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Exame Final versão A Complementos de Tecnologia MecânicaMestrado em engenharia Mecânica 1º Semestre do ano lectivo 2014/2015Duração: 1h305 de Janeiro, 8h

Grupo I – Perguntas múltipla escolha (15Valores)

NOTA IMPORTANTE: Nas perguntas seguintes, selecione de entre as 4 respostas apresentadas, quais as corretas. Tenha em consideração que o número de respostas corretas pode variar entre 0 e 4.Critério de Avaliação: +0.075 valores por cada alínea correta e -0.075 por cada alínea incorreta

1. Indique quatro fatores que diferenciam a brasagem da ligação mecânica:

a)

b)

c)

d)

2. Indique o estado físico dos materiais envolvidos nos processos de soldadura seguintes:

Material Base Material de adição

Soldadura por fusão

Brasagem

3. Os tipos de energia que se utilizam em soldadura são:

a) Arco elétrico, chama

b) Elétrica, mecânica e química

c) Resistência, arco elétrico, chama e radiação

d) Oxigás, explosão, fricção

4. Indique as expressões verdadeiras e falsas (CA – corrente alterna, CC – corrente contínua).

a) O arco elétrico é menos estável quando se usa corrente CA relativamente à CC

b) Existe um maior risco de sopro magnético quando se utiliza corrente CA comparativamente à CC.

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c) O modo de transferência de metal é mais instável quando se usa corrente CA comparativamente à CC.

d) A entrega térmica é maior quando se utiliza corrente CA do que com CC.

5. O que é a soldadura por arco elétrico?

a) É o grupo de processos de soldadura que produz a união de metais pelo arrefecimento destes por meio de um arco elétrico com ou sem aplicação de pressão e com ou sem o uso do metal adição

b) É o grupo de processos de soldadura que produz a união de metais pelo aquecimento destes por meio de um arco elétrico com ou sem aplicação de pressão e com ou sem o uso do metal de adição

c) É a soldadura executada em uma junta topo a topo em forma de arco

d) É a ligação entre materiais obtida através da fusão dos seus bordos

6. Indique o tipo de proteção utilizado nos seguintes processos de soldadura.

a) TIG (GTAW) ________________________________________________

b) Elétrodo revestido (MMAW) ____________________________________

c) Fios Fluxados (FCAW) ________________________________________

d) Arco Submerso (SAS) ________________________________________

7. Indique o tipo de consumível utilizado nos seguintes processos de soldadura.

a) TIG (GTAW) ________________________________________________

b) Elétrodo revestido (MMAW) ____________________________________

c) Fios Fluxados (FCAW) ________________________________________

d) Arco Submerso (SAS) ________________________________________

8. Quais das seguintes medidas de segurança ajudam a evitar o efeito da radiação do arco eléctrico

a) Utilizar uma máscara de soldadura

b) Utilizar luvas

c) Utilizar extractor de fumos

d) Usar roupa não inflamável

9. Indique quais as afirmações verdadeiras e quais as afirmações falsas

a) No processo de soldadura SER o escorvamento deve ser feito por curto-circuito.

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b) No processo de soldadura MIG/MAG o escorvamento é feito por alta Frequência

c) No processo de soldadura Plasma o escorvamento tanto pode ser feito por curto-circuito, como por alta frequência.

d) No processo de soldadura TIG o escorvamento deve ser feito por curto-circuito

10. Qual das sequências abaixo representa os processos de soldadura organizados por ordem decrescente de densidade de energia?

a) Soldadura por pontos; soldadura laser, soldadura por feixe de eletrões; soldadura oxigás

b) Soldadura por feixe de eletrões, soldadura laser; soldadura por pontos; soldadura oxigás

c) Soldadura por arco elétrico; soldadura laser; soldadura por pontos; soldadura oxigás

d) Soldadura laser; Soldadura por arco elétrico

11. Quais das alternativas seguintes são verdadeiras?

a) Uma das funções do revestimento do elétrodo é aumentar o nível de hidrogénio contido na soldadura.

b) Uma das funções físicas dos revestimentos do elétrodo é fornecer gases para a formação da atmosfera protetora.

c) Uma das funções elétricas do revestimento do elétrodo é de isolamento elétrico.

d) No processo manual com elétrodo revestido o elétrodo fornece o metal de adição.

