Browsing by Author "Walczak, Magdalena"

Now showing 1 - 20 of 43
  • Thumbnail Image
    Item
    A Method for Fabricating Stainless Steel Pellets with Open-Cell Porosity by Alkaline Leaching of Silica Template
    (2016) Covaciu, Manuela; Richter, E.; Walczak, Magdalena; Tan, J.; Valle Lladser, José Manuel del
  • Thumbnail Image
    Item
    Acreditación de doctorados vinculados a la industria: Análisis de buenas prácticas internacionales y lineamiento para su desarrollo en Chile
    (2017) Walczak, Magdalena; Detmer, A.; Zapata Larraín, Gonzalo; Lange, Malgorzata Anna; Reyes, M.
  • Thumbnail Image
    Item
    An AI-Extended Prediction of Erosion-Corrosion Degradation of API 5L X65 Steel
    (MDPI, 2023) Espinoza-Jara, Ariel Orlando; Wilk, Igor; Aguirre, Javiera; Walczak, Magdalena
    The application of Artificial Neuronal Networks (ANN) offers better statistical accuracy in erosion-corrosion (E-C) predictions compared to the conventional linear regression based on Multifactorial Analysis (MFA). However, the limitations of ANN to require large training datasets and a high number of inputs pose a practical challenge in the field of E-C due to the scarcity of data. To address this challenge, a novel ANN method is proposed, structured to a small training dataset and trained with the aid of synthetic data to produce an E-C neural network (E-C NN), applied for the first time in the study of E-C wear synergy. In the process, transfer learning is applied by pre-training and fine-tuning the model. The initial dataset is created from experimental data produced in a slurry pot setup, exposing API 5L X65 steel to a turbulent copper tailing slurry. To the previously known E-C scenario for selected values of flow velocity, particle concentration, temperature, pH, and the content of the dissolved Cu2+, new experimental data of stand-alone erosion and stand-alone corrosion is added. The prediction of wear loss by E-C NN considers individual parameters and their interactions. The main result is that E-C ANN provides better prediction than MFA as evaluated by a mean squared error (MSE) values of 2.5 and 3.7, respectively. The results are discussed in the context of the cross-effect between the proposed prediction model and the resulting estimation of relative contribution to E-C synergy, which is better predicted by the E-C NN. The E-C NN model is concluded to be a viable alternative to MFA, delivering similar prediction with better sensitivity to E-C synergy at shorter computation times when using the same experimental dataset.
  • No Thumbnail Available
    Item
  • Thumbnail Image
    Item
    Effect of added porosity on a novel porous Ti-Nb-Ta-Fe-Mn alloy exposed to simulated body fluid
    (2020) Guerra Figueroa, Carolina Andrea; Sancy, Mamié; Walczak, Magdalena; Martínez, Constanza; Ringuede, A.; Cassir, M.; Han, J.; Ogle, K.; Melo, H. G. de; Salinas, V.; Aguilar, C.
