Tesis doctoral de Giselle Ramirez Sandoval
La incorporación de recubrimientos de alta dureza en el diseño de utillajes de conformado ha adquirido una importancia relevante en los últimos años. Dentro de la amplia gama de técnicas destinadas a la modificación superficial, la deposición de recubrimientos a partir de fase vapor suele ser la más idónea para cubrir con los exigentes requisitos de acabado superficial y tolerancias dimensionales que precisan ciertas herramientas, específicamente aquellas destinadas al sector automotriz. Sin embargo, aún cuando las capas finas reducen el impacto de las elevadas solicitaciones tribológicas, el fallo vinculado a fatiga por contacto sigue representando un problema a combatir en los utillajes de conformado. Este fenómeno se ha enfatizado en procesos convencionales de embutición, corte y troquelado por la introducción de chapas elaboradas de aceros de alta resistencia que requieren de impactos de mayor presión. Desde esta perspectiva, el sustrato juega un papel primordial como soporte de carga y cualquier daño subsuperficial que ocurra en él puede incidir en el desprendimiento prematuro de la capa, acelerando así el proceso de desgaste. Actualmente son escasas las técnicas estandarizadas diseñadas para evaluar el comportamiento de un sistema sustrato-recubrimiento sometido a solicitaciones de carga por contacto cíclico. Es por ello que el objetivo de este trabajo consistió en realizar un estudio sistemático de la respuesta a la fatiga por contacto esférico en sistemas integrados por capas finas cerámicas depositadas sobre aceros de herramienta para trabajo en frío. En este sentido, la simplicidad y reproducibilidad experimental a pequeña escala hacen del ensayo por indentación esférica una técnica fiable para inducir un elevado campo de tensiones con cargas puntuales relativamente bajas. Con ello fue posible comparar la respuesta al contacto esférico bajo solicitaciones monotónicas y cíclicas, donde el nivel de degradación de los sistemas por efecto de la fatiga se evaluó en términos de la aparición tanto de daño de carácter cohesivo como del fallo en la intercara sustrato-recubrimiento. La selección de materiales se realizó a partir de la premisa de sistemas recubiertos utilizados o potencialmente aplicables en el sector de los utillajes de conformado. El estudio se dividió en dos partes: una primera utilizando como variable el ¿sustrato¿ para determinar la influencia microestructural de tres calidades de aceros herramienta para trabajo en frío; y por la otra, empleando como variable el ¿recubrimiento¿, utilizando para ello capas finas de alta dureza de tin y tic, así como un recubrimiento de bajo coeficiente de fricción de w-c:h. Los resultados demostraron que tanto las características microestructurales del sustrato como las propiedades químicas y mecánicas del recubrimiento son variables trascendentes en el comportamiento global del sistema. Por un lado, la influencia de la configuración microestructural del acero recubierto se hizo evidente al observar diferencias en la aparición del mecanismo de delaminación, específicamente para la capa de tin depositada por pvd. Dichas diferencias no fueron distinguibles utilizando un ensayo convencional de rayado, ni simples indentaciones bajo solicitaciones de carga monotónica, pero si mediante la aplicación de cargas repetitivas por indentación esférica. Se identificó como parámetro relevante la combinación óptima entre la resistencia y la tenacidad intrínseca de los carburos primarios, específicamente de los aceros universal y hws, así como la morfología más redondeada, menor dimensión y distribución más homogénea de dichos carburos, comparados con los existentes en el acero 1.2379. En referencia al recubrimiento, se observó que la presencia de microgotas es un fenómeno crítico que favorece la nucleación de fisuras. La resistencia al desprendimiento del tin bajo solicitaciones de contacto cíclico, aumentó significativamente al utilizar un proceso lpcvd.
Datos académicos de la tesis doctoral «Respuesta mecánica bajo solicitaciones de contacto esférico en aceros recubiertos«
- Título de la tesis: Respuesta mecánica bajo solicitaciones de contacto esférico en aceros recubiertos
- Autor: Giselle Ramirez Sandoval
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 25/07/2012
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Luis Llanes Pitarch
- Tribunal
- Presidente del tribunal: marcos Juan Anglada gomila
- carles Colominas guí rdia (vocal)
- Rafael Rodriguez trias (vocal)
- José Manuel Sánchez moreno (vocal)