一种用于测试硬性组件的性质的方法、系统和设备。该设备包括保持件、组件、压头、传感器保持件和声传感器。该保持件包括第一端和与第一端相对的第二端。第一端定义朝着第二端延伸的第一空腔。该组件被定位在第一空腔内。定位该压头与组件的一部分相邻并将载荷施加到该组件上。该传感器保持件包括上部、下部和在传感器保持件内的第二空腔。该上部耦合至第二端。该传感器定位在第二空腔内。在一些实施例中，该设备包括耦合至下部的杆。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有较小噪声比的声发射韧性测试相关申请本申请是2010 年 12 月 9 日提交的题为“Acoustic Emission Toughness Testing For PDC, PCBN, Or Other Hard Or Superhard Materials (用于 F1DC'PCBN 或其他硬材料 或超硬材料的声发射韧性测试)”的美国专利申请N0.12/963，913的部分延续案，美国专 利申请 N0.12/963，913 是 2010 年 4 月 28 日提交的题为 “Acoustic Emission Toughness Testing For PDC, PCBN, Or Other Hard Or Superhard Materials (用于 PDC、PCBN 或其他 硬材料或超硬材料的声发射韧性测试)”的美国专利申请N0.12/769，221的部分延续案，美 国专利申请N0.12/769, 221 是2010年4 月 6 日提交的题为“Acoustic Emission Toughness Testing For PDC, PCBN, Or Other Hard Or Superhard Material Inserts (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)”的美国专利申请N0.12/754，784的 部分延续案，这三篇文献均援引包含于此。本申请还与题为“Acoustic Emission Toughness Testing For PDC, PCBN, Or Other Hard Or Superhard Material Inserts (用于 F1DC'PCBN 或其他硬材料或超硬材料 插入件的声发射韧性测试)”并于2010年4月6日提交的美国专利申请N0.12/754，738相 关，该申请也援引包含于此。
本专利技术通常涉及一种用于测试硬材料或超硬材料的固有强度或韧性的方法、装置 和软件；并且更具体地，涉及一种用于使用声发射来测试例如岩石样本和井下工具的插入 件的硬材料或超硬材料的固有强度或韧性的方法、装置和软件。
技术介绍
图1示出了超硬材料100，其中根据本专利技术的示例性实施例，该超硬材料100可插 入到诸如钻头或扩孔器之类的井下工具(未示出)内。如图1所示，超硬材料100的一个示 例是用于岩石钻头的切削元件100、或者切削器或插入件。然而，超硬材料100可基于其所 应用到的场合而形成在其它结构中。在其它示例中，超硬材料100是可从井眼内或从其它 来源获得的岩石样本。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。 切削台120是使用极硬的层制造而成的，其中根据一个示例，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是利用诸如多晶金刚石(POT)或多晶立方氮化硼(PCBN)之类的多晶极硬材料层形成 的。这些切削元件100是根据本领域技术人员已知的工艺和材料制造而成的。尽管示出切 削台120为具有基本上平坦的外表面，但是在其他实施例中切削台120可具有可替代形状 的外表面，如拱顶形、凹形或其他非平坦形状的外表面。尽管已经提供了用于切削元件100 的一些示例性制程，但是可以根据应用使用本领域普通技术人员已知的其他制程和结构。 尽管岩石钻探是超硬材料100可在其中使用或从中获得的一个应用，并且其将在下面予以 描述，但是超硬材料100可以用于各种其它场合或从各种其他场合中获得，包括但不限于机械加工、木工和采石。不同的P⑶、PCBN、硬和超硬材料等级可供切削器100用在各种场合下，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 些问题会导致切削台120和/或基底110的过早故障。通常，在切削台120在钻凿期间与 地层接触的区域处，切削台120上产生的高量级应力会导致这些问题。这些问题由于与维 修、生产停工时间和劳动力成本相关的成本而提高了钻凿的成本。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，终端用户通过使用常规方法所确定的 平衡切削器100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 针对特定场合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 历史数据记录示出了不同等级的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，该实验室功能测试在测试不同切削器100时尝试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的超硬材料loo已使用两种传统测试方 法进行了耐磨损性测试。