Metallbearbeitung umfasst Gießen, Schweißen, Löten, Schmieden, Löten, Fertigung und Oberflächenbehandlung von Metall. Die Metallbearbeitung wird immer häufiger, da auch Künstler in Entwicklungsländern beginnen, Metall als grundlegendes skulpturales Material zu verwenden. Während viele Kunstgießereien kommerziell betrieben werden, sind Kunstgießereien auch oft Teil von Kunstprogrammen an Hochschulen.
Gefahren und Vorsichtsmaßnahmen
Gießerei und Gießerei
Künstler schicken entweder Arbeiten an kommerzielle Gießereien oder können Metall in ihren eigenen Ateliers gießen. Das Wachsausschmelzverfahren wird häufig zum Gießen kleiner Stücke verwendet. Gebräuchliche Metalle und Legierungen sind Bronze, Aluminium, Messing, Zinn, Eisen und Edelstahl. Gold, Silber und manchmal Platin werden zum Gießen kleiner Stücke, insbesondere für Schmuck, verwendet.
Das Wachsausschmelzverfahren umfasst mehrere Schritte:
- positive Form bilden
- Herstellung der Einbettform
- Ausbrennen des Wachses
- Schmelzen des Metalls
- verschlacken
- Gießen des geschmolzenen Metalls in die Form
- Entfernen der Form
Die Positivform kann direkt in Wachs hergestellt werden; Es kann auch aus Gips oder anderen Materialien hergestellt werden, eine Negativform aus Gummi hergestellt und dann die endgültige Positivform in Wachs gegossen werden. Das Erhitzen des Wachses kann zu Brandgefahren und zur Zersetzung des Wachses durch Überhitzung führen.
Die Form wird üblicherweise hergestellt, indem eine Einbettmasse aufgetragen wird, die die Cristobalit-Form von Kieselsäure enthält, wodurch das Risiko einer Silikose entsteht. Eine 50/50-Mischung aus Gips und 30-Mesh-Sand ist ein sicherer Ersatz. Formen können auch unter Verwendung von Sand und Öl, Formaldehydharzen und anderen Harzen als Bindemittel hergestellt werden. Viele dieser Harze sind bei Hautkontakt und Einatmen giftig und erfordern Hautschutz und Belüftung.
Die Wachsform wird in einem Ofen ausgebrannt. Dies erfordert eine lokale Absaugung, um das Acrolein und andere irritierende Wachsabbauprodukte zu entfernen.
Das Schmelzen des Metalls erfolgt üblicherweise in einem gasbeheizten Tiegelofen. Eine nach außen abgeführte Haube ist erforderlich, um Kohlenmonoxid und Metalldämpfe, einschließlich Zink, Kupfer, Blei, Aluminium usw., zu entfernen.
Der Tiegel mit dem geschmolzenen Metall wird dann aus dem Ofen entfernt, die Schlacke auf der Oberfläche entfernt und das geschmolzene Metall in die Formen gegossen (Abbildung 1). Bei Gewichten unter 80 Pfund Metall ist manuelles Heben normal; für größere Gewichte ist eine Hebevorrichtung erforderlich. Für die Verschlackungs- und Gießvorgänge ist eine Belüftung erforderlich, um Metalldämpfe zu entfernen. Harzsandformen können durch die Hitze auch gefährliche Zersetzungsprodukte erzeugen. Gesichtsschutzschilde zum Schutz vor Infrarotstrahlung und Hitze sowie persönliche Schutzkleidung, die gegen Hitze und Spritzer geschmolzener Metalle beständig ist, sind unerlässlich. Zementböden müssen durch eine Sandschicht vor Spritzern geschmolzenen Metalls geschützt werden.
Abbildung 1. Gießen von geschmolzenem Metall in einer Kunstgießerei.
Ted Rickard
Das Aufbrechen der Form kann zu einer Exposition gegenüber Kieselsäure führen. Lokale Absaugung oder Atemschutz erforderlich. Eine Variation des Wachsausschmelzverfahrens, das als Schaumverdampfungsverfahren bezeichnet wird, beinhaltet die Verwendung von Polystyrol- oder Polyurethanschaum anstelle von Wachs und das Verdampfen des Schaums während des Gießens des geschmolzenen Metalls. Dabei können gefährliche Zersetzungsprodukte freigesetzt werden, darunter auch Blausäure aus Polyurethanschaum. Künstler verwenden oft Altmetall aus verschiedenen Quellen. Diese Praxis kann aufgrund des möglichen Vorhandenseins von blei- und quecksilberhaltigen Farben und des möglichen Vorhandenseins von Metallen wie Cadmium, Chrom, Nickel usw. in den Metallen gefährlich sein.
