Exame Final versão A Complementos de Tecnologia Mecânica Mestrado em engenharia Mecânica 1º Semestre do ano letivo 2015/2016 Duração: 1h30m 13 de Janeiro, 11h30 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. Estabeleça a correspondência correta entre as tecnologias de ligação e o estado dos materiais na zona de ligação. a) Soldadura por fricção 1- Sólido/sólido b) Brasagem 2- Líquido/líquido c) Soldadura Laser 3- Líquido/sólido d) Soldadura por roletes 2. Quais são os requisitos de uma fonte de calor para soldadura por arco elétrico? a) Temperatura máxima acima de 1300ºC b) A menor dimensão possível c) A maior eficiência possível d) Sempre quimicamente inerte 3. O que distingue a brasagem forte da brasagem fraca a) O tipo de junta b) A temperatura de fusão do material de adição c) O tipo de chanfro d) No primeiro caso só funde o material de adição enquanto no segundo funde o material de adição e o de base. 4. O que é soldadura automática? a) É o processo no qual toda operação é controlada automaticamente. b) É o processo utilizado para unir matérias por meio de soldadura. c) É a soldadura com equipamento que executa toda operação sob observação e controle do operador. d) É a utilização de um sistema robotizado para soldar. 5. Quais das seguintes opções não é uma técnica de escorvamento do arco no processo TIG? a) Curto-Circuito b) Alta frequência c) Decapagem Catódica d) toca-levanta 1
6. Quais das seguintes opções não é uma opção para gás de proteção no processo TIG a) Árgon b) Hélio c) Árgon + Hélio d) Oxigénio + Dióxido de Carbono 7. Qual das opções de corrente origina mais calor no elétrodo de Tungsténio? a) Corrente alternada. b) Corrente contínua com elétrodo positivo. c) Corrente contínua com elétrodo negativo. d) O calor gerado no elétrodo não depende do tipo de corrente usado. 8. Qual das seguintes opções não é uma vantagem do processo TIG. a) Processo limpo b) Boas Competências do soldador c) Fácil automatização d) Baixos níveis de hidrogénio 9. Que parâmetros influenciam a produtividade em soldadura MIG/MAG a) Velocidade de alimentação do fio b) Modo de transferência do metal c) Velocidade de soldadura d) Intensidade de corrente de soldadura 10. Para soldar ao teto uma chapa de 10mm de espessura com o processo MIG/MAG escolheria um procedimento de soldadura que originasse a) Baixa entrega térmica b) Alta entrega térmica c) Modo de transferência por curto circuito d) Baixa velocidade de soldadura e elevada intensidade de corrente 11. Em soldadura MIG/MAG é possível obter transferência em spray quando se usam os seguintes gases de proteção. a) Ar + 1% O 2 b) Ar + 2% O 2 c) Ar + 10% CO 2 d) CO 2 12. A utilização de uma corrente pulsada pode ter vantagens quando é usada em: a) Soldadura por elétrodo revestido b) Soldadura MAG (100% CO 2) c) Soldadura MIG/MAG d) Soldadura TIG 13. No que respeita à densidade de energia, diga qual é por ordem decrescente qual a sequência ou sequências que estão corretas: a) Laser > Feixe de Eletrões > oxigás b) Laser > soldadura por arco-elétrico > oxigás c) Feixe de eletrões > soldadura por arco-elétrico > oxigás d) Soldadura por arco-elétrico > feixe de eletrões > oxigás 2
14. Qual dos gases ou misturas gasosas são normalmente usados na soldadura por Plasma? a) Misturas de árgon e hélio b) Misturas de árgon e oxigénio c) Misturas de árgon e hidrogénio d) Dióxido de carbono 15. Na soldadura por arco Submerso (SAS) os consumíveis são os seguintes: a) Fluxo b) Gás de proteção c) Fio-elétrodo d) Vareta 16. No processo SAS pode ser usado: a) Na posição vertical b) Na posição ao baixo c) Em todas as posições de soldadura d) Na soldadura de aços de baixa liga 17. Indique quais dos seguintes são processos de soldadura por resistência: a) Soldadura por pontos b) Soldadura por Roletes c) Soldadura por faíscamento d) Soldadura por Bossas 18. Indique quais dos seguintes são parâmetros de soldadura por resistência: a) Tempo b) Força Aplicada c) Corrente d) Material a ligar 19. O material mais comum para elétrodos em soldadura por resistência: a) Aço inox b) Cobre c) Titânio d) Grafite 20. Quais são as características de emissão laser? a) Monocromático, coerente e colimado b) Policromático, coerente e colimado c) Monocromático e colimado d) Monocromático e coerente 21. A escolha de comprimento de onda para uma determinada aplicação em soldadura laser depende de: a) Absorção do feixe laser pelo material b) Módulo de Young do material c) Densidade do material d) Tensão de cedência do material 22. Que processo de soldadura é realizado em vácuo? a) Soldadura laser b) Soldadura por feixe de eletrões c) Soldadura por plasma d) Soldadura por difusão 3
