تشمل أعمال المعادن الصب ، واللحام ، والنحاس ، والتزوير ، واللحام ، والتصنيع ، والمعالجة السطحية للمعادن. أصبحت صناعة المعادن أكثر شيوعًا حيث بدأ الفنانون في البلدان النامية أيضًا في استخدام المعدن كمواد نحتية أساسية. في حين أن العديد من مسابك الفن تدار تجاريًا ، فإن مسابك الفن غالبًا ما تكون أيضًا جزءًا من برامج الفنون الجامعية.
المخاطر والاحتياطات
الصب والمسبك
يقوم الفنانون إما بإرسال أعمالهم إلى المسابك التجارية ، أو يمكنهم صب المعادن في استوديوهاتهم الخاصة. غالبًا ما تستخدم عملية الشمع المفقودة في صب القطع الصغيرة. المعادن والسبائك الشائعة المستخدمة هي البرونز والألمنيوم والنحاس والبيوتر والحديد والفولاذ المقاوم للصدأ. يستخدم الذهب والفضة وأحيانًا البلاتين في صب القطع الصغيرة ، خاصة للمجوهرات.
تتضمن عملية إزالة الشمع المفقود عدة خطوات:
- صنع الشكل الإيجابي
- صنع قالب الاستثمار
- حرق الشمع
- صهر المعدن
- الخبث
- صب المعدن المنصهر في القالب
- إزالة العفن
يمكن صنع الشكل الإيجابي مباشرة في الشمع ؛ يمكن أيضًا صنعه من الجص أو مواد أخرى ، قالب سلبي مصنوع من المطاط ثم الشكل الإيجابي النهائي المصبوب في الشمع. يمكن أن يؤدي تسخين الشمع إلى مخاطر نشوب حريق وإلى تحلل الشمع من ارتفاع درجة الحرارة.
عادة ما يتم صنع القالب عن طريق تطبيق استثمار يحتوي على شكل كريستوباليت من السيليكا ، مما يؤدي إلى خطر الإصابة بالسحار السيليسي. مزيج 50/50 من الجص والرمل 30 شبكة هو بديل أكثر أمانًا. يمكن أيضًا صنع القوالب باستخدام الرمل والزيت وراتنجات الفورمالديهايد وغيرها من الراتنجات كمواد رابطة. العديد من هذه الراتنجات سامة عن طريق ملامسة الجلد والاستنشاق ، مما يتطلب حماية الجلد والتهوية.
يتم حرق شكل الشمع في الفرن. يتطلب ذلك تهوية عادم محلية لإزالة الأكرولين وغيره من منتجات تحلل الشمع المهيجة.
عادة ما يتم صهر المعدن في فرن يعمل بالغاز. هناك حاجة إلى غطاء مظلة يتم استنفاده للخارج لإزالة أول أكسيد الكربون والأبخرة المعدنية ، بما في ذلك الزنك والنحاس والرصاص والألمنيوم وما إلى ذلك.
يتم بعد ذلك إزالة البوتقة المحتوية على المعدن المنصهر من الفرن ، وإزالة الخبث الموجود على السطح وصب المعدن المنصهر في القوالب (الشكل 1). بالنسبة للأوزان التي تقل عن 80 رطلاً من المعدن ، يكون الرفع اليدوي أمرًا طبيعيًا ؛ لأوزان أكبر ، هناك حاجة إلى معدات الرفع. التهوية ضرورية لعمليات الخبث والصب لإزالة الأبخرة المعدنية. يمكن أن تنتج قوالب الرمل الراتينج أيضًا منتجات تحلل خطرة من الحرارة. تعتبر واقيات الوجه التي تحمي من الأشعة تحت الحمراء والحرارة ، والملابس الواقية الشخصية المقاومة للحرارة والبقع المعدنية المنصهرة ضرورية. يجب حماية الأرضيات الأسمنتية من تناثر المعدن المنصهر بطبقة من الرمل.
الشكل 1. صب المعدن المنصهر في مسبك الفن.
تيد ريكارد
يمكن أن يؤدي كسر العفن إلى التعرض للسيليكا. هناك حاجة إلى تهوية العادم المحلي أو حماية الجهاز التنفسي. يتضمن تباين عملية الشمع المفقودة التي تسمى عملية تبخير الرغوة استخدام البوليسترين أو رغوة البولي يوريثان بدلاً من الشمع ، وتبخير الرغوة أثناء صب المعدن المنصهر. يمكن أن يؤدي ذلك إلى إطلاق منتجات تحلل خطرة ، بما في ذلك سيانيد الهيدروجين من رغوة البولي يوريثان. غالبًا ما يستخدم الفنانون الخردة المعدنية من مجموعة متنوعة من المصادر. يمكن أن تكون هذه الممارسة خطيرة بسبب احتمال وجود دهانات تحتوي على الرصاص والزئبق ، وإمكانية وجود معادن مثل الكادميوم والكروم والنيكل وما إلى ذلك في المعادن.
