1
, SOLUTIONS MANUAL pn
.
Mikell P. Groover
pn pn
TABLE OF CONTENTS:
pn pn
Chapter Chapter Title* pn Page
1. Introduction (No questions or problems) pn pn pn pn
2. The Nature of Materials
pn pn pn 4
3. Mechanical Properties of Materials (P) pn pn pn pn 7
4. Physical Properties of Materials (P)
pn pn pn pn 18
5. Dimensions, Tolerances, and Surfaces pn pn pn 21
6. Metals (P) pn 24
7. Ceramics 29
8. Polymers 32
9. Composite Materials pn 36
10. Fundamentals of Casting (P) pn pn pn 39
11. Metal Casting Processes (P)
pn pn pn 49
12. Glassworking 57
13. Shaping Processes for Plastics (P)
pn pn pn pn 60
14. Rubber Processing Technology
pn pn 70
15. Shaping Processes for Polymer Matrix Composites
pn pn pn pn pn 73
16. Powder Metallurgy (P) pn pn 76
17. Processing of Ceramics and Cermets pn pn pn pn 84
18. Fundamentals of Metal Forming (P) pn pn pn pn 87
19. Bulk Deformation Processes (P)
pn pn pn 92
20. Sheet Metalworking (P)
pn pn 112
21. Theory of Metal Machining (P)
pn pn pn pn 122
22. Machining Operations and Machine Tools (P) pn pn pn pn pn 134
23. Cutting Tool Technology (P)
pn pn pn 142
24. Economic and Product Design Considerations in Machining (P)
pn pn pn pn pn pn pn 153
25. Grinding and Other Abrasive Processes (P)
pn pn pn pn pn 166
26. Nontraditional Machining and Thermal Cutting Processes (P) pn pn pn pn pn pn 173
27. Heat Treatment of Metals
pn pn pn 180
28. Cleaning and Surface Treatments pn pn pn 182
29. Coating and Deposition Processes (P)
pn pn pn pn 184
30. Fundamentals of Welding (P) pn pn pn 190
31. Welding Processes (P) pn pn 197
32. Brazing, Soldering, and Adhesive Bonding
pn pn pn pn 207
33. Mechanical Assembly (P) pn pn 211
34. Rapid Prototyping (P)
pn pn 218
35. Processing of Integrated Circuits (P) pn pn pn pn 222
36. Electronics Assembly and Packaging pn pn pn 230
37. Microfabrication Technologies pn 233
38. Numerical Control and Industrial Robotics (P) pn pn pn pn pn 235
2
, 39. Group Technology and Flexible Manufacturing Systems
pn pn pn pn pn 244
40. Production Lines (P) pn pn 246
41. Manufacturing Engineering pn 253
42. Production Planning and Control (P)
pn pn pn pn 256
43. Quality Control (P)
pn pn 263
44. Measurement and Inspectionpn pn 271
*(P) indicates chapters with problem sets.
pn pn pn pn pn
3
, 2 THE NATURE OF MATERIALS pn pn pn
Review Questionspn
2.1 The elements listed in the Periodic Table can be divided into three categories. What are thes
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn p n pn pn
e categories and give an example of each?
pn pn pn pn pn pn pn
Answer. The three types of elements are metals (e.g., aluminum), nonmetals (e.g., oxygen), and semim
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
etals (e.g., silicon). pn pn
2.2 Which elements are the noble metals?pn pn pn pn pn
Answer. The noble metals are copper, silver, and gold.
pn pn pn pn pn pn pn pn
2.3 What is the difference between primary and secondary bonding in the structure of materials?
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
Answer. Primary bonding is strong bonding between atoms in a material, for example to form a mo
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
lecule; while secondary bonding is not as strong and is associated with attraction between molecul
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
es in the material.
pn pn pn
2.4 Describe how ionic bonding works? pn pn pn pn
Answer. In ionic bonding, atoms of one element give up their outer electron(s) to the atoms of anot
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
her element to form complete outer shells.
pn pn pn pn pn pn
2.5 What is the difference between crystalline and noncrystalline structures in materials?
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
Answer. The atoms in a crystalline structure are located at regular and repeating lattice positions i
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
n three dimensions; thus, the crystal structure possesses a long-
pn pn pn pn pn pn pn pn pn
range order which allows a high packing density. The atoms in a noncrystalline structure are rando
pn pn pn pn pn pn pn p n pn pn pn pn pn pn pn
mly positioned in the material, not possessing any repeating, regular pattern.
