Les principaux problèmes environnementaux liés à la fabrication d'appareils et d'équipements électriques concernent la pollution et le traitement des matériaux rejetés lors des processus de fabrication, ainsi que le recyclage, si possible, du produit complet lorsqu'il a atteint sa fin de vie.

Piles et batteries

L'échappement d'air contaminé par des acides, des alcalis, du plomb, du cadmium et d'autres matériaux potentiellement nocifs dans l'atmosphère et la pollution de l'eau provenant de la fabrication de batteries doivent être évités autant que possible et, lorsque cela n'est pas possible, il convient de surveiller assurer le respect de la législation en vigueur.

L'utilisation de piles peut générer des problèmes de santé publique. Des piles au plomb ou alcalines qui fuient peuvent entraîner des brûlures de l'électrolyte. La recharge de grosses batteries au plomb peut produire de l'hydrogène gazeux, un risque d'incendie et d'explosion dans les espaces clos. La libération de chlorure de thionyle ou de dioxyde de soufre provenant de grosses batteries au lithium peut impliquer une exposition au dioxyde de soufre, à un brouillard d'acide chlorhydrique, à la combustion de lithium, etc., et a causé au moins un décès (Ducatman, Ducatman et Barnes 1988). Cela pourrait également constituer un danger lors de la fabrication de ces batteries.

Les fabricants de batteries ont pris conscience des préoccupations environnementales croissantes liées à l'élimination des batteries contenant des métaux lourds toxiques en les mettant dans des décharges ou en les incinérant avec d'autres déchets. Les fuites de métaux toxiques provenant des décharges ou s'échappant des cheminées des incinérateurs de déchets peuvent entraîner une contamination de l'eau et de l'air. Les fabricants ont donc reconnu la nécessité de réduire la teneur en mercure des batteries, en particulier, dans les limites permises par la technologie moderne. La campagne pour l'élimination du mercure a commencé avant la législation introduite dans l'Union européenne, la directive européenne sur les piles.

Le recyclage est une autre façon de lutter contre la pollution de l'environnement. Les piles au nickel-cadmium peuvent être recyclées relativement facilement. La récupération du cadmium est très efficace et il est réutilisé dans la construction de batteries nickel-cadmium. Le nickel sera ensuite utilisé dans la sidérurgie. Les données économiques initiales suggéraient que le recyclage des batteries au nickel-cadmium n'était pas rentable, mais les progrès technologiques devraient améliorer la situation. Les piles à l'oxyde de mercure, qui sont couvertes par la directive européenne sur les piles, ont été principalement utilisées dans les prothèses auditives et sont généralement remplacées par des piles au lithium ou au zinc-air. Les cellules d'oxyde d'argent sont recyclées, notamment par l'industrie de la joaillerie, en raison de la valeur de la teneur en argent.

Lors du recyclage de matériaux nocifs, des précautions similaires à celles prises lors des processus de fabrication doivent être prises. Lors du recyclage des piles à l'argent, par exemple, les travailleurs peuvent être exposés à des vapeurs de mercure et à de l'oxyde d'argent.

La réparation et le recyclage des batteries au plomb peuvent entraîner non seulement un empoisonnement au plomb parmi les travailleurs, et parfois leurs familles, mais aussi une importante contamination par le plomb de l'environnement (Matte et al. 1989). Dans de nombreux pays, en particulier dans les Caraïbes et en Amérique latine, les plaques de batterie de voiture en plomb sont brûlées pour produire de l'oxyde de plomb pour les émaux de poterie.

Fabrication de câbles électriques

La fabrication de câbles électriques a trois principales sources de pollution : les vapeurs de solvants, le rejet potentiel de di-isocyanate de toluène provenant de la fabrication de fils émaillés et les émissions environnementales lors de la fabrication des matériaux utilisés dans les câbles. Tous ces éléments nécessitent des contrôles environnementaux appropriés.

Fabrication de lampes électriques et de tubes

Les principales préoccupations environnementales ici sont l'élimination des déchets et/ou le recyclage des lampes contenant du mercure et l'élimination des PCB des ballasts des lampes fluorescentes. La fabrication du verre peut également être une source importante d'émission d'oxydes d'azote dans l'atmosphère.

Appareils électriques domestiques

Étant donné que l'industrie des appareils électriques est dans une large mesure une industrie d'assemblage, les problèmes environnementaux sont minimes, à l'exception majeure des peintures et des solvants utilisés comme revêtements de surface. Des mesures standard de contrôle de la pollution doivent être instituées conformément aux réglementations environnementales.

Le recyclage des appareils électriques implique la séparation des équipements récupérés en différents matériaux tels que le cuivre et l'acier doux qui peuvent être réutilisés, ce qui est discuté ailleurs dans ce Encyclopédie.

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L'industrie de la fusion et de l'affinage des métaux transforme les minerais métalliques et la ferraille pour obtenir des métaux purs. Les industries métallurgiques transforment les métaux afin de fabriquer des composants de machines, des machines, des instruments et des outils dont ont besoin d'autres industries ainsi que d'autres secteurs de l'économie. Différents types de métaux et d'alliages sont utilisés comme matières premières, y compris les produits laminés (barres, bandes, profilés légers, tôles ou tubes) et les produits étirés (barres, profilés légers, tubes ou fils). Les techniques de traitement de base des métaux comprennent :

• fusion et affinage de minerais et de ferraille
• coulée de métaux en fusion dans une forme donnée (fonderie)
• marteler ou presser des métaux en forme de matrice (forgeage à chaud ou à froid)
• soudure et découpe de tôle
• frittage (compression et chauffage de matériaux sous forme de poudre, y compris un ou plusieurs métaux)
• façonner les métaux sur un tour.

Une grande variété de techniques sont utilisées pour la finition des métaux, y compris le meulage et le polissage, le sablage et de nombreuses techniques de finition et de revêtement de surface (galvanoplastie, galvanisation, traitement thermique, anodisation, revêtement en poudre, etc.).

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La fonderie, ou coulée de métal, implique le versement de métal fondu dans le creux à l'intérieur d'un moule résistant à la chaleur qui est la forme extérieure ou négative du motif de l'objet métallique souhaité. Le moule peut contenir un noyau pour déterminer les dimensions de toute cavité interne lors de la coulée finale. Les travaux de fonderie comprennent :

• faire un patron de l'article désiré
• fabrication du moule et des noyaux et assemblage du moule
• fusion et affinage du métal
• verser le métal dans le moule
• refroidissement de la coulée de métal
• retirer le moule et le noyau de la coulée de métal
• enlever le surplus de métal du moulage fini.

Les principes de base de la technologie de fonderie ont peu changé depuis des milliers d'années. Cependant, les processus sont devenus plus mécanisés et automatiques. Les modèles en bois ont été remplacés par du métal et du plastique, de nouvelles substances ont été développées pour produire des noyaux et des moules, et une large gamme d'alliages est utilisée. Le processus de fonderie le plus important est le moulage au sable du fer.

Fer, acier, laiton et bronze sont des métaux coulés traditionnels. Le plus grand secteur de l'industrie de la fonderie produit des pièces moulées en fonte grise et ductile. Les fonderies de fonte grise utilisent du fer ou de la fonte brute (lingots neufs) pour fabriquer des pièces moulées en fonte standard. Les fonderies de fonte ductile ajoutent du magnésium, du cérium ou d'autres additifs (souvent appelés additifs à la louche) aux poches de métal en fusion avant coulage pour la fabrication de pièces moulées en fonte nodulaire ou malléable. Les différents additifs ont peu d'impact sur les expositions en milieu de travail. L'acier et la fonte malléable constituent l'équilibre du secteur industriel de la fonderie ferreuse. Les principaux clients des plus grandes fonderies ferreuses sont les industries de l'automobile, de la construction et des outils agricoles. L'emploi dans la fonderie de fer a diminué à mesure que les blocs moteurs deviennent plus petits et peuvent être coulés dans un seul moule, et que l'aluminium remplace la fonte. Les fonderies de métaux non ferreux, en particulier les fonderies d'aluminium et les opérations de moulage sous pression, ont un emploi important. Les fonderies de laiton, tant indépendantes que celles produisant pour l'industrie de l'équipement de plomberie, sont un secteur en décroissance qui, cependant, reste important du point de vue de la santé au travail. Depuis quelques années, le titane, le chrome, le nickel et le magnésium, et même des métaux plus toxiques comme le béryllium, le cadmium et le thorium, sont utilisés dans les produits de fonderie.

