La metalurgia implica la fundición, la soldadura, la soldadura fuerte, la forja, la soldadura blanda, la fabricación y el tratamiento superficial del metal. La metalurgia se está volviendo aún más común ya que los artistas de los países en desarrollo también están comenzando a utilizar el metal como material escultórico básico. Si bien muchas fundiciones de arte se administran comercialmente, las fundiciones de arte también suelen formar parte de los programas de arte universitarios.
Peligros y precauciones
Fundición y fundición
Los artistas envían el trabajo a fundiciones comerciales o pueden fundir metal en sus propios estudios. El proceso de cera perdida se usa a menudo para fundir piezas pequeñas. Los metales y aleaciones comunes utilizados son bronce, aluminio, latón, peltre, hierro y acero inoxidable. El oro, la plata y, a veces, el platino se utilizan para fundir piezas pequeñas, especialmente para joyería.
El proceso de cera perdida implica varios pasos:
- haciendo la forma positiva
- haciendo el molde de inversión
- quemándose de la cera
- derritiendo el metal
- escoria
- verter el metal fundido en el molde
- quitando el molde
La forma positiva se puede hacer directamente en cera; también se puede hacer en yeso u otros materiales, un molde negativo hecho en caucho y luego la forma positiva final vaciada en cera. Calentar la cera puede resultar en riesgos de incendio y en la descomposición de la cera por sobrecalentamiento.
El molde se fabrica comúnmente mediante la aplicación de un revestimiento que contiene la forma de sílice cristobalita, lo que crea el riesgo de silicosis. Una mezcla 50/50 de yeso y arena de malla 30 es un sustituto más seguro. Los moldes también se pueden hacer usando arena y aceite, resinas de formaldehído y otras resinas como aglutinantes. Muchas de estas resinas son tóxicas por contacto con la piel y por inhalación, por lo que requieren protección de la piel y ventilación.
La forma de cera se quema en un horno. Esto requiere ventilación de extracción local para eliminar la acroleína y otros productos de descomposición de cera irritantes.
La fusión del metal generalmente se realiza en un horno de crisol alimentado con gas. Se necesita una campana de dosel con escape hacia el exterior para eliminar el monóxido de carbono y los vapores metálicos, incluidos el zinc, el cobre, el plomo, el aluminio, etc.
A continuación, se retira del horno el crisol que contiene el metal fundido, se retira la escoria de la superficie y se vierte el metal fundido en los moldes (figura 1). Para pesos menores de 80 libras de metal, el levantamiento manual es normal; para pesos mayores se necesita equipo de elevación. Se necesita ventilación para las operaciones de escoriado y vertido para eliminar los vapores metálicos. Los moldes de arena de resina también pueden producir productos de descomposición peligrosos debido al calor. Los protectores faciales que protegen contra la radiación infrarroja y el calor, y la ropa de protección personal resistente al calor y las salpicaduras de metal fundido son esenciales. Los suelos de cemento deben protegerse de las salpicaduras de metal fundido mediante una capa de arena.
Figura 1. Vertido de metal fundido en una fundición de arte.
Rickard
Romper el molde puede dar lugar a la exposición a la sílice. Se necesita ventilación de extracción local o protección respiratoria. Una variación del proceso de cera perdida llamado proceso de vaporización de espuma implica el uso de poliestireno o espuma de poliuretano en lugar de cera y la vaporización de la espuma durante el vertido del metal fundido. Esto puede liberar productos de descomposición peligrosos, incluido el cianuro de hidrógeno de la espuma de poliuretano. Los artistas a menudo usan chatarra de una variedad de fuentes. Esta práctica puede ser peligrosa debido a la posible presencia de pinturas que contienen plomo y mercurio, y a la posible presencia de metales como cadmio, cromo, níquel, etc. en los metales.
Fabricación
El metal se puede cortar, taladrar y limar con sierras, taladros, tijeras y limas para metal. Las limaduras de metal pueden irritar la piel y los ojos. Las herramientas eléctricas pueden causar descargas eléctricas. El manejo inadecuado de estas herramientas puede provocar accidentes. Se necesitan gafas para proteger los ojos de virutas y limaduras. Todo el equipo eléctrico debe estar correctamente conectado a tierra. Todas las herramientas deben manipularse y almacenarse con cuidado. El metal a fabricar debe sujetarse firmemente para evitar accidentes.
Forjando
La forja en frío utiliza martillos, mazos, yunques y herramientas similares para cambiar la forma del metal. La forja en caliente implica calentar adicionalmente el metal. La forja puede crear una gran cantidad de ruido, lo que puede causar pérdida de audición. Las pequeñas astillas de metal pueden dañar la piel o los ojos si no se toman precauciones. Las quemaduras también son un peligro con la forja en caliente. Las precauciones incluyen buenas herramientas, protección para los ojos, limpieza de rutina, ropa de trabajo adecuada, aislamiento del área de forja y uso de tapones para los oídos u orejeras.
La forja en caliente implica la quema de gas, coque u otros combustibles. Se necesita una cubierta de dosel para la ventilación para eliminar el monóxido de carbono y las posibles emisiones de hidrocarburos aromáticos policíclicos, y para reducir la acumulación de calor. Se deben usar gafas de infrarrojos para protegerse contra la radiación infrarroja.
Tratamiento de superficies
El tratamiento mecánico (perforación, repujado) se realiza con martillos, grabado con herramientas afiladas, grabado con ácidos, fotograbado con ácidos y fotoquímicos, electrochapado (chapado de una película metálica sobre otro metal) y electroformado (chapado de una película metálica sobre un objeto no metálico ) con ácidos y soluciones de cianuro y colorantes metálicos con muchos productos químicos.
