一种金刚石复合齿抗冲击性能检测装置及检测方法与流程

1.本发明涉及矿山开采设备及其使用方法，具体涉及一种金刚石复合齿抗冲击性能检测装置及检测方法。


背景技术：

2.金刚石复合齿是由聚晶金刚石层与硬质合金基体组成的超硬复合齿，它既有金刚石的硬度与耐磨性，又有硬质合金的抗冲击性和可焊接性，已广泛用作地质、油气井钻头的钻齿，在特定地层中，已基本取代了传统硬质合金钻齿。
3.金刚石复合齿抗冲击性能是指金刚石复合齿抵抗冲击负荷作用的能力，常用来衡量金刚石复合齿在冲击状态下的韧性或对断裂的抵抗能力。金刚石复合齿在作为钻齿使用时，在破碎岩石时会受到强烈的冲击从而影响其使用性能和寿命，造成金刚石复合齿失效，因此抗冲击性能是衡量金刚石复合齿质量优劣的一项重要指标。
4.目前国内外对金刚石复合齿抗冲击性能的检测方法主要是落球式冲击法，用钢球冲击金刚石复合齿顶部，根据钢球冲击功大小和落球次数推算产品的抗冲击性能。这种方法抗冲击功测试不连续，前后两次冲击间隔时间长，严重偏离了金刚石复合齿的实际使用状态，不能准确地体现出复合齿的抗冲击性能，可靠性较差。


