Limited time offer 20% OFF StudySoup Subscription details

NCS - IE 316 - ISE316 Week 2 Notes - Class Notes

Created by: Ling Mao Elite Notetaker

> > > > NCS - IE 316 - ISE316 Week 2 Notes - Class Notes

NCS - IE 316 - ISE316 Week 2 Notes - Class Notes

School: North Carolina State University
Department: Industrial Engineering
Course: Manufacturing Engineering I - Processes
Professor: Carter Keough
Term: Spring 2018
Tags: Engineering, Material Science, and specification
Name: ISE316 Week 2 Notes
Description: Topics covered until now are 1) Manufacturing Engineering 2) Materials and processes 3) Classification of Manufacturing Processes 4) Engineering Specifications
Uploaded: 01/23/2018
This preview shows pages 1 - 8 of a 70 page document. to view the rest of the content
background image ISE316  Contents  1)   Manufacturing Engineering ..................................................................................................... 2  2)   Materials and Processes .......................................................................................................... 3  Four types of Engineering Materials  ........................................................................................... 3  Material Properties  ...................................................................................................................... 7  General Notes  ............................................................................................................................ 11  3)   Classification of Manufacturing Processes ........................................................................... 12  4)   Engineering Specifications .................................................................................................... 14       
background image ISE316  1)  Manufacturing Engineering  Why important?  Historically  Economically  Technologically  Traditional Product Development : Over the Wall Approach   Serial process: very time consuming and costly  Not what customer wants  New Mantra : Integrated or Concurrent Engineering  Parallel process  Incorporate voices of all stakeholders = successful product development  80% of product cost is decided in design phase  Product Attributes of Cost & Quality Involve design & manufacturing (Big M) 
 
Manufacturing = manus (hand) + factus (make) 
 
Technological def = processing to make products     Economical def = have value added  Once a product has been designed, the materials and processes determine the cost of that 
product to a large extent 
Material & manufacturing process selection generally go hand in hand          Commented [LM1]: “The application of physical and 
chemical processes to later the geometry, properties, and/r 
appearance of a given starting material to make parts or to 
make products” 
Commented [LM2]: “The transformation of materials into 
items of greater value by means of one r more processing 
and/or assembly operations” 
background image ISE316  2)  Materials and Processes  How are materials chosen?  Voice of Customer requirements  Mechanical properties, aesthetic charac., manufacturing process capability    Four types of Engineering Materials  Different constitute chemistries  Different mechanical, physical, electrical, thermal properties  Different material behavior when subjected to forces, T, other 
parameters of the processes determine success of the 
manufacturing operation 
 
(1)  Ceramics  Description  ▪  Inorganic, nonmetallic solids  ▪  Crystalline, partly crystalline or amorphous  ▪  Typically compounds formed between metals and non-metals  Characteristics – very hard, rigid, and brittle (limited tensile strength); + T and wear 
resistance 
Application 
▪  High T app that do not involve impact, vibration, or other substantial  loading  ▪  Widely used as thin-film coatings for wear and T resistance   Ex. tungsten carbides, alumimna, boron nitride  (2)  Metals  Description  ▪  Elements & alloys with  crystalline properties  – crystal structure is  responsible for the mechanical properties of all metals (true for ceramics 
and some polymers as well) 
▪  Type, orientation and boundaries between crystals govern how plastic  deformation occurs  Characteristics – Malleability, ductility, electrical thermal conductivity and opacity 
Classification 
  ▪  BCC – Fe, Cr, Mo, Ta, W 
▪  FCC – Al, Cu, Au, Pb, Ni 
▪  HCP – Mg, Ti, Zn 
background image ISE316    Ferrous   •  Based on Fe 
•  Account for ~85% of metal used in US 
Steels  = alloys of iron containing C, which prevents sliding dislocations in  Fe crystal lattice, results in + hardness  Plain Carbon Steels  = C is the main alloying element  Low C Steel  
(<0.2% C) 
Easy to form 
 
