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Exame Final versão A Complementos de Tecnologia Mecânica

Mestrado em engenharia Mecânica 1º Semestre do ano lectivo 2014/2015

Duração: 1h3024 de Janeiro, 11:30h

Grupo I – Perguntas múltipla escolha (15Valores)

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

1. Quais são as características de uma ligação hibridaa) Pode envolver soldadura e ligação por adesivosb) Pode envolver ligação mecânica e ligação por adesivosc) É sempre realizada entre materiais de composição química diferented) É sempre realizada entre materiais de espessura diferente

2. Em que difere a soldadura por fusão da brasagema) As juntas brasadas são sempre sobrepostas enquanto para soldadura podem

ser de outros tiposb) O material de adição pode ter a forma de pasta em brasagem enquanto em

soldadura é em fioc) Em brasagem usam-se fluxos decapantes em soldadura nãod) Em brasagem o material base não funde em soldadura funde.

3. O que é soldabilidade?a) É a capacidade de deformação de uma material a ser soldado sobre pressão

controlada.b) É a capacidade de um material ser soldado sobre condições de fabricação

obrigatórias para uma estrutura especifica adequada e de apresentar desempenho satisfatório em serviço.

c) É o tipo de metal de adição utilizado para soldadura ou brazagem durante o processo de soldadura.

d) É o processo utilizado para unir materiais por meio de técnicas de soldadura

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4. O que é junta soldada?a) É a junta entre duas placas alinhadas aproximadamente entre dois planos.b) É a união obtida por soldadura de dois ou mais componentes.c) É a junta formada por dois componentes a soldar de tal maneira que as

superfícies fiquem no mesmo plano.d) Nenhuma das respostas anteriores.

5. O que é soldadura manual?a) É o processo no qual toda operação é executada é controlada manualmente.b) É o processo no qual toda operação é executada é controlada por máquinas

continuas.c) É a soldadura com equipamentos que controlam o avanço do metal de adição.d) É a deflexão de um arco elétrico de seu percurso normal devido às forças

magnéticas.

6. O que são “passes” ou “passagens” num cordão de soldadura?a) É a ordem pela qual as camadas de cordões multi-passe são depositadas em

relação à seção longitudinal de uma junta.b) É a ordem pela qual as camadas de cordões multi-passe são depositados em

relação à seção transversal de uma junta.c) É a soldadura com equipamento que executa toda a operação sob observação

e controle de um operador de soldadura.d) É a ordem pela qual são executadas os cordões de um equipamento.

7. Um arco de soldadura pode ser escorvado de várias maneiras, o essencial para se obter o escorvamento em qualquer técnica é:a) Aquecer fortemente o cátodo até garantir que se inicie uma emissão

independente de electrõesb) Manter sempre o ânodo o mais frio possívelc) Afiar sempre o eléctrodod) Ter um caudal de árgon suficiente

8. O que é polaridade direta?a) É tipo de ligação para soldadura com corrente alternada na qual os eletrões se

deslocam do elétrodo para a peça.b) É o tipo de ligação para soldadura com corrente contínua na qual os eletrões

se deslocam da peça para o elétrodo.c) É o tipo de ligação para soldadura com corrente contínua na qual os eletrões

se deslocam do elétrodo para peça.d) É o depósito efetuado com movimento lateral.

9. O que é soldadura autógena?a) É a soldadura por fusão sem a participação do metal de adição.b) É a soldadura por fusão sem a participação do metal de base.c) É a soldadura por fusão com a participação do metal de adição.d) É a soldadura por fusão com a participação do metal de base.