Bien que l'on puisse supposer que l'industrie de la fonderie commence par la refusion de matériaux solides sous forme de lingots ou de gueuses métalliques, la sidérurgie dans les grandes unités peut être tellement intégrée que la division est moins évidente. Par exemple, le haut fourneau marchand peut transformer toute sa production en fonte brute, mais dans une usine intégrée, une partie du fer peut être utilisée pour produire des pièces moulées, participant ainsi au processus de fonderie, et la fonte du haut fourneau peut être fondue pour être transformée. dans l'acier, où la même chose peut se produire. Il existe en fait une partie distincte du commerce de l'acier, connue pour cette raison sous le nom de lingotière. Dans la fonderie de fonte normale, la refusion de la fonte brute est également un processus d'affinage. Dans les fonderies de métaux non ferreux, le processus de fusion peut nécessiter l'ajout de métaux et d'autres substances et constitue donc un processus d'alliage.

Les moules en sable siliceux lié à l'argile prédominent dans le secteur de la fonderie de fer. Les noyaux traditionnellement produits par cuisson de sable de silice lié avec des huiles végétales ou des sucres naturels ont été largement remplacés. La technologie fondatrice moderne a développé de nouvelles techniques pour produire des moules et des noyaux.

En général, les risques pour la santé et la sécurité des fonderies peuvent être classés selon le type de métal coulé, le procédé de moulage, la taille de la coulée et le degré de mécanisation.

Présentation du processus

Sur la base des dessins du concepteur, un modèle conforme à la forme extérieure de la pièce moulée en métal finie est construit. De la même manière, une boîte à noyaux est fabriquée qui produira des noyaux appropriés pour dicter la configuration interne de l'article final. Le moulage au sable est la méthode la plus largement utilisée, mais d'autres techniques sont disponibles. Celles-ci comprennent : la coulée en moule permanent, à l'aide de moules en fer ou en acier ; moulage sous pression, dans lequel le métal fondu, souvent un alliage léger, est forcé dans un moule métallique sous des pressions de 70 à 7,000 XNUMX kgf/cm²; et la coulée à la cire perdue, où un modèle en cire est fait de chaque moulage à produire et est recouvert de réfractaire qui formera le moule dans lequel le métal est coulé. Le procédé « mousse perdue » utilise des motifs en mousse de polystyrène dans du sable pour fabriquer des pièces moulées en aluminium.

Les métaux ou alliages sont fondus et préparés dans un four qui peut être de type cubilot, rotatif, à réverbère, à creuset, à arc électrique, à canal ou à induction sans noyau (voir tableau 1). Des analyses métallurgiques ou chimiques pertinentes sont réalisées. Le métal en fusion est versé dans le moule assemblé soit via une poche de coulée, soit directement depuis le four. Lorsque le métal a refroidi, le moule et le matériau du noyau sont retirés (décochage, décapage ou éjection) et la pièce coulée est nettoyée et dressée (épuration, grenaillage ou hydro-dynamitage et autres techniques abrasives). Certaines pièces moulées peuvent nécessiter une soudure, un traitement thermique ou une peinture avant que l'article fini ne réponde aux spécifications de l'acheteur.

Tableau 1. Types de fours de fonderie

Des risques tels que le danger résultant de la présence de métal chaud sont communs à la plupart des fonderies, quel que soit le procédé de coulée particulier utilisé. Les dangers peuvent également être spécifiques à un processus de fonderie particulier. Par exemple, l'utilisation du magnésium présente des risques d'évasement que l'on ne rencontre pas dans d'autres industries de fonderie de métaux. Cet article met l'accent sur les fonderies de fer, qui contiennent la plupart des dangers typiques de la fonderie.

La fonderie mécanisée ou de production utilise les mêmes méthodes de base que la fonderie de fer conventionnelle. Lorsque le moulage est effectué, par exemple, à la machine et que les pièces moulées sont nettoyées par grenaillage ou hydrodécapage, la machine est généralement équipée de dispositifs anti-poussière intégrés et le risque de poussière est réduit. Cependant, le sable est fréquemment déplacé d'un endroit à l'autre sur un convoyeur à bande ouverte, et les points de transfert et le déversement de sable peuvent être des sources de quantités considérables de poussière en suspension dans l'air ; compte tenu des taux de production élevés, la charge de poussière en suspension dans l'air peut être encore plus élevée que dans la fonderie conventionnelle. Un examen des données d'échantillonnage de l'air au milieu des années 1970 a montré des niveaux de poussière plus élevés dans les grandes fonderies de production américaines que dans les petites fonderies échantillonnées au cours de la même période. L'installation de hottes d'extraction au-dessus des points de transfert sur les convoyeurs à bande, combinée à un entretien ménager scrupuleux, devrait être une pratique courante. Le transport par des systèmes pneumatiques est parfois économiquement possible et se traduit par un système de transport pratiquement sans poussière.

Fonderies de fer

Pour simplifier, on peut supposer qu'une fonderie de fer comprend les six sections suivantes :

1. fusion et coulée de métal
2. modélisme
3. moulage
4. noyautage
5. secouer / assommer
6. nettoyage de coulée.

Dans de nombreuses fonderies, presque tous ces processus peuvent être exécutés simultanément ou consécutivement dans la même zone d'atelier.

Dans une fonderie de production typique, le fer passe de la fusion à la coulée, au refroidissement, au décochage, au nettoyage et à l'expédition sous forme de pièce moulée finie. Le sable est cyclé depuis le mélange de sable, le moulage, le décochage et le retour au mélange de sable. Le sable est ajouté au système à partir de la fabrication du noyau, qui commence avec du nouveau sable.

Fondre et verser

L'industrie de la fonte du fer dépend fortement du cubilot pour la fusion et l'affinage des métaux. La coupole est un grand four vertical, ouvert en haut avec des portes battantes en bas, doublé de réfractaire et chargé de coke, de ferraille et de calcaire. L'air est soufflé à travers la charge à partir des ouvertures (tuyères) en bas; la combustion du coke chauffe, fond et purifie le fer. Les matériaux de charge sont introduits dans le haut de la coupole par une grue pendant le fonctionnement et doivent être stockés à portée de main, généralement dans des enceintes ou des bacs dans la cour adjacente aux machines de chargement. La propreté et la surveillance efficace des piles de matières premières sont essentielles pour minimiser les risques de blessures dues aux glissements d'objets lourds. Des grues avec de gros électroaimants ou des poids lourds sont souvent utilisées pour réduire la ferraille à des tailles gérables pour le chargement dans la coupole et pour remplir les trémies de chargement elles-mêmes. La cabine de la grue doit être bien protégée et les opérateurs correctement formés.

Les employés manipulant des matières premières doivent porter des cuirs pour les mains et des bottes de protection. Un chargement négligent peut entraîner un débordement de la trémie et provoquer un déversement dangereux. Si le processus de chargement s'avère trop bruyant, le bruit de l'impact métal sur métal peut être réduit en installant des revêtements en caoutchouc antibruit sur les bennes et les bacs de stockage. La plate-forme de charge est nécessairement au-dessus du niveau du sol et peut présenter un danger à moins qu'elle ne soit de niveau et qu'elle ne dispose d'une surface antidérapante et de rails solides autour d'elle et de toute ouverture dans le sol.

