Influencia de la naturaleza química y técnica de deposición de capas duras en el comportamiento a fatiga por contacto de sistemas recubiertos

Abstract

En las herramientas de conformado la fatiga por contacto es uno de los principales mecanismos de daño. La aplicación de cargas sucesivas y concentradas sobre un material crea tensiones locales que pueden alcanzar valores muy elevados provocando el fallo por fatiga del material. La deposición de capas duras sobre el material ayuda a mitigar este tipo de daño. Los recubrimientos depositados a partir de fase vapor (PVD) de TiN y CrN presentan características adecuadas para mejor el comportamiento a fatiga por contacto. La naturaleza química y la técnica de deposición del recubrimiento influyen significativamente en las propiedades de un recubrimiento. Por ello se ha decidido estudiar cómo afectan estos factores en el comportamiento a fatiga por contacto de sistemas recubiertos. Así, se ha evaluado la evolución de los mecanismos de daño bajo solicitaciones por contacto esférico, tanto monotónico como cíclico, de tres sistemas sustrato/recubrimiento depositados a partir de fase vapor. Se ha evaluado el comportamiento de los sistemas: TiN y CrN depositados por la técnica de arco eléctrico y CrN depositado por la técnica de magnetrón. También se han realizado ensayos de rayado para evaluar la adhesión de los sistemas sustrato/recubrimiento. Los resultados muestran un mejor comportamiento a fatiga por contacto del sistema recubierto por TiN debido a su mayor dureza y tenacidad. No obstante, los recubrimientos de CrN presentan una mejor resistencia a la oxidación. Se ha observado que los sistemas depositados por la técnica de arco eléctrico presentan la aparición de desconches en la periferia de la huella como mecanismo principal de daño. Estos desconches aumentan a medida que aumenta la carga y/o el número de ciclos aplicados. También se ha deducido una tenacidad mayor del recubrimiento CrN depositado por la técnica de magnetrón (sputtering) que del recubrimiento CrN depositado por arco eléctrico.