تصنيع
يمكن قطع المعادن وحفرها وصقلها باستخدام المناشير والمثاقب والمشابك والملفات المعدنية. يمكن أن تهيج الحشوات المعدنية الجلد والعينين. يمكن أن تسبب الأدوات الكهربائية صدمة كهربائية. قد يؤدي التعامل غير السليم مع هذه الأدوات إلى وقوع حوادث. هناك حاجة إلى نظارات واقية لحماية العين من الرقائق المتطايرة والبرادة. يجب تأريض جميع المعدات الكهربائية بشكل صحيح. يجب التعامل مع جميع الأدوات وتخزينها بعناية. يجب تثبيت المعدن المراد تصنيعه بإحكام لمنع الحوادث.
تزوير
يستخدم التطريق البارد المطارق والمطرقة والسندان والأدوات المماثلة لتغيير شكل المعدن. يتضمن التطريق الساخن أيضًا تسخين المعدن. يمكن أن يتسبب التزوير في إحداث قدر كبير من الضوضاء ، مما قد يؤدي إلى فقدان السمع. قد تؤدي الشظايا المعدنية الصغيرة إلى تلف الجلد أو العينين إذا لم يتم اتخاذ الاحتياطات. تعتبر الحروق أيضًا من المخاطر مع التزوير الساخن. تشمل الاحتياطات الأدوات الجيدة ، وحماية العين ، والتنظيف الروتيني ، وملابس العمل المناسبة ، وعزل منطقة الحدادة ، وارتداء سدادات الأذن أو غطاء الأذن.
يشمل التطريق الساخن حرق الغاز أو فحم الكوك أو أنواع الوقود الأخرى. هناك حاجة إلى غطاء مظلة للتهوية لاستنفاد أول أكسيد الكربون وانبعاثات الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ، ولتقليل تراكم الحرارة. يجب ارتداء نظارات الأشعة تحت الحمراء للحماية من الأشعة تحت الحمراء.
المعالجة السطحية
تتم المعالجة الميكانيكية (المطاردة ، إعادة النشر) بالمطارق ، والنقش بأدوات حادة ، والحفر بالأحماض ، وجلد الصور بالأحماض والمواد الكيميائية الضوئية ، والطلاء بالكهرباء (طلاء فيلم معدني على معدن آخر) والتشكيل الكهربائي (طلاء فيلم معدني على جسم غير معدني ) بالأحماض ومحاليل السيانيد وتلوين المعادن بالعديد من المواد الكيميائية.
غالبًا ما يستخدم الطلاء الكهربائي والتشكيل الكهربائي أملاح السيانيد ، والتي قد يكون ابتلاعها قاتلاً. سيؤدي الخلط العرضي للأحماض مع محلول السيانيد إلى إنتاج غاز سيانيد الهيدروجين. هذا أمر خطير من خلال امتصاص الجلد والاستنشاق - يمكن أن يحدث الموت في غضون دقائق. يتم تنظيم التخلص من النفايات وإدارة النفايات في محاليل السيانيد المستهلك بشكل صارم في العديد من البلدان. يجب أن يتم الطلاء الكهربائي بمحلول السيانيد في مصنع تجاري ؛ استخدام بدائل لا تحتوي على أملاح السيانيد أو غيرها من المواد المحتوية على السيانيد.
الأحماض أكالة ، ويلزم حماية الجلد والعين. يوصى بتهوية العادم الموضعي مع مجاري مقاومة للأحماض.
تتضمن معالجة المعادن بأكسيد الألومنيوم مثل التيتانيوم والتنتالوم أكسدة هذه المعادن عند القطب الموجب للحمام الكهربائي لتلوينها. يمكن استخدام حمض الهيدروفلوريك للتنظيف المسبق. تجنب استخدام حمض الهيدروفلوريك أو استخدم القفازات والنظارات الواقية والمئزر الواقي.
يمكن استخدام الباتينا المستخدمة لتلوين المعادن على البارد أو الساخن. تعتبر مركبات الرصاص والزرنيخ شديدة السمية بأي شكل من الأشكال ، ويمكن لمركبات أخرى إطلاق غازات سامة عند تسخينها. ستطلق محاليل فيري سيانيد البوتاسيوم غاز سيانيد الهيدروجين عند تسخينها ، بينما تنتج محاليل حمض الزرنيخ غاز الزرنيخ وتنبعث محاليل الكبريتيد غاز كبريتيد الهيدروجين. هناك حاجة إلى تهوية جيدة جدًا لتلوين المعادن (الشكل 2). يجب تجنب مركبات الزرنيخ وتسخين محاليل فيروسيانيد البوتاسيوم.
الشكل 2. وضع الزنجار على المعدن بفتحة غطاء للعادم.