  • Thumbnail Image
    Item
  • Thumbnail Image
    Item
    Effect of the microstructure of 316L stainless steel processed by laser powder bed fusion on its wear performance
    (2022) Barrionuevo Chiluiza, Germán Omar; Walczak, Magdalena; Ramos Grez, Jorge; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La fabricación aditiva de metal (AM) ha cambiado los paradigmas en el procesamiento de materiales. Sin embargo, al tratarse de un proceso de fabricación por capas y debido a la compleja interacción material-láser, la microestructura resultante difiere de las aleaciones homólogas convencionales, y su evolución depende del ciclo térmico, tanto del gradiente de temperatura como de la tasa de solidificación. Dado que las propiedades mecánicas dependen de la microestructura, las propiedades de una pieza fabricada por fusión selectiva láser (LPBF) están significativamente influenciadas por los parámetros de procesamiento y la estrategia de escaneo. Los componentes para aplicaciones de contacto cinemático requieren una evaluación del rendimiento de desgaste en el contexto de LPBF. La presente investigación se centra en el estudio del efecto de la potencia del láser, la velocidad de escaneo y el espaciamiento de la trama sobre la densidad, microdureza y desgaste del acero inoxidable 316L. Se utilizaron varias técnicas de caracterización para determinar cómo la microestructura afecta la resistencia al desgaste: microscopía óptica y electrónica, difracción de rayos X y espectrometría. Para la evaluación del desgaste se utilizó un tribómetro pin-on-disc y nanoindentación. Además, se realizó una simulación de elementos finitos para estudiar el comportamiento de la pileta fundida y determinar el gradiente térmico y la tasa de enfriamiento. Los resultados muestran que la velocidad es el único parámetro estadísticamente significativo que influye tanto en la densificación como en la microdureza. La muestra fabricada por LPBF muestra un aumento aproximado de 40% en la microdureza y una tasa de desgaste un 30% más baja que la muestra fabricada convencionalmente. La microestructura celular y columnar resultante de la ultrarrápida tasa de enfriamiento durante la solidificación permite una mayor deformación elástico-plástica y por lo tanto mejora la resistencia al desgaste. Finalmente, se concluye que la mejora en la resistencia al desgaste se debe a que la alta densidad de dislocaciones en el límite celular juega un papel clave en el efecto de fortalecimiento interfacial.
  • Thumbnail Image
    Item
    Eficiencia teórica de inhibidor de corrosión en recubrimientos dispersos de zinc
    (2013) Valdivia Urriola, Pedro Sergio; Walczak, Magdalena; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    El trabajo desarrollado consistió en investigar la eficiencia teórica de un inhibidor de corrosión (por ejemplo, molibdato de sodio), presente al interior de partículas inorgánicas (por ejemplo, partículas de óxido de silicio), las que a su vez están dispersas en un hipotético recubrimiento de zinc metálico. Esto se ha hecho mediante modelación numérica, haciendo uso del método de elementos finitos. El modelo aplica para un borde cortado de acero galvanizado por inmersión, lo que representa un serio problema de corrosión. Dado que el zinc descubierto generado al cortar experimenta desplazamiento a medida que se disuelve, se ha implementado en el modelo una malla adaptable, técnica que permite graficar el desplazamiento en los resultados del programa. Las reacciones electroquímicas se han considerado como totalmente desplazadas a la formación de las respectivas formas oxidadas o reducidas, utilizando aproximaciones de las expresiones de Butler-Volmer.
  • Thumbnail Image
    Item
    Electrochemical and tribological evaluation of porous Ti alloys for orthopedic use
    (2020) Guerra Figueroa, Carolina Andrea; Walczak, Magdalena; Sancy, Mamié; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La demanda de materiales utilizados en aplicaciones de biomedicina ha crecido en los últimos años, lo que ha provocado el interés por estudiar nuevos materiales metálicos. Las aleaciones porosas a base de Ti han demostrado su idoneidad para el reemplazo óseo, como los implantes dentales y las prótesis de cadera, ya que tienen un módulo de elasticidad similar al hueso. Sin embargo, la presencia de poros implica una mayor superficie en contacto con los fluidos corporales, lo que presenta un riesgo potencial en términos de corrosión y/o desgaste, como iones metálicos, partículas metálicas en el torrente sanguíneo. En este contexto, el objetivo de esta tesis doctoral fue explorar las aleaciones a base de Ti con estructura porosa y evaluar su degradación en soluciones corporales simuladas. Por tanto, las muestras se prepararon mediante pulvimetalurgia con variación de porcentajes de porosidad, caracterizadas principalmente por técnicas electroquímicas y mecánicas. Los resultados electroquímicos sugirieron que la aleación porosa a base de Ti no se vio influenciada por el porcentaje de porosidad, ya que la pasividad se mantuvo incluso en espacios reducidos. Por tanto, no se produjo un aumento en la velocidad de corrosión. Por otro lado, la porosidad mejoró la compatibilidad biomecánica a través del módulo elástico. Al mismo tiempo, las propiedades tribológicas mostraron que la presencia de poros evitaría el mecanismo de desgaste de tres cuerpos, mejorando el desgaste y coeficiente de fricción.La demanda de materiales