Работа по металлу

РАБОТА ПО МЕТАЛЛУ

Angela Babin

Работа по металлу включает в себя литье, сварку, пайку твердым припоем, ковку, пайку мягким припоем, холодную формовку и обработку поверхности металла. Работа по металлу становится все более распространенной, так как художники в развивающихся странах также начинают использовать металл в качестве основного скульптурного материала. Так как художественное литье носит коммерческий характер, этот вид искусства также часто входит в учебные программы колледжей.

Опасные факторы и меры предосторожности

Литье и литейное производство
Художники либо отправляют работу на коммерческие литейные цеха, либо сами отливают металл в мастерских. Литье по выплавляемым моделям часто применяется для отливки небольших деталей. Обычно используются такие металлы и сплавы как бронза, алюминий, латунь, сплав олова со свинцом, железо и нержавеющая сталь. Золото, серебро и иногда платина используются для отливки мелких деталей, в частности в ювелирном деле.

Процесс литья по выплавляемым моделям включает следующие этапы:

1. изготовление позитивной формы
2. изготовление оболочковой формы
3. выгорание воска
4. плавление металла
5. ошлакование
6. заливка расплавленного металла в форму
7. удаление формы

Позитивная форма может изготавливаться прямо из воска, а также из гипса или других материалов; негативная форма делается в резине, и затем окончательная позитивная форма отливается из воска. Нагревание воска может вызвать опасность пожара, а перегревание ведет к разложению воска.

Форма обычно изготавливается нанесением огнеупорной смеси с содержанием кристаллического кремнезема, что создает риск силикоза. Смесь 50/50 гипса и 30-клеточного песка является безопасным заменителем. Формы также создаются с использованием песка и масла, формальдегидных и других смол в качестве вяжущего материала. Многие из этих смол токсичны при контакте с кожей и вдыхании, поэтому необходима защита кожи и вентиляция.

Восковая форма выгорает в обжиговой печи. Для удаления акролеина и других раздражающих продуктов разложения воска необходима местная вытяжная вентиляция.

Плавление металла обычно выполняется в газовой тигельной печи. Вытяжной колпак снаружи необходим для удаления оксида углерода паров металлов - цинка, меди, свинца, алюминия и т.д.

Тигель, содержащий расплавленный металл, затем удаляется из печи, шлак с поверхности убирается, и расплавленный металл заливается в формы (рис. 96.2). Куски металла весом до 80 фунтов обычно переносятся вручную; для более тяжелых кусков применяется подъемное оборудование. Вентиляция необходима при проведении операций ошлакования и заливки для удаления металлических испарений. Смоляные песочные формы при нагревании также могут выделять опасные продукты распада. Главная роль отводится защитным маскам предохраняющим от инфракрасного излучения и теплового воздействия, и личная защитная одежда, стойкая к тепловому воздействию и брызгам расплавленного металла. Цементные полы защищаются от брызг расплавленного металла слоем песка.

--------------------------------------------------------------------------------

Рис. 96.2     Разливка расплавленного металла в художественном литье

Ted Rickard

--------------------------------------------------------------------------------

Разбивание формы может привести к воздействию кремнезема. Необходимы локальная вытяжная вентиляция или защита органов дыхания. При варианте процесса литья по выплавляемым моделям, называемом выпариванием пенопласта, используются полистироловая или полиуретановая пена вместо воска, и пенопласт выпаривается во время разливки расплавленного металла. Это помогает освободить опасные продукты распада, в том числе цианид водорода из полиуретановой пены. Художники часто используют металлический лом различного происхождения. Эта практика может быть опасной из-за возможного присутствия красок с содержанием свинца и ртути и таких металлов, как кадмий, хром, никель и т.п.

Холодная формовка
Металл можно резать, сверлить и опиливать с помощью пил, сверл, ножниц и напильников. Металлические опилки могут раздражать кожу и глаза. Электроинструменты могут вызывать электрический шок. Неправильное обращение с ними может привести к несчастным случаям. Защитные очки нужны для защиты глаз от летящей стружки и опилок. Все электрооборудование должно правильно заземляться. Со всеми инструментами нужно аккуратно обращаться и правильно хранить. Во избежание несчастных случаев формуемый металл должен надежно закрепляться.

Ковка
При холодной ковке используются молотки, киянки, наковальни и т.п. При горячей ковке металл дополнительно нагревается. При ковке может создаваться большой шум, что может привести к потере слуха. Мелкие металлические осколки могут поранить кожу или глаза, если не предпринять соответствующие меры. При горячей ковке существует также опасность ожогов. Меры предосторожности включают использование исправного инструмента, защиту глаз, регулярную очистку, надлежащую рабочую одежду, изоляцию рабочего участка и ношение берушей и защитных резиновых колец.

При горячей ковке сжигается газ, кокс или другое топливо. Вентиляционный колпак необходим для вытягивания оксида углерода и возможных выбросов полициклического ароматического углеводорода и уменьшения накопляющегося тепла. Инфракрасные очки надевают для защиты от инфракрасного излучения.

Обработка поверхности
Механическая обработка (чеканка, штамповка) выполняется молотками, гравировка наносится острыми инструментами, протравка - кислотами, фототравление - кислотами и фотохимикатами, гальваностегия (нанесение металлической пленки на другой металл) и гальванопластика (нанесение металлической пленки на неметаллический предмет) - кислотами и цианидными растворами; окрашивание металла - множеством химикатов.