Les coupoles génèrent de grandes quantités de monoxyde de carbone, qui peuvent s'échapper des portes de chargement et être renvoyées par les courants de Foucault locaux. Le monoxyde de carbone est invisible, inodore et peut rapidement produire des niveaux ambiants toxiques. Les employés travaillant sur la plate-forme de recharge ou les passerelles environnantes doivent être bien formés afin de reconnaître les symptômes d'une intoxication au monoxyde de carbone. Une surveillance continue et ponctuelle des niveaux d'exposition est nécessaire. Les appareils respiratoires autonomes et les équipements de réanimation doivent être maintenus prêts à l'emploi et les opérateurs doivent être informés de leur utilisation. Lorsque des travaux d'urgence sont effectués, un système d'entrée dans un espace confiné de surveillance des contaminants doit être développé et appliqué. Tous les travaux doivent être supervisés.

Les coupoles sont généralement placées par paires ou en groupes, de sorte que pendant que l'une est en cours de réparation, les autres fonctionnent. La période d'utilisation doit être basée sur l'expérience en matière de durabilité des réfractaires et sur les recommandations techniques. Des procédures doivent être élaborées à l'avance pour extraire le fer et pour s'arrêter lorsque des points chauds se développent ou si le système de refroidissement par eau est désactivé. La réparation du cubilot implique nécessairement la présence d'employés à l'intérieur même de la coque du cubilot pour réparer ou renouveler les revêtements réfractaires. Ces affectations doivent être considérées comme des entrées dans des espaces confinés et des précautions appropriées doivent être prises. Des précautions doivent également être prises pour empêcher le déversement de matériaux par les portes de chargement à ces moments-là. Pour protéger les travailleurs contre les chutes d'objets, ils doivent porter des casques de sécurité et, s'ils travaillent en hauteur, des harnais de sécurité.

Les travailleurs qui coulent les cubilots (transfert du métal en fusion du puits cubilot vers un four ou une poche de maintien) doivent observer des mesures de protection individuelle rigoureuses. Lunettes et vêtements de protection sont indispensables. Les protecteurs oculaires doivent résister à la fois aux chocs à grande vitesse et au métal en fusion. Une extrême prudence doit être exercée afin d'éviter que les scories fondues restantes (les débris indésirables retirés de la fonte à l'aide des additifs calcaires) et le métal n'entrent en contact avec l'eau, ce qui provoquerait une explosion de vapeur. Les saigneurs et surveillants doivent s'assurer que toute personne étrangère à l'exploitation du cubilot reste en dehors de la zone de danger délimitée par un rayon d'environ 4 m autour de la goulotte du cubilot. La délimitation d'une zone d'entrée interdite non autorisée est une exigence légale en vertu du Règlement britannique sur les fonderies de fer et d'acier de 1953.

Lorsque la course de la coupole est terminée, le fond de la coupole est abaissé pour éliminer les scories indésirables et les autres matériaux encore à l'intérieur de la coque avant que les employés puissent effectuer l'entretien réfractaire de routine. La chute du fond de la coupole est une opération qualifiée et dangereuse nécessitant une supervision formée. Un sol réfractaire ou une couche de sable sec sur lequel déposer les débris est indispensable. Si un problème survient, tel que des portes inférieures de coupole bloquées, une grande prudence doit être exercée pour éviter les risques de brûlures aux travailleurs par le métal chaud et les scories.

Le métal chauffé à blanc visible est un danger pour les yeux des travailleurs en raison de l'émission de rayonnement infrarouge et ultraviolet, auquel une exposition prolongée peut provoquer des cataractes.

La poche doit être séchée avant d'être remplie de métal fondu, pour éviter les explosions de vapeur ; une période satisfaisante de chauffage à la flamme doit être établie.

Les employés des sections de métallurgie et de coulée de la fonderie doivent porter des casques de sécurité, des lunettes de protection et des écrans faciaux teintés, des vêtements aluminisés tels que des tabliers, des guêtres ou des guêtres (couvre-jambes et couvre-pieds) et des bottes. L'utilisation d'un équipement de protection devrait être obligatoire et il devrait y avoir des instructions adéquates sur son utilisation et son entretien. Des normes élevées d'entretien ménager et d'exclusion de l'eau au plus haut degré possible sont nécessaires dans tous les domaines où le métal en fusion est manipulé.

Lorsque de grandes poches sont suspendues à des grues ou à des convoyeurs aériens, des dispositifs de contrôle positif de la poche doivent être utilisés pour s'assurer qu'un déversement de métal ne peut pas se produire si l'opérateur relâche sa prise. Les crochets retenant les poches de métal en fusion doivent être périodiquement testés pour la fatigue du métal afin d'éviter toute défaillance.

Dans les fonderies de production, le moule assemblé se déplace le long d'un convoyeur mécanique jusqu'à un poste de coulée ventilé. Le coulage peut être effectué à partir d'une poche à commande manuelle avec assistance mécanique, d'une poche à indexation commandée à partir d'une cabine, ou il peut être automatique. Typiquement, le poste de coulée est muni d'une hotte de compensation à alimentation directe en air. Le moule coulé avance le long du convoyeur à travers un tunnel de refroidissement épuisé jusqu'au décochage. Dans les petites fonderies d'atelier, les moules peuvent être coulés sur un sol de fonderie et y brûler. Dans cette situation, la poche doit être équipée d'une hotte aspirante mobile.

Le taraudage et le transport du fer en fusion et le chargement des fours électriques créent une exposition à l'oxyde de fer et à d'autres vapeurs d'oxydes métalliques. Verser dans le moule enflamme et pyrolyse les matières organiques, générant de grandes quantités de monoxyde de carbone, de fumée, d'hydrocarbures aromatiques polynucléaires cancérigènes (HAP) et de produits de pyrolyse à partir de matériaux de base qui peuvent être cancérigènes et aussi des sensibilisants respiratoires. Les moules contenant de grands noyaux de boîte froide liés au polyuréthane libèrent une fumée dense et irritante contenant des isocyanates et des amines. Le principal contrôle des risques de combustion des moisissures est une station de coulée et un tunnel de refroidissement à évacuation locale.

Dans les fonderies équipées de ventilateurs de toit pour les opérations de coulée par épuisement, des concentrations élevées de fumées métalliques peuvent être trouvées dans les régions supérieures où se trouvent les cabines de grue. Si les cabines ont un opérateur, les cabines doivent être fermées et équipées d'air filtré et conditionné.

Modélisme

La fabrication de patrons est un métier hautement qualifié qui traduit les plans de conception en deux dimensions en un objet en trois dimensions. Les modèles traditionnels en bois sont fabriqués dans des ateliers standard contenant des outils à main et des équipements de coupe et de rabotage électriques. Ici, toutes les mesures raisonnablement réalisables doivent être prises pour réduire le bruit dans la mesure du possible, et des protections auditives appropriées doivent être fournies. Il est important que les employés soient conscients des avantages d'utiliser une telle protection.

Les machines à couper et à finir le bois à moteur sont des sources évidentes de danger, et il est souvent impossible d'installer des protections appropriées sans empêcher le fonctionnement de la machine. Les employés doivent bien connaître les procédures d'exploitation normales et doivent également être informés des risques inhérents au travail.

Le sciage du bois peut créer une exposition à la poussière. Des systèmes de ventilation efficaces doivent être installés pour éliminer la poussière de bois de l'atmosphère de l'atelier de modelage. Dans certaines industries utilisant des bois durs, des cancers du nez ont été observés. Cela n'a pas été étudié dans l'industrie fondatrice.

La coulée dans des moules métalliques permanents, comme dans le moulage sous pression, a été un développement important dans l'industrie de la fonderie. Dans ce cas, la fabrication de modèles est largement remplacée par des méthodes d'ingénierie et est vraiment une opération de fabrication de moules. La plupart des dangers liés à la fabrication de modèles et les risques liés au sable sont éliminés, mais sont remplacés par le risque inhérent à l'utilisation d'une sorte de matériau réfractaire pour revêtir la matrice ou le moule. Dans les travaux de fonderie modernes, on utilise de plus en plus des noyaux de sable, auquel cas les risques de poussière de la fonderie de sable sont toujours présents.

