CN107976373A - 一种金刚石复合片冲击测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金刚石复合片冲击测试装置，包括机架、设置在机架下部的工作台和冲击头，所述工作台和机架之间设有滑动导杆，所述冲击头可滑动设置在滑动导杆上，所述工作台上设有转台、红外传感器以及声波探测器。本测试装置可以随意调节自身重量或者滑动高度的冲击头，增加了冲击头的能量，提高检测的效果；其次采用测力传感器、声波探测器和红外传感器可以有效检测必要的数据参数，根据动量守恒定律可以轻松换算出金刚石复合片冲击能量；其次，本发明还公开了一种金刚石复合片冲击测试的方法，采用本方法可以有效排除靶材形变对冲击测试能级的影响并及时监测结构变化，便于分析材料特性，准确测试冲击能量。
Description
技术领域
本发明涉及测试技术领域，尤其涉及一种金刚石复合片冲击测试装置及方法。
背景技术
聚晶金刚石复合片，被广泛应用于石油钻井、地质勘探、煤田开采和木材等机械加工领域。其抗冲击性能很大程度上影响了使用寿命和生产效率。
目前测试复合片的抗冲击性能常用落锤冲击法和落球冲击法，主要存在问题有：1、不能及时监测结构变化、分析材料特性；2、不能准确测试冲击能量；3、靶材形变影响冲击测试能级；4、抗冲击性能表征不明确不规范。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种结构简单，操作方便，能有效排出靶材形变对冲击测试能级的影响以及及时监测结构变化，准确测试冲击能量的金刚石复合片冲击测试装置及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
一种金刚石复合片冲击测试装置，包括机架、设置在机架下部的工作台和可检测对靶材冲击力的冲击头，所述工作台和机架之间设有滑动导杆，所述冲击头可滑动设置在滑动导杆上，所述工作台上设有用于夹持靶材并可转动的转台，所述工作台上还设有用于检测冲击头速度的红外传感器以及用于检测靶材破损的声波探测器。
作为上述技术方案的改进，所述机架上部设有用于复位冲击头的复位器，所述复位器与冲击头连接。
作为上述技术方案的改进，所述冲击头上设有用于检测冲击力的测力传感器。
作为上述技术方案的改进，所述红外传感器和声波探测器分别设置在转台的两侧。
作为上述技术方案的改进，所述转台上设有用于夹持靶材的装夹。
一种金刚石复合片冲击测试方法，包括以下步骤：
步骤1：将靶材放置在装夹上，调整冲击头的冲击能量；
步骤2：打开测力传感器、声波探测器和红外传感器，释放冲击头；
步骤3：待冲击头完成冲击后，记录测力传感器所显示的冲击力值F；记录红外传感器所显示的速度值v，并计算出该次冲击能量；记录为初始能量E，查看声波探测器的显示结果；
步骤4：如果声波探测器结果显示靶材无破损，则进行下一次冲击，如果声波探测器结果显示靶材破损，更换靶材，并减少初始能量E，直至声波探测器显示结构无破损，并进行下一次冲击；
步骤5：重复N次冲击靶材，每次冲击均转动转台调整冲击点，查看声波探测器的显示结果；
步骤6：如果声波探测器结果显示靶材无破损，则进行下一次冲击，如果声波探测器结果显示靶材破损，记录该次的冲击次数为N1和冲击能量为E1，继续冲击直至靶材完全损毁，并记录该次的冲击次数为N2以及冲击能量为E2；
步骤7：更换靶材，并重复多次步骤1至步骤6；结束测试，并关停测力传感器、声波探测器和红外传感器。
作为上述技术方案的改进，所述步骤1具体为：将靶材放置在装夹上，调整转台与冲击头的相对位置，并调整冲击头与靶材之间的距离。
作为上述技术方案的改进，所述步骤5具体为：重复N次冲击靶材，每次冲击均在冲击头与靶材之间增加相同的距离，使之增加相同的冲击能量ΔE，每次冲击均转动转台调整冲击点，并查看声波探测器的显示结果。
作为上述技术方案的改进，所述步骤1具体为：将靶材放置在装夹上，调整转台与冲击头的相对位置，并增加冲击头的重量。
作为上述技术方案的改进，所述步骤5具体为：重复N次冲击靶材，每次冲击均在冲击头上增加相同的配重，使之增加相同的冲击能量ΔE，每次冲击均转动转台调整冲击点，并查看声波探测器的显示结果。
