Comportamiento mecánico bajo solicitaciones de contacto de materiales de herramienta recubiertos con capas cerámicas duras

Abstract

En aplicaciones como la conformación en frío donde las herramientas están sometidas a diversas cargas, se usan materiales para herramientas como aceros rápidos y metales duros recubiertos con distintos recubrimientos. Además de la adhesión, la abrasión y la tribooxidación, los sucesivos impactos por contacto de Hertz inducen presiones que causan el fallo por fatiga. Por ello, es necesario establecer las condiciones límite de trabajo de los materiales para optimizar la vida útil de las herramientas. El objetivo de este estudio es evaluar el comportamiento de tres sustrato distintos: DIN 1.2379, UNIVERSAL y HWS recubierto con una película de TiN bajo contacto esférico monotónico y cíclico. Los ensayos monotónicos se realizan mediante indentadores de distintos diámetros y dentro de un rango de carga. Por otra parte, el ensayo de fatiga se realiza con un indentador determinado, en un rango de carga y aumentando el número de ciclos. Estos ensayos van acompañados de un análisis microscópico de los daños generados tanto en la superficie como en profundidad. Los resultados obtenidos permiten caracterizar la deformación en el régimen elástico y plástico y demuestran que 1) la respuesta mecánica al contacto, obtenida mediante indentación esférica bajo solicitación mecánica, es muy similar para todos los sistemas sustrato-recubrimiento estudiados. Por lo tanto la presencia del recubrimiento no afecta a la respuesta al contacto del sustrato como ente individual, 2) la cedencia plástica de los tres sistemas sustrato-recubrimiento estudiados es un requisito indispensable para la aparición de grietas circulares en el recubrimiento, 3) la aplicación de una carga cíclica por indentación ha permitido discernir las diferentes respuestas mecánicas en los sistemas sustratorecubrimiento, 4) la sensibilidad a fatiga es relativamente baja para los sistemas evaluados, lo cual puede atribuirse al carácter cerámico del TiN y 5) el acero HWS mostró mejor respuesta mecánica teniendo en cuenta que el recubrimiento fue el mismo.