Moulage

Le processus de moulage le plus courant dans l'industrie de la fonderie de fer utilise le moule traditionnel à « sable vert » composé de sable de silice, de poussière de charbon, d'argile et de liants organiques. D'autres modes de réalisation de moules sont adaptés du noyautage : thermodurcissable, autodurcissant à froid et trempé au gaz. Ces méthodes et leurs dangers seront discutés dans le coremaking. Des moules permanents ou le procédé de mousse perdue peuvent également être utilisés, en particulier dans l'industrie de la fonderie d'aluminium.

Dans les fonderies de production, le mélange de sable, le moulage, l'assemblage des moules, le coulage et le décochage sont intégrés et mécanisés. Le sable de décochage est recyclé vers l'opération de mélange de sable, où de l'eau et d'autres additifs sont ajoutés et le sable est mélangé dans des broyeurs pour maintenir les propriétés physiques souhaitées.

Pour faciliter le montage, les patrons (et leurs moules) sont réalisés en deux parties. Dans la fabrication manuelle de moules, les moules sont enfermés dans des cadres en métal ou en bois appelés flacons. La moitié inférieure du motif est placée dans le ballon inférieur (le glisser), et d'abord du sable fin puis du sable lourd sont versés autour du motif. Le sable est compacté dans le moule par un processus de compression par secousses, d'éjection de sable ou de pression. Le ballon supérieur (le faire face) est préparé de la même manière. Des entretoises en bois sont placées dans la chape pour former les canaux de coulée et de colonne montante, qui sont la voie par laquelle le métal en fusion s'écoule dans la cavité du moule. Les motifs sont retirés, le noyau inséré, puis les deux moitiés du moule assemblées et fixées ensemble, prêtes à être coulées. Dans les fonderies de production, la chape et les flacons d'entraînement sont préparés sur un convoyeur mécanique, les noyaux sont placés dans le flacon d'entraînement et le moule assemblé par des moyens mécaniques.

La poussière de silice est un problème potentiel partout où le sable est manipulé. Le sable de moulage est généralement humide ou mélangé à de la résine liquide et est donc moins susceptible d'être une source importante de poussière respirable. Un agent de séparation tel que le talc est parfois ajouté pour faciliter le retrait facile du motif du moule. Le talc respirable provoque une talcose, un type de pneumoconiose. Les agents de démoulage sont plus répandus lorsque le moulage à la main est utilisé ; dans les processus plus vastes et plus automatiques, on les voit rarement. Des produits chimiques sont parfois pulvérisés sur la surface du moule, mis en suspension ou dissous dans de l'alcool isopropylique, qui est ensuite brûlé pour laisser le composé, généralement un type de graphite, revêtir le moule afin d'obtenir une coulée avec une finition de surface plus fine. Cela implique un risque d'incendie immédiat, et tous les employés impliqués dans l'application de ces revêtements doivent porter des vêtements de protection ignifuges et une protection des mains, car les solvants organiques peuvent également provoquer des dermatites. Les revêtements doivent être appliqués dans une cabine ventilée pour empêcher les vapeurs organiques de s'échapper dans le lieu de travail. Des précautions strictes doivent également être observées pour s'assurer que l'alcool isopropylique est stocké et utilisé en toute sécurité. Il doit être transféré dans un petit récipient pour une utilisation immédiate, et les plus grands récipients de stockage doivent être tenus à bonne distance du processus de combustion.

La fabrication manuelle de moules peut impliquer la manipulation d'objets volumineux et encombrants. Les moules eux-mêmes sont lourds, tout comme les boîtes ou flacons de moulage. Ils sont souvent soulevés, déplacés et empilés à la main. Les blessures au dos sont fréquentes et des aides électriques sont nécessaires pour que les employés n'aient pas à soulever des objets trop lourds pour être transportés en toute sécurité.

Des conceptions standardisées sont disponibles pour les enceintes des mélangeurs, des convoyeurs et des stations de coulée et de décochage avec des volumes d'échappement et des vitesses de capture et de transport appropriés. Le respect de ces conceptions et une maintenance préventive stricte des systèmes de contrôle permettront d'atteindre la conformité aux limites internationales reconnues pour l'exposition à la poussière.

Noyautage

Les noyaux insérés dans le moule déterminent la configuration interne d'une pièce moulée creuse, telle que la chemise d'eau d'un bloc moteur. Le noyau doit résister au processus de coulée, mais en même temps ne doit pas être suffisamment solide pour résister au retrait de la coulée pendant l'étape d'abattage.

Avant les années 1960, les mélanges de base comprenaient du sable et des liants, tels que l'huile de lin, la mélasse ou la dextrine (sable bitumineux). Le sable a été emballé dans une boîte à noyau avec une cavité en forme de noyau, puis séché dans un four. Les fours à noyau dégagent des produits de pyrolyse nocifs et nécessitent un système de cheminée adapté et bien entretenu. Normalement, les courants de convection à l'intérieur du four seront suffisants pour assurer une évacuation satisfaisante des fumées du lieu de travail, bien qu'ils contribuent énormément à la pollution de l'air. le danger est mineur ; dans certains cas, cependant, de petites quantités d'acroléine dans les fumées peuvent être une nuisance considérable. Les noyaux peuvent être traités par un "revêtement évasé" pour améliorer l'état de surface de la pièce moulée, ce qui nécessite les mêmes précautions que dans le cas des moules.

Le moulage en boîte chaude ou en coquille et le noyautage sont des procédés thermodurcissables utilisés dans les fonderies de fonte. Du sable neuf peut être mélangé à de la résine à la fonderie, ou du sable enrobé de résine peut être expédié dans des sacs pour être ajouté à la machine de noyautage. Le sable de résine est injecté dans un modèle métallique (la boîte à noyau). Le modèle est ensuite chauffé - par des feux directs au gaz naturel dans le processus de boîte chaude ou par d'autres moyens pour les noyaux de coque et le moulage. Les boîtes chaudes utilisent généralement une résine thermodurcissable à base d'alcool furfurylique (furanne), d'urée ou de phénol-formaldéhyde. Le moulage en coque utilise une résine urée- ou phénol-formaldéhyde. Après un court temps de durcissement, le noyau durcit considérablement et peut être poussé hors de la plaque modèle par des éjecteurs. Le noyautage des boîtes chaudes et des coquilles génère une exposition importante au formaldéhyde, qui est un cancérogène probable, et à d'autres contaminants, selon le système. Les mesures de contrôle du formaldéhyde comprennent l'alimentation directe en air au poste de l'opérateur, l'évacuation locale au niveau de la boîte à noyaux, l'enceinte et l'évacuation locale au poste de stockage des carottes et les résines à faible émission de formaldéhyde. Un contrôle satisfaisant est difficile à obtenir. Une surveillance médicale des affections respiratoires devrait être fournie aux travailleurs du noyautage. Le contact des résines phénol- ou urée-formaldéhyde avec la peau ou les yeux doit être évité car les résines sont irritantes ou sensibilisantes et peuvent provoquer des dermatites. Un lavage abondant à l'eau aidera à éviter le problème.