utilizados en aplicaciones de biomedicina ha crecido en los últimos años, lo que ha provocado el interés por estudiar nuevos materiales metálicos. Las aleaciones porosas a base de Ti han demostrado su idoneidad para el reemplazo óseo, como los implantes dentales y las prótesis de cadera, ya que tienen un módulo de elasticidad similar al hueso. Sin embargo, la presencia de poros implica una mayor superficie en contacto con los fluidos corporales, lo que presenta un riesgo potencial en términos de corrosión y/o desgaste, como iones metálicos, partículas metálicas en el torrente sanguíneo. En este contexto, el objetivo de esta tesis doctoral fue explorar las aleaciones a base de Ti con estructura porosa y evaluar su degradación en soluciones corporales simuladas. Por tanto, las muestras se prepararon mediante pulvimetalurgia con variación de porcentajes de porosidad, caracterizadas principalmente por técnicas electroquímicas y mecánicas. Los resultados electroquímicos sugirieron que la aleación porosa a base de Ti no se vio influenciada por el porcentaje de porosidad, ya que la pasividad se mantuvo incluso en espacios reducidos. Por tanto, no se produjo un aumento en la velocidad de corrosión. Por otro lado, la porosidad mejoró la compatibilidad biomecánica a través del módulo elástico. Al mismo tiempo, las propiedades tribológicas mostraron que la presencia de poros evitaría el mecanismo de desgaste de tres cuerpos, mejorando el desgaste y coeficiente de fricción.
  • No Thumbnail Available
    Item
  • Thumbnail Image
    Item
    Erosion under turbulent slurry flow : an experimental determination of particle impact conditions and distribution there of by image processing
    (2020) Molina Vergara, Nicolás Andrés; Walczak, Magdalena; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    En flujos turbulentos, el desgaste erosivo es causado por impactos de partículas desviadas del flujo nominal por la acción de las fluctuaciones turbulentas. Así, la topografía de la superficie durante el proceso de erosión contiene información significativa sobre la extensión del desgaste erosivo, como lo son la profundidad de los cráteres y el volumen de material removido. Esta investigación describe una determinación experimental de la distribución del ángulo de impacto y del ángulo de direccionalidad mediante un análisis de imágenes de zonas desgastadas, así como un procedimiento de análisis inverso para la determinación de la velocidad de impacto de partículas mediante información de perfilometría 3D y modelación. Se utiliza la configuración slurry pot para producir daños por desgaste en una pieza de cobre al exponerse al flujo de microesferas de vidrio de baja concentración. La degradación se evalúa mediante la pérdida de peso, y los datos topográficos para el análisis de la imagen se obtienen mediante perfilometría 3D. El modelado se lleva a cabo a través de dos modelos empíricos (Oka y Huang) y un modelo teórico (Cheng). Los resultados revelan que la mayor parte de la energía cinética es transferida por la componente tangencial de la velocidad de impacto dado por bajos ángulos de impacto, independientemente del tamaño de partícula. Las condiciones de impacto de partículas no distribuyen normal y se establece estadísticamente un ángulo de impacto máximo para la configuración slurry pot. Además, la velocidad calculada puede diferir mucho según el modelo utilizado, donde los modelos Huang y Cheng están más cercanos a las condiciones de flujo nominal que el modelo Oka. Finalmente, se explora el grado de correlación monotónica entre las variables experimentales para marcas erosivas individuales.En flujos turbulentos, el desgaste erosivo es causado por impactos de partículas desviadas del flujo nominal por la acción de las fluctuaciones turbulentas. Así, la topografía de la superficie durante el proceso de erosión contiene información significativa sobre la extensión del desgaste erosivo, como lo son la profundidad de los cráteres y el volumen de material removido. Esta investigación describe una determinación experimental de la distribución del ángulo de impacto y del ángulo de direccionalidad mediante un análisis de imágenes de zonas desgastadas, así como un procedimiento de análisis inverso para la determinación de la velocidad de impacto de partículas mediante información de perfilometría 3D y modelación. Se utiliza la configuración slurry pot para producir daños por desgaste en una pieza de cobre al exponerse al flujo de microesferas de vidrio de baja concentración. La degradación se evalúa mediante la pérdida de peso, y los datos topográficos para el análisis de la imagen se obtienen mediante perfilometría 3D. El modelado se lleva a cabo a través de dos modelos empíricos (Oka y Huang) y un modelo teórico (Cheng). Los resultados revelan que la mayor parte de la energía cinética es transferida por la componente tangencial de la velocidad de impacto dado por bajos ángulos de impacto, independientemente del tamaño de partícula. Las condiciones de impacto de partículas no distribuyen normal y se establece estadísticamente un ángulo de impacto máximo para la configuración slurry pot. Además, la velocidad calculada puede diferir mucho según el modelo utilizado, donde los modelos Huang y Cheng están más cercanos a las condiciones de flujo nominal que el modelo Oka. Finalmente, se explora el grado de correlación monotónica entre las variables experimentales para marcas erosivas individuales.