La galvanoplastia y el electroformado a menudo usan sales de cianuro, cuya ingestión puede ser fatal. La mezcla accidental de ácidos y la solución de cianuro producirá gas de cianuro de hidrógeno. Esto es peligroso tanto por absorción cutánea como por inhalación; la muerte puede ocurrir en cuestión de minutos. La eliminación y el manejo de desechos de las soluciones de cianuro usadas están estrictamente regulados en muchos países. La galvanoplastia con soluciones de cianuro debe realizarse en una planta comercial; de lo contrario, utilice sustitutos que no contengan sales de cianuro u otros materiales que contengan cianuro.
Los ácidos son corrosivos y se necesita protección para la piel y los ojos. Se recomienda ventilación de extracción local con conductos resistentes a los ácidos.
El anodizado de metales como el titanio y el tántalo implica oxidarlos en el ánodo de un baño electrolítico para colorearlos. El ácido fluorhídrico se puede utilizar para la limpieza previa. Evite el uso de ácido fluorhídrico o use guantes, gafas y delantal protector.
Las pátinas utilizadas para teñir metales se pueden aplicar en frío o en caliente. Los compuestos de plomo y arsénico son muy tóxicos en cualquiera de sus formas, y otros pueden emitir gases tóxicos cuando se calientan. Las soluciones de ferricianuro de potasio emiten gas de cianuro de hidrógeno cuando se calientan, las soluciones de ácido de arsénico emiten gas de arsina y las soluciones de sulfuro emiten gas de sulfuro de hidrógeno. Se necesita muy buena ventilación para la coloración de metales (figura 2). Deben evitarse los compuestos de arsénico y el calentamiento de las soluciones de ferrocianuro de potasio.
Figura 2. Aplicación de una pátina al metal con campana extractora ranurada.
ken jones
Procesos de acabado
La limpieza, el esmerilado, el limado, el pulido con chorro de arena y el pulido son algunos de los tratamientos finales para el metal. La limpieza implica el uso de ácidos (decapado). Esto implica los peligros de la manipulación de ácidos y de los gases producidos durante el proceso de decapado (como el dióxido de nitrógeno del ácido nítrico). La molienda puede resultar en la producción de polvos metálicos finos (que se pueden inhalar) y partículas voladoras pesadas (que son peligrosas para los ojos).
El arenado (chorro abrasivo) es muy peligroso, especialmente con arena real. La inhalación de polvo fino de sílice procedente del arenado puede provocar silicosis en poco tiempo. La arena debe reemplazarse con perlas de vidrio, óxido de aluminio o carburo de silicio. Las escorias de fundición deben usarse solo si el análisis químico no muestra sílice ni metales peligrosos como el arsénico o el níquel. Se necesita buena ventilación o protección respiratoria.
Pulir con abrasivos como colorete (óxido de hierro) o trípoli puede ser peligroso ya que el colorete puede estar contaminado con grandes cantidades de sílice libre y el trípoli contiene sílice. Se necesita una buena ventilación de la rueda de pulido.
Soldadura
Los peligros físicos en la soldadura incluyen el peligro de incendio, descarga eléctrica del equipo de soldadura por arco, quemaduras causadas por chispas de metal fundido y lesiones causadas por una exposición excesiva a la radiación infrarroja y ultravioleta. Las chispas de soldadura pueden viajar 40 pies.
La radiación infrarroja puede causar quemaduras y daños en los ojos. La radiación ultravioleta puede causar quemaduras solares; la exposición repetida puede provocar cáncer de piel. Los soldadores de arco eléctrico en particular están sujetos a conjuntivitis (ojo rosado) y algunos tienen daño en la córnea debido a la exposición a los rayos UV. Se necesita protección para la piel y gafas de soldadura con lentes de protección UV e IR.
Los sopletes de oxiacetileno producen monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y acetileno sin quemar, que es un intoxicante suave. El acetileno comercial contiene pequeñas cantidades de otros gases tóxicos e impurezas.
Los cilindros de gas comprimido pueden representar un riesgo tanto de explosión como de incendio. Todos los cilindros, conexiones y mangueras se deben mantener e inspeccionar cuidadosamente. Todos los cilindros de gas deben almacenarse en un lugar seco, bien ventilado y protegido de personas no autorizadas. Los cilindros de combustible deben almacenarse separados de los cilindros de oxígeno.
La soldadura por arco produce suficiente energía para convertir el nitrógeno y el oxígeno del aire en óxidos de nitrógeno y ozono, que son irritantes para los pulmones. Cuando la soldadura por arco se realiza a menos de 20 pies de los solventes desengrasantes clorados, la radiación ultravioleta puede producir gas fosgeno.
Los humos metálicos se generan por la vaporización de metales, aleaciones metálicas y los electrodos utilizados en la soldadura por arco. Los fundentes de fluoruro producen vapores de fluoruro.
La ventilación es necesaria para todos los procesos de soldadura. Si bien la ventilación por dilución puede ser adecuada para la soldadura de acero dulce, la ventilación por extracción local es necesaria para la mayoría de las operaciones de soldadura. Se deben utilizar capotas con bridas móviles o capotas con ranuras laterales. Se necesita protección respiratoria si no hay ventilación disponible.
Muchos polvos y vapores metálicos pueden causar irritación y sensibilización de la piel. Estos incluyen polvo de latón (cobre, zinc, plomo y estaño), cadmio, níquel, titanio y cromo.
Además, existen problemas con los materiales de soldadura que pueden estar recubiertos con diversas sustancias (p. ej., pintura con plomo o mercurio).