Les systèmes de durcissement à froid (sans cuisson) actuellement utilisés comprennent : les résines urée- et phénol-formaldéhyde catalysées par un acide avec et sans alcool furfurylique ; les isocyanates alkydes et phénoliques; Fascold ; silicates autodurcissables; Inoset ; sable de ciment et sable fluide ou coulable. Les durcisseurs à froid ne nécessitent pas de chauffage externe pour durcir. Les isocyanates utilisés dans les liants sont normalement à base d'isocyanate de méthylène diphényle (MDI), qui, s'il est inhalé, peut agir comme un irritant ou un sensibilisant respiratoire, provoquant de l'asthme. Des gants et des lunettes de protection sont recommandés lors de la manipulation ou de l'utilisation de ces composés. Les isocyanates eux-mêmes doivent être soigneusement stockés dans des conteneurs scellés dans des conditions sèches à une température comprise entre 10 et 30°C. Les récipients de stockage vides doivent être remplis et trempés pendant 24 heures avec une solution de carbonate de sodium à 5 % afin de neutraliser tout produit chimique résiduel laissé dans le fût. La plupart des principes généraux d'entretien ménager doivent être strictement appliqués aux procédés de moulage de résine, mais la plus grande prudence doit être exercée lors de la manipulation des catalyseurs utilisés comme agents de prise. Les catalyseurs pour les résines phénoliques et isocyanates d'huile sont généralement des amines aromatiques à base de composés de pyridine, qui sont des liquides à odeur piquante. Ils peuvent provoquer de graves irritations cutanées et des lésions rénales et hépatiques et peuvent également affecter le système nerveux central. Ces composés sont fournis sous forme d'additifs séparés (liant en trois parties) ou sont déjà mélangés avec les matériaux pétroliers, et le LEV doit être fourni aux étapes de mélange, de moulage, de coulée et de désactivation. Pour certains autres procédés sans cuisson, les catalyseurs utilisés sont des acides phosphoriques ou divers sulfoniques, également toxiques ; les accidents pendant le transport ou l'utilisation doivent faire l'objet d'une protection adéquate contre les accidents.

Le noyautage trempé au gaz comprend le dioxyde de carbone (CO₂)-silicate et les procédés Isocure (ou « Ashland »). De nombreuses variantes du CO₂-procédé de silicate ont été développés depuis les années 1950. Ce procédé a généralement été utilisé pour la production de moules et de noyaux de taille moyenne à grande. Le sable de noyau est un mélange de silicate de sodium et de sable de silice, généralement modifié en ajoutant des substances telles que la mélasse comme agents de dégradation. Une fois la boîte à noyau remplie, le noyau est durci en faisant passer du dioxyde de carbone à travers le mélange de noyau. Cela forme du carbonate de sodium et du gel de silice, qui agit comme un liant.

Le silicate de sodium est une substance alcaline et peut être nocif s'il entre en contact avec la peau ou les yeux ou s'il est ingéré. Il est conseillé de prévoir une douche d'urgence à proximité des zones où de grandes quantités de silicate de sodium sont manipulées et de toujours porter des gants. Une douche oculaire facilement disponible doit être située dans toute zone de fonderie où du silicate de sodium est utilisé. Le CO₂ peut être fourni sous forme solide, liquide ou gazeuse. Lorsqu'il est fourni dans des bouteilles ou des réservoirs sous pression, de nombreuses précautions d'entretien doivent être prises, telles que le stockage des bouteilles, l'entretien des vannes, la manipulation, etc. Il y a aussi le risque du gaz lui-même, car il peut abaisser la concentration d'oxygène dans l'air dans les espaces clos.

Le procédé Isocure est utilisé pour les noyaux et les moules. Il s'agit d'un système de durcissement au gaz dans lequel une résine, souvent du phénol-formaldéhyde, est mélangée avec un diisocyanate (par exemple, MDI) et du sable. Celui-ci est injecté dans la boîte à noyau puis gazé avec une amine, généralement soit de la triéthylamine, soit de la diméthyléthylamine, pour provoquer la réaction de réticulation et de prise. Les amines, souvent vendues en fûts, sont des liquides très volatils à forte odeur d'ammoniaque. Il existe un risque très réel d'incendie ou d'explosion et des précautions extrêmes doivent être prises, en particulier lorsque le matériau est stocké en vrac. L'effet caractéristique de ces amines est de provoquer une vision en halo et un gonflement de la cornée, bien qu'elles affectent également le système nerveux central, où elles peuvent provoquer des convulsions, une paralysie et, parfois, la mort. Si une partie de l'amine entre en contact avec les yeux ou la peau, les mesures de premiers secours doivent inclure un lavage abondant à l'eau pendant au moins 15 minutes et une assistance médicale immédiate. Dans le procédé Isocure, l'amine est appliquée sous forme de vapeur dans un support d'azote, l'excès d'amine étant lavé à travers une tour d'acide. Les fuites de la boîte à noyaux sont la principale cause d'exposition élevée, bien que le dégazage d'amine des noyaux manufacturés soit également important. Des précautions doivent être prises à tout moment lors de la manipulation de ce matériau, et un équipement de ventilation par aspiration approprié doit être installé pour éliminer les vapeurs des zones de travail.

Décochage, extraction de coulée et désactivation du noyau

Une fois le métal en fusion refroidi, le moulage brut doit être retiré du moule. Il s'agit d'un processus bruyant, exposant généralement les opérateurs bien au-dessus de 90 dBA sur une journée de travail de 8 heures. Des protections auditives doivent être fournies s'il n'est pas possible de réduire le bruit émis. La majeure partie du moule est séparée de la pièce coulée, généralement par un impact de secousse. Fréquemment, la boîte de moulage, le moule et la coulée sont déposés sur une grille vibrante pour déloger le sable (découillage). Le sable tombe ensuite à travers la grille dans une trémie ou sur un convoyeur où il peut être soumis à des séparateurs magnétiques et recyclé pour le broyage, le traitement et la réutilisation, ou simplement déversé. Parfois, l'hydrodécapage peut être utilisé à la place d'une grille, créant moins de poussière. Le noyau est retiré ici, parfois aussi à l'aide de jets d'eau à haute pression.

La pièce moulée est ensuite retirée et transférée à l'étape suivante de l'opération d'éjection. Souvent, les petites pièces moulées peuvent être retirées du ballon par un processus de « poinçonnage » avant le décochage, ce qui produit moins de poussière. Le sable donne lieu à des niveaux dangereux de poussière de silice car il a été en contact avec du métal en fusion et est donc très sec. Le métal et le sable restent très chauds. Une protection oculaire est nécessaire. Les surfaces de marche et de travail doivent être exemptes de débris, qui présentent un risque de trébuchement, et de poussière, qui peut être remise en suspension et présenter un risque d'inhalation.

Relativement peu d'études ont été menées pour déterminer quel effet, le cas échéant, les nouveaux liants de noyau ont sur la santé de l'opérateur de décorticage en particulier. Les furanes, l'alcool furfurylique et l'acide phosphorique, les résines d'urée et de phénol-formaldéhyde, le silicate de sodium et le dioxyde de carbone, les produits sans cuisson, l'huile de lin modifiée et le MDI subissent tous un certain type de décomposition thermique lorsqu'ils sont exposés aux températures des métaux en fusion.

Aucune étude n'a encore été menée sur l'effet de la particule de silice enrobée de résine sur le développement de la pneumoconiose. On ne sait pas si ces revêtements auront un effet inhibiteur ou accélérateur sur les lésions des tissus pulmonaires. Il est à craindre que les produits de réaction de l'acide phosphorique puissent libérer de la phosphine. Des expériences sur des animaux et certaines études sélectionnées ont montré que l'effet de la poussière de silice sur le tissu pulmonaire est fortement accéléré lorsque la silice a été traitée avec un acide minéral. Les résines urée- et phénol-formaldéhyde peuvent libérer des phénols libres, des aldéhydes et du monoxyde de carbone. Les sucres ajoutés pour augmenter la collapsabilité produisent des quantités importantes de monoxyde de carbone. Les cuissons sans cuisson libèrent des isocyanates (p. ex. MDI) et du monoxyde de carbone.