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10. O que é raiz do cordão?a) São pontos nos quais a parte inferior do cordão intercepta a superfície do

metal de base.b) É a parte da junta a ser soldada onde os bordos estão o mais próximo

possível.c) São pontos nos quais a parte posterior do cordão intercepta à superfície do

metal de base.d) É a primeira passagem do cordão de soldadura efetuada na junta

11. O que é velocidade de soldadura?a) É a forma como os soldadores avançam os elétrodos nos chanfros.b) É a velocidade de deslocamento do banho de fusão durante a soldadura.c) É o depósito efetuado com movimento lateral.d) É a distância mínima da raiz da junta à margem do cordão em ângulo

12. O que é banho de fusão?a) É a distância da raiz da junta a margem do cordão em ângulo.b) É o passe ou camada depositados em condições que permitam a modificação

estrutural do passe.c) É a zona de fusão a cada instante durante uma soldadura.d) É a parte líquida de um cordão antes da solidificação.

13. O que é processo de soldadura?a) É o processo utilizado para unir materiais pelo aquecimento destes a

temperatura adequada com ou sem aplicação de pressão e com ou sem a participação de metal de adição.

b) É quando o soldador demonstra habilidade para fazer o cordãoc) É à distância que a fusão atinge no metal de base ou passe anterior a partir da

superfície fundida durante a soldadura.d) É o processo de ligação de metais que envolve fusão.

14. O operador deve regular o débito de gás nos processosa) Soldadura por elétrodo revestidob) Soldadura MIG/MAGc) Soldadura TIGd) Soldadura oxiacetilénica

15. Nas operações de soldadura com gás de proteção é indicado o uso de regulador de pressão debitómetro para controle de pressão saída do gás utilizado.a) Falsa.b) Verdadeiro.c) Verdadeiro, principalmente em soldadura elétrodo revestidod) Só se aplica em operações de soldadura importantes

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16. Porque razão existe um limite máximo ao comprimento dos elétrodos usados no processo SER?a) Devido ao sobreaquecimento do revestimento, o que pode dar origem a

alterações das propriedades do próprio revestimentob) Devido à diferença máxima admissível para a taxa de fusão do elétrodo ao

início e no fimc) Devido às normas de classificação dos elétrodosd) Por razões ergonómicas

17. Em quais dos seguintes processos de soldadura se deve pressãoa) Soldadura laserb) Soldadura por fricçãoc) Soldadura por plasmad) Soldadura por difusão

18. Para soldar alumínio que gás de proteção deve usar a) Árgonb) Árgon e dióxido de carbonoc) Árgon e héliod) Árgon e oxigénio

19. Se necessitar de resistência ao impacto a baixa temperatura numa construção soldada por elétrodo revestido, escolhe que tipo de elétrodo (s):a) Rutíliob) Básicoc) Celulósicod) Oxidante

20. Refira 2 vantagens e 2 desvantagens do processo de soldadura por elétrodo revestido comparativamente ao processo MIG/MAGVantagensa)b)Desvantagensc)d)

21. Indique quais dos seguintes são consumíveis em soldadura TIGa) Gás inerteb) Gás ativoc) Elétrodosd) Varetas

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22. A soldadura TIG com corrente pulsada permite obter melhores resultados que a soldadura TIG com corrente continua em:a) Microsoldadurab) Cordões ao tetoc) Soldadura de chapas de espessura elevadad) Passes de raiz

23. Porque é que normalmente o fio consumível de aço para a soldadura MAG tem um revestimento a cobre:a) Para permitir uma maior resistência mecânica na junta soldadab) Para facilitar a passagem de corrente entre o tubo de contacto e o fioc) Para adicionar cobre no metal depositado como elemento liga com o objetivo

de melhorar a resistência à corrosãod) Para permitir uma melhor desoxidação do banho em fusão

24. A utilização do MAG pulsado/sinérgico tem as seguintes vantagens:a) A temperatura do banho em fusão é mais baixa, permitindo assim um melhor

controlo do mesmo na soldadura em posição.b) A produtividade aumenta quando comparada com MAG convencionalc) A penetração é mais profunda quando comparada com o processo MAG

convencional, para igual entrega térmica.d) Pode ser usado um consumível de maior diâmetro para soldar chapa fina.