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
2.6 What are some common point defects in a crystal lattice structure?
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
Answer. Some of the common point defects are: (1) vacancy -
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
a missing atom in the lattice structure; (2) ion-pair vacancy (Schottky defect) -
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
a missing pair of ions of opposite charge in a compound; (3) interstitialcy -
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
a distortion in the lattice caused by an extra atom present; and (4) Frenkel defect -
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
an ion is removed from a regular position in the lattice and inserted into an interstitial position not
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn p
normally occupied by such an ion.
n pn pn pn pn pn
2.7 Define the difference between elastic and plastic deformation in terms of the effect on the crystal
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
lattice structure.
pn pn
Answer. Elastic deformation involves a temporary distortion of the lattice structure that is proporti
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
onal to the applied stress. Plastic deformation involves a stress of sufficient magnitude to cause a
pn pn pn pn p n pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
permanent shift in the relative positions of adjacent atoms in the lattice. Plastic deformation genera
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn p n pn pn
lly involves the mechanism of slip -
pn pn pn pn pn pn
relative movement of atoms on opposite sides of a plane in the lattice.
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
2.8 How do grain boundaries contribute to the strain hardening phenomenon in metals?
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
Answer. Grain boundaries block the continued movement of dislocations in the metal during strain
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
ing. As more dislocations become blocked, the metal becomes more difficult to deform; in effect it b
p n pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
ecomes stronger. pn
2.9 Identify some materials that have a crystalline structure.
pn pn pn pn pn pn pn
4
, SOLUTIONS MANUAL pn
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Mikell P. Groover
pn pn
TABLE OF CONTENTS:
pn pn
Chapter Chapter Title* pn Page
1. Introduction (No questions or problems) pn pn pn pn
2. The Nature of Materials
pn pn pn 4
3. Mechanical Properties of Materials (P) pn pn pn pn 7
4. Physical Properties of Materials (P)
pn pn pn pn 18
5. Dimensions, Tolerances, and Surfaces pn pn pn 21
6. Metals (P) pn 24
7. Ceramics 29
8. Polymers 32
9. Composite Materials pn 36
10. Fundamentals of Casting (P) pn pn pn 39
11. Metal Casting Processes (P)
pn pn pn 49
12. Glassworking 57
13. Shaping Processes for Plastics (P)
pn pn pn pn 60
14. Rubber Processing Technology
pn pn 70
15. Shaping Processes for Polymer Matrix Composites
pn pn pn pn pn 73
16. Powder Metallurgy (P) pn pn 76
17. Processing of Ceramics and Cermets pn pn pn pn 84
18. Fundamentals of Metal Forming (P) pn pn pn pn 87
19. Bulk Deformation Processes (P)
pn pn pn 92
20. Sheet Metalworking (P)
pn pn 112
21. Theory of Metal Machining (P)
pn pn pn pn 122
22. Machining Operations and Machine Tools (P) pn pn pn pn pn 134
23. Cutting Tool Technology (P)
pn pn pn 142
24. Economic and Product Design Considerations in Machining (P)
pn pn pn pn pn pn pn 153
25. Grinding and Other Abrasive Processes (P)
pn pn pn pn pn 166
26. Nontraditional Machining and Thermal Cutting Processes (P) pn pn pn pn pn pn 173
27. Heat Treatment of Metals
pn pn pn 180
28. Cleaning and Surface Treatments pn pn pn 182
29. Coating and Deposition Processes (P)
pn pn pn pn 184
30. Fundamentals of Welding (P) pn pn pn 190
31. Welding Processes (P) pn pn 197
32. Brazing, Soldering, and Adhesive Bonding
pn pn pn pn 207
33. Mechanical Assembly (P) pn pn 211
34. Rapid Prototyping (P)
pn pn 218
35. Processing of Integrated Circuits (P) pn pn pn pn 222
36. Electronics Assembly and Packaging pn pn pn 230
37. Microfabrication Technologies pn 233
38. Numerical Control and Industrial Robotics (P) pn pn pn pn pn 235
2
, 39. Group Technology and Flexible Manufacturing Systems
pn pn pn pn pn 244
40. Production Lines (P) pn pn 246
41. Manufacturing Engineering pn 253
42. Production Planning and Control (P)
pn pn pn pn 256
43. Quality Control (P)
pn pn 263
44. Measurement and Inspectionpn pn 271
*(P) indicates chapters with problem sets.
