Workshop Practice-Mechanical Workshop-Instruction Mannual, Exercises of Mechanical Engineering

Download Workshop Practice-Mechanical Workshop-Instruction Mannual and more Exercises Mechanical Engineering in PDF only on Docsity!     Indian Institute of Technology Hyderabad ME 101: WORKSHOP PRACTICE I Pushing frontiers… Docsity.com     April 2009 PREFACE    The engineers can create a new kind of civilization, based on technology, where art, beauty and  finer things of life are accepted as everyone’s due. Engineers, whatever be their line of activity, must be  proficient with all aspects of manufacturing. However,  it should not be forgotten that practice without  theory  is blind and  the  theory without practice  is  lame. A person  involved  in acquiring manufacturing  skills must have balanced knowledge of theory as well as practice.   This book  is written to meet the objectives of the training courses  in workshop practice  for all  the  first  year  engineering  courses  in  Indian  institute  of  technology  Hyderabad.  It  imparts  basic  knowledge of various tools and their use in different sections of manufacture such as fitting, carpentry,  welding, machine shop etc.   The study of workshop practice acts as  the basis  for  further  technical studies. This book gives  the perception to build technical knowledge by acting as a guide for imparting fundamental knowledge.  Numerous neatly drawn  illustrations provided  in  the  text will help  the  students  in understanding  the  subject, and the concepts related it, better.  Sincere attempts have been made to present the contents in a simple language, supplemented  with line diagrams, which are self explanatory and easy to reproduce.   We would  like  to express our sincere  thanks  to professors and colleagues  for  their consistent  support. Suggestions for improvement in this book will be thankfully acknowledged and incorporated in  the next edition.       K. Sathyanarayana  N.A. Somasundaram  P. Raju      25 April 2009                                 Docsity.com 2                 Its fixed jaw is shaped like English alphabet ‘C’ and the movable jaw is round in shape and directly  fitted to the threaded screw at the end  .The working principle of this clamp  is the same as that of the  bench vice.                        Figure 1.2: V‐block                               Figure 1.3: C‐clamp    1.3 MARKING AND MEASURING TOOLS  1.3.1 Surface plate                    The  surface plate  is machined  to  fine  limits and  is used  for  testing  the  flatness of  the work  piece. It is also used for marking out small box and is more precious than the marking table. The degree  of the finished depends upon whether  it  is designed for bench work  in a fitting shop or for using  in an  inspection room; the surface plate is made of Cast Iron, hardened Steel or Granite stone. It is specified  by length, width, height and grade. Handles are provided on two opposite sides, to carry it while shifting  from one place to another.             Figure 1.4: Surface plate         Figure 1.5: Angle plate    1.3.2 Try square  It is measuring and marking tool for 900 angle .In practice, it is used for checking the squareness  of many  types of  small works when extreme accuracy  is not  required  .The blade of  the Try  square  is  made of hardened steel and the stock of cast Iron or steel. The size of the Try square is specified by the  length of the blade.    1.3.3 Scriber     A Scriber is a slender steel tool, used to scribe or mark lines on metal work pieces. It is made of  hardened and tempered High Carbon Steel. The Tip of the scriber is generally ground at 12oto 15o .  It is generally available in lengths, ranging from 125mm to 250mm .It has two pointed ends the bent end  is used for marking lines where the straight end cannot reach.  Docsity.com 3                                Figure 1.6: Try square          Figure 1.7: Scriber    1.3.4 Odd leg Caliper  This is also called ‘Jenny Caliper’ or Hermaphrodite. This is used for marking parallel liners from  a finished edge and also for  locating the center of round bars;  it has one  leg pointed  like a divider and  the other leg bent like a caliper. It is specified by the length of the leg up to the hinge point.    1.3.5 Divider     It  is basically  similar  to  the  calipers  except  that  its  legs  are  kept  straight  and pointed  at  the  measuring edge. This is used for marking circles, arcs laying out perpendicular lines, by setting lines. It is  made of case hardened mild steel or hardened and tempered  low carbon steel.  Its size  is specified by  the length of the leg.    Figure 1.8: Odd leg caliper and divider  1.3.6 Trammel   Trammel is used for drawing large circles or arcs.    1.3.7 Punches  These are used for making indentations on the scribed lines, to make them visible clearly. These  are made of high carbon steel. A punch is specified by its length and diameter (say as 150’ 12.5mm). It  consists of a cylindrical knurled body, which is plain for some length at the top of it. At the other end, it  is ground to a point. The tapered point of the punch is hardened over a length of 20 to 30mm.  Dot  punch  is  used  to  lightly  indent  along  the  layout  lines,  to  locate  center  of  holes  and  to  provide a  small  center mark  for divider point, etc.  for  this purpose,  the punch  is ground  to a  conical  point having 60° included angle.  Center punch  is similar to the dot punch, except that  it  is ground to a conical point having 90°  included angle. It is used to mark the location of the holes to be drilled.  Docsity.com 4      Figure 1.9: Punches    1.3.8 Calipers  They are indirect measuring tools used to measure or transfer linear dimensions. These are used  with  the  help  of  a  steel  Rule  to  check  inside  and  outside measurements.  