Revestimientos multicapa de altas prestaciones
La mayoría de los componentes de ingeniería fallan debido a problemas que afectan a su superficie, entre ellos una adhesión inadecuada del revestimiento, agrietamiento y defectos provocados por impactos. Para mitigar estos problemas, se han desarrollado muchos tratamientos superficiales, la mayor parte de los cuales consta de sistemas superficiales multicapa (MSS) de distinto espesor, desde la escala nano (nanómetro) a las escalas micro (micrómetro) y macro (milímetro). Hasta el momento, los MSS se han diseñado en base a la experiencia, lo cual pone de relieve la necesidad de disponer de modelos precisos y detallados para acelerar el proceso de diseño y mejorar el rendimiento. En el seno del proyecto europeo M3-2S (Multiscale modelling for multilayered surface systems), el equipo investigador logró avances considerables a nivel de técnica de modelado de análisis por elementos finitos y dinámica molecular. El proyecto ha permitido avanzar en el desarrollo de varios productos, incluidos los accesorios de corte para el mecanizado de barras de hierro fundido y frenos de acero para el ferrocarril, los rodillos para la creación de láminas de aleación de aluminio para aplicaciones en los sectores de la alimentación, biomedicina y joyería, así como los engranajes de transmisión para varios sectores. Los resultados demuestran que los MSS avanzados de reciente desarrollo incrementan la resistencia al desgaste, la capacidad de carga y la vida útil de los demostradores. El equipo investigador desarrolló innovadores sistemas superficiales duplicados que combinan el revestimiento superficial con un endurecimiento de la carcasa, lo que permite incrementar considerablemente la resistencia al desgaste y la capacidad de carga. La combinación de los revestimientos de titanio multicapa (TiN) y nitruro de cromo (CrN) con la nitruración de plasma aumentó la capacidad de carga y la resistencia al desgaste más de tres veces y mil veces, respectivamente, en comparación con los revestimientos TiN/CrN monocapa aplicados actualmente sobre el acero endurecido. La mayor capacidad de carga y resistencia al desgaste del nuevo MSS puede prolongar la vida útil de muchos equipos y productos industriales. El alargamiento de la vida útil de los componentes reduce la necesidad de sustituir las herramientas de corte, las matrices empleadas para trabajos en caliente o los componentes de los motores o la transmisión por la aparición de desperfectos, con lo que se minimiza el tiempo de indisponibilidad de la maquinaria. Además, una mayor vida de las herramientas de los componentes y las herramientas de aplicación superficial minimiza la probabilidad de fallo de los productos, lo que contribuye a un ahorro gracias a la reutilización de recursos naturales. El uso de un revestimiento multicapa de gran dureza también permite mecanizar en seco, lo que elimina las preocupaciones medioambientales asociadas a la utilización y eliminación de refrigerantes de corte. Además, las nuevas matrices recubiertas con revestimiento multicapa a base de capas autolubricadas posibilita el conformado de chapa sin la necesidad de emplear aceite de lubricación. La nueva técnica de modelado multiescala M3-2S debería facilitar el diseño de MSS en muchos sectores industriales, lo que permitirá mantener la competitividad europea en el mercado de la ingeniería de superficies.
Palabras clave
Revestimientos, tratamientos superficiales, sistemas superficiales multicapa, M3-2S, resistencia al desgaste, capacidad de carga