Widely used for sheet 
metal (automotive) 
Medium C Steel  
(>0.2-0.5% C) 
Better strength than 
low C steel 
Formed slightly more 
difficultly 
Engine parts, 
connecting rods, 
crankshafts 
High C Steel  
(>0.5%C) 
 
High strength and 
stiffness 
Knifes, springs  Stainless Steels  = Highly alloyed steel (>15% Cr and <1.2% C)  ▪  Corrosion resistance 
▪  + ductile than carbon steels (more difficult to work 
with in certain applications)  ▪  + expensive than carbon steels  2XX (Austenitic)      3XX (Austenitic)  Non-
magnetic 
304 Standard Stainless 
(Food, sterilization) 
316 (L/F/N) High 
Corrosion Environment 
with added Ni and Mo  
4XX 
(Ferritic & Martensitic) 
Magnetic    Tool Steels  = special alloyed and heat-treated steels for cutting  tools, dies, and molds  T, M – High Speed Steels (HSS)  Cutting tools  H – Hot-working tool steels  casting, forging, extrusion  D – Cold-working Tool steels  Dies for sheet metal work 
background image ISE316  W – Water-hardening Tool Steels  Low cost, but limited to low-
temperature app 
 
Cast Irons  = steel with C 2.1-4% and 1-3% Si  •  Good for metal casting, easy to cast 
•  Lower melting point 
•  Tend to be more brittle 
  Non-ferrous  ▪  Lower in strength than steel, generally 
▪  Some have better strength-to-weight ratios 
▪  Some have better non-mechanical properties (corrosion resistance, 
electrical conductivity, etc.) 
Ex. Al, Cu, Mg, Ni, Ti, Zn 
  (3)  Polymers  Characteristics   ▪  Large molecules 
▪  Consist of long repeating chains of smaller structural units (
monomers ▪  Organic, inorganic, or hybrid  Classification         
background image ISE316  ThermoPlastics  (TPs):  ▪  Melt when heated and solidify when cooled -- Can be melted and solidified  multiple times – involve linear polymer chains that are not interconnected  •  Crystalline TPs have a melting point Tm 
•  Amorphous TPs have a glass transition temperature Tg 
▪  ~70% of plastics in the US  Ex. Acetals, Acrylics (PMMA), ABS, Fluoropolymers, Polyamides 
(Nylon), Polycarbonate, Polyesters, Ployethylene, PET, Polypropylene, 
Polystyrene, PVC 
Elastomers 
 
 
Thermosets  
▪  Highly cross linked so that the molded part is essentially one  macromolecule – cannot be re-melted (melting changes mechanical 
properties)–do not have a glass transition T 
▪  Generally +brittle and rigid; ++resistant to solvents (medical app);  withstand ++T than TPs  ▪  Thermoset activation  •  Heat activated  – thermoset in powder is molded and heat initiates  molecular cross linking in an oven  •  Catalyst and Mixed-Based systems  – 2 components are mixed  together resulting in chemical reaction that leads to cross-linking  •  Photopolymer (Activated by Energy of Light ) –Using ultraviolet  light  Ex. Epoxies, Phenolics, Polyurethanes (cup holder) 
 
(4)  Composites  Description:  ▪  Engineer or naturally occurring materials,  2+  materials combined to  achieve desired physical properties  ▪  Primary phase is the  matrix ; embedded phase is the  reinforcing agent   ▪  Constituents remain separate and distinguishable at  macroscopic/microscopic scale within finished structure  Metal Matrix Composites (MMCs)  ▪  Typically lightweight metal matrix (Al or Ti) 
▪  Reinforcement phase often metal or ceramic fibers with higher stiffness or 
strength  Polymer Matrix Composites (PMCs)  ▪  Typically use thermosetting matrix 
▪  Reinforcing fibers such as fiberglass 
Ex. brake linings, glass-filled polyurethane   
 
