Parts Fabrication: Principles and Process (The Handbook of Manufacturing Engineering, Second Edition) (Volume 3)

Cover
......Page 1
Contents......Page 2
Parts Fabrication: Principles and Process......Page 3
Preface......Page 5
Editor......Page 7
Contributors......Page 8
Contents......Page 9
1.1.1 Force......Page 11
1.1.2 Stress......Page 12
1.2.2 Tension......Page 13
1.2.3 Compression......Page 14
1.2.5 Bending......Page 16
1.3.1 Elastic Limit......Page 17
1.3.3 Stress and Strain......Page 18
1.3.4 Modulus of Elasticity......Page 19
1.4 MOMENTS......Page 21
1.5.1 Stresses in Beams......Page 23
1.5.2 Theory of Bending......Page 25
1.5.3 Moment of Inertia......Page 28
1.6 LONG-COLUMN FAILURE......Page 29
1.6.1 End Restraints......Page 30
1.7 STRESSES IN PRESSURE VESSELS......Page 34
2.1 FUNDAMENTALS OF METALLURGY......Page 36
Body-Centered Structures......Page 37
Face-Centered Structures......Page 38
Body-Centered Tetragonal Space Lattice......Page 39
2.2 FERROUS METALS......Page 40
2.2.1 Steel Making......Page 41
Definitions of Carbon and Alloy Steels......Page 43
The Steel Ingot......Page 44
Types of Steel......Page 45
Effect of the Rolling Process on the Customer Goods Manufacturer......Page 47
Composition of Steel......Page 48
2.2.3 Steel Sheet Properties......Page 50
Achieving Overall Economy......Page 51
2.3 NONFERROUS METALS: ALUMINUM......Page 55
2.3.1 Alloys of Aluminum......Page 58
Intermetallic Compounds......Page 59
Plastic Deformation......Page 60
Recrystallization......Page 61
2.3.2 Heat Treatments......Page 62
2.3.3 Wrought versus Cast Products......Page 63
2.3.4 Bibliography and Additional Reading......Page 64
Safety......Page 65
Casting......Page 67
Wrought Semiproducts......Page 68
Finishing......Page 69
2.4.4 Bibliography......Page 70
3.0 INTRODUCTION TO CONVENTIONAL FABRICATION PROCESSES......Page 72
Shears......Page 74
Turret Press......Page 75
Dimensioning Practices......Page 76
Blanking Pressures......Page 77
Laser Cutting......Page 80
Laser Considerations......Page 83
3.1.3 Piercing......Page 84
3.1.4 Forming......Page 85
3.1.5 Deep Drawing......Page 89
3.2.1 Introduction to Machining......Page 95
3.2.2 Machining Fundamentals......Page 97
Chip Formation......Page 98
Types of Chips......Page 101
Tool Material......Page 103
Ceramics......Page 104
The Work Material......Page 105
3.2.3 The Lathe......Page 107
3.2.4 The Milling Machine......Page 114
3.2.5 Drilling......Page 119
3.3.1 Introduction to Extrusion and Forging Processes......Page 120
3.3.2 Form and Structure of Fabrication Processes......Page 121
3.3.3 Engineering Materials Properties......Page 123
Manufacturing Possibilities......Page 129
3.3.5 Precision Aluminum Forging......Page 137
Precision Forgings or Conventional Forgings?......Page 143
Mechanical Properties......Page 145
Tolerances......Page 146
Impact Types......Page 149
Reverse Impacting......Page 153
Forward Impacting......Page 154
Tolerances......Page 156
3.4.1 Introduction to Casting and Molding Processes......Page 158
3.4.3 Centrifugal Casting......Page 161
3.4.4 Permanent Mold Casting......Page 162
3.4.5 Die Casting......Page 163
3.4.6 Plaster Molding......Page 164
3.4.8 Power Metal......Page 165
Compacting......Page 166
High-Density Powder Metallurgy......Page 167
Injection Molding of Metal Powders......Page 169
Types of Ceramics......Page 170
Preliminary Processing......Page 173
Molding Methods......Page 174
Metal Inserts......Page 179
3.5 BIBLIOGRAPHY......Page 180
4.0 INTRODUCTION TO NONTRADITIONAL MACHINING METHODS......Page 182
4.1 THERMAL REMOVAL PROCESSES......Page 186
4.1.1 Electrical Discharge Machining......Page 188
4.1.2 Laser Beam Machining......Page 191
4.1.3 Plasma Arc Machining......Page 193
4.2.1 Electrochemical Machining......Page 195
4.2.2 Stem, Capillary, and Electrostream Drilling......Page 196
4.2.3 Electrochemical Grinding......Page 197
4.3.1 Ultrasonic Machining......Page 198
4.3.2 Abrasive Water Jet Machining......Page 200
4.3.3 Abrasive Flow Machining......Page 202
4.4.1 Introduction to Burnishing......Page 203
4.4.2 The Burnishing Process......Page 204
4.4.3 Materials Suitable for Burnishing......Page 205
4.4.4 Tools, Toolholders, and Machines......Page 206
4.4.5 Basic Methods of Burnishing......Page 207
4.4.7 Burnishing of Various Surface Forms......Page 208
Gears......Page 209
4.4.8 Surface Finishes (Roughness)......Page 210
4.4.9 Changes in the Surface Layer......Page 212
Strain Hardening of the Surface Layer......Page 213
Wear Resistance......Page 215
Fatigue Strength......Page 216