pn pn pn pn pn
3
, 2 THE NATURE OF MATERIALS pn pn pn
Review Questionspn
2.1 The elements listed in the Periodic Table can be divided into three categories. What are thes
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn p n pn pn
e categories and give an example of each?
pn pn pn pn pn pn pn
Answer. The three types of elements are metals (e.g., aluminum), nonmetals (e.g., oxygen), and semim
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
etals (e.g., silicon). pn pn
2.2 Which elements are the noble metals?pn pn pn pn pn
Answer. The noble metals are copper, silver, and gold.
pn pn pn pn pn pn pn pn
2.3 What is the difference between primary and secondary bonding in the structure of materials?
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
Answer. Primary bonding is strong bonding between atoms in a material, for example to form a mo
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
lecule; while secondary bonding is not as strong and is associated with attraction between molecul
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
es in the material.
pn pn pn
2.4 Describe how ionic bonding works? pn pn pn pn
Answer. In ionic bonding, atoms of one element give up their outer electron(s) to the atoms of anot
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
her element to form complete outer shells.
pn pn pn pn pn pn
2.5 What is the difference between crystalline and noncrystalline structures in materials?
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
Answer. The atoms in a crystalline structure are located at regular and repeating lattice positions i
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
n three dimensions; thus, the crystal structure possesses a long-
pn pn pn pn pn pn pn pn pn
range order which allows a high packing density. The atoms in a noncrystalline structure are rando
pn pn pn pn pn pn pn p n pn pn pn pn pn pn pn
mly positioned in the material, not possessing any repeating, regular pattern.
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
2.6 What are some common point defects in a crystal lattice structure?
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
Answer. Some of the common point defects are: (1) vacancy -
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
a missing atom in the lattice structure; (2) ion-pair vacancy (Schottky defect) -
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
a missing pair of ions of opposite charge in a compound; (3) interstitialcy -
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
a distortion in the lattice caused by an extra atom present; and (4) Frenkel defect -
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
an ion is removed from a regular position in the lattice and inserted into an interstitial position not
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn p
normally occupied by such an ion.
n pn pn pn pn pn
2.7 Define the difference between elastic and plastic deformation in terms of the effect on the crystal
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
lattice structure.
pn pn
Answer. Elastic deformation involves a temporary distortion of the lattice structure that is proporti
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
onal to the applied stress. Plastic deformation involves a stress of sufficient magnitude to cause a
pn pn pn pn p n pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
permanent shift in the relative positions of adjacent atoms in the lattice. Plastic deformation genera
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn p n pn pn
lly involves the mechanism of slip -
pn pn pn pn pn pn
relative movement of atoms on opposite sides of a plane in the lattice.
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
2.8 How do grain boundaries contribute to the strain hardening phenomenon in metals?
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
Answer. Grain boundaries block the continued movement of dislocations in the metal during strain
pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
ing. As more dislocations become blocked, the metal becomes more difficult to deform; in effect it b
p n pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn pn
ecomes stronger. pn
2.9 Identify some materials that have a crystalline structure.
pn pn pn pn pn pn pn
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