CN104596875B - 一种聚晶金刚石复合片热稳定性的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于超硬材料领域，尤其涉及一种聚晶金刚石复合片热稳定性的检测方法。本申请提供的检测方法，包括以下步骤：a)、使用第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石，待第一聚晶金刚石复合片失效后，停止车削，得到第一聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值；b)、使用第二聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石，待第二聚晶金刚石复合片失效后，停止车削，得到第二聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值；c)、比较第一聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值和第二聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值，获得第一聚晶金刚石复合片和第二聚晶金刚石复合片的热稳定性。
Description
技术领域
本发明属于超硬材料领域，尤其涉及一种聚晶金刚石复合片热稳定性的检测方法。
背景技术
聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamondcompact PDC)作为一种新型复合材料，其发展历史仅有十几年，但其应用范围已发展到各行各业，广泛地应用于地质钻探、非铁金属及合金、硬质合金、石墨、塑料、橡胶、陶瓷和木材等材料的切削加工等领域。它的表层为金刚石粒度不同的粉末烧结而成的多晶金刚石，具有极高的硬度、热稳定性和较长的工作寿命；底层一般为钨钴类硬质合金，它具有较好的韧性，为表层聚晶金刚石提供良好的支撑，且容易通过钎焊焊接到各种工具上。目前国内外一般都采用超高压高温烧结的方法制造聚晶金刚石-硬质合金复合片。
衡量聚晶金刚石复合片性能的指标有耐磨性、热稳定性和抗冲击韧性等，其中，热稳定性是衡量聚晶金刚石复合片品质最重要的指标。国内外普遍使用热重差热分析判断多个复合片热稳定性的好坏，但这种方法仅是一种静态的复合片热稳定性的测试方法，难以真实的反映出复合片在钻探过程中的耐热稳定性的好坏。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚晶金刚石复合片热稳定性的检测方法，本发明提供的检测方法可以检测复合片在作业过程中的热稳定性。
本发明提供了一种聚晶金刚石复合片热稳定性的检测方法，包括以下步骤：
a)、使用第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石，待第一聚晶金刚石复合片失效后，停止车削，得到第一聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值；
b)、使用第二聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石，待第二聚晶金刚石复合片失效后，停止车削，得到第二聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值；
所述第二聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石的条件与第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石的条件相同；
c)、比较第一聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值和第二聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值，获得第一聚晶金刚石复合片和第二聚晶金刚石复合片的热稳定性。
优选的，所述第一聚晶金刚石复合片车削过程中的后倾角为10～30°。
优选的，所述第一聚晶金刚石复合片车削过程中的切削深度为0.5～1.5mm。
优选的，所述第一聚晶金刚石复合片车削过程中的进刀速度为0.5～1.0mm/r。
优选的，所述第一聚晶金刚石复合片车削的方式为恒线速车削。
优选的，所述第一聚晶金刚石复合片车削过程中的车削速度为100～180mm/min。
优选的，所述圆柱形花岗石的直径为1～1.5m。
优选的，所述圆柱形花岗石的的莫氏硬度为6～7。
优选的，所述第一聚晶金刚石复合片的直径为10～20mm。
优选的，所述第一聚晶金刚石复合片的厚度为4～20mm。
与现有技术相比，本发明提供了一种聚晶金刚石复合片热稳定性的检测方法。本发明提供的聚晶金刚石复合片热稳定性的检测方法，包括以下步骤：a)、使用第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石，待第一聚晶金刚石复合片失效后，停止车削，得到第一聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值；b)、使用第二聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石，待第二聚晶金刚石复合片失效后，停止车削，得到第二聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值；所述第二聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石的条件与第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石的条件相同；c)、比较第一聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值和第二聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值，获得第一聚晶金刚石复合片和第二聚晶金刚石复合片的热稳定性。本发明提供的方法模拟聚晶金刚石复合片钻井作业工况，能够真实的反映不同复合片在钻井作业中的热稳定性能好坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中两种聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值柱状图。
具体实施方式
下面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。
本发明提供了一种聚晶金刚石复合片热稳定性的检测方法，包括以下步骤：
a)、使用第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石，待第一聚晶金刚石复合片失效后，停止车削，得到第一聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值；
b)、使用第二聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石，待第二聚晶金刚石复合片失效后，停止车削，得到第二聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值；
