ANÁLISE DAS CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS DE FILMES FINOS EM SIMULAÇÃO DE ENSAIOS TRIBOLÓGICOS PELO MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS
DLC, método dos elementos finitos, nanoindentação
O recobrimento de carbono tipo diamante (DLC) é um filme fino que apresenta grande dureza, inércia química e baixo coeficiente de atrito, características que podem aperfeiçoar a performance de ferramentas de corte e componentes mecânicos. Para identificar essas características é de grande importância a realização de ensaios mecânicos, como a nanoindentação, que podem revelar informações de grande valia no que se trata do entendimento e melhoria de técnicas de recobrimento e, quando combinadas ao método dos elementos finitos, leva a resultados detalhados do comportamento do corpo de prova durante o ensaio. Tendo isso em vista, o presente trabalho teve como objetivo a elaboração de um modelo em elementos finitos para o ensaio de nanoindentação de uma amostra composta de aço rápido com um recobrimento de um filme fino de DLC, de forma a verificar a viabilidade da utilização do modelo como substituto do ensaio de nanoindentação. Para isso, foi criado um modelo em elementos finitos para o ensaio. Foram avaliados o impacto da simplificação de somente uma indentação, a variação do raio de ponta do indentador, a utilização de um modelo bidimensional para o ensaio e a influência do atrito durante o ensaio. Notou-se que a utilização de somente uma indentação para descrever o ensaio de indentações parciais causa grande impacto para os resultados. A variação do raio de ponta para o ensaio de nanoindentação não apresenta impacto expressivo na curva de força de indentação x deslocamento do indentador ou dureza obtida para o material. A simplificação do modelo para bidimensional apresenta como impacto a simplificação do indentador Berkovich de piramidal para cônico, impactando também de forma expressiva no tempo de processamento do modelo do ensaio. A variação do coeficiente de atrito não foi relevante para os resultados. Após isso a espessura do filme foi variada de 1,5 µm para 1,0 µm e 2,0 µm. Notaram-se melhores características mecânicas de dureza, de comportamento das tensões e de deformações durante o ensaio para o filme fino de 2,0 µm. Foi possível verificar a viabilidade da utilização de um modelo matemático pelo método dos elementos finitos para simulação do ensaio de nanoindentação de forma a complementar ou substituir a realização de ensaios experimentais tendo como limitante o propósito para realização dos ensaios