用于PDC、PCBN或其他硬材料或超硬材料插入件的声发射韧性测试制造技术

一种声发射测试设备(505)包括：测试样本(100)；声传感器(570)，可通信地耦合到测试样本(100)；以及负载(580)，被施加到样本上。该传感器检测在该样本中发生的一个或多个声音事件。声传感器记录器(590)，数据记录器(590)包括处理器(1020)和存储介质(1040)中，用于执行由驻留在存储介质(1040)中的软件所提供的指令。在对所发送的数据执行所述指令时，样本的韧性被客观地确定并且可以与其他样本的韧性比较地进行评级。所述指令用于将数据分类成可能的声音事件点(1964)以及背景数据点(1962)，对背景噪声曲线(1970)进行内插，确定实际的声音事件点(2010)，并且计算在每一个实际的声音事件点下方的面积(2040)。在一些实施例中，对照相应的负载，绘制了每一个实际的声音事件点的累积面积的图示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体而言涉及用于确定硬或超硬构件的固有的强度或韧性的方法、装置和 软件，并且更具体而言涉及使用声发射来确定硬或超硬构件的固有的强度或韧性的方法、装置和软件。
技术介绍
图I示出了超硬构件100，根据本专利技术的示例性实施例，该构件可插入到诸如钻头或铰刀之类的井下工具(未示出)内。如图I所示，超硬构件100的一个示例是用于岩石钻头的切削元件100、或切削器、或插入件。然而，超硬构件100可以基于将用到它的应用而被成形为其他结构。切削元件100通常包括具有接触面115的基底110以及切削台120。根据一个示例，切削台120是使用极硬的层制造而成的，所述极硬的层通过烧结工艺与接触面115接合。根据一些示例，基底110通常是由碳化钨-钴或碳化钨制成的，而切削台120是用诸如多晶金刚石(“PCD”)或多晶立方氮化硼(“PCBN”)这样的多晶极硬材料层而形成的。这些切削元件100是根据本领域内技术人员已知的工艺和材料制造而成的。尽管切削台120被示为具有基本上平坦的外表面，但是切削台120在其他实施例中可具有可替代形状的外表面，比如拱顶形、凹形或其他非平坦形状的外表面。尽管已经提供了切削元件100的一些示例性构成，但是可以根据应用使用本领域普通技术人员公知的其他构成和结构。尽管岩石钻探是可使用超硬构件100的一个应用(并且其将在下面予以描述)，但是超硬构件100可以用在各种其他应用中，包括但不限于机械加工、木材加工以及采石。不同的P⑶、PCBN、硬和超硬材料等级可供切削器100在各种场合下使用，比如使用不同钻头设计来钻凿不同的岩层、或者对不同的金属或材料进行机械加工。与这些切削器100相关联的常见问题包括切削台120在使用期间的掉屑、剥离、部分断裂、开裂和/或剥落。这些问题导致切削台120和/或基底110过早发生故障。通常，在钻凿期间切削台120上该切削台120与地层接触的区域处所生成的高量级应力可能导致这些问题。由于与维修、生产停工时间和人工成本相关联的成本,这些问题提高了钻凿的成本。因此,诸如钻头设计者或现场应用工程师之类的终端用户针对任何给定的钻凿或机械加工任务来选择最佳表现等级的切削器100以减少这些常见问题的发生。例如，终端用户通过平衡切削器100的使用常规方法所确定的耐磨性和抗冲击性来选择合适的切削器100。通常，可供终端用户使用以针对特定应用选择合适级别切削器100的信息是从如下各项中导出的历史数据记录，该历史数据记录示出不同等级的PCD、PCBN、硬或超硬材料在特定领域内的表现；和/或实验室功能测试，该实验室功能测试尝试在测试不同切削器100的同时模拟各种钻凿或机械加工条件。当前存在两种主要类型的用于钻凿业中的实验室功能测试。这些测试是磨损测试和冲击测试。包括多晶金刚石复合片(“roc”)切削器loo的超硬构件loo已经通过使用两种常规测试方法进行了耐磨性的测试。PDC切削器100包括由rcD制造而成的切削台120。图2示出用于使用常规花岗岩圆材测试来测试耐磨损性的车床200。