Deformacje i pękanie układów powłoka-podłoże przy obciążeniach działających w styku skoncentrowanym

W publikacji zostały zaprezentowane rozważania na temat deformacji i niszczenia układów powłoka–podłoże przy obciążeniach działających w styku skoncentrowanym. Przedstawiono wyniki modelowania metodą elementów skończonych i na ich podstawie analizowano wartości nacisków powodujących odkształcenia plastyczne podłoża i pękanie powłok w zależności od geometrii styku i grubości powłoki. Przedstawiono także wyniki testów indentacyjnych przy użyciu wgłębników o różnych promieniach zaokrąglenia Ri dla powłok TiN o względnych grubościach t/Ri z zakresu 0,005-0,25. Porównując wyniki eksperymentów z analizami MES sporządzono mapę deformacji i pękania badanych układów powłoka–podłoże.

Thin coatings are particularly applied to machine elements and tools working in contact. Theoretical solution of contact for coated systems is still not available, because of the difference in elastic and plastic properties of the surface layer and substrate, its interface properties, and residual stresses. Load bearing capacity of coating-substrate systems can be found from indentation experiments by transforming the load-depth indentation diagram to stress-strain diagram. The author depicts a complete procedure for this transformation. In the article, considerations about the deformations and failure of coating-substrate system were presented. Analyses were based on MES modelling and spherical microindentation results. TiN coatings on X6Cr13 steel substrates were under consideration. Critical loads leading to plastic deformation of steel substrate and coating fracture have been evaluated. Determination of these parameters allows one to make a deformation and fracture map for the tested system.