These  are made  of  Case  hardened mild steel or hardened and tempered low carbon steel. While using, but the legs of the caliper  are set against the surface of the work, whether inside or outside and the distance between the legs is  measured with the help of a scale and the same can be transferred to another desired place. These are  specified by the length of the leg. In the case of outside caliper, the legs are bent inwards and in the case  of inside caliper, the legs bent outwards.     Figure 1.10: Calipers    1.3.9 Vernier Calipers     These are used  for measuring outside as well as  inside dimensions accurately.  It may also be  used as a depth gauge. It has two jaws. One jaw is formed at one end of its main scale and the other jaw  is made part of a vernier scale.              Figure 1.11: Vernier caliper  Docsity.com 7      Figure 1.17: Taps and tap wrench      1.4.5 Dies and die‐holders  Dies are  the cutting  tools used  for making external  thread. Dies are made either solid or split  type. They are fixed in a die stock for holding and adjusting the die gap. They are made of Steel or High  Carbon Steel.    Figure 1.18: Dies and die holder    1.4.6 Bench Drilling Machine                  Holes are drilled  for  fastening parts with rivets, bolts or  for producing  internal thread. Bench  drilling machine is the most versatile machine used in a fitting shop for the purpose. Twist drills, made of  tool steel or high speed steel are used with the drilling machine for drilling holes.    Following are the stages in drilling work  1. Select the correct size drills, put it into the check and lock it firmly  2. Adjust the speed of the machine to suit the work by changing the belt on the pulleys. Use high speed  for small drills and soft materials and low speed for large diameter drills and hard materials.  3. Layout of the location of the pole and mark it with a center punch.  4. Hold the work firmly in the vice on the machine table and clamp it directly on to the machine table.  5. Put on the power, locate the punch mark and apply slight pressure with the Feed Handle.  Docsity.com 8    6. Once Drilling  is  commenced  at  the  correct  location,  apply  enough pressure  and  continue drilling.  When drilling steel apply cutting oil at the drilling point.  7. Release  the  pressure  slightly,  when  the  drill  point  pierces  the  lower  surface  of  the metal.  This  prevents the drill catching and damaging the work or drill.  8. On completion of drilling retrace the drill out of the work and put‐off the power supply.      Figure 1.19: Bench drill    1.5 FINISHING TOOLS  1.5.1 Reamers  Reaming  is  an operation of  sizing  and  finishing  a drilled hole, with  the help of  a  cutting  tool  called  reamer having  a  number  of  cutting  edges.  For  this,  a hole  is  first  drilled,  the  size  of which  is  slightly smaller than the  finished size and then a hand reamer or machine reamer  is used  for finishing  the hole to the correct size.  Hand Reamer is made of High Carbon Steel and has left‐hand spiral flutes so that, it is prevented  from screwing into the whole during operation. The Shank end of the reamer is made straight so that it  can be held  in a tap wrench. It  is operated by hand, with a tap wrench fitted on the square end of the  reamer and with the work piece held  in the vice. The body of the reamer  is given a slight tapper at  its  working end, for its easy entry into the whole during operation, it is rotated only in clock wise direction  and also while removing it from the whole.    Figure 1.20: Reamers    1.5.2 Files  Filing is one of the methods of removing small amounts of material from the surface of a metal  part. A file is hardened steel too, having small parallel rows of cutting edges or teeth on its surfaces.   On the faces, the teeth are usually diagonal to the edge. One end of the file is shaped to fit into  a wooden handle. The  figure shows various parts of a hand  file. The hand  file  is parallel  in width and  tapering slightly  in thickness, towards the tip. It  is provided with double cut teeth. On the faces, single  cut on one edge and no teeth on the other edge, which is known as a safe edge.   Docsity.com Face \\bdge H née \e Hard temper Figure 1.21: Parts of a hand file Files are classified according to their shape, cutting teeth and pitch or grade of the teeth. The figure shows the various types of files based on their shape. Double cut tite Half-round tile OE SS Square file Qe Round file > ES Triangular file 61 Ca => Needle file Figure 1.23: Types of files 9 Docsity.com 12    12. While sawing, keep the blade straight; otherwise it will break  13. Do not use a file without handle.  14. Clean the vice after use.    1.8 MODELS FOR PRACTICE   Prepare the models, as per the dimensions and fits shown in below.                                    Figure 1.30: Dovetail Fitting        Figure 1.31: V‐fitting            Figure 1.32: Half‐round fitting                 Figure 1.33: Cross fitting      Figure 1.34: Drilling and Tapping  Docsity.com 13    ME101 Workshop Practice I   Fitting  Exercise 1  Square Filing  Aim    To file the given two Mild Steel pieces in to a square shape of 48 mm side as shown in Figure F‐E1  Tools required   Bench vice, set of Files, Steel rule, Try‐square, Vernier caliper, Vernier height gauge, Ball‐peen hammer,  Scriber, Dot punch, Surface plate, Angle plate and Anvil.   Sequence of operations   1. The dimensions of the given piece are checked with the steel rule.   2. The job  is fixed rigidly  in a bench vice and the two adjacent sides are filed, using the rough flat file  first and then the smooth flat file such that, the two sides are at right angle.   3. The right angle of the two adjacent sides is checked with the try‐square.   4. Chalk is then applied on the surface of the work piece.   5. The given dimensions are marked by scribing two lines, with reference to the above two datum sides  by using Vernier height gauge, Angle plate and Surface plate.   6. Using the dot punch, dots are punched along the above scribed lines.   7. The two sides are then filed, by fitting the job in the bench vice; followed by checking the flatness of  the surfaces.   