Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser

Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 1 Resumen En aplicaciones como la conformación en frío, se utilizan materiales específicos para las herramientas como aceros rápidos y metales duros recubiertos con capas cerámicas. En este contexto, la prevención de aparición de grietas en los útiles podría constituir el criterio a seguir ya que el inicio de dicho daño puede ser crítico en condiciones de fatiga. Por ello, es necesario conocer las condiciones límite de trabajo de estos materiales para optimizar la vida útil de las herramientas. Los ensayos por impacto y los ensayos por contacto esférico o Hertziano, que generan un campo de tensiones similar, permiten simular las solicitaciones mecánicas reales que encuentran las herramientas durante servicio. Además, son ensayos de aplicación sencilla y que requieren de poco volumen de material. El objetivo de la presente investigación es estudiar la respuesta mecánica bajo contacto esférico monotónico y cíclico de un metal duro (calidad referida como 10F) recubierto con TiN o WC/C y con textura superficial inducida por láser. Los ensayos bajo solicitaciones monotónicas se realizan mediante indentadores de diámetros 2,5 y 5 mm. Por otra parte, los ensayos cíclicos se llevan a cabo con un indentador de 2,5 mm de diámetro, variando el número de ciclos desde 10 3 hasta 10 6 ciclos. Este análisis mecánico se complementa con una inspección detallada del daño generado en superficie. Los resultados experimentales obtenidos muestran que: - La presencia del recubrimiento en los sistemas parece afectar sensiblemente a la respuesta al contacto esférico monotónico del material base como ente individual. - El daño por fisuración aparece siempre para valores de tensión de contacto superiores al límite elástico, por lo que existe siempre cedencia plástica o cuasi-plástica previa a la generación de grietas. - Bajo condiciones de fatiga, existe fisuración para tensiones inferiores a la tensión crítica monotónica, hecho que implica que ambos sistemas son sensibles a fatiga. Pág. 2 Memoria Índice RESUMEN ___________________________________________________1 ÍNDICE ______________________________________________________2 1 INTRODUCCIÓN __________________________________________5 2 OBJETIVOS ______________________________________________6 3 ESTADO DEL ARTE________________________________________7 3.1 Introducción................................................................................................... 7 3.1.1 Materiales con recubrimiento.............................................................................7 3.1.2 Daño por contacto tribomecánico del recubrimiento .........................................8 3.1.3 Recubrimientos duros actuales.........................................................................9 3.1.4 Componentes recubiertos................................................................................13 3.1.5 Evaluación de los materiales recubiertos: parámetros importantes................13 3.2 Textura superficial mediante láser............................................................... 14 3.2.1 Introducción.....................................................................................................14 3.2.2 Función de la textura superficial......................................................................15 3.2.3 Textura superficial por láser ............................................................................17 3.2.4 Parámetros del láser........................................................................................18 3.3 Comportamiento de recubrimientos duros bajo solicitaciones de impacto. 19 3.3.1 Fatiga por contacto en sistemas sustrato–recubrimiento................................20 3.3.2 Modos de daño en recubrimientos cerámicos.................................................21 3.3.3 Contacto Hertziano: tensión y deformación de indentación esférica...............23 3.4 Tribología..................................................................................................... 25 4 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL__________________________27 4.1 Material empleado....................................................................................... 27 4.2 Indentación esférica monotónica.................................................................30 4.3 Indentación esférica cíclica ......................................................................... 31 4.4 Ensayos de tribología.................................................................................. 32 5 RESULTADOS Y DISCUSION_______________________________34 5.1 Indentación esférica monotónica.................................................................34 5.1.1 Curvas P 0 vs a/r...............................................................................................34 5.1.2 Determinación del límite elástico.....................................................................41 5.1.3 Identificación del daño por contacto esférico...................................................44 5.2 Fatiga por contacto esférico........................................................................ 46 Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 3 5.2.1 Indentación por contacto esférico cíclico........................................................ 46 5.2.2 Determinación de las curvas P vs N y p 0 vs N................................................ 49 5.2.3 Determinación del límite a fatiga..................................................................... 55 5.2.4 Determinación de la sensibilidad a fatiga....................................................... 