PDC切削器100包括由rcD制造而成的切削台120。图2示出了 用于使用常规花岗岩测井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 例性装置配置，但是在不偏离示例性实施例的范围和精神的情况下可以使用本领域普通技 术人员已知的其他装置配置。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具有第一端252、第二端254、以及从第一端252延伸至第二端 254的侧壁258。根据传统花岗岩测井测试，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。第一端252耦合于卡盘210，而第二端254耦合于尾架220。卡 盘210被配置成转动的，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转动时将第二端254保持在适当位置。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上，以使PDC切削器100与目标圆柱250 的露出表面259接触。车床的刀架230横跨露出表面259往复抽送PDC切削器100。刀 架230在目标圆柱250上具有向内的进给速率。PDC切削器100的耐磨损性被确定为磨损 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 t匕。可替代地，不测量体积，而可以测量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 已知的其他方法来用花岗岩测井测试确定耐磨损性。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石油工程师协会文件5074-PA中的石本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种声发射测试装置，包括：硬性组件保持件，其包括第一端和与第一端相对的第二端，第一端限定了向第二端延伸的第一空腔；硬性组件，其定位在第一空腔中；压头，其定位成与硬性组件的一部分相邻；声传感器保持件，其包括上部、下部和位于声传感器保持件内的第二空腔，上部耦合到硬性组件保持件的第二端；和声传感器，其定位在第二空腔内，其中当压头将载荷施加在硬性组件上时，声传感器感测硬性组件内发生的一个或多个声音事件。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.02 US 13/152,1261.一种声发射测试装置，包括:硬性组件保持件，其包括第一端和与第一端相对的第二端，第一端限定了向第二端延伸的第一空腔；硬性组件，其定位在第一空腔中；压头，其定位成与硬性组件的一部分相邻；声传感器保持件，其包括上部、下部和位于声传感器保持件内的第二空腔，上部耦合到硬性组件保持件的第二端；和声传感器，其定位在第二空腔内，其中当压头将载荷施加在硬性组件上时，声传感器感测硬性组件内发生的一个或多个声音事件。2.根据权利要求1所述的声发射测试装置，其中上部包括限定第二空腔的一部分的上表面，第二空腔向下部延伸，并且其中声传感器的至少一部分定位成与硬性组件保持件的第二端相邻。3.根据权利要求2所述的声发射测试装置，其中硬性组件保持件的第二端限定孔，该孔朝着第一空腔延伸，并且其中声传感器定位在该孔内且与硬性组件保持件的第二端相邻。4.根据权利要求1所述的声发射测试装置，进一步包括布置在第二空腔之内且围绕声传感器的至少一部分的润滑剂。5.根据权利要求1所述的声发射测试装置，其中声传感器保持件互锁地耦合到硬性组件保持件。6.根据权利要求1所述的声发射测试装置，进一步包括耦合到声传感器保持件的下部的第一杆，第一杆具有比声传感器保持件低的声阻抗。7.根据权利要求6所述的声发射测试装置，其中第一杆互锁地耦合到声传感器保持件。8.根据权利要求1所述的声发射测试装置，其中硬性组件包括多晶金刚石切削器、多晶氮化硼切削器和岩石样品中的至少一个。9.根据权利要求1所述的声发射测试装置，其中硬性组件、压头和声传感器基本线性对准。10.根据权利要求1所述的声发射测试装置，其中硬性组件保持件进一步包括从第一空腔延伸到第二端的通路。11.根据权利要求1所述的声发射测试装置，进一步包括耦合到声传感器保持件的下部的第一杆，其中硬性组件保持件、声传感器保持件和第一杆中的至少一个由比其余组件中的至少一个密度高的材料制成。12.—种声发射测试系统,包括:声发射测试装置，该声发射测试装置包括:硬性组件保持件，其包括第一端和与第一端相对的第二端，第一端限定了向第二端延伸的第一空腔；硬性组件，其定位在第一空腔中；压头，其定位成与硬性组件的一部分相邻；声传感器保持件，其包括上部、下部和位于声传感器保持件内的第二空腔，上部耦合到硬性组件保持件的第二端；和声传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·贝林，
申请(专利权)人：威达国际工业有限合伙公司，
类型：
国别省市：
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