[实用新型]一种自动检测金刚石复合片抗冲击韧性的装置

说明书

技术领域

本实用新型公开一种自动检测金刚石复合片抗冲击韧性的装置，属于材料物理性能检测技术领域。

背景技术

金刚石复合片（Polycrystalline Diamond Compact，以下简称为PDC）是由硬质合金和人造聚晶金刚石经过高温高压合成的，既具有硬质合金的韧性和可焊性，又具有金刚石的高耐磨性，作为高效切削刀具广泛地应用于石油钻探、机械加工等领域。由于复合片自身结构的特点，以及在实际使用过程中的受破坏方式，使得复合片一般都是受冲击破坏而失效，因此抗冲击性能是衡量复合片质量优劣的一项重要指标。然而，由于聚晶金刚石具有极高的硬度和化学惰性，如何高效的检测PDC材料的抗冲击韧性已成为迫切需要解决的难题之一。

目前，对于如何检测PDC材料抗冲击韧性，国内外的著名公司和研究机构都依据实用对象，设计了各自独特的测试方法，测试结果并不能够相互比较，因而，没有形成统一的标准，其主要的测试方法（原理）有：美国GE公司所采用的高速运动颗粒冲蚀法；英国De Beers公司所采用的PDC车削带槽花岗岩棒转撞击法；美国Sandia国家实验室采用的大功率落块冲击法；我国和美国合成公司所采用的DFZY 型PDC抗动载性能测试、JZ型落锤式冲击功测定仪测试和可变换冲击功落球式冲击法。以冲击功作为抗冲击性能的定量指标，得到了较为广泛的认同。即测试时，使冲头逐次冲砸PDC试件的边缘部分,直至试样表面出现可见裂纹或产生破碎时，所得到的冲击功（冲击次数与单次冲击能量之积）。

该种测试过程还存在以下技术难点：1）加载功如何能够尽可能地作用到复合片上。显示测试中，复合片被直接放置于底座上，导致大部分的冲击能量损失。2）如何实现冲头与复合片的点对点的冲击。金刚石复合片的硬度很大，如果冲击次数过多，会导致冲头与复合片形成面对面的接触，甚至冲头破坏。3）复合片表面裂纹出现的判断和冲击次数的计数困难。4）如何实现测试过程的自动化，以提高测试效率。因为一般的测试方法测试次数很多，采用人工记录冲击次数，重复性的工作量太大，繁琐易产生误差，且难于第一时间观察到裂纹出现。随着PDC制造技术的不断进步，PDC的质量得到了大幅度的提高，如果测试一个试样甚至经过数千次仍然不能破坏样品，将导致无法给出冲击功的具体数。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有测试过程存在的技术难点，而提供一种自动检测金刚石复合片抗冲击韧性的装置，结构简单、使用方便、可操作性强，能准确地检测出金刚石复合片的抗冲击韧性。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种自动检测金刚石复合片抗冲击韧性的装置，包括支架1、抗冲击底座12、扇叶轮6和传动系统。所述的扇叶轮6通过轴承设置于支架1上，在支架1上设有电机2连接传动系统驱动所述扇叶轮6；在抗冲击底座12上设有试件凹槽13，金刚石复合片试件设置于试件凹槽13中，在试件凹槽13一侧设有下端导滑槽9连接到扇叶轮6的底部，在扇叶轮6内扇叶的交集处引出上端导滑槽8，上端导滑槽8的另一端连接到竖直设置的冲击滑槽10的上端口，冲击滑槽10的下端口位于试件凹槽13的上方，冲头从冲击滑槽10落下冲砸金刚石复合片试件。

作为本实用新型的优选方案，所述扇叶轮6为圆桶形，其封闭的一端通过传动系统与电机连接，开口的一端通过上端导滑槽8和下端导滑槽9连接到抗冲击底座12，在扇叶轮6内部的扇叶在扇叶轮的中心轴线交集并留有一个供上端导滑槽8放置的缺口。

所述扇叶轮6的中心轴线水平设置，所述上端导滑槽8朝冲击滑槽10向下倾斜设置，下端导滑槽9朝扇叶轮6向下倾斜设置。

作为本实用新型的优选方案，所述金刚石复合片试件与垫片15重叠放置于试件凹槽13中，并通过夹紧片14固定压置在试件凹槽13中，金刚石复合片试件朝上。

所述垫片15采用硬质合金、金刚石复合片或聚晶立方氮化硼垫片。

所述垫片15的厚度为1mm-20mm。

所述垫片15表面粗糙度为Ra0.02-1.25μm。

作为本实用新型的优选方案，在所述抗冲击底座12上设有记录冲击滑槽10中冲头冲砸金刚石复合片试件次数的激光感应计数器11。

作为本实用新型的优选方案，所述传动系统采用链传动，电机2的输出端设置有一小链轮3，小链轮3通过链条4与扇叶轮6端部的大链轮5相连。 

所述电机2为可调速电机。