56 5.3 Tribología .....................................................................................................60 6 CONCLUSIONES _________________________________________61 7 AGRADACIMIENTOS______________________________________63 8 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS___________________________65 9 ANEXOS________________________________________________67 9.1 Impacto medioambiantal..............................................................................67 9.2 Coste general del proyecto..........................................................................69 Pág. 4 Memoria Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 5 1 Introducción En aplicaciones como la conformación a baja temperatura, donde se utilizan ampliamente materiales específicos de herramientas como aceros rápidos y metales duros, la necesidad de reducir o eliminar el uso de lubricantes y alargar la vida útil de los componentes ha conducido a la utilización de varios recubrimientos, en particular cerámicos, y técnicas de texturación superficial. En este contexto, los recubrimientos más empleados son los nitruros (TiN, TiAlN, CrN), carburos (TiC, WC/C) y óxidos como la alúmina. Sin embargo la implementación de estos sistemas requiere especial estudio y atención dado que las capas cerámicas depositadas pueden provocar fallos prematuros en los sistemas. En las aplicaciones citadas, donde la prevención de aparición de grietas podría constituir el criterio a seguir ya que el inicio de dicho daño puede ser crítico en condiciones de fatiga, es necesario conocer las condiciones límite de trabajo de estos materiales para optimizar la vida útil de estas herramientas. Desde este punto de vista son de particular interés los estados tensionales impuestos en estos sistemas debidos a cargas concentradas, por contacto o impacto. Estas cargas suponen el caso más crítico ya que las tensiones locales pueden alcanzar valores muy altos para cargas aplicadas relativamente bajas. El estudio de la respuesta mecánica de materiales bajo solicitaciones de contacto requiere de ensayos no normalizados. En este sentido, el ensayo por contacto Hertziano es muy sencillo y reproducible ya que simula las solicitaciones mecánicas reales de estos sistemas en ciertas aplicaciones. Dicho ensayo se puede aplicar para casos concretos de mecánica de fractura y análisis de daño y es muy representativo en una amplia gama de configuraciones. En concordancia con las ideas expresadas anteriormente, el objetivo de la presente investigación es estudiar la respuesta mecánica bajo contacto esférico monotónico y a fatiga de diferentes sistemas sustrato-recubrimientos duros con textura superficial inducida por láser. Para ello, se prestará especial atención a la identificación de los modos de daño de los conjuntos estudiados así como a la determinación del criterio de aparición del daño crítico. Pág. 6 Memoria 2 Objetivos Los principales objetivos que se pretenden conseguir con el desarrollo de este proyecto final de carrera son: • Identificar los distintos modos de daño por contacto esférico en dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser. • Determinar las curvas tensión - deformación de indentación de dichos sistemas para su caracterización mecánica y posterior comparación con la respuesta del sustrato y de los sistemas recubiertos sin textura superficial. • Establecer el criterio de aparición de daño crítico por contacto esférico monotónico es estos sistemas y la carga o tensión crítica monotónica de aparición de dicho daño. • Evaluar la influencia de la fatiga por contacto esférico sobre la aparición de este daño crítico y comparar los resultados obtenidos con la respuesta correspondiente a los sistemas sin textura superficial. • Determinar el comportamiento tribológico de dichos sistemas. . Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 7 3 Estado del arte 3.1 Introducción 3.1.1 Materiales con recubrimiento En el desarrollo de nuevos materiales, a veces se combina distintos materiales con propiedades diferentes para lograr uno de compuesto que represente una mejora en la funcionalidad. Existen muchas clases de materiales compuestos, la mayoría de las cuales están orientadas a mejorar las propiedades mecánicas tales como la rigidez, resistencia mecánica, tenacidad y resistencia a la fatiga. Por otro lado, se hallan materiales compuestos por un sustrato y un recubrimiento que están diseñados para mejorar específicamente las funciones tribológicas, eléctricas, ópticas, químicas y/o magnéticas. En este caso, normalmente se acostumbra a seleccionar un material que proporcione la rigidez, resistencia mecánica, conformabilidad, etc. deseados y posteriormente se modifica o se adiciona otro material en forma de capa superficial o recubrimiento. El uso de recubrimientos en herramientas y elementos de mecanizado es una forma muy eficiente de disminuir la fricción y aumentar la resistencia al desgaste. Gracias a esto, se puede conseguir incrementar el tiempo de vida de la pieza o componente, además de buscar otros beneficios: - Mejorar la resistencia al desgaste de una herramienta de corte recubierta permite aumentar la velocidad de corte y, en consecuencia, la productividad. - Reducir la fricción muchas veces implica disminuir el consumo de energía. En algunos casos, además, una baja fricción puede comportar la eliminación de lubricantes o de etapas de enfriamiento. - Aumentar o controlar la fricción puede tener un efecto positivo en otras aplicaciones (frenos) - Diseñar componentes de bajo peso usando recubrimientos se puede traducir, en el caso de la automoción, en un menor consumo de combustible. Pág. 8 Memoria 3.1.2 Daño por contacto tribomecánico del recubrimiento Un recubrimiento tribológico puede fallar prematuramente a causa de la fisuración y/o delaminación. Es necesario, por tanto, escoger uno que sea capaz de afrontar las condiciones tribológicas de una aplicación dada y los mecanismos de daño superficial que limitan la vida útil del componente. Estos mecanismos de daño pueden dividirse en: - Daño sin intercambio de material. Esta categoría hacer referencia básicamente a la fisuración. Dentro de esta, se puede diferenciar entre grietas radiales, anillo y laterales. Las primeras salen siguiendo el radio de la indentación, las segundas aparecen de manera circular justo fuera del área de contacto y las últimas avanzan por la intercara sustrato – recubrimiento. - Daño con pérdida de material. La resistencia al desgaste de un componente recubierto viene determinada principalmente por el recubrimiento siempre y cuando éste cubra el área de contacto. Tan pronto como el recubrimiento se desgaste y el sustrato esté expuesto a causa de la fisuración y/o delaminación, la resistencia al desgaste del sustrato se tornará en un factor importante. En términos generales, hay dos categorías de desgaste: el desgaste donde existe descohesión sustrato – recubrimiento (daño adhesivo) y el desgaste provocado por el daño en la subsuperficie del sustrato o por la pérdida gradual de material del recubrimiento (daño cohesivo). Este último caso normalmente implica una leve abrasión, erosión, disolución, etc., mecanismos muy similares a aquéllos que se encuentran en el desgaste de materiales homogéneos. - Daño con recogida de material. La existencia de material de trabajo localmente adherido a la superficie de la herramienta se traduce en indentaciones y rayas en la superficie del producto, problema que evidentemente no es exclusivo de piezas con recubrimiento. Con el propósito de minimizar este hecho, la superficie de la herramienta tiene que ser lisa y se debe reducir la afinidad química entre las dos superficies de contacto. Esto último se consigue con la elección del recubrimiento más adecuado. Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 9 3.1.3 Recubrimientos duros actuales Las aplicaciones tribológicas de los recubrimientos están relacionadas con su temperatura de deposición, que puede ir desde temperatura ambiente hasta más de 1000 ºC. Cabe destacar, por tanto, que los métodos que suponen una temperatura elevada de deposición pueden implicar transformaciones de fase, ablandamiento o cambios de dimensiones no deseados de los componentes recubiertos. Dos de las técnicas de deposición más empleadas son CVD (Chemical Vapour Deposition) y por PVD (Physical Vapour Deposition), ya que ofrecen una gran flexibilidad en cuanto a composición y estructura de los recubrimientos. Las películas más comunes depositadas mediante estas técnicas son nitruros (TiN, CrN, etc.), carburos (TiC, CrC, W 2 C, WC/C, etc.), óxidos (alúmina, por ejemplo) o combinaciones de éstos. Además de estos materiales, se debe considerar también el disulfuro de molibdeno (MoS 2 ), los DLC (Diamond like Carbon) y el diamante. 3.1.3.1 Deposición física por vapor (PVD) A partir de 1980, el Physical Vapour Deposition se estableció como un proceso comercialmente viable para la aplicación de recubrimientos duros sobre herramientas realizadas en carburos cementados o aceros rápidos. En este proceso el recubrimiento es depositado en vacío mediante condensación de un flujo de átomos ionizados o neutros, donde las especies metálicas provienen de diferentes fuentes como: electron-beam evaporation, magnetron sputtering o arc evaporation. El ion plating es una variante del proceso tradicional del PVD, en el que el flujo de átomos e iones es activado por una descarga de plasma, y las especies cargadas son aceleradas hacia el sustrato mediante la aplicación de una polarización negativa sobre este último. En los recubrimientos duros, los metales evaporados o sputtered (titanio, zirconio, wolframio) reaccionan con especies gaseosas (N 2 , NH 3 , CH 4 , C 2 H 2 ) introducidas en la cámara de vacío, para obtener la deposición deseada. Pág. 16 Memoria En consecuencia, se obtiene que, bajo condiciones de fricción, los sistemas que poseen una textura superficial presentan un coeficiente de fricción más bajo y más estable con el tiempo, en contraposición a los conjuntos sin textura donde este parámetro puede exhibir un aumento rápido, alcanzando valores extremadamente elevados que pueden originar el fallo del sistema (Figura 3.4). Figura 3.3: Imágenes de MEB de un sustrato con textura superficial después de un ensayo tribológico. [1], [2] Figura 3.4: Evolución del coeficiente de fricción de un material con y sin textura superficial. [2] Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 17 3.2.3 Textura superficial por láser Hoy en día, existen diversas técnicas (ataque químico, ataque por plasma, fotolitografía, micro-blasting…) para introducir una determinada textura superficial en un material en función de la naturaleza de éste, siendo la introducción de textura superficial por láser uno de los procesos que en los últimos años está despertando un gran interés. Además, para el caso de sistemas constituidos por un sustrato recubierto, este tipo de técnica permite trabajar siguiendo una de las siguientes vías: 3.2.3.1 Vía directa El procedimiento directo consiste en inducir textura superficial directamente sobre el sustrato recubierto de modo que pueden obtenerse cavidades con una prefundid menor, igual o mayor que el espesor del recubrimiento (Figura 3.5). En esta aproximación, es necesario escoger los parámetros de trabajo adecuados para minimizar el tamaño de las zonas colaterales afectadas. 3.2.3.2 Vía indirecta Mediante esta vía, primero se induce textura superficial en el sustrato para, posteriormente, recubrirlo. De esta manera, se consigue una película que sigue la estructura subyacente pero que modifica levemente el tamaño de las microcavidades (Figura 3.6). En este caso, Figura 3.5: Introducción de textura superficial mediante láser por vía directa. [2] Pág. 18 Memoria se requiere de unos parámetros de trabajo que optimicen la eficiencia de ablación del sustrato. Independientemente de la vía utilizada, la ablación o eliminación de material por láser para obtener la textura deseada tiene lugar por evaporación y, en el caso de densidades de energía elevadas, por expulsión directa de material fundido. Además, si la duración del pulso láser es relativamente elevada, por ejemplo nanosegundos, existe también difusión de la energía aportada por el haz láser a través del material originando un aumento de temperatura local alrededor de la cavidad y, consecuentemente, un cambio en la microestructura y propiedades mecánicas de esta zona (zona afectada térmicamente, ZAT). Por otro lado, en el caso de microcavidades que presentan una elevada profundidad, el material evaporado o fundido puede no llegar a tener la suficiente energía cinética para salir de la cavidad de modo que se redeposita en las paredes del cráter dando lugar a una cavidad más fina y/o más estrecha cerca de la superficie que dentro del material. 