Grupo I Caso Prático (9.0 valores)

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Therezinha Caiado Vieira
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1 este 6 de Novembro de 2007 omlementos de ecnologia Mecânica Mestrado em Engenharia Mecânica Professor Pedro Vilaça Semestre do ano lectivo 2007/2008 uração: h30 Gruo I aso Prático (9.0 valores) Uma emresa de gestão de gases ara alicação industrial, retende construir uma conduta ara armazenamento de azoto líquido, com a configuração reresentada, na seguinte figura: onsiderando que a falha deste comonente reresenta uma séria ameaça à segurança das essoas, o nível de qualidade exigido à construção soldada é considerado elevado. O número total de comonentes a construir é 4, sendo 2 ara serviço e 2 ara substituição dos restantes em caso de eventual falha. Em termos de dimensões, ambos os tubos têm uma esessura de 0mm, com o diâmetro dos tubos na zona de soldadura igual a 200mm, e o comrimento dos dois comonentes, aós acolamento, de cerca de 3m. Por limitações de esaço na oficina, a construção soldada será realizada no exterior. mbos os comonentes são feitos em aço k45, com a seguinte comosição: omosição (%) Nb Mn Si S r Ni Mo otovelo e Vaso de Pressão (k45)

2 Gruo I (ontinuação) aso Prático. (0.5 valores) aracterize o caso rático de acordo com os seguintes termos: Série a roduzir; Nível de resonsabilidade; Local de realização da soldadura; Materiais envolvidos; Geometria e esessuras das eças; cessibilidade da junta. 2. (4.0 valores) nalise comarativamente a otencialidade de utilização dos seguintes rocessos de soldadura, ara o cordão de soldadura a realizar neste caso rático. a) Soldadura or Fios Fluxados (indicando o tio de material de adição) b) Soldadura IG (indicando com ou sem material de adição) c) Soldadura or rco Submerso (indicando o tio de binário: fio/fluxo) d) Soldadura or Fricção onvencional xissimétrica 3. (.5 valor) escreva o rocesso de soldadura que resultou do anterior estudo de alicabilidade, indicando os seus fundamentos, rinciais arâmetros, vantagens, desvantagens, camo de alicação e variantes. 4. (3.0 valores) a) iscuta a suscetibilidade de ocorrência dos roblemas metalúrgicos que conhece, no caso rático em estudo. Justifique detalhadamente a sua resosta, tendo em conta todas as condições em que os cordões foram realizados. b) Para os casos de maior suscetibilidade de ocorrerem, refira ainda como rocederia ara evitar, ou elo menos diminuir, a referida suscetibilidade de ocorrência. 2

3 Gruo II Perguntas iversas (5.0 valores) NO IMPORNE: Nas erguntas seguintes, seleccione de entre as 4 resostas aresentadas, quais as correctas. enha em consideração, que o número de resostas correctas ode variar entre 0 e 4. ritério de valiação: valores or cada alínea correcta e or cada alínea incorrecta. (.0 valores) 2. (.0 valores) No âmbito dos rocessos de soldadura no estado sólido, ocorrem os seguintes fenómenos e mecanismos de ligação: a) Ligações com elevada quantidade de camadas com inter-difusão nas suerfícies em contacto, devido às elevadas forças alicadas a frio b) Rebarba em abundância que imossibilita a utilização das eças soldadas c) Imossibilidade na ligação de eças com temeratura de fusão muito diferentes d) enas a alínea a) está correcta 3. (.0 valores) No arco eléctrico a maior queda de otencial eléctrico (tensão) verifica-se: a) Na mancha anódica e na coluna de arco b) Na mancha catódica e na coluna de arco c) Na mancha anódica e na mancha catódica d) Na coluna do arco 4. (.0 valores) 5. (.0 valores) Porque é que na soldadura MIG/MG convencional não é ossível soldar em corrente contínua com olaridade directa? a) Por não ser ossível realizar o escorvamento or curto-circuito b) evido a existir uma camada suerficial nos materiais base que dificulta a soldadura c) evido ao nível de radiação emitido na gama de frequências dos ultra-violeta ser muito intenso, ondo em erigo a saúde dos oeradores d) evido à dificuldade em estabilizar a forma de transferência do material do eléctrodo ara o banho de fusão 3

4 Gruo III nálise Quantitativa (6.0 valores) onsiderando o caso rático descrito no Gruo I, nomeadamente no que reseita à configuração esquemática da junta e comosição química dos materiais utilizados ara ambos os elementos do comonente a fabricar (dados físicos do material: temeratura de fusão, 3 f 50, c J / mm ), e que a soldadura foi realizada com um rocesso de Soldadura or Fios Fluxados (SFF), com os seguintes arâmetros: ensão: V = 7.4 V Intensidade:..I = 230 Velocidade de soldadura. vs = 3.0 mm/s Rendimento :... = 75 % Fios fluxados básicos, armazenados em estufa a 250, alicados numa junta too-a-too com enetração total Resonda às seguintes questões: a) (.5 valores) nalise a necessidade de realizar um ré aquecimento da junta, calculando a temeratura de ré-aquecimento, justificando os cálculos efectuados. b) (.5 valores) onsiderando a temeratura de ré aquecimento determinada na questão anterior, determine a extensão da Zona fectada elo alor, considerando como temeratura crítica de transformação de carácter metalúrgico no material de base a temeratura do tratamento de revenido ( 420 ) c) (.5 valores) etermine a extensão da Zona fectada elo alor, nas mesmas condições da alínea b) mas agora considerando como temeratura de ré-aquecimento a temeratura inicial de d) (.5 valores) onsiderando os resultados das alíneas b) e c), diga qual a influência da temeratura de ré-aquecimento na extensão da Zona fectada elo alor em materiais. Quais as razões de realizar um ré-aquecimento em materiais com um elevado nível de carbono equivalente? 4

5 Muito aixo aixo Médio Elevado Nível de Hidrogénio Suerfície contínua Suerfície irregular Normal esalinhado Penetração arcial Penetração total Prearação de junta normal Prearação de junta maquinada onstrangimento elevado asos eseciais Formulário e Elementos de oio: Exressão do nível de arbono Equivalente: eq Mn r Mo V 6 5 Ni u 5 eterminação da escala de arbono Equivalente: eósito sobre chaa Valores ríticos de ureza e Escala de eq oo anto e em Processos e onsumíveis Soldadura or eléctrodo revestido (SER) Soldadura or arco submerso (SS) Soldadura com fios fluxados (SFF) com Fluxo (ou Revestimento) ásico * 220* 300* 300* 300* SER, SS e SFF com eléctrodos secos a * * 375 * SER, SS e SFF com eléctrodos secos a MIG/MG com fio sujo * 450* SER, SS e SFF com eléctrodos secos a 450 MIG/MG com fio limo * * 450* 500* Onde : n E c t i i t i corresonde à esessura da estrutura de índice i, adjacente ao cordão de soldadura. n corresonde ao número de eças adjacentes ao cordão de soldadura. Nas juntas too-a-too, t é a esessura média num comrimento de 75mm (a artir do centro do cordão): Juntas em e em L, com um só cordão: Para cordões de canto iguais e directamente oostos em juntas em é dada or: E c t t2 t3 2 5

6 6 Esessura combinada (mm) (a) emeratura mínima de ré-aquecimento local () Exressão emírica de determinação de asectos metalúrgicos resultantes do ciclo térmico em soldadura or fusão de aços de baixa liga: mm Y t mm J c mm J E v P E E Y t c s f / / ;

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