Evaluación de la dureza superficial del recubrimiento de NiCr mediante el análisis de elementos finitos

Resumen

Introducción— Para mejorar la resistencia al daño superficial de los materiales debido a acciones mecánicas, se han creado muchos procedimientos que permiten su modificación para diferentes necesidades. Esto hace que se realicen investigaciones para determinar los cambios logrados en las propiedades debido a dichos procedimientos. Uno de los métodos comúnmente aplicados es, por ejemplo, los medios físicos de deposición de vapor de películas delgadas sobre una superficie. En los últimos años se han propuesto muchos modelos racionales y empíricos para el estudio de dichas propiedades. Uno de estos modelos es el análisis computacional, que permite determinar un gran número de propiedades evitando la aplicación de ensayos destructivos, consiguiendo reducir el tiempo experimental empleado y los costes de fabricación de las probetas, así como el propio ensayo.
En esta investigación se determinó la dureza de un recubrimiento superficial de Nichrome (NiCr 80-20) con un ensayo de indentación modelado en Ansys, basado en el método de elementos finitos.

Objetivo— Diseñar un modelo computacional que permita determinar la dureza superficial de un material con recubrimiento.

Metodología— La realización de este proyecto se hizo con el software de análisis de ingeniería ANSYS, y el modelo se hizo con base en la norma de ensayo de indentación Vickers dada por la ASTM, la cual establece que el ensayo debe hacerse con un indentador de diamante piramidal, aplicando fuerzas mayores a 1 kgf.

Resultados— Al ejecutar el respectivo análisis numérico tanto para el sustrato como para el recubrimiento, se obtuvo una dureza superficial de 197.5073 VH para el recubrimiento de NiCr y una dureza superficial de 160,5809 VH para el Acero S235 (dureza de la interfase).

Conclusiones— Se determinó que el modelo propuesto es correcto ya que los valores obtenidos para la Dureza Vickers es aproximadamente igual al valor experimental con un error de 0.7501% para la capa de recubrimiento y 0.2605% para el sustrato. También se concluyó que es posible utilizar este mismo procedimiento para obtener la dureza superficial para materiales diferentes a los tratados en este artículo utilizando esta herramienta.