3.2.4 Parámetros del láser En función del material, existen diversos parámetros del láser que deben tenerse en cuenta para lograr la profundidad y geometría de la textura superficial deseadas. Éstos son: - Longitud de onda de la fuente láser: IR, UV, etc. Para un material dado, se debe buscar aquella longitud de onda donde el porcentaje de pérdida de radiación por reflexión sea mínima. Figura 3.6: Introducción de textura superficial mediante láser por vía indirecta. [2] Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 19 - Densidad de energía o fluencia: la densidad de energía aportada al material debe ser superior a un umbral por encima del cual tienen lugar los fenómenos de ablación. No obstante, ésta no debe ser extraordinariamente elevada ya que entonces, los procesos de ablación se tornan irreproducibles. - Duración de pulso: femtosegundos, picosegundos, nanosegundos, etc. En general, cuanto mayor es dicha duración, mayor es el espesor de la ZAT. - Número de pulsos por punto: la repetición de varios pulsos de baja energía en lugar de un único pulso de energía elevada, puede llevar a cavidades más profundas sin modificar el diámetro de éstas. - Frecuencia de pulsos y velocidad de barrido de las lentes posicionales: la combinación de ambos parámetros determina el patrón de textura superficial. En resumen, buscando la combinación óptima de los parámetros del láser para un determinado material, se puede obtener la textura superficial deseada que permita mejorar el comportamiento tribológico del sistema bajo condiciones de servicio. 3.3 Comportamiento de recubrimientos duros bajo solicitaciones de impacto Los recubrimientos duros resistentes al desgaste protegen herramientas de trabajo sometidas a condiciones severas de fallos provocados por corrosión y desgaste. En general, mejoran la vida en servicio de la herramienta. La morfología de estas capas depende de los siguientes factores de deposición: lpresión del gas, polarización y relación de temperaturas del recubrimiento-sustrato. Es muy importante controlar la temperatura de deposición para optimizar las propiedades del recubrimiento y no afectar a las del sustrato. Temperaturas bajas dan como resultado un crecimiento columnar del recubrimiento, lo que le proporciona mayor elasticidad. Por otro lado, estas estructuras columnares son más apropiadas para aplicaciones bajo cargas/tensiones dinámicas compresivas. Para recubrimientos finos, la mayor parte del impacto se transmite desde el recubrimiento al sustrato, donde crece la mayor parte de la tensión de cizalladura. Por otro lado, su bajo espesor es la razón de su baja contribución a la rigidez del sistema. Pág. 20 Memoria La causa principal de la degradación de los recubrimientos es el bajo límite elástico del sustrato que permite una deformación plástica bajo el indentador, hecho que el recubrimiento, normalmente frágil, no puede seguir. En los ensayos de impacto el recubrimiento bajo el indentador es deformado plásticamente, por lo que se empiezan a producir microgrietas para reducir su estado tensional. El desgaste en las microgrietas aumenta con el número de impactos, hasta que se produce la delaminación o las grietas anillo. La adherencia del recubrimiento es un factor determinante en el comportamiento del mismo. Desde este punto de vista, capas intermedias adecuadas entre el recubrimiento exterior y el sustrato sirven para reducir las discontinuidades de tensiones entre ambos, además de mejorar la adhesión con la capa externa. Otra estrategia a seguir es la de nitrurar sustratos, particularmente aceros, que van a ser recubiertos con TiN o TiCN. Para comprobar la adherencia de los recubrimientos depositados se suele recurrir a ensayos como el de rayado. Se puede tomar la siguiente relación como referencia: mayores cargas críticas en ensayos de rayado significan mejores resultados del sistema a fatiga. 3.3.1 Fatiga por contacto en sistemas sustrato–recubrimiento La caracterización mecánica de materiales mediante el método de indentación por contacto Hertziano presenta muchas ventajas. La simplicidad experimental y el pequeño volumen de muestra requerido para un ensayo son partes comunes a todos los métodos de caracterización por contacto o indentación. Algunas veces, la indentación es la única manera práctica de obtener información sobre los modos de daño y sus mecanismos en muchos materiales, especialmente en los cerámicos y en materiales recubiertos. No obstante, la literatura existente acerca de fatiga por contacto sobre sistemas sustratorecubrimiento no es muy abundante. Se limita a contados estudios centrados sobre recubrimientos base Ti (TiN, TiCN, Ti-DLC...) depositados sobre aceros de herramientas. La investigación llevada a cabo por R. Bantle y A. Matthews en 1995 [8] proponía un modelo que definía los diferentes modos de daño observados en el recubrimiento (que serán expuestos posteriormente). Asimismo, explicaba la causa del fallo del recubrimiento y demostraba el incremento del daño por fractura/casi-plástico y del desgaste al aumentar la carga aplicada y/o el número de ciclos. Posteriormente E. Lugscheider et al [9] relacionaron la evolución del daño con la adherencia Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 21 del recubrimiento al sustrato y con la microestructura de la película depositada. Sin embargo, en este estudio se definía el daño exclusivamente como la delaminación del recubrimiento. K.D. Bouzakis et al [10] introdujeron el uso del modelado por elementos finitos en el estudio de la fatiga por contacto, lo que permitía la determinación de los campos tensionales presentes en los sistemas y de las curvas S-N de manera directa. Más recientemente M. Stoiber et al [11] utilizando también como recurso el modelado por elementos finitos analizaron la criticidad de los campos tensionales en el daño observado en las probetas. Asimismo, caracterizaron el papel de la adhesión en la fatiga por contacto. En este contexto, incidieron en la importancia de los parámetros de deposición estableciendo estrategias para la optimización de la adhesión de los recubrimientos. En la presente investigación se utilizará un sustrato de metal duro, 10F, recubierto con TiN o WC/C con textura superficial inducida por láser. Se identificarán los modos de daño y se estudiará su evolución con cargas y/o número de ciclos creciente para ambos sistemas. Se ampliará el estudio estableciendo las cargas críticas de daño bajo contacto monotónico y cíclico. Estos valores nos permitirán determinar un parámetro como la sensibilidad a fatiga, clave en la explicación del comportamiento de cada uno de los sistemas estudiados. 