技术实现要素：

5.本发明要解决的问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单，能够减少检测误差，可靠性高的金刚石复合齿抗冲击性能检测装置及检测方法。
6.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
7.一种金刚石复合齿抗冲击性能检测装置，包括支架和冲击球，所述支架上设有夹具、套筒及用于反复冲击所述冲击球的冲击器，所述套筒位于所述夹具上方，所述冲击球活动的设于所述套筒内且套筒底部开设有供冲击球冲击金刚石复合齿的冲击窗口，所述冲击器的冲击频率为100
‑
1000次/分钟，冲击器的单次冲击功为：10～300j。
8.作为上述技术方案的进一步改进：还包括砧子，所述砧子活动的设于所述冲击器与所述冲击球之间，所述砧子上端设有与所述冲击器配合的平面部，砧子下端设有与所述冲击球配合的弧面部。
9.作为上述技术方案的进一步改进：所述套筒侧壁上设有至少一个用于观察所述冲击球状态的观察窗口。
10.作为上述技术方案的进一步改进：所述支架上设有下连接板和上连接板，所述冲击器下端与所述下连接板相连，所述冲击器的上端与所述上连接板相连。
11.作为上述技术方案的更进一步改进：所述支架上设有多根立柱并沿所述冲击器的圆周方向布置，所述下连接板和所述上连接板均设于所述立柱上，所述立柱上端设有螺纹并于所述上连接板的上下两侧均设有第一紧固件。
12.作为上述技术方案的更进一步改进：所述支架上还设有中间连接板，所述冲击器
与所述中间连接板相连。
13.作为上述技术方案的进一步改进：所述支架上设有支撑板，所述支撑板上开设有安装孔，所述套筒上设有限位凸缘，所述套筒穿设于所述安装孔中，所述支撑板支撑于所述限位凸缘下方。
14.作为上述技术方案的更进一步改进：所述支架于所述支撑板的两端均设有带螺纹的支撑柱，所述支撑板套设于所述支撑柱上，所述支撑柱于所述支撑板的上下两侧均设有第二紧固件。
15.作为上述技术方案的进一步改进：所述夹具包括三爪卡盘和复合齿安装筒，所述复合齿安装筒设于所述三爪卡盘上，所述复合齿安装筒上设有用于固定金刚石复合齿的第三紧固件。
16.一种上述的金刚石复合齿抗冲击性能检测装置的检测方法，包括以下步骤：
17.s1：安装待检测件：将待检测的金刚石复合齿安装于夹具上；
18.s2：开始检测：开启冲击器并开始计时，通过冲击器反复冲击套筒内的冲击球，从而使冲击球反复冲击待检测的金刚石复合齿，当冲击器每次冲击完成后上升与冲击球分离时，冲击球在套筒内跳动一次；
19.s3：停止检测：当待检测金刚石复合齿崩坏时，关停冲击器并停止计时。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
21.本发明公开的金刚石复合齿抗冲击性能检测装置，将待检测的金刚石复合齿安装于夹具上，冲击球活动的装设于套筒内并通过冲击窗口与金刚石复合齿的顶部抵接，开启冲击器并开始计时，通过冲击器反复冲击套筒内的冲击球，从而使冲击球反复冲击待检测的金刚石复合齿，直至金刚石复合齿崩坏时关停冲击器并停止计时。当冲击器每次冲击完成后上升与冲击球2分离时，冲击球在套筒内跳动一次，从而更新冲击球下一次的冲击位置，防止下一次冲击在冲击球的同一凹陷部位，减小试验数据的误差。通过冲击器高频率的冲击待检测的金刚石复合齿，模拟了金刚石复合齿的实际使用状态，减少了检测误差，通过冲击器的单次冲击功值、冲击频率和冲击时间三者的乘积值来衡量金刚石复合齿的抗冲击性能，能够准确的体现出金刚石复合齿的抗疲劳冲击能力，结构简单，可靠性高。
22.本发明公开的金刚石复合齿抗冲击性能检测装置的检测方法，通过冲击器高频率的冲击待检测的金刚石复合齿，相对于传统的落球式冲击法更接近金刚石复合齿的实际使用状态，通过冲击器的单次冲击功值、冲击频率和冲击时间三者的乘积值来衡量金刚石复合齿的抗冲击性能，能够很好的体现金刚石复合齿的抗疲劳冲击能力，可靠性高。
附图说明
23.图1为本发明金刚石复合齿抗冲击性能检测装置的立体结构示意图。
24.图2为本发明金刚石复合齿抗冲击性能检测装置的主视结构示意图。
25.图3为图1中a处的放大图。
26.图4为本发明中套筒的结构示意图。
27.图5为图2中b处的放大图。
28.图6为本发明中砧子的结构示意图。
29.图中各标号表示：1、支架；11、下连接板；111、限位部；12、上连接板；13、立柱；14、
第一紧固件；15、中间连接板；2、冲击球；3、夹具；31、三爪卡盘；32、复合齿安装筒；321、第三紧固件；4、套筒；41、冲击窗口；42、观察窗口；43、限位凸缘；5、冲击器；6、砧子；61、平面部；62、弧面部；7、支撑座；71、支撑板；72、支撑柱；73、第二紧固件；8、金刚石复合齿。
具体实施方式
30.以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
31.图1至图6示出了本发明的一种实施例，本实施例的金刚石复合齿抗冲击性能检测装置，包括支架1和冲击球2，支架1上设有夹具3、套筒4及用于反复冲击冲击球2的冲击器5，套筒4位于夹具3上方，冲击球2活动的设于套筒4内且套筒4底部开设有供冲击球2冲击金刚石复合齿8的冲击窗口41，冲击器5的冲击频率为100
‑
1000次/分钟，冲击器5的单次冲击功为：10～300j。本实施例中，冲击器5优选为spm
‑