4.6 BIBLIOGRAPHY......Page 217
5.0 INTRODUCTION TO PLASTICS......Page 219
5.1 DEFINITIONS......Page 220
5.2.1 Design Ground Rules......Page 225
5.2.2 Design Checklist......Page 228
Product Requirements Checklist......Page 230
5.3.1 Polymer Selection......Page 231
5.3.3 Secondary Operations......Page 232
5.4 TOOLING......Page 233
Blow Molding......Page 234
Important Phone Numbers......Page 235
6.0 INTRODUCTION AND BACKGROUND......Page 236
6.0.1 Design/Manufacturing Interface......Page 240
Fibers......Page 241
Glass......Page 242
Matrices......Page 243
6.1 FABRICATION WITH PREPREG BROADGOODS......Page 246
6.1.1 Planning......Page 248
6.1.2 Cutting......Page 251
Water Jets......Page 252
Incremental Feed Presses......Page 255
Epoxy Resins......Page 258
Bismaleimides......Page 259
Polyimides......Page 260
Reverse Bag Pressurization......Page 261
6.1.4 Trim and Drill......Page 262
Water Jets and Abrasive Water Jets......Page 264
6.2.1 Filament Winding......Page 265
Winding Patterns......Page 266
6.2.2 Braiding......Page 269
Example of an Automated System......Page 271
6.2.3 Pultrusion......Page 273
Pulforming......Page 274
6.3 FABRICATION WITH CHOPPED FIBERS......Page 275
6.3.1 Sprayup......Page 277
Sheet Molding Compounds......Page 278
Other Types of Transfer Molding......Page 279
6.4 REFERENCES......Page 280
7.1.1 Introduction to Corrosion......Page 281
The Automobile Storage Battery......Page 283
7.1.3 Surface Corrosion......Page 284
Corrosion on a Steel Plate......Page 285
Crevice Corrosion......Page 286
Strong Acid Corrosion......Page 288
Stress Corrosion......Page 289
7.1.5 Galvanic Corrosion......Page 291
The Galvanic Scale......Page 292
Tendency to Corrode......Page 293
Rivets as Fasteners......Page 294
Corrosion-Resistant Materials......Page 296
Cathodic Protection......Page 297
Corrosion Maintenance Plan......Page 298
7.2.2 Precleaning for Plating......Page 299
Vapor Degreasing......Page 300
7.2.3 Preplate Operations......Page 301
Cleaning......Page 302
Special Dips......Page 303
Leaded Brass......Page 304
Aluminum or Magnesium Alloys......Page 305
300 Series Stainless Steel, Monel, Tungsten Steel......Page 306
Titanium Alloys......Page 307
Aluminum and Magnesium Substrates......Page 308
Stainless Steels and Nickel Alloys......Page 309
Choosing the Right Substrate......Page 310
Aluminum/Aluminum Die Castings......Page 311
Cast Iron......Page 312
Design Parameters That Affect Plating Uniformity......Page 313
Brazing......Page 314
Choosing the Correct Plated Coating......Page 315
Hydrogen Stress Cracking......Page 319
Mechanism......Page 320
Minimizing Hydrogen Stress Cracking......Page 321
Rack Plating......Page 322
Barrel Plating......Page 323
Continuous/Reel-to-Reel Method......Page 324
Brush Plating and Other Methods......Page 325
Tank......Page 326
Filter......Page 327
Ventilation Equipment......Page 328
Electroplating Process Summary......Page 329
Cyanide Zinc......Page 330
Ingredients......Page 331
Ingredients......Page 332
Acid Sulfate Processes......Page 333
Ingredients......Page 334
Ingredients......Page 335
Operating Conditions......Page 336
Watts Nickel......Page 337
Sulfamate Nickel......Page 338
Operating Conditions......Page 339
Operating Conditions......Page 340
Operating Conditions......Page 341
Ingredients......Page 342
Silver......Page 343
Ingredients......Page 344
Operating Conditions......Page 345
Electroless Nickel......Page 346
Nickel–Boron Alloys......Page 347
Electroless Gold......Page 348
Chromating......Page 349
7.4.1 Introduction to Coatings......Page 350
Coverage of Coatings......Page 351
Pigment Functions......Page 352
The Vehicle......Page 353
Binders......Page 354
Primer Coats......Page 358
Improving the Bonding Surface (Profile)......Page 360
Environmental Conditions......Page 361
Air Atomization......Page 363
Hydraulic (Airless) Spray......Page 366
Ventilation of Work Areas......Page 368
What Is Soil?......Page 369
Is the Part Clean?......Page 371
Mechanical Cleaning......Page 372
Chemical Cleaning and Phosphatizing......Page 373
Nonferrous Metals......Page 374
Curing Ovens......Page 375
Basic Troubleshooting Tools......Page 377
Film Thickness Troubleshooting......Page 378
Curing Problems......Page 379
Metal Mass......Page 381
Adhesion Problems......Page 382
Cross-Contamination (from within the Powder Coating System)......Page 383
Surface Preparation Problems......Page 384
Grounding Problems......Page 385
7.4.4 Metallizing by Flame Spraying......Page 386
Materials......Page 387
Surface Preparation......Page 388
The Process......Page 389