Mechanical Engineering

Injection moulding (United States Injection Molding) is a manufacturing technique for making parts from thermoplastic material. Molten plastic is injected at high pressure into a mold, which is the inverse of the desired shape. The mold is made by a moldmaker (or toolmaker) from metal, usually either steel or aluminium, and precision-machined to form the features of the desired part. Injection moulding is very widely used for manufacturing a variety of parts, from the smallest component to entire body panels of cars. It is the most common method of production, with some commonly made items including bottle caps and outdoor furniture. The most commonly used  thermoplastic materials  are  polystyrene (low-cost,  lacking the  strength  and longevity of other materials), ABS or acrylonitrile butadiene styrene (a co-polymer or mixture of compounds used for everything from Lego parts to electronics housings), nylon (chemically resistant, heat-resistant, tough and flexible - used for combs), polypropylene (tough and flexible - used for containers), polyethylene, and polyvinyl chloride or PVC (more common in extrusions as used for pipes, window frames, or as the insulation on wiring where it is rendered flexible by the inclusion of a high proportion of plasticiser). Compression  molding  is  a  method  of  molding  in  which  the  molding  material,  generally preheated, is first placed in an open, heated mold cavity. The mold is closed with a top force or plug member, pressure is applied to force the material into contact with all mold areas, and heat and pressure are maintained until the molding material has cured. The process employs thermosetting resins in a partially cured stage, either in the form of granules, putty-like masses,…

The tensile modulus decreases with increasing temperature or diminishing strain rate. Obstacles to the steps mentioned in strengthen the polymer. Examples are cross-linking (aligned chains have more van der Waals inter-chain bonds) and a large mass (longer molecules have more inter- chain bonds). Crystallinity increases strength as the secondary bonding is enhanced when the molecular chains are closely packed and parallel. Predeformation by drawing, analogous to strain hardening  in  metals,  increases  strength  by  orienting  the  molecular  chains.  For  undrawn polymers, heating increases the tensile modulus and yield strength, and reduces the ductility - opposite of what happens in metals. Crystallization, Melting, and Glass Transition Phenomena Crystallization rates are governed by the same type of S-curves we saw in the case of metals Nucleation becomes slower at higher temperatures. The melting…

Many semicrystalline polymers have the spherulitic structure and deform in the following steps : •    elongation of amorphous tie chains                            •    tilting of lamellar chain folds towards the tensile direction •    separation of crystalline block segments •    orientation of segments and tie chains in the tensile direction The macroscopic deformation involves an upper and lower yield point and necking. Unlike the case of metals, the neck gets stronger since the deformation aligns the chains so increasing the tensile stress leads to the growth of the neck.

The  description  of  stress-strain  behavior  is  similar  to  that  of  metals,  but  a  very important consideration for polymers is that the mechanical properties depend on the strain rate, temperature, and environmental conditions. The stress-strain behavior can be brittle, plastic and highly elastic (elastomeric or rubberlike). Tensile modulus (modulus) and tensile strengths are orders of magnitude smaller than those of metals, but elongation can be up to 1000 % in some cases. The tensile strength is defined at the fracture point and can be lower than the yield strength. Mechanical properties change dramatically with temperature, going from glass-like brittle behavior at low temperatures (like in the liquid-nitrogen demonstration) to a rubber-like behavior at high temperatures .In general, decreasing the strain rate has the same influence on the strain-strength characteristics as increasing the temperature: the material becomes softer and more ductile.

Polyethylene (PE) wide range of uses, very inexpensive Polypropylene (PP) food containers, appliances Polystyrene (PS) packaging foam, food containers, disposable cups, plates and cutlery Polyethylene terephthalate (PETE) beverage containers Polyamide (PA) (Nylon) fibers, toothbrush bristles, fishing line Polyester (PES) fibres, textiles…

Thermosetting plastics (thermosets) are polymer materials that cure, through the addition of energy, to a stronger form. The energy may be in the form of heat (generally above 200 degrees Celsius), through a chemical reaction (two-part epoxy, for example), or irradiation. Thermoset materials are usually liquid, powder, or malleable prior to curing, and designed to be molded into their final form, or used as adhesives. The curing process transforms the resin into…

Plastic covers a range of synthetic or semisynthetic polymerization products. They are composed of organic condensation or addition polymers and may contain other substances to improve performance or economics. There are few natural polymers generally considered to be "plastics". Plastics can be formed into objects or films or fibers. Their name is derived from the fact that many are malleable, having the property of plasticity. Plastic can be classified in many ways but most commonly by their polymer backbone (polyvinyl chloride, polyethylene, acrylic, silicone, urethane, etc.). Other classifications include thermoplastic vs. thermoset, elastomer, engineering plastic, addition or condensation, and Glass transition temperature or Tg. A lot of plastics are partially crystalline and partially amorphous in molecular structure, giving them both a melting point (the temperature at which the attractive intermolecular forces are overcome) and one or more glass transitions (temperatures at which the degree of cross-linking is…

Ceramic Synthesis Our  expertise  and  capabilities  in  synthesizing  ceramics  are  based  onchemical  solution techniques. Chemical solution or sol-gel approaches have beendeveloped to fabricate powders, films, and porous bodies. Materials of interest range from silica to complex, multicomponent electronic   ceramics.   The   complexity   inherent   in   fabricating   materials   with   structured nanoporosity or complex chemistries requires a fundamental understanding of these chemical solution approaches. Fabrication of unique precursors for complex oxides is being done with novel metal alkoxide chemistry to produce powders and thin-film materials with carefully controlled properties. Our ability to synthesize materials with complex structures, chemistries, or both, is at the heart of numerous research and development efforts at Sandia. Ceramic Processing Sandia's fabrication of ceramic components and devices is based on a strong ceramic-processing capability. We recently have demonstrated the ability to characterize and model the powder-…

Portland cement is a closely controlled chemical combination of calcium, silicon, aluminum, iron and small amounts of other compounds, to which gypsum is added in the final grinding process to regulate the setting time of the concrete. Some of the raw materials used to manufacture cement are limestone, shells, and chalk or marl, combined with shale, clay, slate or blast furnace slag, silica sand, and iron ore. Lime and silica make up approximately 85 percent of the mass The term "Portland" in Portland cement originated in 1824 when an English mason obtained a patent for his product, which he named Portland Cement. This was because his cement blend produced concrete that resembled the color of the natural limestone quarried on the Isle of Portland in the English Channel. Different types of Portland cement are manufactured to meet…

Ceramics offer a high temperature range. However, ceramics are not very strong. To compensate for their lack of strength ceramics are usually combined with some other material to form a ceramic composite. 1)  Glasses  and  glass  ceramics-  The  glasses  are a  familiar  group  of  ceramics;  containers, windows, lenses and fiberglass represent typical applications. The properties of standard vitrified products are insufficient for architectural applications and structural building components, insulation or other specialized applications. Yet there is an effective way to improve these properties without major alterations to the process itself - the introduction of a controlled crystallization process through a subsequent heat treatment, i.e. by forming a glass-ceramic. Production of Glass-Ceramics Glass-ceramic articles may be produced by three routes: •   The heat treatment of solid glass (the traditional route) •   The controlled cooling of a molten glass, known as the petrurgic method •   The sintering and crystallisation…