25. Qual dos gases ou misturas gasosas podem ser usados na soldadura por Plasma?a) Misturas de árgon e héliob) Misturas de árgon e oxigénioc) Misturas de árgon e hidrogéniod) Dióxido de carbono

26. No processo MIG/MAG a desvantagem do modo de transferência por curto circuito é:a) A impossibilidade de soldar em posiçãob) O aparecimento mais fácil de inclusão de escóriasc) Os riscos de faltas de fusão (colagens) serem maioresd) A impossibilidade de soldar chapa fina

27. No processo SAS pode ser usado:a) Na posição verticalb) Na posição ao baixoc) Em todas as posições de soldadurad) Na soldadura de aços de baixa liga

28. Em soldadura por resistência por pontos gera-se o calor pela passagem da corrente através dea) Um intervalo entre as chapas a soldarb) Os elétrodos em cobrec) As peças metálicas a soldar

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d) Os elétrodos em aço29. Da seguinte lista quais são tipos de equipamentos laser?

a) Nd:YAGb) CO2c) Laser de Fibrasd) Laser de Discos

30. Quais os principais parâmetros em soldadura laser?a) Potênciab) Velocidade de soldadurac) Diâmetro do feixe laser sobre a juntad) Corrente

31. A soldadura por feixe de eletrões apresenta as seguintes características: a) Ser um processo de soldadura de elevada precisão. b) Ser um processo de elevada densidade de potência com elevada capacidade

de penetração quando realizado sob vácuo. c) A potência da radiação disponível para soldar ser superior à da soldadura

laser CO2. d) A radiação residual do processo (p.e. raios X) ser perigosa para os

operadores.

32. Para aumentar a temperatura de uma chama para brasagem oxiactilénica a) Aumenta-se o débito de oxigénio obtendo-se uma chama oxidante b) Aumenta-se o débito de acetileno obtendo-se uma chama redutorac) Aumentando o débito de ambos os gasesd) Reduzindo o diâmetro da chama

33. Em processos de brasagem:a) O metal de adição tem uma temperatura de fusão abaixo dos 450oCb) O metal de adição distribui-se entre superfícies próximas através de uma ação

capilarc) O processo pode ser realizado sem que o metal de adição molhe as

superfícies do material based) O processo é realizado abaixo da temperatura solidus dos materiais a ligar

34. Os passos básicos para garantir uma boa brasagem fraca são:a) Seleção do fluxo b) Design da juntac) Seleção da fonte de calord) Seleção do material de adição

35. Quais destes processos tem uma ativação termomecânica nos seus mecanismos de ligaçãoa) Soldadura por Fricção Linear b) Soldadura a frioc) Soldadura por explosão

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d) Soldadura por elétrodo revestido

36. Em soldadura por fricção linear:a) O calor é gerado por mecanismos de fricçãob) A principal função da base é promover um fluxo de material.c) O processo só pode ser realizado com um ângulo de ataque diferente de 0od) A força aplicada e a relação entre a velocidade de rotação e a velocidade de

avanço são os principais promotores de calor

37. Na soldadura por oxigás:a) O oxiacetileno é o gás menos utilizado.b) A chama de oxipropano é usualmente utilizada em brasagemc) O fluxo protege o metal fundido da oxidaçãod) O equipamento é usualmente versátil e barato.

38. No processo de oxicorte:a) O material oxidado é “soprado” da zona que está a ser fundidab) A tocha de corte é igual à tocha utilizada no processo de soldadurac) A temperatura de ignição do material tem de ser inferior à temperatura de

fusãod) Não existe preocupação com os gases produzidos durante o processo.

39. Na soldadura por resistência:a) Os elétrodos acumulam o calor à superfícieb) O calor necessário pode ser controlado pelo tempo que a corrente passac) O arrefecimento sobre pressão irá forjas o nuggetd) A zona de maior resistência encontra-se na interface entre elétrodo e

componente.

40. Quais das seguintes afirmações são verdadeiras para a soldadura por resistência:a) Na variante de soldadura por pontos, os equipamentos utilizando a versão de

multipontos são usualmente adotados em indústria.b) A soldadura de alumínio requer correntes altas e tempo de ciclo curtos.c) A soldadura de aços inox requer usualmente mais força que a soldadura de

aços carbonod) A variante de soldadura por roletes está limitada a juntas sobrepostas.