12. Preencha, indicando verdadeiro (V) e falso (F) as opções indicadas no quadro seguinte, referentes à proteção gasosa a utilizar no processo MIG/MAG:

Gás

Material Argon Argon + CO2 CO2 Argon + O2

Aço inoxidável

Alumínio

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Aço baixa liga e micro ligado

13. Qual o tipo de característica estática (V/I) do equipamento de soldadura que promove o efeito de auto-regulação do cumprimento do arco.

a) Tombante

b) Horizontal

c) Vertical

d) Oblíqua

14. O que é taxa de deposição?

a) É a taxa paga ao metal depositado por unidade de tempo.

b) É taxa de material removida de uma soldadura.

c) É o peso do material depositado por unidade de tempo.

d) É o peso do material por intervalo de tempo.

15. No processo TIG o elétrodo deve estar ligado:

a) Ao polo positivo

b) Ao polo negativo

c) À placa

d) Ao fio de alimentação

16. A soldadura por arco submerso (SAS) é usada em:

a) Chapas espessas em cordões ao baixo

b) Chapas finas

c) Chapas espessas na posição vertical

d) Juntas sobrepostas

17. Os parâmetros de soldadura que têm que ser selecionados antes de se começar a soldar com o processo de Soldadura por arco submerso são:

a) Stick out, ou extensão do fio fora do bico de contacto

b) Velocidade de soldadura

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c) Binário fio/fluxo

d) Diâmetro do fio

18. Indique o processo de soldadura mais conveniente tendo em vista os fatores custo e qualidade na execução de cordões circulares com penetração total de tubos de aço carbono de 450mm de diâmetro e espessura de 10mm, supondo uma produção em larga escala.

a) Soldadura por arco submerso

b) Soldadura com elétrodo revestido

c) Soldadura TIG

d) Soldadura MIG/MAG

19. A taxa de diluição varia, entre outros fatores, com o processo de soldadura utilizado, indique as afirmações verdadeiras:

a) Em brasagem a taxa de diluição é 0%

b) Em processos de soldadura autogenos a taxa de diluição é de 100%

c) Em soldadura no estado sólido a diluição é 0%

d) A taxa de diluição corresponde à relação entre quantidade de material base fundido e o material total fundido.

20. Indique quatro fatores que influenciam a suscetibilidade da fissuração a frio nos aços:

a)

b)

c)

d)

21. Nos aços inoxidáveis austeníticos que problemas de soldabilidade podem ocorrer?

a) Fissuração a frio

b) Fissuração a quente

c) Formação de fase

d) Sensitização

22. O arrancamento lamelar que pode ocorrer em juntas soldadas caracteriza-se por:

a) Ocorrer essencialmente em aços com elevada ductilidade no sentido da espessura

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b) Ocorrer na ZAC de peças finas laminadas, sujeitas a esforços perpendiculares à direcção de laminagem.

c) Ocorrem na Zona de fusão de peças de elevada espessura e que foram laminadas, apresentando baixa ductilidade no sentido da espessura e sujeitas a esforços perpendiculares à direcção de laminagem.

d) Ocorrer em todos os tipos de aços, desse que os componentes de juntas soldadas tenham a forma de “T”.

23. Indique quatro medidas que tomaria para minimizar o risco de fissuração a quente num aço de baixa liga

a)

b)

c)

24. Em soldadura laser, quando comparando soldadura por condução e soldadura por keyhole quais afirmações são corretas:

a) A intensidade utilizada é a mesma mas a velocidade é diferente

b) A qualidade da soldadura obtida é diferente

c) A temperatura atingida durante a soldadura é a mesma

d) O “coupling” do feixe é maior em keyhole do que em condução

25. Comparando soldadura por feixe de eletrões com soldadura laser utilizando a mesma intensidade, mesmo tempo de interação e mesmo diâmetro de feixe para a soldadura de uma chapa de 4 mm de Alumínio quais opções estão corretas:

a) A penetração obtida é a mesma

b) A velocidade de soldadura do feixe de eletrões é superior

c) O problema de refletividade só irá afetar a soldadura laser

d) As soldaduras obtidas são iguais

26. Para soldadura Hibrida qual ou quais estão corretas:

a) O laser é o principal responsável pela penetração, enquanto o arco adiciona o material de adição

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b) O laser e o arco não necessitam de partilhar o mesmo banho de fusão

c) Não apresenta nenhuma vantagem visto o arco tornar o processo mais lento

d) É apenas utilizado na soldadura de chapas finas

27. Quais das seguintes afirmações não se aplicam a Soldadura por Fricção Linear:

a) O calor produzido está relacionado com mecanismos de fricção

b) A ferramenta utilizada é consumível

c) O calor libertado é influenciado pela velocidade de rotação

d) As ferramentas desenvolvidas promovem um fluxo descendente do material para consolidar a soldadura.