75低气压潜孔冲击器，冲击频率为600次/分钟，单次冲击功调节范围为：30～100j。冲击球2优选为硬度hrc62的钢球。
32.该金刚石复合齿抗冲击性能检测装置，将待检测的金刚石复合齿8安装于夹具3上，冲击球2活动的装设于套筒4内并通过冲击窗口41与金刚石复合齿8的顶部抵接，开启冲击器5并开始计时，通过冲击器5反复冲击套筒4内的冲击球2，从而使冲击球2反复冲击待检测的金刚石复合齿8，直至金刚石复合齿8崩坏时关停冲击器5并停止计时。当冲击器5每次冲击完成后上升与冲击球2分离时，冲击球2在套筒4内跳动一次，从而更新冲击球2下一次的冲击位置，防止下一次冲击在冲击球2的同一凹陷部位，减小试验数据的误差。通过冲击器5高频率的冲击待检测的金刚石复合齿8，模拟了金刚石复合齿8的实际使用状态，减少了检测误差，通过冲击器5的单次冲击功值、冲击频率和冲击时间三者的乘积值来衡量金刚石复合齿8的抗冲击性能，能够准确的体现出金刚石复合齿8的抗疲劳冲击能力，结构简单，可靠性高。
33.进一步地，本实施例中，金刚石复合齿抗冲击性能检测装置还包括砧子6，砧子6活动的设于冲击器5与冲击球2之间，砧子6上端设有与冲击器5配合的平面部61，砧子6下端设有与冲击球2配合的弧面部62。具体地，冲击器5反复冲击砧子6上端的平面部61，砧子6将冲击力传输给冲击球2，使冲击球2反复冲击待检测的金刚石复合齿8，砧子6下端的弧面部62与冲击球2的球面相匹配，使冲击球2受力均匀，不易造成冲击球2损坏。
34.进一步地，本实施例中，套筒4侧壁上设有两个用于观察冲击球2状态的观察窗口42。通过观察窗口42可以观察套筒4内的冲击球2是否跳动，并且可以观察冲击球2是否损坏，提高检测的准确性。
35.进一步地，本实施例中，支架1上设有下连接板11和上连接板12，冲击器5下端与下连接板11相连，冲击器5的上端与上连接板12相连。下连接板11和上连接板12上都设有限位部111，冲击器5依次穿过下连接板11和上连接板12上的限位部111并通过紧固螺钉固定于下连接板11和上连接板12之间，结构简单，连接可靠。
36.更进一步地，本实施例中，支架1上设有三根立柱13并沿冲击器5的圆周方向布置，下连接板11和上连接板12均设于立柱13上，立柱13上端设有螺纹并于上连接板12的上下两侧均设有第一紧固件14。具体地，下连接板11固定安装于立柱13上，上连接板12通过上下两侧的第一紧固件14安装于立柱13上。第一紧固件14优选为螺母，通过拧紧上连接板12上下两侧的螺母固定上连接板12，使上连接板12可根据不同型号的冲击器而调节高度，简单方
便。
37.更进一步地，本实施例中，支架1上还设有中间连接板15，冲击器5与中间连接板15相连。中间连接板15上也设有限位部111，冲击器5穿过中间连接板15上的限位部111并通过紧固螺钉固定，使冲击器5安装更牢固，避免冲击时间过久而导致冲击器5松动。
38.进一步地，本实施例中，支架1上设有支撑座7，夹具3固定于支撑座7上，支撑座7上设有支撑板71，支撑板71上开设有安装孔，套筒4上设有限位凸缘43，套筒4穿设于安装孔中，支撑板71支撑于限位凸缘43下方，支撑可靠。支撑座7通过紧固螺钉设于支架1上，使装置拆装更方便，便于保养和维护。
39.更进一步地，本实施例中，支撑板71的两侧均设有带螺纹的支撑柱72，支撑柱72设于支撑座7上，支撑板71套设于支撑柱72上，支撑柱72于支撑板71的上下两侧均设有第二紧固件73。第二紧固件73优选为螺母，支撑板71通过上下两侧的螺母固定在支撑柱72上，使支撑板71可根据不同高度的金刚石复合齿8调节高度，安装方便。
40.更进一步地，本实施例中，夹具3包括三爪卡盘31和复合齿安装筒32，复合齿安装筒32设于三爪卡盘31上，复合齿安装筒32上设有用于固定金刚石复合齿8的第三紧固件321。具体地，金刚石复合齿8安装在复合齿安装筒32内，避免三爪卡盘31夹伤金刚石复合齿8表面，复合齿安装筒32与三爪卡盘31的底部抵接，能够承受来自冲击器5的冲击力，避免三爪卡盘31直接夹持时，由于冲击力过大导致待检测的金刚石复合齿8脱落，通过第三紧固件321固定待检测的金刚石复合齿8，使金刚石复合齿8装夹、拆卸方便，第三紧固件321优选为紧固螺钉。
41.本发明金刚石复合齿抗冲击性能检测装置的检测方法包括以下步骤：
42.s1：安装待检测的金刚石复合齿8：通过三爪卡盘31将复合齿安装筒32夹紧，将待检测的金刚石复合齿8安装于复合齿安装筒32内，拧紧第三紧固件321固定待检测的金刚石复合齿8；
43.s2：开始检测：开启冲击器5并开始计时，通过冲击器5反复冲击砧子6，砧子6将冲击力传输给套筒4内的冲击球2，从而使冲击球2反复冲击待检测的金刚石复合齿8，当冲击器5每次冲击完成后上升与冲击球2分离时，冲击球2在套筒4内跳动一次，从而更新冲击球2下一次的冲击位置，防止下一次冲击在冲击球2的同一凹陷部位；
44.s3：停止检测：当待检测的金刚石复合齿8崩坏时，关停冲击器5并停止计时。
45.该金刚石复合齿抗冲击性能检测装置的检测方法，通过冲击器5高频率的冲击待检测的金刚石复合齿8，相对于传统的落球式冲击法更接近金刚石复合齿8的实际使用状态，通过冲击器5的单次冲击功值、冲击频率和冲击时间三者的乘积值来衡量金刚石复合齿8的抗冲击性能，能够很好的体现金刚石复合齿8的抗疲劳冲击能力，可靠性高。
46.虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。