Ebavurage (nettoyage)

Le nettoyage de la coulée, ou ébavurage, est effectué après le décochage et l'éjection du noyau. Les différents processus impliqués sont diversement désignés à différents endroits, mais peuvent être globalement classés comme suit :

• VInaigrette couvre le décapage, le dégrossissage ou le déblayage, l'élimination du sable de moulage adhérent, du sable de noyau, des glissières, des contremarches, des bavures et d'autres matières facilement jetables avec des outils à main ou des outils pneumatiques portables.
• ébavurage couvre l'élimination du sable de moulage brûlé, des bords rugueux, du surplus de métal, tels que des cloques, des souches de portes, des croûtes ou d'autres imperfections indésirables, et le nettoyage à la main du moulage à l'aide de ciseaux à main, d'outils pneumatiques et de brosses métalliques. Les techniques de soudage, telles que la découpe à la flamme oxyacétylénique, l'arc électrique, l'arc-air, le lavage à la poudre et la torche à plasma, peuvent être utilisées pour brûler les collecteurs, pour réparer la coulée et pour couper et laver.

L'extraction de la carotte est la première opération de dressage. Jusqu'à la moitié du métal coulé dans le moule ne fait pas partie de la coulée finale. Le moule doit comprendre des réservoirs, des cavités, des mangeoires et une carotte afin qu'il soit rempli de métal pour compléter l'objet coulé. La carotte peut généralement être retirée au cours de l'étape d'élimination, mais cela doit parfois être effectué en tant qu'étape distincte de l'opération d'ébavurage ou de dressage. L'enlèvement de la carotte se fait à la main, généralement en frappant le moulage avec un marteau. Pour réduire le bruit, les marteaux métalliques peuvent être remplacés par des marteaux recouverts de caoutchouc et les convoyeurs revêtus du même caoutchouc antibruit. Des fragments de métal chaud sont projetés et présentent un danger pour les yeux. Une protection oculaire doit être utilisée. Les carottes détachées doivent normalement être renvoyées dans la zone de chargement de l'usine de fusion et ne doivent pas pouvoir s'accumuler dans la section d'épuration de la fonderie. Après l'épuration (mais parfois avant), la plupart des pièces moulées sont grenaillées ou culbutées pour éliminer les matériaux du moule et peut-être pour améliorer la finition de surface. Les barils culbutés génèrent des niveaux de bruit élevés. Des enceintes peuvent être nécessaires, ce qui peut également nécessiter une LEV.

Les méthodes de dressage dans les fonderies d'acier, de fer et de non ferreux sont très similaires, mais des difficultés particulières existent dans le dressage et l'ébarbage des pièces moulées en acier en raison de plus grandes quantités de sable fondu brûlé par rapport aux pièces moulées en fer et non ferreux. Le sable fondu sur de grandes pièces moulées en acier peut contenir de la cristobalite, qui est plus toxique que le quartz trouvé dans le sable vierge.

Le grenaillage sans air ou le culbutage des pièces moulées avant l'écaillage et le meulage sont nécessaires pour éviter une surexposition à la poussière de silice. Le moulage doit être exempt de poussière visible, bien qu'un risque de silice puisse toujours être généré par le meulage si de la silice est brûlée dans la surface métallique apparemment propre du moulage. La grenaille est propulsée par centrifugation à la coulée, et aucun opérateur n'est requis à l'intérieur de l'unité. La cabine de sablage doit être aspirée afin qu'aucune poussière visible ne s'échappe. Ce n'est qu'en cas de panne ou de détérioration de la cabine de grenaillage et/ou du ventilateur et du collecteur qu'il y a un problème de poussière.

L'eau ou l'eau et le sable ou le grenaillage sous pression peuvent être utilisés pour éliminer le sable adhérent en soumettant le moulage à un jet d'eau à haute pression ou de grenaille de fer ou d'acier. Le sablage a été interdit dans plusieurs pays (par exemple, le Royaume-Uni) en raison du risque de silicose car les particules de sable deviennent de plus en plus fines et la fraction respirable augmente ainsi continuellement. L'eau ou la grenaille est déchargée par un pistolet et peut manifestement présenter un risque pour le personnel si elle n'est pas manipulée correctement. Le dynamitage doit toujours être effectué dans un espace isolé et clos. Toutes les enceintes de grenaillage doivent être inspectées à intervalles réguliers pour s'assurer que le système d'extraction de la poussière fonctionne et qu'il n'y a pas de fuites par lesquelles de la grenaille ou de l'eau pourraient s'échapper dans la fonderie. Les casques des dynamiteurs doivent être approuvés et soigneusement entretenus. Il est conseillé d'afficher un avis sur la porte de la cabine, avertissant les employés que le dynamitage est en cours et que l'accès non autorisé est interdit. Dans certaines circonstances, des verrous de retard liés au moteur d'entraînement du sablage peuvent être installés sur les portes, ce qui rend impossible l'ouverture des portes tant que le sablage n'a pas cessé.

Une variété d'outils de meulage sont utilisés pour lisser le moulage brut. Les meules abrasives peuvent être montées sur des machines au sol ou sur socle ou dans des meuleuses portatives ou à châssis oscillant. Les meuleuses sur socle sont utilisées pour les pièces moulées plus petites qui peuvent être facilement manipulées ; les meuleuses portatives, les meules à disque de surface, les meules boisseaux et les meules coniques sont utilisées à plusieurs fins, y compris le lissage des surfaces internes des pièces moulées ; Les meuleuses à cadre oscillant sont principalement utilisées sur les grandes pièces moulées qui nécessitent un enlèvement important de métal.

Autres fonderies

Fondation en acier

La production de la fonderie d'acier (par opposition à une aciérie de base) est similaire à celle de la fonderie de fer; cependant, les températures du métal sont beaucoup plus élevées. Cela signifie qu'une protection des yeux avec des lentilles colorées est indispensable et que la silice contenue dans le moule est convertie par la chaleur en tridymite ou cristobalite, deux formes de silice cristalline particulièrement dangereuses pour les poumons. Le sable brûle souvent sur la coulée et doit être enlevé par des moyens mécaniques, ce qui donne lieu à des poussières dangereuses ; par conséquent, des systèmes efficaces d'aspiration des poussières et une protection respiratoire sont essentiels.

Fonderie en alliage léger

La fonderie d'alliages légers utilise principalement des alliages d'aluminium et de magnésium. Ceux-ci contiennent souvent de petites quantités de métaux qui peuvent dégager des fumées toxiques dans certaines circonstances. Les fumées doivent être analysées pour déterminer leurs constituants lorsque l'alliage peut contenir de tels composants.

Dans les fonderies d'aluminium et de magnésium, la fusion se fait couramment dans des fours à creuset. Des évents d'échappement autour du haut du pot pour éliminer les fumées sont conseillés. Dans les fournaises au mazout, une combustion incomplète due à des brûleurs défectueux peut entraîner la libération de produits tels que le monoxyde de carbone dans l'air. Les fumées de four peuvent contenir des hydrocarbures complexes, dont certains peuvent être cancérigènes. Pendant le nettoyage des fournaises et des conduits de fumée, il existe un risque d'exposition au pentoxyde de vanadium concentré dans la suie des fournaises provenant des dépôts d'huile.

Le spath fluor est couramment utilisé comme fondant dans la fusion de l'aluminium, et des quantités importantes de poussière de fluorure peuvent être rejetées dans l'environnement. Dans certains cas, le chlorure de baryum a été utilisé comme fondant pour les alliages de magnésium ; il s'agit d'une substance très toxique et, par conséquent, une attention particulière est requise lors de son utilisation. Les alliages légers peuvent parfois être dégazés en faisant passer du dioxyde de soufre ou du chlore (ou des composés exclusifs qui se décomposent pour produire du chlore) à travers le métal en fusion; une ventilation par aspiration et un équipement de protection respiratoire sont nécessaires pour cette opération. Afin de réduire la vitesse de refroidissement du métal chaud dans le moule, un mélange de substances (généralement de l'aluminium et de l'oxyde de fer) qui réagissent de manière hautement exothermique est placé sur la colonne montante du moule. Ce mélange « thermite » dégage des fumées denses qui se sont révélées inoffensives dans la pratique. Lorsque les fumées sont de couleur brune, une alarme peut être déclenchée en raison d'une suspicion de présence d'oxydes d'azote ; cependant, ce soupçon n'est pas fondé. L'aluminium finement divisé produit lors du dressage des pièces moulées en aluminium et en magnésium constitue un grave risque d'incendie et des méthodes humides doivent être utilisées pour le dépoussiérage.