Herstellung
Metall kann mit Sägen, Bohrern, Scheren und Metallfeilen geschnitten, gebohrt und gefeilt werden. Die Metallspäne können Haut und Augen reizen. Elektrowerkzeuge können einen Stromschlag verursachen. Unsachgemäßer Umgang mit diesen Werkzeugen kann zu Unfällen führen. Schutzbrillen sind erforderlich, um die Augen vor umherfliegenden Spänen und Spänen zu schützen. Alle elektrischen Geräte müssen ordnungsgemäß geerdet sein. Alle Werkzeuge sollten sorgfältig behandelt und aufbewahrt werden. Zu verarbeitendes Metall sollte sicher eingespannt werden, um Unfälle zu vermeiden.
Fälschung
Beim Kaltschmieden werden Hämmer, Schlegel, Ambosse und ähnliche Werkzeuge verwendet, um die Form von Metall zu verändern. Beim Warmschmieden wird das Metall zusätzlich erhitzt. Schmieden kann große Lärmmengen erzeugen, die zu Hörverlust führen können. Kleine Metallsplitter können Haut oder Augen schädigen, wenn keine Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Auch beim Heißschmieden besteht Verbrennungsgefahr. Zu den Vorsichtsmaßnahmen gehören gutes Werkzeug, Augenschutz, routinemäßige Reinigung, angemessene Arbeitskleidung, Isolierung des Schmiedebereichs und das Tragen von Ohrstöpseln oder Ohrenschützern.
Beim Warmschmieden werden Gas, Koks oder andere Brennstoffe verbrannt. Eine Überdachungshaube zur Belüftung wird benötigt, um Kohlenmonoxid und mögliche Emissionen polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe abzuführen und den Wärmestau zu reduzieren. Zum Schutz vor Infrarotstrahlung sollte eine Infrarotbrille getragen werden.
Oberflächenbehandlung
Die mechanische Behandlung (Ziehen, Reiben) erfolgt mit Hämmern, Gravieren mit scharfen Werkzeugen, Ätzen mit Säuren, Fotoätzen mit Säuren und Fotochemikalien, Galvanisieren (Aufbringen eines Metallfilms auf ein anderes Metall) und Galvanoformen (Aufbringen eines Metallfilms auf ein nichtmetallisches Objekt). ) mit Säuren und Cyanidlösungen und Metallfärbung mit vielen Chemikalien.
Beim Galvanisieren und Galvanisieren werden häufig Cyanidsalze verwendet, deren Einnahme tödlich sein kann. Ein versehentliches Mischen von Säuren und der Cyanidlösung erzeugt Cyanwasserstoffgas. Dies ist sowohl durch Hautabsorption als auch durch Einatmen gefährlich – der Tod kann innerhalb von Minuten eintreten. Die Entsorgung und Entsorgung verbrauchter Cyanidlösungen ist in vielen Ländern streng geregelt. Das Galvanisieren mit Cyanidlösungen sollte in einer kommerziellen Anlage erfolgen; Verwenden Sie andernfalls Ersatzstoffe, die keine Cyanidsalze oder andere cyanidhaltige Materialien enthalten.
Säuren sind ätzend, Haut- und Augenschutz sind erforderlich. Örtliche Absaugung mit säurebeständigem Kanalsystem wird empfohlen.
Beim Anodisieren von Metallen wie Titan und Tantal werden diese an der Anode eines Elektrolysebades oxidiert, um sie zu färben. Zur Vorreinigung kann Flusssäure verwendet werden. Vermeiden Sie die Verwendung von Flusssäure oder verwenden Sie Handschuhe, Schutzbrille und eine Schutzschürze.
Patinas, die zum Färben von Metallen verwendet werden, können kalt oder heiß aufgetragen werden. Blei- und Arsenverbindungen sind in jeder Form sehr giftig, andere können beim Erhitzen giftige Gase abgeben. Kaliumferricyanidlösungen geben beim Erhitzen Cyanwasserstoffgas ab, Arsensäurelösungen geben Arsengas ab und Sulfidlösungen geben Schwefelwasserstoffgas ab. Für die Metallfärbung ist eine sehr gute Belüftung erforderlich (Abbildung 2). Arsenverbindungen und das Erhitzen von Kaliumferrocyanidlösungen sollten vermieden werden.
