CN112903396A - 断裂韧性实验岩心开槽工具及其开槽方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是断裂韧性实验岩心开槽工具及其开槽方法,其中断裂韧性实验岩心开槽工具包括圆柱体标尺、岩心夹具、夹具标定工具、砂轮切割机组合,圆柱体标尺的上、下两个端面设置一一对应的四个凹槽，四个凹槽沿圆周面均匀设置；岩心夹具为具有中心孔的铝合金框体，中心孔是由上层圆孔和下层圆孔相接构成的具有台阶的通孔，岩心夹具开有缺口；夹具标定工具的直径与圆柱体标尺的内径相等，其高度与圆柱体标尺的高度相等，铝合金圆柱体一端居中开有十字形的弧形槽，弧形槽与砂轮片的边缘相适配，铝合金圆柱体能恰好放入岩心夹具的上层圆孔中；弧形槽的的宽度与砂轮片的厚度相等。本发明能够精准确定岩心开槽位置，岩心切割过程稳定。

Description

断裂韧性实验岩心开槽工具及其开槽方法

技术领域

本发明涉及的是断裂韧性实验领域中实验岩心制作领域，具体涉及断裂韧性实验岩心开槽工具及其开槽方法。

背景技术

在断裂韧性实验相关领域中，实验岩心开槽对实验结果有着至关重要的影响，而如何保证岩心的槽口达到满足实验要求的精度一直是一项难题。常规的开槽方法经常由于手绘精度问题，导致所开槽口位置不精准，且使用常规方法切割岩心时，容易造成岩心的晃动和碎裂。这样不仅导致实验岩心槽口质量难以达到实验要求，更会对实验结果造成巨大的影响。

发明内容

本发明的一个目的是提供断裂韧性实验岩心开槽工具，这种断裂韧性实验岩心开槽工具用来解决常规的开槽方法由于手绘精度问题，导致所开槽口位置不精准的问题；本发明的另一个目的是提供这种断裂韧性实验岩心开槽工具的开槽方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种断裂韧性实验岩心开槽工具包括圆柱体标尺、岩心夹具、夹具标定工具、砂轮切割机组合, 圆柱体标尺为圆形的铝合金筒体，铝合金筒体的上、下两个端面设置一一对应的四个凹槽，四个凹槽沿圆周面均匀设置；岩心夹具为具有中心孔的铝合金框体，中心孔是由上层圆孔和下层圆孔相接构成的具有台阶的通孔，下层圆孔的孔径小于上层圆孔的孔径，岩心夹具开有缺口，缺口方向向右，缺口与中心孔相通，岩心夹具的上、下两个端面及均开有与缺口构成十字状的凹槽，台阶的上端面也开有与缺口构成十字状的凹槽；夹具标定工具为铝合金圆柱体，铝合金圆柱体的直径与圆柱体标尺的内径相等，铝合金圆柱体的高度与圆柱体标尺的高度相等，铝合金圆柱体能恰好放入岩心夹具的上层圆孔中，上层圆孔的深度稍小于铝合金圆柱体的高度，铝合金圆柱体一端居中开有十字形的弧形槽，弧形槽与砂轮片的边缘相适配；弧形槽的的宽度与砂轮片的厚度相等；砂轮切割机组合包括切割主轴、砂轮片、电机、摇臂台钻主轴、抱箍。

上述方案中砂轮切割机组合的电机连接支架、连轴器、抱箍、摇臂台钻主轴，切割主轴设置于抱箍的侧面，摇臂台钻主轴设置于抱箍上面，电机与摇臂台钻共用电，实现无级变速。

上述断裂韧性实验岩心开槽工具的开槽方法：

通过线切割制作实验岩心，将实验岩心放入圆柱体标尺中，圆柱体标尺与实验岩心等高，利用圆柱体标尺两个端面的凹槽，每个端面的凹槽两两连接形成十字，绘制实验岩心中心切割线位置；

将夹具标定工具放入岩心夹具中，切割锯片放入弧形槽中，调整岩心夹具的位置，确定岩心夹具和切割锯片相对位置，从岩心夹具中取出夹具标定工具，将实验岩心放入岩心夹具后，使用砂轮切割机对实验岩心进行开槽。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用圆柱体标尺绘制实验岩心中心切割线，标尺两端的“十字”凹槽可以精准确定岩心中心，同时保证两槽口均处于岩心轴线上。

2、本发明采用的岩心夹具设保证了岩心在切割时的稳定性。

3、本发明采用的夹具标定工具保证了切割时锯片的居中。

4、本发明砂轮切割机设计采用的转轴较粗，保证了砂轮在旋转切割时的稳定，与台钻组合可以随钻切割，无极变速。

附图说明

图1为本发明的圆柱体标尺结构示意图。

图2为本发明的岩心夹具结构示意图。

图3为本发明的夹具标定工具结构示意图。

图4为本发明的砂轮切割机组合结构示意图。

图中:1摇臂台钻主轴，2切割主轴，3ER16帽，4砂轮轴，5砂轮片，6垫片，7电机，9支架，10抱箍。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

结合图1-图4所示，这种断裂韧性实验岩心开槽工具包括圆柱体标尺、岩心夹具、夹具标定工具、砂轮切割机组合，通过线切割制作直径38mm、长度19mm的实验岩心，使用圆柱体标尺绘制实验岩心中心切割线，利用夹具标定工具确定岩心夹具和切割锯片相对位置，取出夹具标定工具，放入实验岩心，使用砂轮切割机进行切割开槽,精准确定岩心开槽位置，岩心切割过程稳定、精确，解决了实验岩心开槽精确度问题，解决了岩心开槽切割稳定性问题。