所述第二聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石的条件与第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石的条件相同；
c)、比较第一聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值和第二聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值，获得第一聚晶金刚石复合片和第二聚晶金刚石复合片的热稳定性。
在本发明中，首先，使用第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石。在本发明提供的一个实施例中，所述第一聚晶金刚石复合片的直径为10～20mm；在本发明提供的另一个实施例中，所述第一聚晶金刚石复合片的直径为16～20mm。
在本发明提供的一个实施例中，所述第一聚晶金刚石复合片的厚度为4～20mm；在本发明提供的另一个实施例中，所述第一聚晶金刚石复合片的厚度为13～20mm。
在本发明提供的一个实施例中，所述第一聚晶金刚石复合片的倒角深度为0.25～0.5mm。
在本发明提供的一个实施例中，所述圆柱形花岗石的直径为1～1.5m。
在本发明提供的一个实施例中，所述圆柱形花岗石的莫氏硬度为6～7。
在本发明中，所述第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石过程中的后倾角优选为10～30°，更优选为18～30°。所述第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石过程中的切削深度优选为0.5～1.5mm。所述第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石过程中的进刀速度优选为0.5～1.0mm/r，更优选为0.8～1.0mm/r。所述第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石的方式优选为恒线速车削，所述恒线速车削的速度优选为100～180mm/min，更优选为150～180mm/min。
所述第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石的过程中，第一聚晶金刚石复合片与花岗石的切削面会产生大量的摩擦热，导致第一聚晶金刚石复合片温度不断上升，当第一聚晶金刚石复合片的温度上升到聚晶金刚石的石墨化温度时，第一聚晶金刚石复合片的聚晶金刚石层迅速转化为石墨，第一聚晶金刚石复合片失效。第一聚晶金刚石复合片失效后，停止车削，得到第一聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值。
然后，使用第二聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石。在本发明提供的一个实施例中，所述第二聚晶金刚石复合片的直径为10～20mm；在本发明提供的另一个实施例中，所述第二聚晶金刚石复合片的直径为16～20mm。
在本发明提供的一个实施例中，所述第二聚晶金刚石复合片的厚度为4～20mm；在本发明提供的另一个实施例中，所述第二聚晶金刚石复合片的厚度为13～20mm。
在本发明提供的一个实施例中，所述第二聚晶金刚石复合片的倒角深度为0.25～0.5mm。
在本发明中，所述第二聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石的条件与第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石的条件相同。在本发明中，所述条件相同是指第二聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石的过程中的后倾角度、切削深度、进刀速度、车削方式和切削速度等车削条件参数，以及圆柱形花岗石的尺寸、莫氏硬度等参数与第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石时相同。
所述第二聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石的过程中，第二聚晶金刚石复合片与花岗石接触面会产生大量的摩擦热，导致第二聚晶金刚石复合片温度不断上升，当第二聚晶金刚石复合片的温度上升到聚晶金刚石的石墨化温度时，第二聚晶金刚石复合片的聚晶金刚石层迅速转化为石墨，第二聚晶金刚石复合片失效。第二聚晶金刚石复合片失效后，停止车削，得到第二聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值。
获得第一聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值和第二聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值后，对距离值进行比较，获得第一和第二聚晶金刚石复合片的热稳定性，其中车削花岗石距离值大的聚晶金刚石，热稳定性好。
在本发明中，聚晶金刚石复合片在车削过程中会产生大量的摩擦热，使得聚晶金刚石复合片的温度上升，当温度上升到复合片聚晶金刚石层的石墨化温度时，复合片失效。在本发明中，由于测试第一、第二聚晶金刚石复合片时的车削条件一致，因此两种聚晶金刚石复合片车削过程中的升温速率基本相同，其中，车削距离越远的聚晶金刚石复合片，车削时间越长，石墨化温度越高，热稳定性越好，反之亦然。所以，在本发明中，通过比较不同聚晶金刚石复合片在相同车削条件下的车削距离，即可得到不同聚晶金刚石复合片的热稳定性好坏。
本发明采用车削花岗石的方式检测聚晶金刚石复合片的热稳定性，该方法能够模拟复合片钻井作业时的失效过程，能够真实的反映不同复合片在钻井作业中的热稳定性能。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
依次使用1613聚晶金刚石复合片a(EP-H1613，河南晶锐超硬材料有限公司)和1613聚晶金刚石复合片b(铠甲1代，河南晶锐超硬材料有限公司)车削圆柱形花岗石。具体过程为：将复合片焊接在立式车床刀架上，设置复合片的倾角为18°，切削深度为1.5mm，复合片的进尺速度为0.8mm/r，固定切削点的切削速度为150mm/min，启动立式车床车削花岗石(花岗石的直径为1.20m，中间有直径为0.4m的通孔，莫氏硬度为6～7)。待复合片失效后，停止车削，记录复合片车削花岗石的距离，结果如图1所示。图1为本发明实施例1中两种聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值柱状图，其中，a代表1613聚晶金刚石复合片a车削花岗石得到的距离值的柱状图，b代表1613聚晶金刚石复合片b车削花岗石得到的距离值的柱状图。由图1可知，复合片a的切削路程为2892m，复合片b的切削路程为3800m，说明复合片b的热稳定性比复合片a好。
按照上述测试过程，重复测试4次，得到1613聚晶金刚石复合片a的切削路程分别为2905m、2843m、2865m、2855m；1613聚晶金刚石复合片b的切削路程分别为3875m、3760m、3752m、3793m，说明本实施例提供的测试方法重现性良好。
实施例2