尽管提供了车床200的一种示例性装置结构，但是可以使用本领域普通技术人员公知的其他装置配置而不偏离示例性实施例的范围和精神。参考图2，车床200包括卡盘210、尾架220、以及定位在卡盘210与尾架220之间的刀架230。目标圆柱250具有第一末端252、第二末端254以及从第一末端252延伸至第二末端254的侧壁258。根据传统花岗岩圆材测试，侧壁258是露出表面259，该表面在测试期间与超硬构件100形成接触。第一末端252耦合于卡盘210，而第二末端254耦合于尾架220。卡盘210被配置成转动，由此使目标圆柱250也沿着目标圆柱250的中轴线256·转动。尾架220被配置为在目标圆柱250转动时使第二末端254保持在恰当的位置。目标圆柱250是由一种均一材料制成的，该材料通常为花岗岩。然而，已经将其他岩石类型用作目标圆柱250,这些岩石类型包括但不限于Jackforck砂岩、Indiana石灰石、Berea砂岩、Carthage大理岩、Champlain黑大理岩、Berkley花岗岩、Sierra白花岗岩、Texas粉色花岗岩、以及Georgia灰色花岗岩。PDC切削器100被安装到车床的刀架230，以使PDC切削器100与目标圆柱250的露出表面259接触并且横跨该露出表面259进行往复抽送。刀架230在目标圆柱250上具有向内的进给速率。PDC切削器100的耐磨性被确定为一磨损率，该磨损率被定义为目标圆柱250的被去除的体积与PDC切削器100的被去除的体积之比。可替代地，不是测量体积，而是可以测量PDC切削器100行进经过目标圆柱250的距离并将该距离用于量化PDC切削器100的耐磨损性。可替代地，可以使用本领域普通技术人员公知的其他方法来用花岗岩圆材测试确定耐磨性。车床200的操作和构造是本领域内技术人员已知的。对于这种类型的测试的描述可在1975年5月的石油技术期刊543-551中公布的作者为Eaton, B. A. , Bower, Jr, A. B.和 Martis，J.A.的 “Manufactured Diamond CuttersUsed InDrilling Bits”(石油工程师协会论文5074-PA)中找到，并且也可以在Maurer, William C的“Advanced Drilling Techniques” 的第 22 章第 541-591 页(石油出版公司，1980 年)找到,这些内容通过弓I用被包括在本文中。图3示出了用于使用立式镗床(“VBM”)测试或者立式转塔车床(“VTL”)测试来测试耐磨性的立式镗床300。尽管提供了 VBM 300的一个示例性装置结构，但可以使用其他装置结构而不偏离示例性实施例的范围和精神。立式镗床300包括转动台310和定位在转动台310之上的刀具支架320。目标圆柱350具有第一末端352、第二末端354以及从第一末端352延伸至第二末端354的侧壁358。根据常规的VBM测试，第二末端354是暴露表面359，该表面在测试期间与超硬构件100接触。目标圆柱350的直径一般为大约30英寸至大约60英寸，然而，该直径可以更大或更小。第一末端352被安装在VBM 300的下部转动台310上，由此使上述露出表面359朝向工具支架320。PDC切削器100被安装在目标圆柱的露出表面359上方的工具支架320中，并且与暴露表面359接触。当工具支架320使PDC切削器100从目标圆柱的暴露表面359的中心轮转到其边缘并且再次轮转回到目标圆柱的暴露表面359的中心时，目标圆柱350发生转动。工具支架320具有预先确定的向下进给速率。VBM方法允许在PDC切削器100上施加较高的负载，并且较大的目标圆柱350允许PDC切削器100作用于较大的岩石体积。目标圆柱350 —般是由花岗岩制成的；然而，目标圆柱可以由其他材料制作而成，这些材料包括但不限于Jackforck砂岩、Indiana石灰石、Berea砂岩、Carthage大理岩、Champlain黑大理岩、Berkley花岗岩、Sierra白花岗岩、Texas粉色花岗岩、以及Georgia灰色本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.06 US 12/754,7381.