3.3.2 Modos de daño en recubrimientos cerámicos Se pueden distinguir tres zonas de daño en un recubrimiento de escala micrométrica: - Una zona central que presenta daño de tipo cohesivo, el cual supondrá mayor daño por fatiga. Tras un cierto número de impactos, fallos cohesivos se suelen aprecian en todos los recubrimientos. - Una zona intermedia correspondiente a la cara interior del borde formado alrededor de las huellas de indentación que presenta fallo de tipo cohesivo-adhesivo. Este tipo de fallo se produce en el recubrimiento debido a la acumulación de tensiones de cizalladura que crecen en el sustrato bajo la bola en el proceso de indentación. - Una zona periférica con grietas anillo. Estas grietas anillo pueden propagarse en el sustrato formando grietas cono. Pág. 22 Memoria Para un mayor número de ciclos el número de grietas en el recubrimiento crece así como el también desgaste en cada una de ellas, antes que todo el conjunto comience a delaminarse. En recubrimientos gruesos, con espesores muy por encima de 1µm, bajo la acción de indentadores de escala milimétrica, se observan daño por grieta anillo-cono o casi-plástico en la cara superior y grietas radiales en la cara inferior. En el sustrato el daño es casiplástico. Las grietas radiales se inician a cargas relativamente bajas y son muy difíciles de detectar. En cambio, para recubrimientos muy finos, con espesores muy por debajo de 1µm, el fallo se debe a grietas transversales bajo la acción del indentador. Figura 3.7: Degradación bajo indentación por contacto mostrando diferentes modos de fallo. [3] Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 23 Se puede establecer dos criterios de fallo: - El fallo del recubrimiento se designa como la iniciación de una grieta en el mismo que anuncia una próxima consecuente pérdida de las propiedades mecánicas del sistema. - El fallo del recubrimiento se designa como la repentina o gradual pérdida del mismo o delaminación, con la consecuente exposición del sustrato. Para ambos casos se puede definir el límite monotónico como aquella tensión para la cual no se observa fallo, bajo solicitaciones monotónicas de aplicación de carga y el límite a fatiga como aquella tensión para la que, tras 10 6 ciclos, el recubrimiento no falla. No obstante, en la mayoría de los estudios previamente citados donde se investiga el comportamiento a fatiga por contacto de sistemas sustrato – recubrimiento, los resultados se presentan en términos de carga en lugar de tensión, hecho que no permite una comparación directa entre sistemas estudiados bajo distintas condiciones experimentales (diferente radio de curvatura del indentador). 3.3.3 Contacto Hertziano: tensión y deformación de indentación esférica Los ensayos Hertzianos permiten obtener la respuesta tensión-deformación de indentación esférica de sistemas recubiertos. A partir del radio de curvatura de la esfera, r, la carga de indentación, P, y la medida del radio residual, a, se puede evaluar la tensión de indentación, Figura 3.8: Sistema Vidrio/C-MGC, r = 3,18 mm y P = 350 N. Se observa daño por grieta cono en la cara superior del recubrimiento y grieta radial en la cara inferior. En el sustrato se aprecia daño casi-plástico. Pág. 24 Memoria p 0 , y la deformación de indentación, a/r. [4] p 0 = P/ π a 2 (1) En el caso de régimen elástico, dicha tensión de indentación se puede expresar como p 0 = (4E * /3 π )(a/r) (2) donde E * es el módulo equivalente 1/E * = (1-ν 2 )/E 2 + (1-ν i2 )/E i2 (3) siendo E y ν el módulo elástico y coeficiente de Poisson respectivamente del material indentado y. E i y ν i los correspondientes al indentador. Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 25 3.4 Tribología La tribología es la ciencia que estudia el rozamiento, la fricción y el consecuente desgaste entre dos cuerpos que presentan movimiento relativo. Como ejemplo de partes sometidas a estas condiciones, se encuentran componentes de motores, herramientas de corte y de conformación, etc. Para estos casos, existe una fricción continuada o periódica que juega un papel relevante en la determinación del tiempo de vida útil de estas piezas. Con la finalidad de reducir esta fricción y/o desgaste derivado de ella y alargar así dicho tiempo de vida, es necesario desarrollar e investigar nuevos sistemas que sean capaces de soportar estas condiciones. Estos nuevos sistemas pueden provenir de la aplicación de nuevos lubricantes, recubrimientos, parejas sustrato-recubrimiento y/o de la introducción de textura superficial en el sistema y pueden ser estudiados mediante ensayos de tribología. Los ensayos tribológicos permiten simular las situaciones reales que encuentran estos nuevos sistemas durante servicio. Si bien es cierto que permiten trabajar con gran cantidad de parámetros y configuraciones (condiciones de lubricación o en seco, movimiento circular o lineal, carga, velocidad angular, velocidad lineal, diámetro y material de la contraparte, temperatura, humedad, etc.), los resultados obtenidos bajo unas ciertas condiciones experimentales sólo son válidos bajo las mismas, no permitiendo extrapolar el comportamiento del sistema para otros casos. Varios estudios ya han sido realizados en sustratos de acero y metal duro y sistemas recubiertos con TiN con textura superficial. No obstante, conjuntos con WC-C y textura superficial han sido poco investigados, siendo en consecuencia uno de los objetivos del presente trabajo. En estos trabajos, se ha estudiado la evolución del coeficiente de fricción del sistema con la distancia de deslizamiento recorrida. Los resultados muestran claramente que los materiales con textura superficial exhiben una mejor respuesta en comparación con los materiales sin dicha textura: El final del ensayo o fallo del material es definido como la longitud de deslizamiento recorrida antes que el coeficiente de fricción llegue a un determinado valor. Para estudios con el sustrato (acero), se observa que el tiempo de vida útil del sustrato con textura superficial es aproximadamente diez veces mayor que el correspondiente al sustrato sin textura. [6] En sistemas recubiertos con TiN y con textura superficial, también se observa un aumento del 25% en la longitud de deslizamiento recorrida en comparación con el sistema sin textura. Además, el coeficiente de fricción del sistema con textura se mantiene Pág. 32 Memoria determinada para cada sistema en los ensayos de indentación esférica monotónica. El número de ciclos varió entre 10 3 y 10 6 , la frecuencia fue 10 Hz, excepto en el caso de 10 6 ciclos donde fue 12 Hz, y el coeficiente de carga, R, definido como P mín /P máx , fue 0,1; excepto para ensayos con P máx ≤ 100 N, donde fue 0,2. 