При гальваностегии и гальванопластике часто используются цианиды, попадание в пищу которых может привести к смерти. Случайное смешивание кислот и цианидного раствора приводит к образованию водородно-цианидного газа. Он опасен как для впитывания через кожу, так и для вдыхания - смерть наступает в течение нескольких минут. Реализация и использование отходов отработанных цианидных растворов во многих странах подлежит строгому регулированию. Гальваностегия цианидными растворами производится на коммерческих заводах; в противном случае используются заменители, не содержащие цианидов или цианид-содержащих материалов.

Кислоты - едкие вещества, поэтому нужно защищать кожу и глаза. Рекомендуется использовать локальную вытяжную вентиляцию и кислотоустойчивую канализацию.

Анодированные металлы (титан, тантал) окисляются на аноде электролитической ванны и окрашиваются. Для предварительной очистки используется фтористоводородная кислота. Без перчаток, защитных очков и фартука пользоваться фтористоводородной кислотой не рекомендуется.

Патина, использующаяся для окрашивания металлов, применяется в холодном или горячем виде. Свинец и соединения мышьяка в любой форме являются очень токсичными, другие вещества также могут выделять токсичные газы при нагревании. Растворы ферроцианида калия выделяют при нагревании цианид водорода, растворы мышьяковой кислоты - арсин, сульфидные растворы - сульфид водорода. При окрашивании металлов необходима очень хорошая вентиляция (рис. 96.3). Следует избегать соединений мышьяка и нагревания растворов ферроцианида калия.

--------------------------------------------------------------------------------

Рис. 96.3    Нанесение патины на металл с использованием перфорированного вытяжного колпака

Ken Jones

      --------------------------------------------------------------------------------

Отделочная обработка
Окончательная обработка металла состоит в чистке, шлифовке, опиливании, пескоструйной обработке и полировке. Чистка предполагает использование кислот (протравливание) и связана с опасностью, проистекающей от обращения с кислотами и газов, образующихся при протравливании (диоксид азота из азотной кислоты). При шлифовке может образовываться мелкая металлическая пыль (которая может вдыхаться) и тяжелые разлетающиеся частички (которые могут попадать в глаза).

Пескоструйная обработка (абразивная продувка) очень опасна, в частности из-за активного песка. Вдыхание мелкой кремнеземной пыли при пескоструйной обработке может за короткое время вызывать силикоз. Песок следует убирать стеклянными шариками, оксидом алюминия или карбидом кремния. Литейный шлак используется только в том случае, если химический анализ не выявил кремнезема или таких опасных металлов, как мышьяк или никель. Необходимы хорошая вентиляция и респираторная защита.

Полировка абразивами, такими как крокус (оксид железа) или трепел, может представлять опасность, так как крокус может загрязняться большим количеством свободного кремнезема, а трепел содержит кремнезем. Необходима хорошая вентиляция полировального круга.

Сварка
К физическим опасностям при сварке относятся: огонь, электрошок от оборудования дуговой сварки, ожоги от искр расплавленного металла, травмы, вызванные избыточным воздействием инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Искры от сварки могут разлетаться на расстояние до 40 футов.

Инфракрасное излучение может вызвать ожоги и поражение глаз. Ультрафиолетовое излучение вызывает солнечные ожоги; неоднократные ожоги могут привести к раку кожи. Электросварщики в первую очередь подвержены острому конъюнктивиту, у некоторых ультрафиолетовыми лучами поражается роговая оболочка глаза. Необходимо защищать кожу и носить защитные очки с линзами, предохраняющими от инфракрасного и ультрафиолетового излучения.

Оксиацетиленовые паяльные лампы производят оксид углерода, оксиды азота и несгораемый ацетилен, который является мягким токсином. Коммерческий ацетилен содержит небольшое количество других токсичных газов и примесей.

Баллоны сжатого газа являются взрыво- и пожароопасными. Все баллоны, соединения и шланги должны поддерживаться в исправном состоянии и проверяться. Все газовые баллоны должны храниться в сухом, хорошо проветриваемом месте, недоступном для посторонних лиц. Баллоны с топливом хранятся отдельно от кислородных баллонов.

При дуговой сварке выделяется большое количество энергии, превращающей находящиеся в воздухе азот и кислород в оксиды азота и озон, раздражающие легкие. Если дуговая сварка выполняется на расстоянии 20 футов от хлорных обезжиривающих растворов, под действием ультрафиолетовых лучей может образоваться фосген.

Металлические пары могут образовываться в процессе выпаривания металлов, металлосплавов и электродов при дуговой сварке. Фторидные шлаки могут образовывать фторидные пары.

При всех сварочных процессах необходима вентиляция. При сварке мягкой стали может быть достаточно общей рассеивающей вентиляции, но большинство сварочных операций требует локальной вытяжной вентиляции. Следует использовать съемные фланцевые колпачки или боковые колпачки с бороздками. Если вентиляция невозможна, используется респираторная защита.

Многие виды металлической пыли и паров могут вызывать раздражение кожи и сенсибилизацию. К ним относятся латунная (медная, цинковая, свинцовая и оловянная), кадмиевая, никелевая, титановая и хромовая пыль.

Кроме того, проблемы могут возникать из-за покрытия сварочных материалов (свинцовая или ртутная краска).