Abbildung 2. Aufbringen einer Patina auf Metall mit Schlitzabzugshaube.
Ken Jones
Veredelungsprozesse
Reinigen, Schleifen, Feilen, Sandstrahlen und Polieren sind einige Endbehandlungen für Metall. Zur Reinigung werden Säuren verwendet (Beizen). Dabei geht es um Gefahren im Umgang mit Säuren und den beim Beizprozess entstehenden Gasen (z. B. Stickstoffdioxid aus Salpetersäure). Beim Schleifen können feine Metallstäube (die eingeatmet werden können) und schwere fliegende Partikel (die eine Gefahr für die Augen darstellen) entstehen.
Sandstrahlen (Abrasivstrahlen) ist sehr gefährlich, insbesondere mit echtem Sand. Das Einatmen von feinem Quarzstaub vom Sandstrahlen kann in kurzer Zeit zu Silikose führen. Sand sollte durch Glasperlen, Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid ersetzt werden. Gießereischlacken sollten nur verwendet werden, wenn die chemische Analyse kein Siliziumdioxid oder gefährliche Metalle wie Arsen oder Nickel zeigt. Gute Belüftung oder Atemschutz sind erforderlich.
Das Polieren mit Schleifmitteln wie Rouge (Eisenoxid) oder Tripoli kann gefährlich sein, da Rouge mit großen Mengen freier Kieselsäure verunreinigt sein kann und Tripolis Kieselsäure enthält. Eine gute Belüftung der Polierscheibe ist erforderlich.
Schweiß-
Zu den physikalischen Gefahren beim Schweißen gehören die Gefahr von Feuer, Stromschlägen durch Lichtbogenschweißgeräte, Verbrennungen durch Funken geschmolzenen Metalls und Verletzungen durch übermäßige Einwirkung von Infrarot- und Ultraviolettstrahlung. Schweißfunken können 40 Fuß weit reisen.
Infrarotstrahlung kann Verbrennungen und Augenschäden verursachen. UV-Strahlung kann Sonnenbrand verursachen; wiederholter Kontakt kann zu Hautkrebs führen. Insbesondere Lichtbogenschweißer sind Bindehautentzündungen ausgesetzt, und einige haben Hornhautschäden durch UV-Exposition. Hautschutz und Schweißerbrille mit UV- und IR-Schutzgläsern sind erforderlich.
Acetylen-Brenner produzieren Kohlenmonoxid, Stickoxide und unverbranntes Acetylen, das ein leichtes Rauschmittel ist. Kommerzielles Acetylen enthält geringe Mengen anderer toxischer Gase und Verunreinigungen.
Druckgasflaschen können sowohl explosiv als auch brandgefährlich sein. Alle Zylinder, Anschlüsse und Schläuche müssen sorgfältig gewartet und überprüft werden. Alle Gasflaschen müssen an einem trockenen, gut belüfteten und vor Unbefugten geschützten Ort gelagert werden. Brennstoffflaschen müssen getrennt von Sauerstoffflaschen gelagert werden.
Das Lichtbogenschweißen erzeugt genug Energie, um den Stickstoff und Sauerstoff der Luft in Stickoxide und Ozon umzuwandeln, die die Lunge reizen. Wenn das Lichtbogenschweißen innerhalb von 20 Fuß von chlorierten Entfettungslösungsmitteln durchgeführt wird, kann durch die UV-Strahlung Phosgengas erzeugt werden.
Metalldämpfe entstehen durch die Verdampfung von Metallen, Metalllegierungen und den beim Lichtbogenschweißen verwendeten Elektroden. Fluoridflussmittel erzeugen Fluoriddämpfe.
Bei allen Schweißprozessen ist eine Belüftung erforderlich. Während die Verdünnungslüftung für das Schweißen von Baustahl ausreichend sein kann, ist für die meisten Schweißarbeiten eine lokale Absaugung erforderlich. Es sollten bewegliche Flanschhauben oder seitliche Schlitzhauben verwendet werden. Atemschutz ist erforderlich, wenn keine Belüftung verfügbar ist.
Viele Metallstäube und -dämpfe können Hautreizungen und Sensibilisierungen verursachen. Dazu gehören Messingstaub (Kupfer, Zink, Blei und Zinn), Cadmium, Nickel, Titan und Chrom.
Außerdem gibt es Probleme mit Schweißmaterialien, die mit verschiedenen Substanzen (z. B. Blei- oder Quecksilberfarbe) beschichtet sein können.