4.4 Ensayos de tribología Se dispone de probetas circulares de 25 mm de diámetro y 5 mm de espesor para el sustrato 10F y los sistemas 10F + TiN, 10F + TiN + Textura superficial, 10F + WC/C y 10F + WC/C + Textura superficial. Los ensayos Pin – onDisk se llevaron a cabo en un tribómetro TRM 1000 WAZAU GMBH (Figura 4.6) en seco y empleando pins de metal duro, 06F (HV20 17,6 GPa), con radio de curvatura de 2,0 ± 0,2 mm. Las cargas empleadas oscilaron entre 5 y 80 N y las velocidades lineales escogidas fueron 0,01 m/s y 0,1 m/s con la finalidad de encontrar las condiciones experimentales óptimas. Los datos registrados fueron carga, fuerza de fricción, coeficiente de fricción y profundidad de desgaste. Asimismo, con el propósito de investigar el volumen desgastado o velocidad de desgaste, las probetas fueron pesadas antes y después de cada ensayo tribológico. Figura 4.10 : Fatiga por contacto esférico. Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 33 Figura 4.11 : Tribómetro TRM 1000 y detalle del mismo. Pág. 34 Memoria 5 Resultados y discusion 5.1 Indentación esférica monotónica 5.1.1 Curvas P 0 vs a/r Se indentaron los materiales estudiados con esferas de metal duro de 2,5 y 5 mm de diámetro. Mediante análisis en microscopía óptica y usando un diafragma, se midió el tamaño de las huellas residuales, las cuales permitieron obtener las curvas tensióndeformación de indentación para cada sistema. Las tensiones y deformaciones de indentación fueron calculadas según las ecuaciones presentadas en el capítulo 3.3.3. Los indentadores de 2,5 mm de diámetro se utilizaron, cuando un diámetro de 5 mm requeria de cargas demasiado elevadas para generar tensiones suficiente elevadas. 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10F (oro) 10F + TiN (oro) Curva elástica 10F Curva elástica TiN p 0 , GPa a/r Figura 5.1: Curvas P0 vs a/r del sistema 10F + TiN y del sustrato 10F Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 35 Se pueden observar los valores de tensión y deformación correspondientes a las huellas producidas por los indentadores de diferente diámetro sobre el sistema 10F + TiN, con una capa de oro. El comportamiento de este sistema se compara al sistema constuido por el sustrato desnudo. Se aprecia una dispersión de los resultados bastante baja. El sistema 10F + TiN muestra un comportamiento muy similar al del sustrato, en todo el rango de tensiones estudiado. A continuación se muestran las curvas tensión-deformación del sistema 10F + TiN + láser, en comparación a las curvas tensión-deformación del sustrato desnudo. 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10F (oro) 10F + TiN + Láser (oro) Curva elástica 10F Curva elástica TiN p 0 , GPa a/r Todavia se nota una baja dispersión de los resultados, y una respuesta del sistema bastante similar a la del sustrato, tanto para cargas bajas como elevadas. Figura 5.2:Curvas P0 vs a/r del sistema 10F + TiN + textura superficial y del sustrato 10F Pág. 36 Memoria En la figura 5.3 se muestra el comportamiento del sistema 10F + WC/C + láser. Los valores obtenidos son bastante homogéneos, pero este sistema muestra una respuesta en términos de tensiones un poco más baja que los otros sistemas. 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10F (oro) 10F + WC/C + Láser (oro) Curva elástica 10F Curva elástica WC/C p 0 , GPa a/r Figura 5.3:Curvas P0 vs a/r del sistema 10F+WC/C y del sustrato 10F Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 37 5.1.1.1 Comparación de los sistemas 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 10F (oro) 10F + TiN 10F + TiN (oro) 10F + TiN + Láser (oro) curva elástica 10F curva elástica TiN p 0 , GPa a/r La gráfica 5.4 muestra el comportamiento bajo solicitaciones monotónicas para cada sistema recubierto con TiN, texturado o no, recubierto con oro o no, así como el comportamiento del sustrato solo. Primero, se ve claramente la diferencia entre los valores del sistema 10F y los valores del mismo, pero recubierto con oro. Los ensayos realizados sin capa de oro sobre el sustrato muestran tensiones más elevadas, y una dispersión más importante. Por otro lado, los sistemas recubiertos con una capa de oro muestran un comportamiento similar, que sea el sustrato, el sistema 10F + TiN o 10F + TiN + láser. La texturación por láser de este sistema no parece cambiar su comportamiento mecánico bajo indentación monotónica. Figura 5.4:Curvas P0 vs a/r del sistema 10F+TiN y del sustrato 10F Pág. 38 Memoria En la figura 5.5, se trata de comparar los sistemas recubiertos con WC/C. 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10F (oro) 10F + WC/C (oro) 10F + WC/C + Láser (oro) curva elástica 10F curva elástica WC/C p 0 , GPa a/r El sistema 10F + WC/C + láser muestra valores de tensiones más bajas, y sobretodo para cargas (y entonces tensiones) bastante elevadas. El sistema 10F + WC/C es superior al comportamiento del sustrato desnudo, mientras que el sistema texturado es inferior, en términos de respuesta mecánica bajo estas solicitaciones. Ésto puede ser debido a los defectos en la superficie del sistema inducidos por la texturación. Figura 5.5: Curvas P 0 vs a/r de los sistemas 10F + WC/C texturado o no. Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 39 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10F (oro) 10F + TiN (oro) 10F + WC/C (oro) curva elástica 10F curva elástica TiN curva elástica WCC p 0 , GPa a/r En la figura 5.6 se presenta el comportamiento relativo de los dos sistemas recubiertos, sin texturación superficial. La respuesta de cada sistema es bastante similar, pero parece que para cargas bastante elevadas, y entonces tensiones también altas, el sistema recubierto con WC/C es levemente superior al sistema recubierto con TiN. Ya que estos valores dependen directamente de las medidas, estas minimas diferencias se pueden deber a los errores de medición de las huellas. Cuando texturados, estos sistemas recubiertos muestran un comportamiento mecánico un poco más bajo en términos de tensiones. La texturación superficial parace afectar más el sistema recubierto con WC/C, que muestra valores inferiores al sistema 10F + TiN + láser. Figura 5.6: Comparación de las curvas P 0 vs a/r de los dos sistemas sin textura Pág. 40 Memoria 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10F (oro) 10F + TiN + Láser (oro) 10F + WC/C + Láser (oro) curva elástica 10F curva elástica TiN curva elástica WCC p 0 , GPa a/r Como primera conclusión, se puede decir que el comportamiento general de estos sistemas bajo solicitaciones de indentación esférica es principalmente debido a las propiedades del sustrato, y que los recubrimientos no implican cambios significativos en la respuesta de estos sistemas frente a estas solicitaciones. Figura 5.7: Comparación de las curvas P 0 vs a/r de los dos sistemas con textura superficial Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 41 5.1.2 Determinación del límite elástico Para cada uno de los sistemas se ha establecido su límite elástico. Para determinar el límite elástico, σ y , en la curva P 0 vs a/r de cada sistema, se buscó la intersección de la curva elástica con el ajuste potencial de los datos experimentales. Sistemas recubiertos sin textura: Figura 5.8: σ y para a) 10F+TiN b) 10F+WC/C a) b) Pág. 48 Memoria Carga Monotonico 10 3 ciclos 10 4 ciclos 10 5 ciclos 10 6 ciclos 1300 N 1200 N 1100 N 1000 N 900 N 800 N 700 N 600 N 500 N 400 N Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 49 300 N 200 N 150 N 100 N 60 N En las tablas 5.13 y 5.14 podemos identificar dos tipos de daño diferentes: - Daño casi-plástico, el cual aumenta con el número de ciclos. - Aparición de grietas anillo. Para una carga determinada por debajo de la carga crítica, al aumentar el número de ciclos se observa la emergencia de grietas anillo. Esto demuestra la sensibilidad a fatiga de estos sistemas. 5.2.2 Determinación de las curvas P vs N y p 0 vs N En las curvas P-N de las figuras 5.15 a) y 5.15 b) se muestra la aparición de daño en los sistemas estudiados, entendido como el inicio de una grieta anillo, para valores dados de Tabla 5.14: Evolución del daño por contacto esférico cíclico en el sistema 10F+WC/C+Láser Pág. 50 Memoria carga y en función del número de ciclos. En el sistema 10F+WC/C+Láser se aprecia una disminución abrupta entre el límite monotónico y el límite a fatiga en términos de carga, desde los 1300N hasta los 60N. En el caso del 10F+TiN+Láser, la disminución es más moderada. 10 -1 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Grietas anillo No daño P (N) N En la figura 5.15 a) se presenta el límite a fatiga del sistema 10F+TiN+láser. Así para una carga de 350 N, no aparecen grietas anillo, para cualquier número de ciclos. Figura 5.15 a) : Evolución del daño por contacto esférico cíclico en el sistema 10F+TiN+Láser en términos de Carga frente a un número de ciclos. Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 51 10 -1 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 Grietas anillo sin daño P (N) N Por su parte, en la figura 5.15 b) se aprecia una disminución abrupta entre el límite monotónico y el límite a fatiga en términos de carga. El límite a fatiga es de 60 N para este sistema, lo que es extremadamente baja. Para los dos sistemas estudiados, 10F+WC/C+Láser y 10F+TiN+Láser, se produce fisuración bajo solicitaciones cíclicas a presiones aplicadas inferiores a P 0 corespondiente a la carga crítica, evaluada bajo indentación esférica monotónica. Además, las grietas anillo aparecen para valores de carga cada vez más pequeños al aumentar el número de ciclos. En las figuras 5.16 a) y 5.16 b), se pueden observar la tensión media asociada a la huella producida para los valores de carga vs número de ciclos. Ésta se calcula a través de las huellas realizadas directamente sobre el sistema, sin capa de oro. Los valores de tensión de las gráficas de la figura 5.16 se obtienen de la siguiente manera: la tensión para un valor dado de P y N será igual a la media de las tensiones para ese N Figura 5.15 b) : Evolución del daño por contacto esférico cíclico en el sistema 10F+WC/C+Láser en términos de Carga frente a un número de ciclos. Pág. 52 Memoria dado y el valor para un N previo (en escala logarítmica). 10 -1 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 8 9 10 11 Grietas anillo sin daño p 0 , (GPa) N Figura 5.16 a) : Evolución del daño por contacto esférico cíclico en el sistema 10F+TiN+Láser en términos de tensiones frente a un número de ciclos. Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 53 10 -1 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Grietas anillo sin daño p 0 , (GPa) N En concordancia con los resultados en términos de carga, los resultados representados como tensiones muestran un límite a fatiga mucho más baja para el sistema 10F+WC/C+Láser. Este sistema muestra daño hasta tensiones de 6,1 GPa para 10 6 ciclos, cuando el sistema 10F+TiN+láser muestra daño solo hasta 9 GPa para el mismo número de ciclos. Tomando en consideración estudios previos, se ha establecido resultados de fatiga por contacto esférico sobre el sistema 10F+WC/C, sin textura superficial. Los resultados se muestran en la figura 5.17. Figura 5.16 b) : Evolución del daño por contacto esférico cíclico en el sistema 10F+WC/C+Láser en términos de tensiones frente a un número de ciclos. Pág. 54 Memoria Aunque el comportamiento general del sistema 10F+WC/C+Láser bajo solicitaciones de fatiga por contacto esférico es bastante similar al mismo sistema sin textura superficial, la textura superficial parece inducir una disminución del límite a fatiga. Figura 5.17 : Evolución del daño por contacto esférico cíclico en el sistema 10F+WC/C en términos de tensiones frente a un número de ciclos. [12] Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 55 5.2.3 Determinación del límite a fatiga Se define límite a fatiga como la carga máxima donde no se presenta daño para 10 6 ciclos entendido como la aparición de grietas anillo, con los mismos criterios de observación utilizados para los ensayos monotónicos. En la tabla 5.5 se muestran los valores de carga y tensión asociados al límite de fatiga para los sistemas 10F+TiN+Textura superficial y 10F+WC/C+Textura superficial respectivamente, ilustrados en las figuras 5.18 y 5.19. Figura 5.18 : Evolución del daño por contacto esférico cíclico en el sistema 10F+TiN+textura superficial: a) 350 N 10 6 ciclos: No daño b) 400 N 10 6 ciclos: Presencia de grietas anillo Figura 5.19 : Evolución del daño por contacto esférico cíclico en el sistema 10F+WC/C+textura superficial: a) 60 N 10 6 ciclos: No daño b) 100 N 10 6 ciclos: Presencia de grietas anillo a b a b Pág. 56 Memoria La tabla 5.5 reúne estos resultados. 