Influencia del espesor y la rugosidad interfacial en los esfuerzos longitudinales en un sistema recubierto/Influence of the thickness and interfacial roughness in the longitudinal stresses on a coated system

Eduardo A. Pérez-Ruiz, Luis Iván Negrín-Hernández, Roberto Martins-de-Souza

Resumen

Un método para la evaluación del comportamiento mecánico de sistemas recubiertos es el ensayo de rayado, el cual permite el análisis de la resistencia a la adhesión y los modos de falla generados durante el contacto. En el ensayo se consideran parámetros como propiedades y geometría del indentador, tasa de carga, tasa de deslizamiento, dureza, resistencia a la fractura, microestructura, rugosidad superficial, espesor del recubrimiento, esfuerzos residuales, entre otros. El presente trabajo analizó vía elementos finitos, los esfuerzos longitudinales (Sxx) obtenidos durante la simulación del ensayo de rayado, en donde fue considerado el efecto del espesor del recubrimiento (2 y 4 µm), así como la rugosidad (superficie/interface) con valores de Ra 0,16 µm y Ra 0,35 µm. Los resultados demuestran que altos espesores del recubrimiento favorecen la capacidad de carga, así mismo demostraron que la rugosidad en el sistema, favorece la posibilidad de agrietamiento del recubrimiento.

Palabras claves: sistema recubierto, ensayo de rayado, rugosidad, Simulación FEM.

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Abstract

A simple method for evaluating the mechanical behavior of coated systems is the scratch test, which allows the analysis of the adhesion strength and the failure modes generated during contact. In this test should be considered parameters and properties as indenter geometry, loading rate, sliding rate and the system properties as hardness, fracture toughness, microstructure, surface roughness, coating thickness, residual stresses, among others. This paper analyzed via finite element, the longitudinal stresses (Sxx) obtained during the computational simulation of scratch test, where was considered the effect of coating thickness, which was considered as 2 μm and 4 μm, and the surface and interface roughness Ra 0,16 μm and 0,35 μm. The results suggest that thicker coatings, favoring the load carrying capacity, also demonstrated the importance of roughness of the system in the computer simulation. The increased roughness in the system increases the possibility of cracking of the coating.

Key words: coated system, scratch test, roughness, FEM Simulation.

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