As the material removal through filing is relatively less, filing is done instead of sawing.    Result   The square pieces of 48 mm side is thus obtained by filing, as discussed above.                       a. Raw material        b. Finished job   Figure F‐ E1: Square filing  Docsity.com 14    ME101 Workshop Practice I  Fitting  Exercise 2  V‐Fitting    Aim  To make V‐ fit from the given two MS plates  and drilling and Tapping as  shown in Figure F‐E2  Tools required  Bench vice, set of Files, Try‐square, Scriber, Steel rule, Ball‐peen hammer, Dot punch, Hacksaw,  Vernier  caliper, Surface plate, Angle plate, Vernier height gauge, 5mm drill bit, 3mm drill bit, M6  tap set with  wrench, Anvil and Drilling machine.    Sequence of operations   1. The burrs in the pieces are removed and the dimensions are checked with steel rule.  2. Make both pieces surface levels and right angles by fixing in the Vice, use Files for removing material  to get level.  3. With the help of Try square check the right angles and surface levels.  4. Using Surface plate and Angle plate mark  the given two metal pieces as per drawing with Vernier  height gauge.  5. Punch  the scribed  lines with dot punch and hammer keeping on  the Anvil. Punch  to punch give 5  mm gap.  6. Cut excess material wherever necessary with Hacksaw frame with blade, Drill bits and Taps.  7. The  corners  and  flat  surfaces  are  filed  by  using  square/flat  and  triangular  file  to  get  the  sharp  corners.  8. Dimensions  are  checked  by  vernier  caliper  and match  the  two  pieces.  Any  defect  noticed,  are  rectified by filing with a smooth file.  9. Care  is  taken  to  see  that  the punched dots are not crossed, which  is  indicated by  the half of  the  punch dots left on the pieces.       Result   The required V‐ fitting is thus obtained, by following the stages, as described above.                                                              Figure F‐ E2: V‐Fitting    Docsity.com 17    2.3.5 Scriber or marking knife   It  is used for marking on timber.  It  is made of steel having one end pointed and the other end  formed into a sharp cutting edge.     2.3.6 Bevel   It  is used  for  laying‐out and checking angles. The blade of the bevel  is adjustable and may be  held in place by a thumb screw. After it is set to the desired angle, it can be used in much the same way  as a try‐square. A good way to set  it to the required angle  is to mark the angle on a surface and then  adjust the blade to fit the angle.     Figure 2.4: Compass and Divider    Figure 2.5: Scriber and Bevel    2.4 HOLDING TOOLS   2.4.1 Carpenter's vice   Figure 2.6 shows the carpenter's bench vice, used as a work holding device in a carpenter shop.  Its one jaw is fixed to the side of the table while the other is movable by means of a screw and a handle.  The Carpenter's vice jaws are lined with hard wooden' faces.       Figure 2.6: Carpenters vice        Figure 2.7: C‐clamp  2.4.2 C‐clamp   Figure 2.7 shows a C‐clamp, which is used for holding small works.     2.4.3 Bar cramp   Figure 2.8 shows a bar cramp.  It  is made of steel bar of T‐section, with malleable  iron  fittings  and a steel screw. It is used for holding wide works such as frames or tops.       Figure 2.8: bar cramp  Docsity.com 18    2.5 PLANING TOOLS   Planing is the operation used to produce flat surfaces on wood. A plane is a hand tool used for  this purpose. The cutting blade used in a plane is very similar to a chisel. The blade of a plane is fitted in  a wooden or metallic block, at an angle.    2.5.1 Jack plane   It  is  the most commonly used general purpose plane.  It  is about 35 cm  long. The cutting  iron  (blade) should have a cutting edge of slight curvature. It is used for quick removal of material on rough  work and is also used in oblique planning.     2.5.2 Smoothing plane   It is used for finishing work and hence, the blade should have a straight cutting edge. It is about  20 to 25 cm long. Being short, it can follow even the slight depressions in the stock, better than the jack  plane. It is used after using the jack plane.     2.5.3 Rebate plane   It  is used for making a rebate. A rebate  is a recess along the edge of a piece of wood, which  is  generally used for positioning glass in frames and doors.     2.5.4 Plough plane   It  is used to cut grooves, which are used to fix panels  in a door. Figure 2.9 shows the various  types of planes mentioned above.     Figure 2.9: Types of planes    2.6 CUTTING TOOLS   2.6.1 Saws   A  saw  is  used  to  cut wood  into  pieces.  There  are  different  types  of  saws,  designed  to  suit  different purposes. A saw is specified by the length of its toothed edge.   2.6.1.1 Cross‐cut or hand saw   It  is used  to cut across  the grains of  the stock. The  teeth are so set  that  the saw kerf will be  wider than the blade thickness. This allows the blade to move freely in the cut, without sticking.   Docsity.com 19     2.6.1.2 Rip saw   It  is used for cutting the stock along the grains. The cutting edge of this saw makes a steeper  angle, i.e., about 60° whereas that of crosscut saw makes an angle of 45° with the surface of the stock.     2.6.1.3 Tenon saw   It is used for cutting the stock either along or across the grains. It is used for cutting tenons and  in fine cabinet work. However, it is used for small and thin cuts. The blade of this saw is very thin and so  it is stiffened with a thick back steel strip. Hence, this is sometimes called as back‐saw. In this, the teeth  are shaped like those of cross‐cut saw.     2.6.1.4 Compass saw   It has a narrow, longer and stronger tapering blade, which is used for heavy works (Fig. 1.13). It  is mostly used in radius cutting. The blade of this saw is fitted with an open type wooden handle.         Figure 2.10: Types of saws  2.6.2 Chisels  Chisels are used  for  cutting and  shaping wood accurately. Wood  chisels are made  in  various  blade widths,  ranging  from 3  to 50 mm. They  are also made  in different blade  lengths. Most of  the  wood chisels are made into tang type, having a steel shank which fits inside the handle. These are made  of forged steel or tool steel blades.                        