41. O que é Zona afetada pelo calor?a) É a região da junta soldada que envolve a zona que sofre fusão durante a

soldadura.b) É a região do metal que sofreu fusão durante a soldadura.c) É a região do metal que foi fundida durante a soldadura, mas cujas

propriedades mecânicas e microestrutura foi alterada devido à geração de calor.

d) É a região do metal que não foi fundida durante a soldadura, mas cujas propriedades mecânicas e microestrutura foi alterada devido à geração de calor.

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42. O que é penetração do cordão de soldadura?a) É a parte da junta a ser soldada na qual o metal em excesso foi fundido.b) É a distância que a fusão atinge no metal de base a partir da superfície das

peças a soldar durante a soldadura.c) É a utilização de elétrodo de diâmetro de 3mm para penetrar a raiz da junta de

uma chapa de aço.d) É a zona que liga o metal de base ao metal fundido.

43. Os problemas de fissuração a frio que podem ocorrer numa junta soldada caracterizam-se por: a) Ocorrerem a frio, na fase inicial de aquecimento do ciclo térmico de soldadura,

ou quando a estrutura soldada entra em serviço. b) Ocorre devido às tensões residuais resultantes do ciclo térmico de soldadura,

sempre que existe hidrogénio que entra no banho de fusão. c) Ocorre na zona fundida junto à linha de fusão e não a meio do cordão como

no caso da fissuração a quente. d) Apenas pode ocorrer em materiais (p.e. ferrosos) que formam estruturas duras

e frágeis na ZAC (p.e. martensite), como resultado do ciclo térmico de soldadura.

44. A taxa de arrefecimento durante o ciclo térmico de soldadura deve ser controlada para diminuir a suscetibilidade de ocorrência de problemas metalúrgicos em materiais ferrosos. Para tal: a) A taxa de arrefecimento deve ser aumentada para aumentar a produtividade. b) O controlo da taxa de arrefecimento faz-se apenas por via do controlo da

temperatura de pré-aquecimento. c) Elevadas entregas térmicas contribuem para aumentar a taxa de

arrefecimento. d) Para a mesma entrega térmica, a maior taxa de arrefecimento ocorre com

maiores espessuras.

45. Do ponto de vista tecnológico e metalúrgico, quais dos seguintes fatores deverão ser considerados para a determinação do pré-aquecimento dos aços C-Mn?a) Entrega térmicab) Carbono equivalentec) Espessura dos elementos da juntad) Teores de fósforo e de enxofre

46. O carbono Equivalentea) Dá informação sobre influência dos elementos de liga na temperabilidade do

açob) É um número fictícioc) Pode ser determinado por ensaios

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d) Depende da velocidade de arrefecimento

47. As fissuras ao centro do cordão que ocorrem durante a solidificação a quando da utilização do processo SAS são devidas a:a) Os cordões obtidos terem uma relação largura/penetração inadequada, um

coeficiente de forma inferior a 1b) Devido ao incremento de Mn no metal depositadoc) Devido a uma elevada velocidade de soldadurad) Uma escolha errada do índice de basicidade do fluxo que se utiliza na

execução dos cordões

48. O arrancamento lamelar que pode ocorrer em juntas soldadas caracteriza-se por: a) Ocorrer tipicamente em metais ferrosos com elevados níveis de impurezas ,

tais como S e P, obtidos por fundição vazada e placas laminadas. b) Ocorrem na ZAC de peças finas laminadas, sujeitas a esforços

perpendiculares à sua superfície e quando todas as restantes condições necessárias estão presentes.

c) Ocorrer tipicamente no momento mais quente do ciclo de soldadura. d) Ocorrer em ambos os componentes de juntas soldadas em forma de “T”.

