Browsing by Author "Walczak, Magdalena"

Now showing 1 - 13 of 13
  • 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
    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
    Experimental insights into sweep-induced mechanism of erosive wear in a straight pipe section with turbulent slurry flow
    (2025) Espinoza Jara, Ariel Orlando; Walczak, Magdalena; Vittorio Messa, Gianandrea; Brevis Vergara, Wernher Ariel; Pascone, Alessandro; Tedeschi, Cristina
    Reliable design and operation of slurry handling systems are critical in industries such as mining. This study examines erosion due to solid particle impacts in a straight pipe section, introducing the concept of “turbulent erosive wear”. Ultrasound particle image velocimetry (UPIV) is used to observe flow at the surface of a ductile target (copper). Experiments are conducted at flow velocities of 1.97 and 2.15 m/s, with particle sizes of 500 and 700m. Sweep events are identified, and their frequency, intensity, and duration are analysed using wavelet analysis. The results show that velocity impacts of solid particles during sweeps correlate with the geometry of wear scars. Turbulent erosive wear is linked to a characteristic threshold value of impact velocity. This value provides a measurable parameter to enhance predictive modelling and material selection for pipeline design.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Hybrid magnetron sputtering of ceramic superlattices for application in a next generation of combustion engines
    (2022) Noronha Marques de Castilho, Bruno Cesar; Rodrigues, Alisson Mendes; Tavares Avila, Pedro Renato; Apolinario, Raira Chefer; Nossa, Tamires de Souza; Walczak, Magdalena; Fernandes, Jucielle Veras; Menezes, Romualdo Rodrigues; Neves, Gelmires de Araujo; Pinto, Haroldo Cavalcanti
    A hybrid magnetron sputtering process (dcMS/HiPIMS) was developed to manufacture nanostructured CrN/Cr1-xAlxN multilayers, motivated by improving the low-emission efficiency when applied on gas-nitrided diesel piston rings of a next-generation of combustion engines. In order to improve the mechanical, tribological, and corrosion behavior of the multilayers, the hybrid dcMS/HiPIMS process was designed by selecting the optimal sputtering procedure applied to AISI 440 base steel. The effect of substrate bias and carousel rotational speed on the phase composition, crystallographic texture, residual stresses, surface roughness, coating periodicity and densification, instrumented hardness, elastic modulus, as well as wear and corrosion resistance was determined. The results have demonstrated that hybrid magnetron sputtering produces multilayers with a superlattice structure, which outperforms commercial PVD coatings of CrN for diesel piston rings manufactured by cathodic arc evaporation. Also, multilayer periodicities in the range of 5 to 10 nm yield the best tribological performance under bench tests for the piston ring/cylinder liner system.
  • 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
  • No Thumbnail Available
    Item
    Microhardness and wear resistance in materials manufactured by laser powder bed fusion: Machine learning approach for property prediction
    (2023) Barrionuevo, German O.; Walczak, Magdalena; Ramos-Grez, Jorge; Sanchez-Sanchez, Xavier
    Laser-based powder bed fusion (LPBF) technology is one of the most applied additive manufacturing pro-cesses owing to, among others, its capacity of producing parts with mechanical properties superior to conventionally processed counterparts. Whereas to obtain full-dense components, the proper selection of processing parameters is mandatory and well explored, there is a gap in comprehending the influence of processing parameters on the resulting surface hardness and wear resistance. In this work, the effect of laser power, scanning speed, layer thickness, hatch distance, and material density on these properties is evaluated for materials commercially employed in LPBF. A machine learning-aided interpretable model is developed, featuring gradient boosting techniques (gradient boosting regressor (GBR), extreme gradient boosting regressor (XGBR), and AdaBoost) trained and evaluated by 5-fold cross-validation for the pre-diction of microhardness analyzed for literature data specific to selective laser melting of a variety of alloys and metal-based composites. Gaussian process regression is used to evaluate the wear rate, employing the testing parameters to learn the wear behavior, and interpreted in the context of an analytical model. Feature importance analysis has been carried out to understand the complex interactions during the pin-on-disc test. The trained models achieved high predictive performance (R2> 0.96) for wear rate prediction, con-sistent with mechanistic understanding, posing machine learning as a powerful tool for LPBF process design with minimum experimental effort in calibration. (c) 2023 CIRP.
  • Thumbnail Image
    Item
  • No Thumbnail Available
    Item
    On a multiphysics approach to modelling the erosion-enhanced corrosion of low-alloy carbon steel in chloride containing environments
    (2020) Walczak, Magdalena; Sharifi, Shayan; Stack, Margaret M.
    The effect of chloride on erosion-enhanced corrosion was studied experimentally and by a multiphysics algorithm developed to describe the erosion-corrosion interactions. API 5 L X65 steel was exposed to a slurry jet of different chloride content (0.005, 0.05 or 0.5 M) containing silica particles (250-350 mu m). An electrochemical-transport-reaction model was used for numerical simulation of polarization curves. Visualization of the flow conditions was also carried out in this work. The effect of erosion on corrosion was found to be well described as a proportionality factor between the kinetics constants of the electrochemical reactions with and without the erodent. The presence of chloride was found to affect the system mainly through increased conductivity of the electrolyte.
  • Thumbnail Image
    Item
    Requirements, Challenges and Consequences in Accreditation of Engineering Programmes
    (2017) Uziak, Jacek; M. Tunde, Oladiran; Walczak, Magdalena; Vergara Aimone, Julio; Muñoz Ilabaca, Mabel
  • Thumbnail Image
    Item
  • Thumbnail Image
    Item
  • Thumbnail Image
    Item
    Tribological Performance of Porous Ti-Nb-Ta-Fe-Mn Alloy in Dry Condition
    (2020) Guerra Figueroa, Carolina Andrea; Walczak, Magdalena; Sancy, Mamié; Martinez, C.; Aguilar, C.; Kalbarczyk, M.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Understanding of Lifelong Learning by Engineering Instructors
    (2015) Uziak, Jacek; Walczak, Magdalena; Oladiran, M. Tunde; Gizejowski, Marian
    The paper discusses the educational concept of lifelong learning (LLL) and also presents the results of a survey to assess the understanding of LLL by engineering instructors. The study is undertaken in the background of the general stance of engineering instructors towards students' professional skills development required by the accreditation agencies. It covers also the assessment methods to determine whether LLL skills have been acquired and some strategies employed to promote it.