Figure 2.11: Parts of chisel       Docsity.com 22                         a. Mallet                             b. Pincer      c. Claw hammer               d. Bradawl                  e. Wood rasp file       f. Screw driver              Figure 2.14:  Miscellaneous tools    2.9 WOOD JOINTS  There are many kinds of  joints used  to connect wood stock. Each  joint has a definite use and  requires  lay  in‐out, cutting  them  together. The strength of  the  joint depends upon amount of contact  area. If a particular joint does not have much contact area, then it must be reinforced with nails, screws  or dowels. The figure 2.15 shows some commonly used wood joints.             a. Butt       b. Dowell    c. Dado                               d. Rabbet      e. Lap                      f. Mortise and tenon           g. Miter     Figure 2.15:  Common wood joints    2.9.1 Lap joints  In lap joints, an equal amount of wood is removed from each piece, as shown in figure 2.16. Lap  joints are easy to  layout, using a try‐square and a marking gauge. Follow the procedure suggested  for  sawing and removing the waste stock. If the joint is found to be too tight, it is better to reduce the width  of  the mating piece,  instead of  trimming  the shoulder of  the  joint. This  type of  joint  is used  for small  boxes to large pieces of furniture.  Docsity.com 23      Figure 2.16: Lap joints    2.9.2 Mortise and Tenon Joints  It  is  used  in  the  construction  of  quality  furniture.  It  results  in  a  strong  joint  and  requires  considerable skill to make it. The following are the stages involved in the work.  a. Mark the mortise and tenon layouts.  b. Cut the mortise first by drilling series of holes within the  layout  line, chiseling out the waste stock  and trimming the corners and sides.  c. Prepare the tenon by cutting and chiseling.  d. Check the tenon size against the mortise that has been prepared and adjust it if necessary.    Figure 2.17: Mortise and  Tenon joints    2.9.3 Bridle joint  This is the reverse of mortise and tenon joint in form. The marking‐out of the joint is the same as  for mortise and tenon joint. This joint is used where the members are of square or near square section  and unsuitable for mortise and tenon joint.        Figure 2.18:  Bridle joint    Docsity.com 24    2.10 SAFE PRACTICE   The following are some of the safe and correct work practices in carpentry shop, with respect to  the tools used  1. Tools that are not being used should always be kept at their proper places.  2. Make sure that your hands are not in front of sharp edged tools while you are using them.  3. Use only sharp tools. A dull tool requires excessive pressure, causing the tool to slip.  4. Wooden pieces with nails, should never be allowed to remain on the floor.  5. Be careful when you are using your thumb as a guide in cross‐cutting and ripping.  6. Test the sharpness of the cutting edge of chisel on wood or paper, but not on your hand.  7. Never chisel towards any part of the body.  8. Do not use chisels where nails are present. Do not use chisel as a screw driver.  9. Do not use a saw with a loose handle.  10. Always use triangular file for sharpening the teeth.  11. Do not use a saw on metallic substances.  12. Do not use mallet to strike nails.  13. Do not use plane at the places, where a nail is driven in the wood.    Docsity.com 27    ME101 Workshop Practice I   Carpentry  Exercise 3  Mortise and Tenon joint Aim   To make a mortise and tenon joint as shown in Fig. 1.34b, from the given reaper of size 50 x 35 x 250   mm.   Tools required  Carpenter's vice, steel rule, jack plane, try‐square, marking gauge, 25 111m firmer chisel, 6 mm mortise  chisel, cross‐cut saw, tenon saw, scriber and mallet.   Sequence of operations   1. The given reaper is checked to ensure its correct size.   2. The reaper is firmly clamped in the carpenter's vice and one of its faces are planed by the jack plane  and checked for straightness.   3. The adjacent face is then planed and the faces are checked for squareness with the try‐square.   4. Marking gauge is set and lines are drawn at 30 and 45 mm, to mark the thickness and width of the  model respectively.   5. The excess material is first chiseled out with the firmer chisel and then planed to correct size.   6. The mating dimensions of the parts X and Yare then marked using the scale and marking gauge.   7. Using the cross‐cut saw, the portions to be removed in part Y (tenon) is cut, followed by chiseling.   8. The material to be removed in part X (mortise) is carried out by using the mortise   and firmer chisels.   9. The parts X and Yare separated by cross‐cutting with the tenon saw    10. The ends of both the parts are chiseled to exact lengths.   11. Finish chiseling is done wherever needed so that, the parts can be fitted to obtain a near tight joint.     Result     The mortise and tenon joint is thus made by following the above sequence of operations.                          Figure C‐E 3:  Mortise and Tenon joint    Docsity.com 28    Chapter 3  WELDING      3.1  INTRODUCTION  Welding  is  the  process  of  joining  similar metals  by  the  application  of  heat, with  or without  application of pressure or  filler metal,  in  such  a way  that  the  joint  is  equivalent  in  composition  and  characteristics of the metals joined. In the beginning, welding was mainly used for repairing all kinds of  worn or damaged parts. Now,  it  is  extensively used  in manufacturing  industry,  construction  industry  (construction of  ships,  tanks,  locomotives and automobiles) and maintenance work,  replacing  riveting  and bolting, to a greater extent.   