本发明的有益效果有：
本金刚石复合片冲击测试装置可以随意调节自身重量或者滑动高度的冲击头，在一定范围内可以增加了冲击头的能量，提高检测的效果；其次采用测力传感器、声波探测器和红外传感器可以有效检测必要的数据参数，根据动量守恒定律可以轻松换算出金刚石复合片冲击能量即最终的最终失效能级，测试十分方便；其次，本发明还公开了一种金刚石复合片冲击测试的方法，采用本方法可以有效排除靶材形变对冲击测试能级的影响并及时监测结构变化，便于分析材料特性，准确测试冲击能量。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，其中：
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的一种金刚石复合片冲击测试装置，包括机架1、设置在机架1下部的工作台2和可检测对靶材冲击力的冲击头3，所述冲击头3上设有用于检测冲击力的测力传感器31。所述工作台2和机架1之间设有滑动导杆4，所述冲击头3可滑动设置在滑动导杆4上，所述工作台2上设有用于夹持靶材并可转动的转台21，所述转台21上设有用于夹持靶材的装夹，防止冲击过程中靶材的位置移动，影响测试的准度度。所述工作台2上还设有用于检测冲击头3速度的红外传感器22以及用于检测靶材破损的声波探测器23，所述红外传感器22和声波探测器23分别设置在转台21的两侧。所述机架1上部设有用于复位冲击头3的复位器，所述复位器与冲击头3连接。复位器为导链，在机架1上部设有用于提升复位器的电机，复位器还可以防止冲击头3产生二次冲击，避免检测结果出现偏差。其中机架1上设有控制系统，控制系统可以有效汇总并计算测力传感器31、声波探测器23和红外传感器22的数据信息，使用十分方便。
本发明还公开了一种金刚石复合片冲击测试方法，包括以下步骤：
步骤1：将靶材放置在装夹上，调整冲击头的冲击能量；
步骤2：打开测力传感器、声波探测器和红外传感器，释放冲击头；
步骤3：待冲击头完成冲击后，记录测力传感器所显示的冲击力值F；记录红外传感器所显示的速度值v，并计算出该次冲击能量；记录为初始能量E，查看声波探测器的显示结果；
步骤4：如果声波探测器结果显示靶材无破损，则进行下一次冲击，如果声波探测器结果显示靶材破损，更换靶材，并减少初始能量E，直至声波探测器显示结构无破损，并进行下一次冲击；
步骤5：重复N次冲击靶材，每次冲击均转动转台调整冲击点，查看声波探测器的显示结果；
步骤6：如果声波探测器结果显示靶材无破损，则进行下一次冲击，如果声波探测器结果显示靶材破损，记录该次的冲击次数为N1和冲击能量为E1，继续冲击直至靶材完全损毁，并记录该次的冲击次数为N2以及冲击能量为E2；
步骤7：更换靶材，并重复多次步骤1至步骤6；结束测试，并关停测力传感器、声波探测器和红外传感器。
此外，在本实施例中，所述步骤1具体为：将靶材放置在装夹上，调整转台与冲击头的相对位置，并调整冲击头与靶材之间的距离。
在该实施例中，所述步骤5具体为：重复N次冲击靶材，每次冲击均在冲击头与靶材之间增加相同的距离，使之增加相同的冲击能量ΔE，每次冲击均转动转台调整冲击点，并查看声波探测器的显示结果。根据动量定量E＝Fv2/2g可以有效算出该次冲击的能量，其中定义Ei＝E+(N1-1)*ΔE为初始损伤能级，Ef＝E+(N2-1)*ΔE为最终失效能级，根据初始损伤能级Ei和最终失效能级Ef可以有效判定该金刚石复合片的性能，可以有效避免在使用过程中，不恰当的操作对金刚石复合片的损坏。此外，还可以规定该金刚石复合片的抗冲击能量表征，可以表征为：E-N1-ΔE-N2-T，其中T为冲击靶材材质，该表征式可以很好表达该金刚石复合片的主要性能。
在本发明的另一实施例中，所述步骤1具体为：将靶材放置在装夹上，调整转台与冲击头的相对位置，并增加冲击头的重量。