  • Thumbnail Image
    Item
    Estudio del efecto de la curvatura en la tasa de desgaste en el proceso de acuñación
    (2019) Izquierdo Martino, José Miguel; Celentano, Diego J.; Walczak, Magdalena; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La presente tesis se desarrolla con la motivación de entender los parámetros que influyen en la eficiencia del proceso de acuñación de monedas. Se propone determinar la influencia de la curvatura del cuño en su desgaste a lo largo de su vida útil como herramienta. El proceso consiste en la aplicación de carga mecánica sobre el cuño para deformar plásticamente una lámina plana, llamada cospel, la cual se transforma en la moneda en el proceso. Para el análisis del desgaste que se produce en los cuños es necesario tener en cuenta la influencia tanto de las propiedades del material del cospel como de la fricción que se genera en la interfaz del cuño y el cospel. La metodología seguida en este trabajo contempla un desarrollo experimental y una etapa de modelamiento de dichos fenómenos. En primera instancia, se caracterizaron las propiedades mecánicas del material de los cospeles mediante ensayos de tracción uniaxial en distintas direcciones. También se realizaron los ensayos de compresión de anillo para la obtención del coeficiente de fricción. Por último, se realizó el ensayo pin on disc para cuantificar el desgaste entre los materiales obtenidos. Se modelaron los principales factores que afectan en el proceso, pudiendo cuantificar la anisotropía del material de los cospeles. Para implementar el aporte de la fricción se utilizó un modelo bilineal, el cual se calibra con simulaciones computacionales. El desgaste se analizó mediante el modelo de Archard. Mediante la simulación del proceso de compresión de anillo se pudo obtener el coeficiente de fricción presente en el mismo, empleando los parámetros del modelo caracterizado anteriormente. El mecanismo de desgaste fue verificado mediante el ensayo pin on disc resultando en adhesión como causa del daño. Además, se comprobó el efecto de la curvatura en la tasa de desgaste, sin establecer una tendencia monotónica clara.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Evaluation of the surface fatigue behavior of amorphous carbon coatings through cyclic nanoindentation
    (2021) Weikert, Tim; Wartzack, Sandro; Baloglu, Maximiliano V.; Willner, Kai; Gabel, Stefan; Merle, Benoit; Pineda, Fabiola; Walczak, Magdalena; Marian, Max; Rosenkranz, Andreas; Tremmel, Stephan
    Diamond-like carbon (DLC) coatings, frequently used to reduce wear and friction in machine components as well as on forming tools, are often subjected to cyclic loading. Doping of DLC coatings with metals or metal carbides as well as the usage of multilayer architectures represent promising approaches to enhance toughness, which is beneficial for the coatings' behavior under cyclic loading. In this study, we utilized cyclic nanoindentation to characterize the tribologically induced surface fatigue behavior of single-layer tungsten-doped (a-C:H:W) and multilayer silicon oxide containing (a-C:H:Si:O/a-C:H)25 amorphous carbon coatings under cyclic loading. Columnar growth was observed for both coatings by focused ion beam microscopy and scanning electron microscopy, while the multilayer architecture of the (a-C:H:Si:O/a-C:H)25 coating was verified by the silicon content using glow-discharge optical emission spectroscopy. In cyclic nanoindentation of the (a-C:H:Si:O/a-C:H)25 multilayer coating, stepwise small changes in indentation depth were observed over several indentation cycles. The surface fatigue process of the single-layer a-C:H:W covered