The various welding processes are:  1. Electric arc welding,  2. Gas welding  3. Thermal welding  4. Electrical Resistance welding and  5. Friction welding  However, only electric arc welding process is discussed in the subject point of view.   3.2 ELECTRIC ARC WELDING   Arc welding is the welding process, in which heat is generated by an electric arc struck between  an electrode and  the work piece. Electric arc  is  luminous electrical discharge between  two electrodes  through ionized gas.         Figure 3.1: Arc welding set up.    Any arc welding method is based on an electric circuit consisting of the following parts:   a. Power supply (AC or DC);  b. Welding electrode;  c. Work piece;  d. Welding leads (electric cables) connecting the electrode and work piece to the power supply.  Electric  arc  between  the  electrode  and  work  piece  closes  the  electric  circuit.  The  arc  temperature may reach 10000°F (5500°C), which is sufficient for fusion the work piece edges and joining  them.   When a  long  joint  is required the arc  is moved along the  joint  line. The  front edge of the weld  pool melts the welded surfaces when the rear edge of the weld pool solidifies forming the joint.   Transformers, motor  generators  and  rectifiers’  sets  are used  as  arc welding machines.  These  machines supply high electric currents at low voltage and an electrode is used to produce the necessary  arc. The electrode serves as the filler rod and the arc melts the surface so that, the metals to be joined  are actually fixed together. Sizes of welding machines are rated according to their approximate amperage capacity at 60%  duty  cycle,  such  as  150,200,250,300,400,500  and  600  amperes.  This  amperage  is  the  rated  current  output at the working terminal.  Docsity.com 29    3.2.1 Transformers  The  transformers  type of welding machine produces A.C  current and  is  considered  to be  the  least expensive. It takes power directly from power supply line and transforms it to the voltage required  for welding. Transformers are available in single phase and three phases in the market.  3.2.2 Motor generators  These are D.C generators sets, in which electric motor and alternator are mounted on the same  shaft  to produce D.C power as pert  the  requirement  for welding. These are designed  to produce D.C  current in either straight or reversed polarity. The polarity selected for welding depends upon the kind  of electrode used and the material to be welded.  3.2.3 Rectifiers  These are essentially transformers, containing an electrical device which changes A.C into D.C by  virtue of which the operator can use both types of power (A.C or D.C, but only one at a time).In addition  to the welding machine, certain accessories are needed for carrying out the welding work.  3.2.4 Welding cables   Two welding  cables  are  required, one  from machine  to  the  electrode holder  and  the other,  from the machine to the ground clamp. Flexible cables are usually preferred because of the case of using  and coiling the cables. Cables are specified by their current carrying capacity, say 300 A, 400 A, etc.  3.2.5 Electrodes                  Filler rods are used in arc welding are called electrodes. These are made of metallic wire called  core wire, having approximately  the  same  composition as  the metal  to be welded. These are  coated  uniformly with a protective coating called flux. While fluxing an electrode; about 20mm of length is left  at one end for holding  it with the electrode holder.  It helps  in transmitting full current from electrode  holder to the front end of the electrode coating. Flux acts as an  insulator of electricity. Figure.4 shows  the various parts of an electrode.      Figure 3.2: Parts of an electrode  In general, electrodes are classified into five main groups; mild steel, carbon steel, special alloy  steel, cast  iron and non‐ferrous. The greatest range of arc welding  is done with electrodes  in the mild  steel group.  Various constituents  like titanium oxide, potassium oxide, cellulose,  iron or manganese, Ferro‐ silicates, carbonates, gums, clays, asbestos, etc., are used as coatings on electrodes. While welding, the  coating or flux vaporizes and provides a gaseous shield to prevent atmospheric attack.  The size of electrode is measured and designated by the diameter of the core wire in SWG and  length, apart from the brand and code names; indicating the purpose for which there are most suitable.  Electrodes may be classified on the basis of thickness of the coated flux. As      1.  Dust coated or light coated  2.  Semi or medium coated and  3.  Heavily coated or shielded  Electrodes are also classified on the basis of materials, as  1.  Metallic and  2.  Non‐metallic or carbon   Metallic arc electrodes are further sub‐divided into  1.  Ferrous metal arc electrode (mild steel, low/medium/high carbon steel, cast iron, stainless steel, etc )   2.  Non‐ferrous metal arc electrodes (copper, brass, bronze, aluminum, etc).   In case of non‐metallic arc electrodes, mainly carbon and graphite are used to make the electrodes.  Docsity.com 32            momentarily broken arc quickly.  If the electrode sticks to the work, quickly bend it back and forth,           pulling at the same time. Make sure to keep the shield in front of the face, when the electrode is           freed from sticking.  d) As soon as the arc  is struck, move the electrode along, slowly  from  left to right, keeping at 15º to  25º from vertical and in the direction of welding.  Strike and withdraw               Touch and withdraw                                                                     Figure 3.9:  striking an arc    3.4.3 Weaving  A  steady, uniform motion of  the  electrode produces  a  satisfactory bead. However,  a      slight  weaving or oscillating motion is preferred, as this keeps the metal molten a little longer and allows the  gas  to  escape,  bringing  the  slag  to  the  surface.  Weaving  also  produces  a  wider  bead  with  better  penetration.    