依次使用1613聚晶金刚石复合片a(EP-H1613，河南晶锐超硬材料有限公司)和1613聚晶金刚石复合片b(铠甲3代，河南晶锐超硬材料有限公司)车削圆柱形花岗石。具体过程为：将复合片焊接在立式车床刀架上，设置复合片的倾角为18°，切削深度为1.5mm，复合片的进尺速度为0.8mm/r，固定切削点的切削速度为150mm/min，启动立式车床车削花岗石(花岗石的直径为1.20m，中间有直径为0.4m的通孔，莫氏硬度为6～7)。待复合片失效后，停止车削，记录复合片车削花岗石的距离，其中，复合片a的切削路程为2892m，复合片b的切削路程为5567m，说明复合片b的热稳定性比复合片a好。
按照上述测试过程，重复测试4次，得到1613聚晶金刚石复合片a的切削路程分别为2905m、2843m、2865m、2855m；1613聚晶金刚石复合片b的切削路程分别为5596m、5542m、5570m、5583m，说明本实施例提供的测试方法重现性良好。
实施例3
依次使用1613聚晶金刚石复合片a(铠甲3代，河南晶锐超硬材料有限公司)和1613聚晶金刚石复合片b(铠甲1代，河南晶锐超硬材料有限公司)车削圆柱形花岗石。具体过程为：将复合片焊接在立式车床刀架上，设置复合片的倾角为18°，切削深度为1.5mm，复合片的进尺速度为0.8mm/r，固定切削点的切削速度为150mm/min，启动立式车床车削花岗石(花岗石的直径为1.20m，中间有直径为0.4m的通孔，莫氏硬度为6～7)。待复合片失效后，停止车削，记录复合片车削花岗石的距离，其中，复合片a的切削路程为5567m，复合片b的切削路程为3800m，说明复合片a的热稳定性比复合片b好。
按照上述测试过程，重复测试4次，得到1613聚晶金刚石复合片a的切削路程分别为5596m、5542m、5570m、5583m；1613聚晶金刚石复合片b的切削路程分别为3875m、3760m、3752m、3793m，说明本实施例提供的测试方法重现性良好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种聚晶金刚石复合片热稳定性的检测方法，包括以下步骤：
a)、使用第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石，待第一聚晶金刚石复合片失效后，停止车削，得到第一聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值；
所述第一聚晶金刚石复合片车削过程中的后倾角为10～30°；所述第一聚晶金刚石复合片车削过程中的切削深度为0.5～1.5mm；所述第一聚晶金刚石复合片车削过程中的进刀速度为0.8～1.0mm/r；所述第一聚晶金刚石复合片车削的方式为恒线速车削；所述第一聚晶金刚石复合片车削过程中的车削速度为100～180mm/min；
b)、使用第二聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石，待第二聚晶金刚石复合片失效后，停止车削，得到第二聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值；
所述第二聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石的条件与第一聚晶金刚石复合片车削圆柱形花岗石的条件相同；
c)、比较第一聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值和第二聚晶金刚石复合片车削花岗石的距离值，获得第一聚晶金刚石复合片和第二聚晶金刚石复合片的热稳定性。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述圆柱形花岗石的直径为1～1.5m。
3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述圆柱形花岗石的莫氏硬度为6～7。
4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述第一聚晶金刚石复合片的直径为10～20mm。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述第一聚晶金刚石复合片的厚度为4～20mm。
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| 金刚石复合片的性能检测及发展趋势;黎明发 等;《武汉理工大学学报(信息与管理工程版)》;20070630;第29卷(第06期);1-4，参见第2 1 耐磨性部分的第2段 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104596875A (zh) | 2015-05-06 |
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| PB01 | Publication | ||
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| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 451100 Henan city of Zhengzhou Province eight thousand Township Xingang Avenue on the west side of Henan Jingrui Superhard Materials Co., Ltd. Applicant after: HENAN JINGRUI SUPERHARD MATERIAL CO., LTD. Address before: 451100 Henan city of Zhengzhou Province eight thousand Township Xingang Avenue on the west side of Henan Jingrui Superhard Materials Co., Ltd. Applicant before: Henan Jingrui Superhard Material Co., Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Detecting method of thermal stability of polycrystalline diamond composite sheet Effective date of registration: 20180112 Granted publication date: 20171013 Pledgee: Xinzheng branch of the China Co truction Bank Corp Pledgor: HENAN JINGRUI SUPERHARD MATERIAL CO., LTD. Registration number: 2018410000001 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Date of cancellation: 20191115 Granted publication date: 20171013 Pledgee: Xinzheng branch of the China Co truction Bank Corp Pledgor: HENAN JINGRUI SUPERHARD MATERIAL CO., LTD. Registration number: 2018410000001 |