49. O desempenho e fiabilidade estrutural de uma junta colada de elevada responsabilidade depende de muitos fatores, entre os quais: a) A seleção da resistência coesiva do adesivo não é a mais importante. b) A conceção geométrica da junta deve promover o alinhamento dos esforços

aplicados evitando que os adesivos fiquem sujeitos a distorções provocadas por esforços de corte.

c) A utilização de primários para facilitar a evaporação do solvente em colas de cura por perda de solvente.

d) É desejável a utilização de reforços devidamente afagados nas suas extremidades, tendo em vista aumentar a área de ligação.

50. Relativamente às juntas coladas é possível afirmar: a) Numa junta colada, ocorre uma ligação química de nível inter-atómico ou inter-

molecular, entre as superfícies dos corpos a ligar. b) Os solventes devem ser menos atraídos pela superfície dos corpos aderentes

que as moléculas de cola. c) A minimização dos esforços de clivagem e arrancamento é importante. d) As técnicas hoje existentes de ensaio não destrutivo utilizadas em construção

soldada, permitem já um controlo rigoroso e fiável da qualidade das ligações coladas.

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51. Indique e descreva as estruturas de fundição indicadas com as letras a); b) e c) na figura abaixo.

a) b)c)d) indique um fator que promova a

estrutura indicada em c)

52. O(s) processo(s) mais adequado(s) para produzir embalagens de plástico para gel de banho (ver figura) é (são):

a) O processo de injeçãob) O processo de injeção soproc) O processo de extrusão-sopro d) O processo de extrusão

53. Em fundição “os gitos de alimentação” são:a) Zonas da peça a eliminar após a solidificaçãob) Canais de enchimento da moldaçãoc) Canais de passagem de ard) Canais de alimentação da peça

54. Em fundição “os machos” definem:a) O contorno externo da peçab) O interior da peçac) Os gitos de alimentaçãod) Zonas funcionais da peça

55. A moldação por “Coquilha metálica” é caracterizada por:

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a) Areia com resina e modelo metálicob) Modelo metálico e molde de areiac) Molde metálicod) Modelo metálico, com modelo de cera

56. As técnicas de END por partículas magnéticas apresentam as seguintes características: a) Utilizar corrente elétrica na indução de campos magnéticos para deteção de

defeitos sub-superficiais e defeitos superficiais. b) A aplicação por via húmida permitir a análise de defeitos internos distantes da

superfície.c) As partículas magnéticas deverem permitir um bom contraste e ter uma forma

em agulha para identificarem a direção dos campos de fuga. d) Ter dificuldade na deteção de defeitos junto de arestas de pequeno raio de

concordância.

57. Em radiografia industrial usa-se:a) O fenómeno de absorção de radiação ionizante pela matériab) A magnetização da peçac) O fenómeno de indução de correntes eddyd) O fenómeno da capilaridade

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Grupo II – Análise Quantitativa (5.0 valores)

Uma empresa pretende fabricar 1000 volantes de inércia, com a forma indicada na figura. Para a produção dos mesmos é necessário realizar uma soldadura topo a topo, circular, numa espessura de 6 mm, utilizando-se o processo de soldadura com fios fluxados A composição dos materiais utilizados para o fabrico do volante está indicada na tabela abaixo.

C(%) Si(%) Mn(%) Cr(%) Ni(%) Nb(%) Mo(%)AISI 316N 0.08 1.0 2.0 17.0 11.6 - 2.5AISI 422 12Cr 0.25 1.5 1.0 20 1 - 0.75

Responda às seguintes questões:

1.(2.5val) 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

2. (2 val.) Utilize o diagrama de Shaeffler para determinar qual de entre os seguintes materiais de adição seria o mais aconselhável para a execução da referida junta. Justifique a resposta.

Composição

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

Metal A 0.05 3 3 14 10 0 1.5Metal B 0.1 3 2 19 6 1 2Metal C 0.2 4 8 16 16 0 0

Nota: Considere uma taxa de diluição de 25% e assuma que o banho de fusão tem cerca de 70% do aço AISI 422 e 30% do aço AISI 316N.

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3. (0.5 val) Imagine que só poderia soldar estes materiais com o material de adição C. O que teria de fazer nesta situação. Justifique a resposta.