3.5 TYPES OF JOINTS              Welds are made at the junction of the various pieces that make up the weldment. The junctions  of parts, or joints, are defined as the location where two or more numbers are to be joined. Parts being  joined to produce the weldment may be  in the form of rolled plate, sheet, pipes, castings, forgings, or  billets. The five basic types of joints are listed below.                                          Figure 3.10:  Types of welding joints.      A butt joint is used to join two members aligned in the same plane (fig. 3.10, view A). This joint is  frequently  used  in  plate,  sheet metal,  and  pipe work.  A  joint  of  this  type may  be  either  square  or  grooved.   Docsity.com 33    Corner and tee  joints are used to  join two members  located at right angles to each other (fig.  3.10, views B and C). In cross section, the corner joint forms an L‐shape, and the tee joint has the shape  of the letter T. Various joint designs of both types have uses in many types of metal structures.  A  lap joint, as the name  implies, is made by  lapping one piece of metal over another (fig. 3.10,  view D). This is one of the strongest types of joints available; however, for maximum joint efficiency, you  should overlap  the metals  a minimum of  three  times  the  thickness of  the  thinnest member  you  are  joining. Lap joints are commonly used with torch brazing and spot welding applications.  An edge  joint  is used to  join the edges of two or more members  lying  in the same plane.  In most  cases, one of the members is flanged, as shown in figure 3.10, view E. While this type of joint has some  applications in plate work, it is more frequently used in sheet metal work.  An edge joint should only be  used for joining metals 1/4 inch or less in thickness that are not subjected to heavy loads.    3.6 WELDING POSITIONS   Depending upon  the  location of  the welding  joints, appropriate position of  the electrode and  hand movement is selected. The figure shows different welding positions.     Figure 3.11:  Welding positions  3.6.1 Flat position welding            In this position, the welding is performed from the upper side of the joint, and the face of the weld  is  approximately  horizontal.  Flat  welding  is  the  preferred  term;  however,  the  same  position  is  sometimes called down hand.     3.6.2 Horizontal position welding              In  this position, welding  is performed on  the upper side of an approximately horizontal surface  and against an approximately vertical surface.    3.6.3 Vertical position welding            In this position, the axis of the weld is approximately vertical as shown in figure.  3.6.4 Overhead position welding  In this welding position, the welding is performed from the underside of a joint.    3.7  ADVANTAGES & DISADVANTAGES OF ARC WELDING  Advantages  1.  Welding process is simple.  2.  Equipment is portable and the cost is fairly low.  3.  All the engineering metals can be welded because of the availability of a wide variety of electrodes.  Disadvantages   1.  Mechanized welding is not possible because of limited length of the electrode.  2.  Number of electrodes may have to be used while welding long joints.   3.  A defect (slag inclusion or insufficient penetration) may occur at the place where welding is restarted       with a fresh electrode.  Docsity.com 34    3.8 SAFE PRACTICE           Always weld  in a well ventilated place. Fumes given off from welding are unpleasant and  in some  cases may be injurious, particularly from galvanized or zinc coated parts.  1. Do not weld around combustible or inflammable materials, where sparks may cause a fire.  2. Never weld containers, which have been used for storing gasoline, oil or similar materials, without  first having them thoroughly cleaned.  3. Check  the welding machine  to make  sure  that  it  is properly grounded and  that all  leads properly  insulated.  4. Never  look at the arc with the naked eye. The arc can burn your eyes severely. Always use a  face  shield while welding.  5. Prevent welding cables from coming in contact with hot metal, water, oil, or grease. Avoid dragging  the cables around sharp corners.  6. Ensure proper insulation of the cables and check for openings.  7. Always wear the safety hand gloves, apron and leather shoes.  8. Always turn off the machine when leaving the work.  9. Apply eye drops after welding is over for the day, to relieve the strain on the eyes.  10. While welding, stand on dry footing and keep the body insulated from the electrode, any other parts  of the electrode holder and the work.      Docsity.com 37    ME101 Workshop Practice I   Carpentry  Exercise 3  Corner  joint Aim    To make a corner joint, using the given mild steel pieces and by arc welding.  Material used   Two mild steel pieces of 100X40X6 mm.  Tools and equipment used   Arc welding machine, Mild steel electrodes, Electrode holder, Ground clamp, flat nose Tong, Face shield,  Apron, Hand gloves, Metallic work Table, Bench vice, Rough flat file, Try square, Steel rule, Wire brush,  Ball peen hammer, Chipping hammer, Chisel and Grinding machine.  Sketch Figure 3.14:  Corner joint  Operations to be carried out  1. Cleaning the work pieces  2. tack welding  3. full welding  4. cooling  5. chipping  6. finishing  Procedure  1. Take the two mild steel pieces of given dimensions and clean the surfaces thoroughly from rust, dust  particles, oil and grease.  2. Remove the sharp corners and burrs by filing or grinding and prepare the work pieces.    3. The work pieces are positioned on the welding table such that, the L shape is formed.   4. The electrode is fitted in to the electrode holder and the welding current is set to a proper value.  5. The ground clamp is fastened to the welding table.  6. Wearing the apron, hand gloves, using the face shield and holding the pieces the arc is struck and  the work pieces are tack‐welded at both the ends.  7. The alignment of the corner joint is checked and the tack‐welded pieces are reset, if required.  8. Welding is then carried out throughout the length.  9. Remove the slag, spatters and clean the joint.        Result        The Corner joint is thus made, using the tools and equipment as mentioned above.              