INVESTIGADORES
ROSENBERGER Mario Roberto
congresos y reuniones científicas
Título:
Estudio y Análisis de Ecuaciones usadas para la determinación del espesor de recubrimientos delgados a partir de medidas de dureza
Autor/es:
MARIO ROBERTO ROSENBERGER; MANZUR, JORGE; LUBACZEWZKI, ITATÍ; SCHVEZOV, C. E.
Lugar:
Asunción
Reunión:
Congreso; Primer Congreso Paraguayo de Matemática Pura y Aplicada; 2011
Institución organizadora:
SPMPA
Resumen:
Los materiales recubiertos combinan las propiedades de un sustrato con un
recubrimiento con mejores propiedades superficiales para obtener un material
adecuado a las aplicaciones. Casos típicos son los aceros de herramientas de
corte que se recubren con carburos. En estos materiales es importante conocer
el espesor del recubrimiento. Una técnica simple usada para su determinación es
una medida indirecta que se basa en un ensayo de dureza por indentación. Ésta
técnica produce, sobre la cara recubierta, una impronta, cuya profundidad puede
ser menor, igual o mayor que el espesor del recubrimiento; esta profundidad
puede regularse con la fuerza empleada en el ensayo. El valor de la dureza será
una combinación de la dureza del material del recubrimiento y del material del
sustrato. Si la profundidad es mucho menor que el espesor, predominará el valor
de la dureza del recubrimiento, si es mucho mayor predominará la dureza del
sustrato y si es intermedia la dureza tomará un valor intermedio.
Existen diferentes modelos matemáticos utilizados para calcular la dureza
combinada en función del espesor del recubrimiento, y las propiedades mecánicas
básicas de los materiales del recubrimiento, del sustrato y del indentador. En
este trabajo se comparan tres modelos los cuales utilizan como parámetros la
dureza y el modulo elástico del sustrato y recubrimiento y la geometría del
indentador formulados en diferentes combinaciones. Se estudia el intervalo de
validez de tales modelos y la estabilidad de las ecuaciones para ser resueltas
por métodos numéricos. Los modelos comparados son: el de Jönsson y Hogmark (JH):
, el de Burnett y Rickerby (BR): y el de Chicot y Lesage (CL):. El modelo JH considera únicamente las durezas individuales de los
materiales constituyentes y la dureza combinada es una función polinómica del
espesor. El modelo BR considera una zona de deformación plástica hemisférica y
la dureza combinada es función lineal del espesor. El modelo CL considera una
ley de mezclas para la zona de deformación plástica debajo del indentador y la
dureza combinada es función lineal del espesor del recubrimiento.
El modelo JH al ser parabólico en función del espesor presenta dos
valores para las medidas de espesor, y según la relación entre los valores de
dureza individuales del recubrimiento y del sustrato ambas valores serán físicamente
consistentes. Este problema no ocurre con los modelos BR y CL. Por otro lado,
los tres modelos considerados tienen un valor de tamaño de impronta mínima, y
por lo tanto de carga de ensayo mínima que no debe superarse pues los modelos subestiman el espesor. Este valor
crítico puede calcularse en función de las propiedades de los materiales
individuales, y determina el valor de carga mínima a utilizar en los ensayos.
El valor de carga máxima no está limitado por los modelos.