La coulée de magnésium comporte un risque potentiel considérable d'incendie et d'explosion. Le magnésium fondu s'enflammera à moins qu'une barrière protectrice ne soit maintenue entre lui et l'atmosphère; le soufre fondu est largement employé à cette fin. Les ouvriers de la fonderie qui appliquent manuellement la poudre de soufre dans le creuset peuvent développer une dermatite et doivent porter des gants en tissu ignifuge. Le soufre en contact avec le métal brûle en permanence, d'où le dégagement de quantités considérables de dioxyde de soufre. Une ventilation par évacuation doit être installée. Les travailleurs doivent être informés du danger qu'un pot ou une louche de magnésium fondu ne prenne feu, ce qui peut donner naissance à un nuage dense d'oxyde de magnésium finement divisé. Des vêtements de protection en matériaux ignifuges doivent être portés par tous les travailleurs de la fonderie de magnésium. Les vêtements enduits de poussière de magnésium ne doivent pas être rangés dans des casiers sans contrôle de l'humidité, car une combustion spontanée peut se produire. La poussière de magnésium doit être retirée des vêtements. La craie française est largement utilisée dans le dressage des moules dans les fonderies de magnésium ; la poussière doit être contrôlée pour éviter la talcose. Les huiles pénétrantes et les poudres à saupoudrer sont utilisées dans l'inspection des pièces moulées en alliage léger pour la détection des fissures.

Des colorants ont été introduits pour améliorer l'efficacité de ces techniques. Certains colorants rouges se sont avérés être absorbés et excrétés dans la sueur, provoquant ainsi la souillure des vêtements personnels; bien que cette condition soit une nuisance, aucun effet sur la santé n'a été observé.

Fonderies de laiton et de bronze

Les fumées métalliques toxiques et la poussière des alliages typiques constituent un danger particulier pour les fonderies de laiton et de bronze. Les expositions au plomb au-dessus des limites de sécurité dans les opérations de fusion, de coulée et de finition sont courantes, en particulier lorsque les alliages ont une composition élevée en plomb. Le danger du plomb dans le nettoyage des fours et l'élimination des scories est particulièrement aigu. La surexposition au plomb est fréquente lors de la fusion et de la coulée et peut également se produire lors du broyage. Les fumées de zinc et de cuivre (les constituants du bronze) sont les causes les plus courantes de la fièvre des fondeurs, bien que la maladie ait également été observée chez les fondeurs utilisant du magnésium, de l'aluminium, de l'antimoine, etc. Certains alliages à haute résistance contiennent du cadmium, qui peut provoquer une pneumonie chimique à la suite d'une exposition aiguë et des lésions rénales et un cancer du poumon à la suite d'une exposition chronique.

Processus de moulage permanent

La coulée dans des moules métalliques permanents, comme dans le moulage sous pression, a été un développement important dans la fonderie. Dans ce cas, la fabrication de modèles est largement remplacée par des méthodes d'ingénierie et est vraiment une opération d'enfonçage. La plupart des risques de fabrication de modèles sont ainsi supprimés et les risques liés au sable sont également éliminés mais sont remplacés par un degré de risque inhérent à l'utilisation d'une sorte de matériau réfractaire pour revêtir la matrice ou le moule. Dans les travaux de fonderie modernes, on utilise de plus en plus des noyaux de sable, auquel cas les risques de poussière de la fonderie de sable sont toujours présents.

Coulée sous pression

L'aluminium est un métal courant dans le moulage sous pression. La quincaillerie automobile telle que les garnitures chromées est généralement en zinc moulé sous pression, suivi du placage de cuivre, de nickel et de chrome. Le risque de fièvre des fondeurs dû aux fumées de zinc doit être contrôlé en permanence, tout comme le brouillard d'acide chromique.

Les machines de coulée sous pression présentent tous les risques communs aux presses hydrauliques. De plus, le travailleur peut être exposé aux brouillards d'huiles utilisées comme lubrifiants et doit être protégé contre l'inhalation de ces brouillards et le danger des vêtements saturés d'huile. Les fluides hydrauliques résistants au feu utilisés dans les presses peuvent contenir des composés organophosphorés toxiques, et une attention particulière doit être portée lors des travaux de maintenance sur les systèmes hydrauliques.

Fondation de précision

Les fonderies de précision s'appuient sur le processus de moulage à la cire perdue ou à la cire perdue , dans lequel les modèles sont fabriqués par moulage par injection de cire dans une matrice; ces modèles sont recouverts d'une fine poudre réfractaire qui sert de matériau de revêtement de moule, et la cire est ensuite fondue avant la coulée ou par l'introduction du métal de coulée lui-même.

L'élimination de la cire présente un risque d'incendie certain et la décomposition de la cire produit de l'acroléine et d'autres produits de décomposition dangereux. Les fours à cire doivent être suffisamment ventilés. Le trichloroéthylène a été utilisé pour éliminer les dernières traces de cire ; ce solvant peut s'accumuler dans des poches du moule ou être absorbé par le matériau réfractaire et se vaporiser ou se décomposer lors du coulage. L'inclusion de matériaux réfractaires de moulage à la cire perdue en amiante devrait être éliminée en raison des dangers de l'amiante.

Problèmes de santé et schémas pathologiques

Les fonderies se distinguent des processus industriels en raison d'un taux de mortalité plus élevé résultant des déversements et des explosions de métal en fusion, de l'entretien des cubilots, y compris des risques de chute de fond et de monoxyde de carbone lors du regarnissage. Les fonderies signalent une incidence plus élevée de corps étrangers, de contusions et de brûlures et une proportion plus faible de blessures musculo-squelettiques que les autres installations. Ils ont également les niveaux d'exposition au bruit les plus élevés.

Une étude de plusieurs dizaines d'accidents mortels dans les fonderies a révélé les causes suivantes : écrasement entre les chariots de transport des moules et les structures du bâtiment lors de l'entretien et du dépannage, écrasement lors du nettoyage des broyeurs qui ont été activés à distance, brûlures de métal en fusion après une panne de grue, fissuration du moule, transfert par débordement poche, éruption de vapeur dans une poche non séchée, chutes de grues et de plates-formes de travail, électrocution par des équipements de soudage, écrasement par des véhicules de manutention, brûlures dues au fond du cubilot, atmosphère riche en oxygène lors de la réparation du cubilot et surexposition au monoxyde de carbone lors de la réparation du cubilot.

Roues abrasives

L'éclatement ou la rupture des meules abrasives peut entraîner des blessures mortelles ou très graves : les espaces entre la meule et le reste des meuleuses sur socle peuvent attraper et écraser la main ou l'avant-bras. Les yeux non protégés sont à risque à toutes les étapes. Les glissades et les chutes, notamment lors du transport de charges lourdes, peuvent être causées par des sols mal entretenus ou obstrués. Les blessures aux pieds peuvent être causées par la chute d'objets ou la chute de charges. Les entorses et les foulures peuvent résulter d'un effort excessif lors du levage et du transport. Des appareils de levage mal entretenus peuvent tomber en panne et faire tomber des matériaux sur les travailleurs. Un choc électrique peut résulter d'équipements électriques mal entretenus ou non mis à la terre, en particulier les outils portables.