a smaller number of indentation cycles and was characterized by an early steep increase of the static displacement signal. Microscopical analyses hint at grain deformation, sliding at columnar boundaries, and grain detachment as underlying fatigue mechanisms of the a-C:H:W coating, while the (a-C:H:Si:O/a-C:H)25 multilayer coating showed transgranular crack propagation and gradual fracturing. In case of the (a-C:H:Si:O/a-C:H)25 multilayer coating, superior indentation hardness (HIT) and indentation modulus (EIT) as well as a higher HIT3/EIT2 ratio suggest a higher resistance to plastic deformation. A high HIT3/EIT2 ratio, being an indicator for hindered crack initiation, combined with the capability of stress relaxation in soft layers contributed to the favorable surface fatigue behavior of the (a-C:H:Si:O/a-C:H)25 multilayer coating observed in this cyclic nanoindentation studies
  • Thumbnail Image
    Item
    Evolution of oxide film on the internal porosity of Ti-30Nb-13Ta-2Mn alloy foam
    (2018) Guerra Figueroa, Carolina Andrea; Sancy, Mamié; Walczak, Magdalena; Silva, Daniela; Martínez, Carola; Tribollet, Bernard; Aguilar González, Claudio
  • Thumbnail Image
    Item
    Experimental and Numerical Analysis of Low Output Power Laser Bending of Thin Steel Sheets
    (ASME, 2012) Stevens, Vicente; Celentano, Diego; Ramos Grez, Jorge; Walczak, Magdalena
    This work presents an experimental and numerical analysis of a low output power single-pass laser forming process applied to thin stainless steel sheets. To this end, the proposed methodology consists in four stages respectively devoted to material characterization via tensile testing, estimation of thermal boundary conditions present in laser forming, realization of laser bending tests for two sets of operating variables, and finally, numerical simulation of this process carried out with a coupled thermomechanical finite element formulation accounting for large plastic strains, temperature-dependent material properties and convection-radiation phenomena. The numerical analysis, focused on the description of the evolution of the thermomechanical material response, is found to provide a satisfactory experimental validation of the final bending angle for two laser forming cases with different operating variables. In both cases, the predicted high temperature gradients occurring across the sample thickness show that the deformation process is mainly governed by the thermal gradient mechanism. [DOI: 10.1115/1.4005807]
  • Thumbnail Image
    Item
    Industry Expectations of Mechanical Engineering Graduates. A Case Study in Chile
    (2013) Walczak, Magdalena; Uziak, Jacek; Oladiran, , Tunde M.; Cameratti Baeza, Claudia; Thibaut Paez, Patricia
  • Thumbnail Image
    Item
    Is accreditation an opportunity for positive change or a mirage?
    (2014) Uziak, J.; Oladiran, M.; Walczak, Magdalena; Gizejowski, M.
  • Thumbnail Image
    Item
    Laser-Assisted Synthesis of Cu-Al-Ni Shape Memory Alloys : Effect of Inert Gas Pressure and Ni Content
    (2019) Niedbalski Ihl, Stefan Francisco; Duran, A.; Walczak, Magdalena; Ramos Grez, Jorge
  • Thumbnail Image
    Item
    Local mechanical response of cells to the controlled rotation of magnetic nanorods
    (2014) Castillo, M.; Ebensperger González, Roberto Alejandro; Wirtz, D.; Walczak, Magdalena; Hurtado Sepúlveda, Daniel; Celedón Forster, Alejandra
  • Thumbnail Image
    Item
    Materials corrosion for thermal energy storage systems in concentrated solar power plants
    (2018) Walczak, Magdalena; Pineda Parra, Fabiola Makarena; Fernandez, A.G.; Mata Torres, Carlos Enrique; Escobar Moragas, Rodrigo