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　　申请号：201610642782.8
　　申请人：中国地质大学（武汉）
　　发明人：段隆臣 赵小军 谭松成 翁华强 段谟东

　　摘要：本发明涉及一种金刚石钻头胎体对金刚石把持力的测试装置及方法，测试装置包括支撑机构、加热与保温系统、冷却系统、加载与测试系统、压力检测系统和数据传感系统，加载与测试系统用于测量圆环状试样发生破坏时的张裂载荷；加热与保温系统测量不同工作温度条件下钻头胎体对金刚石的把持力；冷却系统在测高温下钻头胎体对金刚石的把持力后，实现快速冷却，以缩短两次试验的时间间隔，提高装置的工作效率；压力检测系统和数据传感系统实现对所加载荷的精确测量与数据采集、储存。本发明可以实现钻头胎体对金刚石把持力的定量评价，从而使胎体配方的设计和制备工艺的优化更为科学和简便，这对于提高金刚石钻头的寿命和效率具有重要意义。 　　主权利要求：1.一种金刚石钻头胎体对金刚石把持力的测试装置，其特征在于，至少包括由底座和四个支架组成的支撑机构，由加热器、隔热仓和测温装置组成的加热与保温系统，由进水口、出水口、水泵、水管、水箱组成的冷却系统，由加载油缸、加载头、受载锥体、传力环、测试试样和试样支撑组成的加载与测试系统，以及压力检测系统和数据传感系统；所述加热器及隔热仓设置在底座的上方，测温装置设置在隔热仓上；所述进水口设置于隔热仓顶部，出水口设置于隔热仓底部，进水口通过水管连接到水泵、水箱上，出水口通过水管连接水箱；所述加载油缸设置在支架上，加载头布置于加载油缸下方；所述受载锥体连接固定在加载头底部中心，传力环内侧与受载锥体为锥面接触，传力环外侧与测试试样柱面接触，测试试样布置于试样支撑上，试样支撑设置在加热器上；所述压力检测系统和数据传感系统安装在加载油缸上，数据传感系统与计算机连接，用于实现对所加载荷的精确测量与数据采集、储存。
　　2.根据权利要求1所述的金刚石钻头胎体对金刚石把持力的测试装置，其特征在于，所述受载锥体为圆锥体，用于将来自加载油缸上的力施加在传力环之上，传力环与受载锥体锥面接触的锥角相同。
　　3.根据权利要求1所述的金刚石钻头胎体对金刚石把持力的测试装置，其特征在于，所述传力环由均匀对称的四部分组成，在加载过程中摩擦力的影响相互抵消，传力环用于将来自受载锥体竖直方向的力转换为测试试样所受到的径向方向的力。
　　4.根据权利要求1所述的金刚石钻头胎体对金刚石把持力的测试装置，其特征在于，所述测试试样为圆环状试样，由纯胎体以及含金刚石工作层的胎体小块两部分组成。
　　5.根据权利要求1所述的金刚石钻头胎体对金刚石把持力的测试装置，其特征在于，所述隔热仓采用双层不锈钢隔热仓，隔热仓中充满水，用于隔热以保护测试人员的安全。
　　6.一种上述权利要求1～5任一项所述的金刚石钻头胎体对金刚石把持力的测试装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按照设计的钻头胎体配方和烧结工艺制备测试试样；(2)在测试装置中固定好试样支撑，将测试试样放在试样支撑之上，将传力环置于测试试样内侧，并使受载锥体与传力环、试样支撑的中心对齐；(3)关上双层不锈钢隔热仓的仓门，若需要测高温下钻头胎体对金刚石的把持力，则启动加热与保温系统使测试试样处于所需温度下，同时打开水泵，启动冷却系统，用于隔热以及试验后实现快速冷却；若不需要，则直接在室温下测定；(4)启动加载油缸，让加载油缸缓慢匀速的向下加载，加载头带动受载椎体向下运动，通过传力环对测试试样施力，直到测试试样张裂，测试装置处于卸载状态，测试完成；在这期间压力检测系统和数据传感系统进行压力数据的检测与采集工作；(5)通过接在数据传感系统上的计算机处理系统得到相应的测试曲线以及张裂强度，通过张裂强度定量表征把持力的大小。
　　7.根据权利要求6所述的金刚石钻头胎体对金刚石把持力的测试装置的测试方法，其特征在于，所述步骤(4)测试时，载荷通过受载锥体、传力环至测试试样内壁，测试试样破坏时最大切向应力满足σθmax=r12+r22r12-r22·P(cosα-fsinα)2πr2h(fcosα+sinα)其中，σθmax是测试试样破坏时最大切向应力，即张裂强度；r1是测试试样外半径；r2是测试试样内半径；P是加载载荷；α是受载锥体斜面角；h是测试试样厚度；f是受载锥体与传力环之间的摩擦系数。