28. Quais dos seguintes processos são considerados processos no estado sólido:

a) Soldadura por explosão

b) Soldadura por resistência

c) Soldadura por difusão

d) Soldadura por fricção

29. Os diferentes processos de soldadura no estado sólido têm as seguintes características em comum:

a) Utilização de ferramentas não-consumíveis

b) Existência de três zonas metalúrgicas distintas

c) Ligação por difusão

d) Fontes externas de calor.

30. A brasagem caracteriza-se por:

a) Utilizar ligantes com temperatura de fusão superior à dos componentes a ligar

b) A ligação é afetada por efeitos de difusão e reações metalúrgicas nas superfícies dos componentes a ligar

c) Os ligantes têm de molhar a superfície

d) A ligação dos componentes é permanente

31. Os fundamentos da brasagem fraca são:

a) Os materiais ligantes têm uma temperatura de fusão abaixo dos 450C

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b) A configuração mecânica da junta dos componentes a ligar pode melhorar a força de ligação

c) A ligação entre os componentes deve-se à força de adesão nas interfaces dos componentes.

d) O processo ocorre acima da temperatura de fusão dos componentes a ligar.

32. A brasagem :

a) É vantajosa para ligações complexas

b) Não consegue ligar não-metais a metais

c) As juntas requerem pouco ou nenhum acabamento

d) Origina má distribuição de calor e tensões

33. Na soldadura por oxigásl:

a) Não se utiliza material de adição

b) As superfícies do material a ligar são fundidas por chama

c) Este processo não utiliza pressão

d) O processo utiliza dois gases, o oxigénio e o acetileno.

34. A soldadura por oxi-acetileno caracteriza-se por:

a) Poder apresentar três tipos de chama

b) A chama redutora caracteriza-se por utilizar ter um excedente de oxigénio.

c) A chama redutora é usualmente utilizada para soldar aços.

d) A chama pode atingir os 3300C.

35. Na soldadura por oxigás verifica-se que :

a) Os fluxos são utilizados para prevenir a oxidação do material base

b) O equipamento de protecção é composto por óculos de protecção

c) A ignição da chama deve ser realizada com o oxigénio primeiro, abrindo o gás combustível depois.

d) Ao desligar o processo a alimentação do gás combustível é fechada em primeiro lugar.

36. Indique quatro processos de soldadura por resistência:

a)

b)

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c)

d)

37. Indique quais os principais parâmetros da soldadura por resistência:

a) Tempo

b) Força aplicada

c) Corrente

d) Material a ligar

38. As seguintes afirmações são verdadeiras para soldadura por resistência:

a) A fusão é realizada na interface com maior resistência

b) O arrefecimento sob força não traz nenhum benefício

c) Para o mesmo material, a espessura dos materiais a ligar não influência os parâmetros do processo

d) Na variante de projeção, as bossas apresentam menor resistência que o resto do material.

39. Indique quatro vantagens e quatro desvantagens da ligação por adesivos comparativamente à ligação soldada

Vantagens

a)

b)

c)

d)

Desvantagens

a)

b)

c)

d)

40. Dentro das moldações destrutíveis verifica-se que a qualidade, a complexidade e o custo aumentam da seguinte forma:

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a) Fundição por cera perdida; “Shell molding” e areia verde

b) Fundição em areia verde; shell molding” e fundição por cera perdida

c) Fundição por “shell molding”; areia verde e cera perdida

d) Todas apresentam o mesmo nível de qualidade

41. A moldação em cera perdida apresenta as seguintes desvantagens:

a) É um processo laborioso e dispendioso

b) É um processo geralmente utilizado em grandes séries

c) Existe a necessidade de um controlar muito rigorosamente todas as fases de fabrico, dado que um erro dimensional inicial se transmite a todas as fases seguintes.