 
 
 
background image ISE316  Material Properties      Mechanical – Density, hardness, strength (tensile, compressive, shear), stiffness, toughness  o  Tensile strength   Engineering stress   𝑠 = 𝐹 𝐴 0  [𝑀𝑃𝑎]        Engineering strain  e = L−L 0 L o  [ mm
mm
Ductility  – None of these is very accurate because of necking and  the nonuniform effect on elongation and area reduction             Elongation   EL = L f −L o L o             Area reduction   AR = A o −A f A o   True Stress-Strain curve – using the actual area that decreases rather the initial area.   ▪  True stress values are higher in the plastic region. 
▪  After necking, metal actually becomes stranger as strain increases = strain 
hardening or work hardening  Flow curve – with strain hardening exponent n and strength coef K  σ = Kϵ n         True Stress    σ = F A →  σ = s(1 + e)        True Strain    ϵ = ∫ 𝑑𝐿 𝐿 𝐿 𝐿 𝑜 = ln 𝐿 𝐿 0 → ϵ = ln (1 + e)     ▪  Elastic  behavior = can return to its original length       Modulus of elasticity – measure the  stiffness   s = Ee  ▪  Plastic  behavior = cannot return, deformation    (Ultimate)  Tensile strength – before necking  𝑇𝑆 = 𝐹 𝑚𝑎𝑥 𝐴 0     Necking – area necks until failure occurs    Failure stress – stress immediately before failure   ▪  Yield strength  or yield stress or elastic limit = the stress at which a material  starts to deform plastically, usually offset 0.2% from the straight stress-
strain line 
    Types of Stress-Strain relationships  ▪  Perfectly elastic – behavior completely defined by its stiffness or E 
▪  Elastic and perfectly plastic – elastic + horizontal plastic region 
background image ISE316  When metals head too much so they recrystallize rather than strain 
harden during deformation. 
▪  Elastic and  strain hardening  – elastic + flow curve          Most ductile metals when cold worked    o  Compressive strength   Similar to tensile strength, uses stress and strain curve but increasing cross 
section Area (higher engineering stress). Similar relationships.  
    o  Brittleness   Transverse rupture strength   TRS = 1.5FL bt 2   Bending or Flexure test 
 
  Cleavage – a failure mode associated with ceramics and metals at low T, 
where separation rather than slip occurs along crystallographic places 
o  Shear strength  Shear stress   τ = F A   Shear strain   γ = δ
b
        Torsion test    τ = 𝑇 2𝜋𝑅 2 𝑡            

This is the end of the preview. Please to view the rest of the content
Join more than 18,000+ college students at North Carolina State University who use StudySoup to get ahead
70 Pages 94 Views 75 Unlocks
  • Better Grades Guarantee
  • 24/7 Homework help
  • Notes, Study Guides, Flashcards + More!
Join more than 18,000+ college students at North Carolina State University who use StudySoup to get ahead
School: North Carolina State University
Department: Industrial Engineering
Course: Manufacturing Engineering I - Processes
Professor: Carter Keough
Term: Spring 2018
Tags: Engineering, Material Science, and specification
Name: ISE316 Week 2 Notes
Description: Topics covered until now are 1) Manufacturing Engineering 2) Materials and processes 3) Classification of Manufacturing Processes 4) Engineering Specifications
Uploaded: 01/23/2018
70 Pages 94 Views 75 Unlocks
  • Better Grades Guarantee
  • 24/7 Homework help
  • Notes, Study Guides, Flashcards + More!
Join StudySoup for FREE
Get Full Access to NCS - IE 316 - Class Notes - Week 2
Join with Email
Already have an account? Login here
×
Log in to StudySoup
Get Full Access to NCS - IE 316 - Class Notes - Week 2

Forgot password? Reset password here

Reset your password

I don't want to reset my password

Need help? Contact support

Need an Account? Is not associated with an account
Sign up
We're here to help

Having trouble accessing your account? Let us help you, contact support at +1(510) 944-1054 or support@studysoup.com

Got it, thanks!
Password Reset Request Sent An email has been sent to the email address associated to your account. Follow the link in the email to reset your password. If you're having trouble finding our email please check your spam folder
Got it, thanks!
Already have an Account? Is already in use
Log in
Incorrect Password The password used to log in with this account is incorrect
Try Again

Forgot password? Reset it here