如图1所示，圆柱体标尺为圆形的铝合金筒体，铝合金筒体的上、下两个端面设置一一对应的四个凹槽，四个凹槽沿圆周面均匀设置。圆柱体标尺的材质为铝合金，尺寸为：内径38.2mm、高度19mm。其上下面均刻有一个“十字”凹槽，槽深为1mm，槽宽为1mm。

如图2所示，岩心夹具为具有中心孔的铝合金框体，中心孔是由上层圆孔和下层圆孔相接构成的具有台阶的通孔，下层圆孔的孔径小于上层圆孔的孔径，岩心夹具开有缺口，缺口方向向右，缺口与中心孔相通，岩心夹具的上、下两个端面及均开有与缺口构成十字状的凹槽，台阶的上端面也开有与缺口构成十字状的凹槽。岩心夹具的材质为铝合金，内部有上下两层圆孔，上层圆孔内径38.5mm，深度15mm，底层圆孔内径30mm，深度10mm。岩心夹具开有缺口，方向向右，宽度2mm，长度53mm。上下面及底层圆孔侧壁均刻有与缺口呈“十字”状的凹槽，槽深为1mm，槽宽为1mm。

如图3所示，夹具标定工具为铝合金圆柱体，铝合金圆柱体的直径与圆柱体标尺的内径相等，铝合金圆柱体的高度与圆柱体标尺的高度相等，铝合金圆柱体能恰好放入岩心夹具的上层圆孔中，上层圆孔的深度稍小于铝合金圆柱体的高度，铝合金圆柱体一端居中开有十字形的弧形槽，弧形槽与砂轮片的边缘相适配；各凹槽的宽度与砂轮片的厚度相等，弧形槽的的宽度与砂轮片的厚度相等；夹具标定工具为铝合金圆柱体，直径38.2mm、高度19mm。在其一端居中开有一个“十字”弧形槽，该弧形槽的弧形圆直径35mm，槽深10mm，槽宽1mm。可将该夹具标定工具放入岩心夹具内，根据切割锯片放入弧形槽中，调整岩心夹具位置，可以使切割锯片居中。

如图4所示，砂轮切割机组合包括有：切割主轴2，ER16帽3，砂轮轴4，砂轮片5，垫片6，电机7，电机7连接支架9、连轴器、抱箍10和摇臂台钻主轴1。电机7与摇臂台钻共用电，能够实现无级变速；砂轮轴4的直径为8mm，材质为铝合金；砂轮片5的直径为35mm，厚度为1mm。

这种断裂韧性实验岩心开槽工具的开槽方法：

通过线切割制作直径38mm、长度19mm的实验岩心，使用圆柱体标尺绘制实验岩心中心切割线位置，利用夹具标定工具放入岩心夹具中，切割锯片（砂轮片5）放入夹具标定工具的弧形槽中，调整岩心夹具的位置，确定岩心夹具和切割锯片相对位置，从岩心夹具的上层圆孔中取出标定工具圆柱体，将实验岩心放入岩心夹具的上层圆孔后，即可使用砂轮切割机对实验岩心进行开槽。该工具设计可以保证实验岩心开槽精度符合实验要求，实现了随钻切割，无极变速，保证实验岩心切割过程中稳定和实验岩心的完整性。

Claims (3)

1.一种断裂韧性实验岩心开槽工具，其特征在于：这种断裂韧性实验岩心开槽工具包括圆柱体标尺、岩心夹具、夹具标定工具、砂轮切割机组合, 圆柱体标尺为圆形的铝合金筒体，铝合金筒体的上、下两个端面设置一一对应的四个凹槽，四个凹槽沿圆周面均匀设置；岩心夹具为具有中心孔的铝合金框体，中心孔是由上层圆孔和下层圆孔相接构成的具有台阶的通孔，下层圆孔的孔径小于上层圆孔的孔径，岩心夹具开有缺口，缺口方向向右，缺口与中心孔相通，岩心夹具的上、下两个端面及均开有与缺口构成十字状的凹槽，台阶的上端面也开有与缺口构成十字状的凹槽；夹具标定工具为铝合金圆柱体，铝合金圆柱体的直径与圆柱体标尺的内径相等，铝合金圆柱体的高度与圆柱体标尺的高度相等，铝合金圆柱体能恰好放入岩心夹具的上层圆孔中，上层圆孔的深度稍小于铝合金圆柱体的高度，铝合金圆柱体一端居中开有十字形的弧形槽，弧形槽与砂轮片的边缘相适配；弧形槽的的宽度与砂轮片（5）的厚度相等；砂轮切割机组合包括切割主轴（2）、砂轮片（5）、电机（7）、摇臂台钻主轴（1）、抱箍（10）。

2.根据权利要求1所述的断裂韧性实验岩心开槽工具，其特征在于：所述的砂轮切割机组合的电机（7）连接支架（9）、连轴器、抱箍（10）、摇臂台钻主轴（1），切割主轴（2）设置于抱箍（10）的侧面，摇臂台钻主轴（1）设置于抱箍（10）上面，电机（7）与摇臂台钻共用电，实现无级变速。

3.一种权利要求1或2所述的断裂韧性实验岩心开槽工具的开槽方法，其特征在于：

通过线切割制作实验岩心，将实验岩心放入圆柱体标尺中，圆柱体标尺与实验岩心等高，利用圆柱体标尺两个端面的凹槽，每个端面的凹槽两两连接形成十字，绘制实验岩心中心切割线位置；

将夹具标定工具放入岩心夹具中，切割锯片放入弧形槽中，调整岩心夹具的位置，确定岩心夹具和切割锯片相对位置，从岩心夹具中取出夹具标定工具，将实验岩心放入岩心夹具后，使用砂轮切割机对实验岩心进行开槽。

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