保护箱8的左右侧壁下端均螺纹连接有夹紧螺栓16，且两个夹紧螺栓16的杆壁均通过滚动轴承分别与两个夹紧块15相反一侧的侧壁转动连接，将待测金属材料放在n2保护箱8内部时，拧动两个夹紧螺栓16，可以使两个夹紧块15相向移动，从而可以对待测金属材料9进行稳定夹紧。

n2保护箱8的下端固定连接有支撑底座17，且支撑底座17的上端右侧固定连接有支撑板18，支撑板18的上端与外壳的下端右侧固定连接，可以提高整体装置放置的稳定性。

n2保护箱8的下内侧壁固定连接有与待测金属材料9位置相对应的隔温垫20，两个所述夹紧块15均为隔温材料制成，可以减少待测金属材料9的温度散发，提高温度检测的精确度。

综上所述，该装置使用时，打开箱门19，并将待测金属材料9放进n2保护箱8内部，关闭箱门19并通过进气管12及出气管13的配合，使用外界充气设备对n2保护箱8内部充入适量氮气，在通过激光源1发出激光对待测金属材料9进行照射，通过红外测温光束4及红外测温仪3感知待测金属材料的温度从而获得温度变化，最后通过激光吸收率计算公式测得金属材料的吸收率，(其中a为吸收率，m为待测样件质量，cp为待测样件比热熔，t为带测样件温差，p为激光器输入功率，t为加热时间)。

需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。