一种用于确定测试样本的韧性的计算机实现的方法，所述方法包括如下步骤 通过声音数据收集引擎进行收集，以在将负载施加到测试样本上时收集来自声传感器的声音数据，所述声传感器可通信地耦合到所述测试样本； 通过背景点确定引擎进行确定，以确定一个或多个背景点； 通过可能的声音事件点确定引擎进行确定，以确定一个或多个可能的声音事件点；通过背景噪声函数曲线内插引擎进行内插，以使用所述背景点对背景噪声函数曲线进行内插； 通过实际的声音事件点确定引擎进行确定，以使用所述可能的声音事件点与所述背景噪声函数曲线来确定一个或多个实际的声音事件点；以及 通过实际的声音事件面积计算引擎进行计算，以计算在所述实际的声音事件点与所述背景噪声函数曲线之间界定的声音事件面积。2.如权利要求I所述的计算机实现的方法，其特征在于， 通过背景点确定引擎进行确定以及通过可能的声音事件点确定引擎进行确定是同时执行的。3.如权利要求2所述的计算机实现的方法，其特征在于， 当两个连续的数据点之差小于第一阈值时，确定背景点，并且 当两个连续的数据点之差大于第一阈值时，确定可能的声音事件点。4.如权利要求3所述的计算机实现的方法，其特征在于， 所述第一阈值约为0. 05毫伏。5.如权利要求2所述的计算机实现的方法，其特征在于， 当两个连续的数据点之差小于第二阈值时，确定背景点，并且 当两个连续的数据点之差大于第一阈值时，确定可能的声音事件点。6.如权利要求5所述的计算机实现的方法，其特征在于， 所述第一阈值约为0. 05毫伏,并且 所述第二阈值约为0. 01毫伏。7.如权利要求2所述的计算机实现的方法，其特征在于， 当两个连续的数据点之差小于第二阈值而且为负并且已经接连小于“z”次为负时，或者当两个连续的数据点之差小于第二阈值而且为正并且已经接连小于“u”次为正时，确定背景点，并且 当两个连续的数据点之差大于第一阈值时，确定可能的声音事件点。8.如权利要求7所述的计算机实现的方法，其特征在于， 所述第一阈值约为0. 05毫伏， 所述第二阈值约为0. 01毫伏， 所述“z”约为二，并且 所述“u”约为三。9.如权利要求I所述的计算机实现的方法，其特征在于， 当可能的声音事件点与所述背景噪声函数曲线之差大于第三阈值时，确定实际的声音事件点。10.如权利要求9所述的计算机实现的方法，其特征在于，所述第三阈值约为0. 08毫伏。11.如权利要求I所述的计算机实现的方法，其特征在于， 通过使来自所述背景噪声函数曲线的每一个实际的声音事件点的振幅乘以每一个实际的声音事件点各自的持续时间，来计算每一个声音事件面积。12.如权利要求I所述的计算机实现的方法，还包括 通过累积面积和负载曲线引擎进行生成，以利用在所述实际的声音事件点与用于每一个实际的声音事件点的背景噪声函数曲线之间所界定的累积面积来生成累积面积和负载曲线。13.如权利要求12所述的计算机实现的方法，其特征在于， 通过利用相应的实际的声音点的负载以及相应的实际的点的累积面积来绘制每一个实际的声音事件点，生成所述累积面积和负载曲线， 其中所述累积面积包括在相应的实际的声音点下方以及在所有先前的实际的声音点下方的总面积。14.如权利要求12所述的计算机实现的方法，其特征在于， 用户利用所述累积面积和负载曲线来客观地确定所述测试样本的韧性。15.如权利要求I所述的计算机实现的方法，还包括 加热所述测试样本。16.一种用于确定测试样本的韧性的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括 计算机可读介质，其包括 用于在将负载施加到测试样本上时收集来自声传感器的声音数据的计算机可执行程序代码，所述声传感器可通信地耦合到所述测试样本； 用于确定一个或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·贝林，
申请(专利权)人：瓦瑞尔欧洲联合股份公司，
类型：
国别省市：