所述步骤5具体为：重复N次冲击靶材，每次冲击均在冲击头上增加相同的配重，使之增加相同的冲击能量ΔE，每次冲击均转动转台调整冲击点，并查看声波探测器的显示结果。据动量定量E＝Fv2/2g可以有效算出该次冲击的能量，其中定义Ei＝E+(N1-1)*ΔE为初始损伤能级，Ef＝E+(N2-1)*ΔE为最终失效能级，根据初始损伤能级Ei和最终失效能级Ef可以有效判定该金刚石复合片的性能，可以有效避免在使用过程中，不恰当的操作对金刚石复合片的损坏。此外，还可以规定该金刚石复合片的抗冲击能量表征，可以表征为：E-N1-ΔE-N2-T，其中T为冲击靶材材质，该表征式可以很好表达该金刚石复合片的主要性能。
以上所述，只是本发明的较佳实施方式而已，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种金刚石复合片冲击测试装置，其特征在于：包括机架(1)、设置在机架(1)下部的工作台(2)和可检测对靶材冲击力的冲击头(3)，所述工作台(2)和机架(1)之间设有滑动导杆(4)，所述冲击头(3)可滑动设置在滑动导杆(4)上，所述工作台(2)上设有用于夹持靶材并可转动的转台(21)，所述工作台(2)上还设有用于检测冲击头(3)速度的红外传感器(22)以及用于检测靶材破损的声波探测器(23)。
2.根据权利要求1所述的一种金刚石复合片冲击测试装置，其特征在于：所述机架(1)上部设有用于复位冲击头(3)的复位器，所述复位器与冲击头(3)连接。
3.根据权利要求1所述的一种金刚石复合片冲击测试装置，其特征在于：所述冲击头(3)上设有用于检测冲击力的测力传感器(31)。
4.根据权利要求1所述的一种金刚石复合片冲击测试装置，其特征在于：所述红外传感器(22)和声波探测器(23)分别设置在转台(21)的两侧。
5.根据权利要求1所述的一种金刚石复合片冲击测试装置，其特征在于：所述转台(21)上设有用于夹持靶材的装夹。
6.一种金刚石复合片冲击测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将靶材放置在装夹上，调整冲击头的冲击能量；
步骤2：打开测力传感器、声波探测器和红外传感器，释放冲击头；
步骤3：待冲击头完成冲击后，记录测力传感器所显示的冲击力值F；记录红外传感器所显示的速度值v，并计算出该次的冲击能量；记录为初始能量E，查看声波探测器的显示结果；
步骤4：如果声波探测器结果显示靶材无破损，则进行下一次冲击，如果声波探测器结果显示靶材破损，更换靶材，并减少初始能量E，直至声波探测器显示结构无破损，并进行下一次冲击；
步骤5：重复N次冲击靶材，每次冲击均转动转台调整冲击点，查看声波探测器的显示结果；
步骤6：如果声波探测器结果显示靶材无破损，则进行下一次冲击，如果声波探测器结果显示靶材破损，记录该次的冲击次数为N1和冲击能量为E1，继续冲击直至靶材完全损毁，并记录该次的冲击次数为N2以及冲击能量为E2；
步骤7：更换靶材，并重复多次步骤1至步骤6；结束测试，并关停测力传感器、声波探测器和红外传感器。
7.根据权利要求6所述的一种金刚石复合片冲击测试方法，其特征在于，所述步骤1具体为：将靶材放置在装夹上，调整转台与冲击头的相对位置，并调整冲击头与靶材之间的距离。
8.根据权利要求7所述的一种金刚石复合片冲击测试方法，其特征在于，所述步骤5具体为：重复N次冲击靶材，每次冲击均在冲击头与靶材之间增加相同的距离，使之增加相同的冲击能量ΔE，每次冲击均转动转台调整冲击点，并查看声波探测器的显示结果。
9.根据权利要求6所述的一种金刚石复合片冲击测试方法，其特征在于，所述步骤1具体为：将靶材放置在装夹上，调整转台与冲击头的相对位置，并增加冲击头的重量。
10.根据权利要求9所述的一种金刚石复合片冲击测试方法，其特征在于，所述步骤5具体为：重复N次冲击靶材，每次冲击均在冲击头上增加相同的配重，使之增加相同的冲击能量ΔE，每次冲击均转动转台调整冲击点，并查看声波探测器的显示结果。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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