23. Para soldar uma espessura de 10mm em alumínio prefere usar feixe de eletrões a laser porque: a) Obtêm uma razão penetração/largura maior b) A produtividade é mais elevada c) O feixe de eletrões penetra melhor no alumínio do que o feixe laser d) É mais barato 24. Quais são os objetivos do fluxo em brasagem e soldobrasagem a) Proteger o elétrodo da oxidação b) Melhorar a molhabilidade c) Baixar a temperatura da liga de brasagem/soldobrasagem d) Proteger a superfície da junta durante a aplicação 25. Em quais dos seguintes processos de soldadura se deve utilizar pressão a) Soldadura laser b) Soldadura por fricção c) Soldadura por plasma d) Soldadura por resistência 26. Escolha a(s) opção(ões) correta(s). Em Soldadura por Fricção Linear: a) A soldadura é efetuada através de uma ferramenta não-consumível (pino e base) com movimento rotativo que promove o aquecimento e ligação dos materiais b) A soldadura é efetuada através do efeito combinado de pressão com o movimento rotativo ou linear das peças, os quais promovem o aquecimento e a ligação dos materiais c) A soldadura é efetuada através do efeito combinado de pressão com a passagem de uma corrente elétrica pelas peças, as quais são aquecidas por efeito de joule, promovendo a ligação dos materiais. d) A soldadura é efetuada através do efeito combinado de pressão com uma fonte de calor externa, os quais promovem o aquecimento e a ligação dos materiais. 27. Em qual dos seguintes processos de soldadura as peças a ligar são mantidas em contacto e em rotação ou movimento linear relativo, sendo aplicada pressão axial quando a temperatura desejada é obtida? a) Soldadura por pressão b) Soldadura por fricção c) Soldadura por ultra-sons d) Soldadura por fricção linear 28. A soldadura por fricção linear apresenta as seguintes características: a) É um processo de soldadura que exige a sua aplicação por operadores especializados e certificados. b) É um processo inovador de baixa entrega calorífica, ideal na soldadura de todos os materiais metálicos. c) A energia calorífica é gerada por atrito nas interfaces de contacto entre a ferramenta de soldadura e os componentes a soldar. d) Não existem consumíveis. 29. Em quais dos seguintes processos no estado sólido é aplicado calor proveniente de fontes externas. a) Soldadura por difusão b) Soldadura por forjamento c) Soldadura por ultra-sons d) Soldadura por fricção linear 4
30. Qual das seguintes não é uma vantagem da soldadura laser? a) Cordão e ZAC estreitos b) Elevada precisão c) Não há desgaste da ferramenta d) Requer Investimento baixo 31. Que efeito tem o teor em carbono na soldadura de aço inoxidável austenítico? a) O carbono origina aumento de resistência logo o aço endurece excessivamente nos arrefecimentos rápidos. b) O carbono não cria problemas na soldadura c) O carbono e o crómio criam um composto que precipita nos limites do grão d) O carbono e o crómio formam compostos que enfraquecem o aço devido a retirar o manganês da solução sólida 32. Qual ou quais são os principais objetivos do pré-aquecimento em soldadura? a) Para aumentar o rendimento do processo de soldadura b) Para aumentar a velocidade de arrefecimento c) Para minimizar as tensões residuais d) Para reduzir a suscetibilidade à fissuração a quente 33. É necessário fazer uma reparação em campo numa tubagem em aço carbono manganês para transporte de gás com 30 mm de espessura e 1000mm de diâmetro que apresenta uma fissura num dos cordões de soldadura conforme Figura abaixo. Que processo de soldadura escolheria: a) Soldadura por elétrodo revestido com elétrodo básico b) Soldadura por arco submerso c) Soldadura TIG d) Soldadura por elétrodo revestido com elétrodo rutílico 34. Neste mesmo caso quais os fatores que poderão ter levado à ocorrência da fissura a) Tensões residuais b) Elevada percentagem de enxofre e fosforo no aço c) A presença de hidrogénio na junta ao soldar d) Uma velocidade de arrefecimento baixa da soldadura 35. Indique quatro medidas que consideraria para evitar este tipo de fissuração na execução da reparação a) b) c) d) 5
36. Classifique as seguintes frases como verdadeiras (V) ou falsas (F): a) O adesivo é um produto não-metálico que permite a limpeza das superfícies a ligar. b) O substrato tem que passar por um tratamento superficial para melhorar as suas propriedades mecânicas. c) Aconselha-se a obter arestas suaves para minimizar a concentração de tensão em juntas adesivas. d) A ligação por adesivos é normalmente substituída por outros métodos de ligação devido à baixa durabilidade que lhe está associada. 37. Escolha a(s) opção(ões) correta(s), de modo a que a seguinte frase fique verdadeira: A tecnologia dos adesivos é um método de ligação que a) permite a redução do peso, evita a corrosão e confere um bom isolamento térmico. b) não necessita da preparação das superfícies a ligar. c) impossibilita ligar materiais diferentes. d) pode ser conjugada com outros métodos de ligação, como a soldadura. 38. 