申請(qǐng)?zhí)枺?01610642782.8
　　申請(qǐng)人：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
　　發(fā)明人：段隆臣 趙小軍 譚松成 翁華強(qiáng) 段謨東

　　摘要：本發(fā)明涉及一種金剛石鉆頭胎體對(duì)金剛石把持力的測(cè)試裝置及方法，測(cè)試裝置包括支撐機(jī)構(gòu)、加熱與保溫系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、加載與測(cè)試系統(tǒng)、壓力檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)，加載與測(cè)試系統(tǒng)用于測(cè)量圓環(huán)狀試樣發(fā)生破壞時(shí)的張裂載荷；加熱與保溫系統(tǒng)測(cè)量不同工作溫度條件下鉆頭胎體對(duì)金剛石的把持力；冷卻系統(tǒng)在測(cè)高溫下鉆頭胎體對(duì)金剛石的把持力后，實(shí)現(xiàn)快速冷卻，以縮短兩次試驗(yàn)的時(shí)間間隔，提高裝置的工作效率；壓力檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)所加載荷的精確測(cè)量與數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)鉆頭胎體對(duì)金剛石把持力的定量評(píng)價(jià)，從而使胎體配方的設(shè)計(jì)和制備工藝的優(yōu)化更為科學(xué)和簡(jiǎn)便，這對(duì)于提高金剛石鉆頭的壽命和效率具有重要意義。 　　主權(quán)利要求：1.一種金剛石鉆頭胎體對(duì)金剛石把持力的測(cè)試裝置，其特征在于，至少包括由底座和四個(gè)支架組成的支撐機(jī)構(gòu)，由加熱器、隔熱倉(cāng)和測(cè)溫裝置組成的加熱與保溫系統(tǒng)，由進(jìn)水口、出水口、水泵、水管、水箱組成的冷卻系統(tǒng)，由加載油缸、加載頭、受載錐體、傳力環(huán)、測(cè)試試樣和試樣支撐組成的加載與測(cè)試系統(tǒng)，以及壓力檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)；所述加熱器及隔熱倉(cāng)設(shè)置在底座的上方，測(cè)溫裝置設(shè)置在隔熱倉(cāng)上；所述進(jìn)水口設(shè)置于隔熱倉(cāng)頂部，出水口設(shè)置于隔熱倉(cāng)底部，進(jìn)水口通過(guò)水管連接到水泵、水箱上，出水口通過(guò)水管連接水箱；所述加載油缸設(shè)置在支架上，加載頭布置于加載油缸下方；所述受載錐體連接固定在加載頭底部中心，傳力環(huán)內(nèi)側(cè)與受載錐體為錐面接觸，傳力環(huán)外側(cè)與測(cè)試試樣柱面接觸，測(cè)試試樣布置于試樣支撐上，試樣支撐設(shè)置在加熱器上；所述壓力檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)安裝在加載油缸上，數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)連接，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所加載荷的精確測(cè)量與數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存。
　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石鉆頭胎體對(duì)金剛石把持力的測(cè)試裝置，其特征在于，所述受載錐體為圓錐體，用于將來(lái)自加載油缸上的力施加在傳力環(huán)之上，傳力環(huán)與受載錐體錐面接觸的錐角相同。
　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石鉆頭胎體對(duì)金剛石把持力的測(cè)試裝置，其特征在于，所述傳力環(huán)由均勻?qū)ΨQ的四部分組成，在加載過(guò)程中摩擦力的影響相互抵消，傳力環(huán)用于將來(lái)自受載錐體豎直方向的力轉(zhuǎn)換為測(cè)試試樣所受到的徑向方向的力。
　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石鉆頭胎體對(duì)金剛石把持力的測(cè)試裝置，其特征在于，所述測(cè)試試樣為圓環(huán)狀試樣，由純胎體以及含金剛石工作層的胎體小塊兩部分組成。
　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石鉆頭胎體對(duì)金剛石把持力的測(cè)試裝置，其特征在于，所述隔熱倉(cāng)采用雙層不銹鋼隔熱倉(cāng)，隔熱倉(cāng)中充滿水，用于隔熱以保護(hù)測(cè)試人員的安全。
　　6.一種上述權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的金剛石鉆頭胎體對(duì)金剛石把持力的測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)按照設(shè)計(jì)的鉆頭胎體配方和燒結(jié)工藝制備測(cè)試試樣；(2)在測(cè)試裝置中固定好試樣支撐，將測(cè)試試樣放在試樣支撐之上，將傳力環(huán)置于測(cè)試試樣內(nèi)側(cè)，并使受載錐體與傳力環(huán)、試樣支撐的中心對(duì)齊；(3)關(guān)上雙層不銹鋼隔熱倉(cāng)的倉(cāng)門(mén)，若需要測(cè)高溫下鉆頭胎體對(duì)金剛石的把持力，則啟動(dòng)加熱與保溫系統(tǒng)使測(cè)試試樣處于所需溫度下，同時(shí)打開(kāi)水泵，啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)，用于隔熱以及試驗(yàn)后實(shí)現(xiàn)快速冷卻；若不需要，則直接在室溫下測(cè)定；(4)啟動(dòng)加載油缸，讓加載油缸緩慢勻速的向下加載，加載頭帶動(dòng)受載椎體向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)傳力環(huán)對(duì)測(cè)試試樣施力，直到測(cè)試試樣張裂，測(cè)試裝置處于卸載狀態(tài)，測(cè)試完成；在這期間壓力檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)進(jìn)行壓力數(shù)據(jù)的檢測(cè)與采集工作；(5)通過(guò)接在數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)上的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)得到相應(yīng)的測(cè)試曲線以及張裂強(qiáng)度，通過(guò)張裂強(qiáng)度定量表征把持力的大小。
　　7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金剛石鉆頭胎體對(duì)金剛石把持力的測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于，所述步驟(4)測(cè)試時(shí)，載荷通過(guò)受載錐體、傳力環(huán)至測(cè)試試樣內(nèi)壁，測(cè)試試樣破壞時(shí)最大切向應(yīng)力滿足σθmax=r12+r22r12-r22·P(cosα-fsinα)2πr2h(fcosα+sinα)其中，σθmax是測(cè)試試樣破壞時(shí)最大切向應(yīng)力，即張裂強(qiáng)度；r1是測(cè)試試樣外半徑；r2是測(cè)試試樣內(nèi)半徑；P是加載載荷；α是受載錐體斜面角；h是測(cè)試試樣厚度；f是受載錐體與傳力環(huán)之間的摩擦系數(shù)。