Docsity.com 38    ME101 Workshop Practice I   Carpentry  Exercise 4  T‐ joint Aim   To make a T‐ joint, using the given mild steel pieces and by arc welding.  Material used   Two mild steel pieces of 100X40X6 mm.  Tools and equipment used   Arc welding machine, Mild steel electrodes, Electrode holder, Ground clamp, flat nose Tong, Face shield,  Apron, Hand gloves, Metallic work Table, Bench vice, Rough flat file, Try square, Steel rule, Wire brush,  Ball peen hammer, Chipping hammer, Chisel and Grinding machine.   Sketch  Figure 3.15:  T‐joint      Operations to be carried out  1. Cleaning the work pieces  2. tack welding  3. full welding  4. cooling  5. chipping  6. finishing  Procedure  1. Take the two mild steel pieces of given dimensions and clean the surfaces thoroughly from rust, dust  particles, oil and grease.  2. Remove the sharp corners and burrs by filing or grinding and prepare the work pieces.    3. The work pieces are positioned on the welding table such that, the T shape is formed.   4. The electrode is fitted in to the electrode holder and the welding current is set to a proper value.  5. The ground clamp is fastened to the welding table.  6. Wearing the apron, hand gloves, using the face shield and holding the pieces the arc is struck and  the work pieces are tack‐welded at both the ends.  7. The alignment of the T joint is checked and the tack‐welded pieces are reset, if required.  8. Welding is then carried out throughout the length of the T joint as shown in the figure.  9. Remove the slag, spatters and clean the joint.      Result         The Tee joint is thus made, using the tools and equipment as mentioned above.    Docsity.com 39    Chapter 4  MACHINE SHOP      4.1 INTRODUCTION  In a machine shop, metals are cut to shape on different machine tools. A lathe is used to cut and  shape  the metal by  revolving  the work against a  cutting  tool. The work  is clamped either  in a  chuck,  fitted on to the lathe spindle or in‐between the centers. The cutting tool is fixed in a tool post, mounted  on a movable carriage that  is positioned on the  lathe bed. The cutting tool can be fed on to the work,  either  lengthwise or cross‐wise. While turning, the chuck rotates  in counter‐clockwise direction, when  viewed from the tail stock end.      4.2 PRINCIPAL PARTS OF A LATHE  Figure 4.1 shows a center lathe, indicating the main parts. The name is due to the fact that work  pieces are held by the centers.   Figure 4.1:  Parts of a center lathe  4.2.1 Bed  It  is  an  essential  part  of  a  lathe, which must  be  strong  and  rigid.  It  carries  all  parts  of  the  machine  and  resists  the  cutting  forces.  The  carriage  and  the  tail  stock move  along  the  guide ways  provided on the bed. It is usually made of cast iron.    4.2.2 Head stock                 It contains either a cone pulley or gearings to provide the necessary range of speeds and feeds.  It contains the main spindle, to which the work is held and rotated.    4.2.3 Tail stock                  It is used to support the right hand end of a long work piece. It may be clamped in any position  along the  lathe bed. The tail stock spindle has an  internal Morse taper to receive the dead center that  supports the work. Drills, reamers, taps may also be  fitted  into the spindle,  for performing operations  such as drilling, reaming and tapping.    4.2.4 Carriage or Saddle                 It  is used  to control  the movement of  the  cutting  tool. The  carriage assembly  consists of  the  longitudinal slide, cross slide and the compound slide and apron. The cross slide moves across the length  of the bed and perpendicular to the axis of the spindle. This movement is used for facing and to provide  the necessary depth of cut while turning. The apron, which is bolted to the saddle, is on the front of the  lathe and contains the longitudinal and cross slide controls.    4.2.5 Compound Rest                It supports the tool post. By swiveling the compound rest on the cross slide, short tapers may be  turned to any desired angles.  Docsity.com 42    tools are 18 percent tungsten, 4 percent chromium and 1 percent vanadium.5 to 10 percent cobalt  is  also added to improve the heat resisting properties of the tool.  Carbide tipped tools fixed in tool holders, are mostly used in production shops.    4.7 TOOL GEOMETRY  A single point cutting tool used on lathe may be considered as a simple wedge. Figure 4.8 shows  the common turning tools used for different operations. Figure 6.9 shows the basic angles of a simple  turning tool. Figure 4.8: Common turning tools                             Figure 4.9: Tool geometry    4.8 LATHE OPERATIONS  4.8.1 Turning  Cylindrical shapes, both external and internal, are produced by turning operation. Turning is the  process in which the material is removed by a traversing cutting tool, from the surface of a rotating work  piece. The operation used for machining internal surfaces is often called the boring operation in which a  hole previously drilled is enlarged.  For turning long work, first it should be faced and center drilled at one end and then supported  by means of the tail‐stock centre.    4.8.2 Boring                Boring is enlarging a hole and  is used when correct size drill  is not available. However, it should  be noted that boring cannot make a hole.     4.8.3 Facing              Facing  is a machining operation, performed to make the end surface of the work piece, flat and  perpendicular to the axis of rotation. For this, the work piece may be held in a chuck and rotated about  the  lathe  axis. A  facing  tool  is  fed perpendicular  to  the  axis of  the  lathe. The  tool  is  slightly  inclined  towards the end of the work piece.    4.8.4 Taper Turning  A  taper  is defined as  the uniform change  in  the diameter of a work piece, measured along  its  length.  It  is  expressed  as  a  ratio of  the difference  in diameters  to  the  length.  It  is  also  expressed  in  degrees of half the included (taper) angle.  