这种试验可以是干式的也可以是 湿式的。在“干式VTL试验”中,当 齿切削岩石时不对其进行冷却,所 以,所产生的全部摩擦热都会进入 到齿中,使得金刚石石墨化的进程 加快。在检测需要用于在高钻压和 /或高转速条件下工作的PDC齿时采用 这种试验方法可取得很好的效果。 通过干式VTL试验能够评价PDC 齿的高温热稳定性和性能,在试验 时要直到磨损进入到碳化钨硬质合 金基体后为止。当硬质合金开始磨 损时,温度升高将会加快,当试 验齿过热导致金刚石发生石墨化现 象(在岩样上会留下一个黑色的环 形)时试验即可停止。
“湿式VTL试验”或“VTL冷却试 验”可通过在试验期间用水或空气 冷却PDC齿而检测在中度受热条件下 齿的寿命。所以,这种试验的主要 磨损源是岩样的研磨性而不是受热 因素。此类试验检测的是金刚石晶 粒抵抗源于硬质矿物(如石英)的 微掉块能力和刨削能力。湿式VTL试 验采用的是小的切削深度和低的线 速度。然而,在显微尺度下,PDC齿 是会受到瞬时温度影响的,由于此 类局部高温所造成的磨损主要是通 过冷却方式散去切削齿刃部的热量 而得以减小的。
六角车床或花岗岩试验。与VTL 试验相似,这种试验方法也是用花 岗岩进行的,所使用的一般的六角 机床而不是立式机床。其试验原理 基本上与VTL方法相同,只是滑动距 离有限,只有金刚石会被磨损。其 试验结果与早期的冷却式VTL试验相 似。这种试验的时间只有几分钟, 且花岗岩-切削齿相互作用的热冲 击十分有限。
PDC齿供应商使用的花岗岩试验 参数会有所不同,例如,美国合成 公司和Diamond Innovations公司使 用的试验参数就不完全一样,但他 们试验所用的花岗岩材料却是相同 的,都是Sierra花岗岩(一种孔隙度 极小,抗压强度为190MPa的粗到中晶 粒的聚晶火成岩)或相同的岩石。 砂轮试验。这种研磨性试验方法 用的很少,试验过程就是用一种标 准的碳化硅砂轮去磨PDC齿。这种试 验方法的时间也很短,热冲击也十 分有限,磨损率是通过检测齿的重 量损失而计量的。
磨损率(G-ratio)。在VTL试验 中,磨损(重量或体积)是根据距 离来绘制的,且齿是基于在试验结 束时的滑动距离来选择的。各公司 所采用的试验结束标准各不相同, 所有的试验都要包括金刚石层的磨 损以及部分或全部基体的磨损。 在花岗岩或砂轮试验中,只记 录最终的磨损结果(金刚石重量损 失),有效的比率为所磨去的岩石体 积与重量损失之比,该比率被称之为 磨损率或G-ratio,这是一个在工业 界通用的术语,用以计量材料对磨损 的抵抗能力。就PDC齿而言,磨损率 (G-ratio)是一种表明PDC齿材料磨 损单位体积所去除的岩石体积的无量 纲值,大的磨损率表明PDC齿一定量 的体积磨损会去除较大量的岩石体 积。磨损率用该比率除以一百万来表 示,即如果在清除1千万单位岩石过 程中齿的磨损为1个单位体积,则磨 损率(G-ratio)即为10。
由美国合成公司所生产的第一代 PDC齿的磨损率(G-ratio)为1。而 现代PDC齿的磨损率一般都处在15的 范围内,这也就是说,自第一代PDC 齿到现在为止齿的耐磨性提高了一 个数量级。