Análise numérica do processo de fratura no ensaio de indentação vickers em uma liga de carboneto de tungstênio com cobalto

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

30/03/2004

RESUMO

O ensaio de dureza Vickers é uma técnica utilizada durante décadas para avaliação da dureza superficial de materiais cerâmicos, metálicos e compósitos. Recentemente, diversos pesquisadores têm desenvolvido novas técnicas baseadas neste ensaio para utilizá-lo como uma ferramenta na avaliação de outras propriedades mecânicas, como módulo de Young, coeficiente de Poisson e tenacidade à fratura, com o intuito de caracterizar materiais peculiares e recobrimentos superficiais. Porém, o ensaio de indentação apresenta algumas limitações na determinação da tenacidade. Para avaliar estas dificuldades, implementou-se uma análise através de modelos discretos de elementos finitos para simular o comportamento mecânico de um carboneto de tungstênio com 6% de cobalto durante o ciclo de indentação. Tal material tem a peculiaridade de apresentar um comportamento mecânico intermediário entre os materiais metálicos e os frágeis. Na forma sinterizada, o WC-6Co é utilizado na confecção de ferramentas de corte, apresentando altas dureza superficial e resistência mecânica à compressão, porém baixa tenacidade. Foram implementados três modelos numéricos para avaliar os campos de tensões e de deformações no ensaio Vickers através de um código comercial de elementos finitos. Para calibrar estes modelos numéricos, utilizaram-se como parâmetros os valores experimentais de dureza superficial e do comportamento da carga de indentação no ciclo do ensaio. Através de critérios de falhas, tentou-se avaliar as condições para a nucleação e propagação de trincas que ocorrem durante este ensaio em uma amostra do material estudado. Os resultados de dureza superficial obtidos numericamente apresentaram-se dentro da faixa dos valores experimentais e a relação entre a carga e o deslocamento teve um comportamento similar ao comumente apresentado na literatura. Por fim, a análise dos campos de tensões e deformações utilizando os critérios de falha implementados possibilitou a identificação de regiões que se mostraram críticas para a nucleação e o crescimento de trincas, como, por exemplo, a região ao longo da diagonal do indentador.

ASSUNTO(S)

engenharia metalúrgica teses. metalurgia de transformação teses. metais propriedades mecânicas. teses. mecânica da fratura. teses.

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