Evaluación del comportamiento a fatiga por contacto esférico de un recubrimiento bi-capa depositado por PVD sobre la superficie de un carburo cementado

Abstract

La necesidad de mejorar la resistencia al desgaste en utillajes de conformado para prolongar la vida en servicio de éstos, ha llevado a recubrir diversos materiales base, tales como los carburos cementados. En este sentido, se han desarrollado recubrimientos, siendo los más comunes los nitruros (TiN, TiAlN, CrN), carburos (TiC) y recientemente los tipo diamante (DLC) depositados físicamente a partir de fase vapor. Sin embargo, el diseño óptimo de una herramienta de conformado debe considerar, además de la resistencia al desgaste, las solicitaciones de contacto cíclico a las que se somete en condiciones reales de trabajo. En este contexto, el empleo de una bi-capa compuesta por un recubrimiento tribológico que reduzca el fenómeno de desgaste y uno de alta dureza que brinde el soporte ante la aplicación de cargas mecánicas, puede representar una alternativa factible en la industria de las herramientas de conformado. En esta investigación se aplicó una metodología sistemática cuyo objetivo fue evaluar el comportamiento a fatiga por contacto de un sistema integrado por un recubrimiento de doble capa (WC / C + TiN) depositado sobre un carburo cementado ( con un 10% en peso de Co y un tamaño de grano de carburo de 0,5 μm). La aplicación de cargas monotónicas y cíclicas se realizó mediante ensayos de indentación esférica. De igual forma, se efectuó una caracterización microstructural y mecánica del recubrimiento (espesor, dureza y adherencia). Los resultados indican que el sistema bi-capa soporta cargas mayores para la aparición de grietas circunferenciales, en comparación con sus correspondientes sistemas de una capa, cuando la carga se aplica bajo solicitación monotónica. Sin embargo, la alta sensibilidad a fatiga por contacto del sistema WC/C + carburo cementado, mostrada en trabajos anteriores [1], no parece ser mejorada al agregar una capa intermedia de mayor dureza, como se observó en este estudio. Este fenómeno podría atribuirse al carácter amorfo propio del recubrimiento, y su correspondiente degradación bajo solicitaciones cíclicas.