d) Aplica-se a peças de grandes dimensões

42. A fundição em moldações permanentes metálicas não é aconselhada para a enformação dos seguintes materiais:

a) Aços

b) Ligas de alumínio e magnésio

c) Cobre, zinco e suas ligas

d) Todos os metais

43. Os materiais plásticos apresentam as seguintes características:

a) São bons isolantes térmicos e elétricos

b) Apresentam temperaturas de processamento baixas

c) Apresentam Maior resistência à corrosão por oxidação que os metais

d) São leves

44. O processo de extrusão permite produzir:

a) Peças de plástico de elevada complexidade geométrica

b) Peças com secção transversal constante ou variável

b) Chapas e perfis de plástico

d) Peças de lego

45. Caso necessite de realizar uma avaliação por ensaios não destrutivos de uma soldadura de alumínio de 3 mm de espessura, que técnicas poderia utilizar:

a) Ultrasons

b) Inspeção visual

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c) Partículas magnéticas

d) Radiografia

46. A radiografia industrial permite detetar com maior clareza que os ultrasons convencionais, os seguintes tipos de defeitos:

a) Porosidade

b) Inclusões de escória

c) Fissuras

d) Colagens

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Grupo II – Análise Quantitativa (5.0 valores)

Uma empresa pretende construir permutadores de calor, para o efeito é necessário fabricar tubagens, e efetuar soldaduras com a configuração representada na seguinte figura:

Notas: Espessura das tubagens: 15mmNível de qualidade ElevadoAs soldaduras (com penetração total) são realizadas com elétrodos revestidos básicos (secos a 250ºC )

As tubagens são feitas no aço Ck45, com a seguinte composição:

C(%) Nb(%) Mn (%) Si(%) S (%) Cr (%) Mo (%)

0.45 - 0.30 ≤0.04 ≤0.01 - -

Responda às seguintes questões:

a) (2val) Discuta a susceptibilidade de ocorrência dos problemas metalúrgicos que conhece, no caso prático em estudo. J u s t i f i q u e detalhadamente a sua resposta.

b) (2val) Analise a necessidade de realizar um pré–aquecimento da junta,

calculando a temperatura de pré-aquecimento, justificando os cálculos efetuados.

Considere que a soldadura foi realizada com os seguintes parâmetros: I = 180 A; V= 15 V; v =1.5 mm/s; η=65%. Justifique

b) (1val) Considere que a mesma empresa tem também de soldar o mesmo tipo componentes, mas as tubagens têm agora 5mm de espessura. O processo escolhido neste caso foi TIG utilizando os mesmos parâmetros de soldadura. Neste caso necessitaria de pré-aquecimento? Justifique a resposta?

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Valores Críticos de Dureza e Escala de CeqDepósito sobre

chapaTopo Canto

Nív

el d

e H

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géni

o

Processos e Consumíveis

Supe

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Con

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o

Cas

os e

spec

iais

Elev

ado

Soldadura por eléctrodo revestido SERSoldadura por arco submerso (SAS) (fluxo básico)Soldadura com fios fluxados (SFF) (fluxo básico)

A350

A350*

A350

A350 220* 300*

A350

A350 300* 300

*

Méd

io

SER com eléctrodos secos a 250ºCSAS SFF C

400B

375*B375

B375 250*

A350*

B375

C400

A350

A350*

Bai

xo

SER com eléctrodos secos a 350ºCSAS e SFFMIG/MAG com fio sujo D

450C

400*C400

C400 300*

B375*

C400

D450*

B375*

B375*

Mui

to B

aixo SER com eléctrodos secos a 450ºC

SASMIG/MAG com fio limpoTIG 500

D450*

D450

D450

A350*

C400*

D450* 500*

C400*

C400*

Notas: Os valores de dureza marcados com (*) são estimativos. As letras (as mais claras representam valores estimativos) referem-se às quatro escalas de Carbono

Equivalente (Ceq) nas figuras seguintes e permitem a selecção da escala correcta.

Procedimento de cálculo da Espessura Combinada (Ec) :Onde : ti – corresponde à espessura da estrutura de índice i, adjacente ao cordão de soldadura.

Nota 1: Nas juntas topo-a-topo, t1 é a espessura média num comprimento de 75mm (a partir do centro do cordão)

Nota 2: A espessura combinada (Ec) para cordões de canto iguais e directamente oposto em juntas em T é dada por :

T3=0

Ec=t 1+t 2+t 3

Ec=12 (t1+t2+t3)

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Espessura combinada (mm)

(a) Temperatura mínima de pré-aquecimento local (ºC)

5156Mo%V%Cr%Ni%Cu%Mn%C%Cequ