Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser

Abstract

En aplicaciones como la conformación en frío, se utilizan materiales específicos para las herramientas como aceros rápidos y metales duros recubiertos con capas cerámicas. En este contexto, la prevención de aparición de grietas en los útiles podría constituir el criterio a seguir ya que el inicio de dicho daño puede ser crítico en condiciones de fatiga. Por ello, es necesario conocer las condiciones límite de trabajo de estos materiales para optimizar la vida útil de las herramientas. Los ensayos por impacto y los ensayos por contacto esférico o Hertziano, que generan un campo de tensiones similar, permiten simular las solicitaciones mecánicas reales que encuentran las herramientas durante servicio. Además, son ensayos de aplicación sencilla y que requieren de poco volumen de material. El objetivo de la presente investigación es estudiar la respuesta mecánica bajo contacto esférico monotónico y cíclico de un metal duro (calidad referida como 10F) recubierto con TiN o WC/C y con textura superficial inducida por láser. Los ensayos bajo solicitaciones monotónicas se realizan mediante indentadores de diámetros 2,5 y 5 mm. Por otra parte, los ensayos cíclicos se llevan a cabo con un indentador de 2,5 mm de diámetro, variando el número de ciclos desde 103 hasta 106 ciclos. Este análisis mecánico se complementa con una inspección detallada del daño generado en superficie. Los resultados experimentales obtenidos muestran que: - La presencia del recubrimiento en los sistemas parece afectar sensiblemente a la respuesta al contacto esférico monotónico del material base como ente individual. - El daño por fisuración aparece siempre para valores de tensión de contacto superiores al límite elástico, por lo que existe siempre cedencia plástica o cuasi-plástica previa a la generación de grietas. - Bajo condiciones de fatiga, existe fisuración para tensiones inferiores a la tensión crítica monotónica, hecho que implica que ambos sistemas son sensibles a fatiga.