كين جونز
عمليات التشطيب
التنظيف ، الطحن ، الحفظ ، السفع الرملي والتلميع هي بعض العلاجات النهائية للمعادن. يتضمن التنظيف استخدام الأحماض (التخليل). يتضمن ذلك مخاطر التعامل مع الأحماض والغازات الناتجة أثناء عملية التخليل (مثل ثاني أكسيد النيتروجين من حمض النيتريك). يمكن أن يؤدي الطحن إلى إنتاج غبار معدني ناعم (يمكن استنشاقه) وجزيئات متطايرة ثقيلة (تشكل خطراً على العين).
يعتبر السفع الرملي (السنفرة الكاشطة) شديد الخطورة ، خاصة مع الرمل الفعلي. يمكن أن يتسبب استنشاق غبار السيليكا الناعم من السفع الرملي في حدوث السحار السيليسي في وقت قصير. يجب استبدال الرمل بحبيبات زجاجية أو أكسيد الألومنيوم أو كربيد السيليكون. يجب استخدام خبث المسبك فقط إذا أظهر التحليل الكيميائي عدم وجود السيليكا أو المعادن الخطرة مثل الزرنيخ أو النيكل. هناك حاجة إلى تهوية جيدة أو حماية الجهاز التنفسي.
يمكن أن يكون التلميع بمواد كاشطة مثل أحمر الخدود (أكسيد الحديد) أو طرابلس خطيرًا لأن الشفتين يمكن أن تتلوث بكميات كبيرة من السيليكا الحرة ، وتحتوي طرابلس على السيليكا. مطلوب تهوية جيدة لعجلة التلميع.
لحام
تشمل المخاطر الجسدية في اللحام خطر نشوب حريق ، وصدمة كهربائية من معدات اللحام بالقوس الكهربائي ، والحروق التي تسببها شرارات المعدن المنصهر ، والإصابات الناجمة عن التعرض المفرط للأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية. يمكن أن تتحرك شرارات اللحام مسافة 40 قدمًا.
يمكن أن تسبب الأشعة تحت الحمراء حروقًا وتلفًا للعين. يمكن أن تسبب الأشعة فوق البنفسجية حروق الشمس. قد يؤدي التعرض المتكرر إلى الإصابة بسرطان الجلد. يتعرض عمال اللحام بالقوس الكهربائي على وجه الخصوص للعين الوردية (التهاب الملتحمة) ، وبعضها يعاني من تلف القرنية من التعرض للأشعة فوق البنفسجية. هناك حاجة إلى حماية الجلد ونظارات اللحام مع عدسات واقية من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء.
تنتج مشاعل أوكسي أسيتيلين أول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين والأسيتيلين غير المحترق ، وهو مسكر خفيف. يحتوي الأسيتيلين التجاري على كميات صغيرة من الغازات والشوائب السامة الأخرى.
يمكن أن تكون أسطوانات الغاز المضغوط قابلة للانفجار والحريق. يجب صيانة وفحص جميع الأسطوانات والوصلات والخراطيم بعناية. يجب تخزين جميع أسطوانات الغاز في مكان جاف وجيد التهوية وآمن من الأشخاص غير المصرح لهم. يجب تخزين اسطوانات الوقود بشكل منفصل عن اسطوانات الأكسجين.
ينتج اللحام بالقوس الكهربائي طاقة كافية لتحويل النيتروجين والأكسجين في الهواء إلى أكاسيد النيتروجين والأوزون ، وهما من المواد المهيجة للرئة. عندما يتم اللحام بالقوس الكهربائي في نطاق 20 قدمًا من مذيبات إزالة الشحوم المكلورة ، يمكن أن ينتج غاز الفوسجين عن طريق الأشعة فوق البنفسجية.
تتولد أبخرة المعادن عن طريق تبخير المعادن والسبائك المعدنية والأقطاب الكهربائية المستخدمة في اللحام بالقوس الكهربائي. تنتج تدفقات الفلوريد أبخرة الفلورايد.
التهوية ضرورية لجميع عمليات اللحام. في حين أن التهوية المخففة قد تكون كافية للحام الفولاذ الطري ، فإن تهوية العادم المحلي ضرورية لمعظم عمليات اللحام. يجب استخدام أغطية ذات حواف متحركة أو أغطية فتحات جانبية. حماية الجهاز التنفسي ضرورية في حالة عدم توفر التهوية.
يمكن أن تتسبب العديد من الأتربة والأبخرة المعدنية في تهيج الجلد وتحسسه. وتشمل غبار النحاس الأصفر (النحاس والزنك والرصاص والقصدير) والكادميوم والنيكل والتيتانيوم والكروم.
بالإضافة إلى ذلك ، هناك مشاكل مع مواد اللحام التي قد تكون مطلية بمواد مختلفة (على سبيل المثال ، الرصاص أو الطلاء الزئبقي).