Taper turning refers to the production of a conical surface, on the work piece on a lathe.  Short steep tapers may be cut on a  lathe by swiveling the compound rest to the required angle. Here,  the cutting tool is fed by means of the compound slide feed handle. The work piece is rotated in a chuck  or face plate or between centers.     Docsity.com 43    4.8.5 Drilling   Holes that are axially located in cylindrical parts are produced by drilling operation, using a twist  drill. For  this,  the work piece  is  rotated  in a chuck or  face plate. The  tail stock spindle has a standard  taper. The drill bit is fitted into the tail stock spindle directly or through drill chuck. The tail stock is then  moved over the bed and clamped on it near the work. When the job rotates, the drill bit is fed into the  work by turning the tail stock hand wheel.    4.8.6 Knurling  It is the process of embossing a diamond shaped regular pattern on the surface of a work piece  using a  special knurling  tool. This  tool consists of a  set of hardened  steel  rollers  in a holder with  the  teeth cut on their surface in a definite pattern. The tool is held rigidly on the tool post and the rollers are  pressed against the revolving work piece to squeeze the metal against the multiple cutting edges. The  purpose of knurling is to provide an effective gripping surface on a work piece to prevent it from slipping  when operated by hand.    4.8.7 Chamfering  It is the operation of beveling the extreme end of a work piece. Chamfer  is provided for better  look, to enable nut to pass freely on threaded work piece, to remove burrs and protect the end of the  work piece from being damaged.     4.8.8 Threading  Threading  is nothing but cutting helical groove on a work piece. Threads may be cut either on  the  internal or external  cylindrical  surfaces. A  specially  shaped  cutting  tool,  known  as  thread  cutting  tool,  is used for this purpose. Thread cutting  in a  lathe  is performed by traversing the cutting tool at a  definite rate, in proportion to the rate at which the work revolves.                                                                   Figure 4.10: Operations of Lathe  Docsity.com 44    4.9 SAFETY PRECAUTIONS    1. Always wear eye protection ‐ preferably industrial quality safety glasses with side‐shields. The lathe  can throw off sharp, hot metal chips at considerable speed as well as spin off spirals of metal that  can be quite hazardous. Don't take chances with your eyes.   2. Wear short sleeve shirts, loose sleeves can catch on rotating work and quickly pull your hand or arm  into harm's way.   3. Wear shoes  ‐ preferably  leather work shoes  ‐  to protect your  feet  from sharp metal chips on  the  shop floor and from tools and chunks of metal that may get dropped.   4. Remove wrist watches, necklaces, chains and other jewelry. Tie back long hair so it can't get caught  in the rotating work. Think about what happens to your face if your hair gets entangled.   5. Always double check to make sure your work  is securely clamped  in the chuck or between centers  before starting the lathe. Start the lathe at low speed and increase the speed gradually.   6. Get  in  the habit of  removing  the chuck key  immediately after use. Some users  recommend never  removing  your  hand  from  the  chuck  key when  it  is  in  the  chuck.  The  chuck  key  can  be  a  lethal  projectile if the lathe is started with the chuck key in the chuck.   7. Keep your fingers clear of the rotating work and cutting tools. This sounds obvious, but  I am often  tempted to break away metal spirals as they form at the cutting tool.   8. Avoid reaching over the spinning chuck. For  filing operations, hold the tang end of the file  in your  left hand so that your hand and arm are not above the spinning chuck.   9. Never use a file with a bare tang ‐ the tang could be forced back into your wrist or palm.                           Docsity.com 47    ME101 Workshop Practice I   Machine shop  Exercise 3  Shoulder  turning Aim     To obtain required diameters on a cylindrical work piece with the given dimensions.  Tools & Equipment   Lathe machine, Mild steel bar,  right hand cutting tool, box key or tool post key, chuck key, steel  rule,  outside calipers or vernier calipers.  Sketch Figure 4.13:  Shoulder Turning  Procedure   1. The given work piece is held in the 3‐jawchuck of the lathe machine and tightened firmly with chuck  key.  2. Right hand  single point cutting  tool  is  taken  tightened  firmly with  the help of box key  in  the  tool  post.  3. Machine  is switched on and the tool post  is swiveled and the cutting point  is adjusted such that  it  positioned approximately for facing operation then the tool is fed into the work piece and the tool  post is given the transverse movement by rotating the hand wheel of the cross slide.   4. With this facing is completed and the tool post is swiveled and cutting point is made parallel to the  axis of work piece.  5. Depth of cut  is given by cross slide to the tool post and the side hand wheel  is rotated to give the  longitudinal movement for the tool post and job is turned to the required length and diameters.   6. After completion of the  job  it  is  inspected  for the dimensions obtained with the help of steel rule  and outside caliper or vernier caliper.  Precautions  1. Work piece should be held firmly.  2. In rough turning operation do not over feed the tool, as it may damage the cutting point of the tool.  3. Exercise over hung of  tool  should be avoided  as  it  results  in  chatter and  causes  rough machined  surface.   4. It is important to ensure that during facing operation the cutting is performed from center point to  the outer diameter of the work piece.    Result     The job is thus made according to the given dimensions.            Docsity.com References Workshop manual by P. Kannaiah & K. L. Narayana www.technologystudent.com www.wikipedia.org www.mewelding.com 48 Docsity.com