5.2.4 Determinación de la sensibilidad a fatiga En la tabla 5.21, se aprecia la sensibilidad a fatiga de cada sistema. Los sistemas recubiertos con WC/C son más sensibles a la degradación por solicitaciones cíclicas. Este recubrimiento tiene que estar utilizado con cuidado, teniendo en cuenta su baja resistencia a fatiga, en comparación a los sistemas recubiertos con TiN. Sistema Límite a fatiga (N) Límite a fatiga (GPa) 10F + TiN 350 8.6 10F + WC/C 100 6.4 10F + TiN + láser 350 8.7 10F + WC/C+ láser 60 4.8 Tabla 5.20 : Límite a fatiga de cada sistema, en términos de carga y de tensiones. Sistema Límite Monotónico Límite a fatiga (GPa) Sensibilidad a fatiga 10F + TiN 9.6 8.6 0.9 10F + WC/C 10.7 6.4 0.6 10F + TiN + láser 9.8 8.7 0.9 10F + WC/C+ láser 10 4.8 0.5 Tabla 5.21 : Sensibilidad a fatiga de cada sistema Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 57 Por otro lado, la textura superficial parece afectar muy poco la sensibilidad a fatiga de los sistemas. Determinando el límite a fatiga, observando las huellas gracias a un microscopio óptico, se ha encontrado un otro tipo de daño sobre el sistema 10F+WC/C+Láser, independente de las grietas anillo. Es un tipo de grietas circulares, presentes alrededor de las zonas térmicamente afectadas de las cavidades, y que se inician también en estas zonas. Este tipo de daño puede existir en presencia de grietas anillo, o sin grietas anillo. Este tipo de daño solo aparece bajo ensayos de fatiga con un gran número de ciclos (10 5 o 10 6 ciclos) . La presencia de este otro tipo de daño nos ha conducido a establecer otras gráficas de resultados de fatiga para este sistema, introduciendo tres estados de daño: no daño, daño en las ZAT y grietas anillo. Las figuras 5.23 y 5.24 ilustran este fenomeno. Figura 5.22 : presencia de los dos tipos de daño sobre el sistema 10F+WC/C+Láser. Condiciones experimentales: 150N 10 6 ciclos. Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 65 8 Referencias bibliograficas [1] Gabriel Dumitru, Valerio Romano, Heinz P. Weber « Precise microstructuring of tribological surfaces », Proceedings of WhT Laser 2001, 351 [2] G. Dumitru, B.Lüscher, M. Krack, S. Bruneau, J. Hermann, Y. Gerbig « Laser processing of hardmetals: Physical basics and applications » [3] R. Bantle, A. Matthews, “Investigation into the impact wear behaviour of ceramic coatings”, Surface and Coatings Technoiogy 74-75 (1995) 857-868 [4] Brian R. Lawn “ Indentation of Ceramics with spheres: A Century after Hertz “ , J. Am. Ceram. Soc., 81 (1998) [5] T.V. Kononenko, S.V. Garnov, S.M. Pimenov, V.I. Konov, V. Romano, B. Borsos, H.P. Weber “Laser ablation and micropatterning of thin TiN coatings.” ( Appl. Phys. A 71, 627631 (2000)) [6] G. Dumitru, V. Romano, H.P. Weber, H. Haefke, Y. Gerbig, E. 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En este contexto la valoración del impacto ambiental asociado a estas investigaciones se limitará al consumo de energía debida a la utilización de las diferentes máquinas de preparación y ensayo, a los materiales de las probetas y al tratamiento de los residuos derivados del uso del material de laboratorio necesario para la preparación de las muestras a analizar. El consumo de energía asociado al uso de las máquinas se optimizó mediante planificación para reducir al máximo los procedimientos y ensayos suplementarios o innecesarios (tiempo de calentamiento, ensayos innecesarios...) Sin embargo el contacto por fatiga requiere ensayos muy prolongados en el tiempo necesitando muchas horas de funcionamiento y por consiguiente un gran consumo de energía. El funcionamiento del tribómetro también requiere una energía importante. Las probetas que han sido utilizadas para la realización de los ensayos han sido un número muy reducido. Asimismo, una de las ventajas de la mecánica de contacto hertziana es la de necesitar muestras muy pequeñas en la experimentación, lo que suspondrá menor cantidad de residuos durante la preparación de muestras, y por otro lado ha supuesto un menor consumo de energía y de emisiones de CO 2 para su obtención y fabricación. Las operaciones de preparación metalográfica de las muestras requieren varios pasos, utilizando máquinas de pulido y diferentes accesorios. Con el fin de obtener el acabado de superficie deseado se emplean diferentes paños de pulido, lubricantes y pasta de diamante de calidades cada vez más finas. Tras la utilización de cada paño, estos son limpiados con agua. Las aguas sucias de pulido con partículas residuales de la probeta, pasta de Pág. 68 Memoria diamante y lubricante, se filtran mediante tamices, en la medida de lo pisible. Sin embargo, los productos como el lubricante y las partículas de tamaño micrométrico no son filtrados y pasan a las canalizaciones. Por otra parte los desechos procedentes del encastrado de las probetas se depositan en los recipientes de residuos generales, lo que impide una optimización del tratamiento de dichos desechos. Para la limpieza de las diferentes probetas, se utilizan productos químicos como acetona y etanol que después de su uso, se introducen en unos determinados envases para su posterior reciclaje. Comportamiento tribomecánico de dos sistemas sustrato – recubrimiento duros con textura superficial inducida por láser Pág. 69 9.2 Coste general del proyecto Concepto Coste unitario Cantidad Subtotal (€) Costes de las máquinas Pulidoras 10€/h 5h 50 Encastradora 10€/h 1h 10 Máquina de ensayos INSTRON 8511 25€/h 600h 15000 Microscopía óptica 20€/h 30h 600 Subtotal 15660€ Material de laboratorio Paños para la preparación metalográfica 150 € 3 ud 450 Pasta de diamante 30€/l 0,5l 15 Lubricante 50€/l 0,5l 25 Disolventes 2€/l 3l 6 Bolas indentación WC 2 € 30 ud 60 Subtotal 556€ Horarios personal especializado (5 meces) Ingeniero junior 12€/h 600h 7200 Ingeniero senior 30€/h 150h 6000 Jefe de proyecto 60€/h 10h 600 Técnicos de laboratorio 25€/h 30h 750 Subtotal 14550€ TOTAL DEL PROYECTO 30766€ Este proyecto, teniendo en cuenta los costes de funcionamiento de las máquinas, los del material de laboratorio, y los del personal calificado se sale a 30766 Euros, en 5 meces.