3. Escolha a(s) opção(ões) correta(s). O que é a cura? a) Um processo de limpeza das superfícies, onde se confere uma melhor aderência entre as superfícies e o adesivo. b) Um processo pelo qual o adesivo passa para facilitar a aplicação do adesivo na junta. c) Um processo que é feito após a assemblagem do componente, no qual se obtém a máxima resistência da junta. d) Um processo de seleção do adesivo, tendo em conta os materiais a ligar. 39. Escolha a(s) opção(ões) correta(s). As vantagens da utilização de adesivos são: a) Baixo nível de concentração de tensões na junta; b) As juntas são geralmente retificadas após projeto; c) Ideal para assemblagens em que uma boa condutividade elétrica é desejável; d) O calor necessário ao processo de junção não afeta os materiais aderentes. 40. Dos processos indicados qual ou quais são aplicados para dar forma aos plásticos a) Extrusão b) Sopro c) Injeção d) Termoenformação 41. A extrusora tem a (s) seguinte(s) funções: a) Fundir o polímero b) Misturar e homogeneizar o polímero c) Empurrar o material sob pressão até à fieira d) Produzir peças de secção variável 42. O carbono Equivalente a) Dá informação sobre influência dos elementos de liga na temperabilidade do aço b) É um número fictício c) Pode ser determinado por ensaios d) Depende da velocidade de arrefecimento 6
43. Quais são os quatro principais problemas de soldabilidade que podem ocorrer em ligas de alumínio a) b) c) d) 44. Em radiografia industrial usa-se: a) O fenómeno de absorção de radiação ionizante pela matéria b) A magnetização da peça c) O fenómeno de indução de correntes eddy d) O fenómeno da capilaridade 45. Para detetar defeitos sub superficiais num cordão de soldadura em aço inoxidável austenitico que processo(s) poderia escolher a) Líquidos penetrantes b) Partículas magnéticas c) Radiografia d) Ultrasons 46. Indique quatro processos de fundição a) b) c) d) 47. A microestrutura de uma peça obtida por fundição convencional é caracterizada por várias zonas, nomeadamente: a) Uma zona equiaxial junto às paredes da moldação devido ao arrefecimento rápido, seguida de uma zona colunar na direção do gradiente térmico. b) Uma zona equiaxial junto às paredes da moldação devido ao arrefecimento lento, seguida de uma zona colunar na direção perpendicular ao gradiente térmico. c) Uma zona colunar junto às paredes da moldação devido ao arrefecimento rápido seguida de uma zona equiaxial devido ao gradiente térmico. d) 2 zonas equiaxiais devido ao rápido arrefecimento em toda a peça, sendo a estrutura mais grosseira no interior devido à presença de impurezas. 48. Considerando os diversos processos de moldação aplicados na tecnologia de fundição de peças metálicas, é possível afirmar o seguinte: a) Todos os processos de moldação destrutíveis, ou não-permanentes, permitem a sua utilização uma só vez, sendo necessariamente destruídos na fase de desmoldação. b) No fabrico de grandes séries de peças com elevado rigor dimensional e qualidade superficial são utilizadas moldações permanentes. c) A moldação em areia seca tem mais resistência mecânica e permite uma melhor permeabilidade aos gases que a moldação em areia verde d) Nenhuma das alíneas anteriores está correta 49. Num processo básico de fundição com moldações permanentes, o enchimento é efetuado através: a) Pressão externa b) Gravidade c) Gravidade e pressão externa d) Nenhuma das alíneas anteriores está correta 7
50. Escolha a(s) opção(ões) correta(s). Nas máquinas de injeção de câmara fria e camara quente a) Uma parte da moldação é estacionária e a outra move-se b) Ambas as partes da moldação são estacionárias c) Ambas as partes da moldação movem-se d) Nenhuma das alíneas anteriores está correta 8
Grupo II Análise Quantitativa (5.0 valores) Considere que é necessário fabricar 1500 caixas para guardar sistemas de controlo elétrico, com a forma indicada na figura. Para o efeito recorre-se ao processo de soldadura TIG. Para a construção das caixas utilizaram-se chapas de um aço inoxidável austenítico, cuja composição é a dada na tabela seguinte : C (%) Mn (%) Cr (%) Ni (%) Nb (%) Si (%) P (%) S (%) 0.2 2.0 17.0 13.0 2.5 0.5 0.02 0.015 1. (2 val.) Quais os problemas de soldabilidade suscetíveis de ocorrer na junta soldada, no caso prático 2. A empresa fabrica ainda caixas semelhantes à indicada na figura mas com espessuras de 4mm. Para isso é necessário realizar soldaduras utilizando material de adição. a) (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, considerando uma taxa de diluição de 20%. Justifique a sua resposta com base nos benefícios associados ao material de adição selecionado, em comparação com os restantes materiais de adição disponíveis b) (1 val.) Existiria alguma forma de poder soldar com o material de adição C? Justifique a sua resposta Composição C(%) Si(%) Mn(%) Cr(%) Ni(%) Nb(%) Mo(%) Metal A 0.1 0.3 1.7 24 22 0 0 Metal B 0.05 0.3 2.5 25 17 0 4 Metal C 0.02 0.5 1.5 30 10 2.5 0 9
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