Toutes les parties dangereuses des machines, en particulier les meules abrasives, doivent être protégées de manière adéquate, avec un verrouillage automatique si la protection est retirée pendant le traitement. Les écarts dangereux entre la meule et le reste des meuleuses sur socle doivent être éliminés et une attention particulière doit être portée à toutes les précautions d'entretien et de maintenance des meules abrasives et à la régulation de leur vitesse (une attention particulière est requise avec les meules portables). Un entretien strict de tous les équipements électriques et des dispositions de mise à la terre appropriées doivent être appliqués. Les travailleurs devraient être formés aux bonnes techniques de levage et de transport et devraient savoir comment attacher des charges aux crochets de grue et autres appareils de levage. Des EPI appropriés, tels que des écrans oculaires et faciaux et une protection des pieds et des jambes, doivent également être fournis. Des dispositions devraient être prises pour assurer rapidement les premiers secours, même pour les blessures mineures, et des soins médicaux compétents en cas de besoin.

Poussière

Les maladies causées par la poussière sont prédominantes parmi les travailleurs de la fonderie. Les expositions à la silice sont souvent proches ou supérieures aux limites d'exposition prescrites, même dans les opérations de nettoyage bien contrôlées dans les fonderies de production modernes et lorsque les pièces moulées sont exemptes de poussière visible. Des expositions plusieurs fois supérieures à la limite se produisent lorsque les pièces moulées sont poussiéreuses ou que les armoires fuient. Des surexpositions sont probables là où la poussière visible s'échappe lors du décochage, de la préparation du sable ou de la réparation réfractaire.

La silicose est le principal danger pour la santé dans l'atelier d'ébavurage de l'acier; une pneumoconiose mixte est plus fréquente dans l'ébarbage du fer (Landrigan et al. 1986). Dans la fonderie, la prévalence augmente avec la durée d'exposition et les niveaux de poussière plus élevés. Il existe certaines preuves que les conditions dans les fonderies d'acier sont plus susceptibles de provoquer la silicose que celles dans les fonderies de fer en raison des niveaux plus élevés de silice libre présente. Les tentatives de fixer un niveau d'exposition auquel la silicose ne se produira pas n'ont pas été concluantes; le seuil est probablement inférieur à 100 microgrammes/m³ et peut-être aussi bas que la moitié de ce montant.

Dans la plupart des pays, l'apparition de nouveaux cas de silicose est en baisse, en partie à cause des changements technologiques, de l'abandon du sable de silice dans les fonderies et de l'abandon de la brique de silice au profit des revêtements basiques des fours de fusion de l'acier. L'une des principales raisons est le fait que l'automatisation a réduit l'emploi de travailleurs dans la production d'acier et les fonderies. Cependant, l'exposition à la poussière de silice respirable reste obstinément élevée dans de nombreuses fonderies, et dans les pays où les processus sont à forte intensité de main-d'œuvre, la silicose reste un problème majeur.

La silico-tuberculose est signalée depuis longtemps chez les fondeurs. Là où la prévalence de la silicose a diminué, il y a eu une baisse parallèle des cas de tuberculose signalés, bien que cette maladie n'ait pas été complètement éradiquée. Dans les pays où les niveaux de poussière sont restés élevés, les processus poussiéreux demandent beaucoup de main-d'œuvre et la prévalence de la tuberculose dans la population générale est élevée, la tuberculose reste une cause importante de décès chez les travailleurs de la fonderie.

De nombreux travailleurs souffrant de pneumoconiose souffrent également de bronchite chronique, souvent associée à un emphysème ; De nombreux chercheurs ont longtemps pensé que, dans certains cas au moins, les expositions professionnelles pouvaient avoir joué un rôle. Le cancer du poumon, la pneumonie lobaire, la bronchopneumonie et la thrombose coronarienne ont également été signalés comme étant associés à la pneumoconiose chez les travailleurs de la fonderie.

Un examen récent des études de mortalité des travailleurs de la fonderie, y compris l'industrie automobile américaine, a montré une augmentation des décès par cancer du poumon dans 14 des 15 études. Étant donné que des taux élevés de cancer du poumon sont observés chez les travailleurs des salles de nettoyage où le principal danger est la silice, il est probable que des expositions mixtes soient également observées.

Les études sur les carcinogènes dans l'environnement de la fonderie se sont concentrées sur les hydrocarbures aromatiques polycycliques formés lors de la décomposition thermique des additifs et des liants de sable. Il a été suggéré que des métaux tels que le chrome et le nickel, et des poussières telles que la silice et l'amiante, pourraient également être responsables d'une partie de la surmortalité. Les différences dans la chimie du moulage et du noyautage, le type de sable et la composition des alliages de fer et d'acier peuvent être responsables de différents niveaux de risque dans différentes fonderies (IARC 1984).

Une augmentation de la mortalité due aux maladies respiratoires non malignes a été constatée dans 8 des 11 études. Des décès par silicose ont également été enregistrés. Des études cliniques ont révélé des changements aux rayons X caractéristiques de la pneumoconiose, des déficits de la fonction pulmonaire caractéristiques de l'obstruction et une augmentation des symptômes respiratoires chez les travailleurs des fonderies de production « propres » modernes. Ceux-ci résultaient d'expositions après les années 960 et suggèrent fortement que les risques pour la santé qui prévalaient dans les anciennes fonderies n'ont pas encore été éliminés.

La prévention des troubles pulmonaires est essentiellement une question de contrôle des poussières et des fumées ; la solution généralement applicable consiste à fournir une bonne ventilation générale couplée à une LEV efficace. Les systèmes à faible volume et à grande vitesse conviennent le mieux à certaines opérations, en particulier les meules portatives et les outils pneumatiques.

Les burins manuels ou pneumatiques utilisés pour enlever le sable brûlé produisent beaucoup de poussière finement divisée. Le brossage des matériaux en excès avec des brosses métalliques rotatives ou des brosses à main produit également beaucoup de poussière; LEV est requis.

Les mesures de contrôle de la poussière sont facilement adaptables aux meuleuses sur pied et à cadre oscillant. Le meulage portable sur de petites pièces moulées peut être effectué sur des bancs ventilés par aspiration, ou une ventilation peut être appliquée aux outils eux-mêmes. Le brossage peut également être effectué sur un banc ventilé. Le contrôle de la poussière sur les gros moulages pose un problème, mais des progrès considérables ont été réalisés avec les systèmes de ventilation à faible volume et à grande vitesse. Une instruction et une formation à leur utilisation sont nécessaires pour surmonter les objections des travailleurs qui trouvent ces systèmes encombrants et se plaignent que leur vision de la zone de travail est altérée.

L'habillage et l'ébavurage de pièces moulées de très grande taille où la ventilation locale est impossible doivent être effectués dans une zone séparée et isolée et à un moment où peu d'autres travailleurs sont présents. Un EPI approprié, régulièrement nettoyé et réparé, doit être fourni à chaque travailleur, ainsi que des instructions sur son utilisation correcte.

Depuis les années 1950, divers systèmes de résines synthétiques ont été introduits dans les fonderies pour lier le sable dans les noyaux et les moules. Ceux-ci comprennent généralement un matériau de base et un catalyseur ou durcisseur qui démarre la polymérisation. Bon nombre de ces produits chimiques réactifs sont des sensibilisants (par exemple, les isocyanates, l'alcool furfurylique, les amines et le formaldéhyde) et sont maintenant impliqués dans des cas d'asthme professionnel chez les travailleurs de fonderie. Dans une étude, 12 des 78 travailleurs de fonderie exposés aux résines Pepset (boîte froide) présentaient des symptômes asthmatiques, et parmi ceux-ci, six présentaient une baisse marquée des débits d'air lors d'un test de provocation utilisant du diisocyanate de méthyle (Johnson et al. 1985 ).

Soudage

Le soudage dans les ateliers d'ébavurage expose les travailleurs aux vapeurs métalliques avec le risque de toxicité et de fièvre des métaux qui en résulte, selon la composition des métaux impliqués. Le soudage sur fonte nécessite une baguette de nickel et crée une exposition aux vapeurs de nickel. La torche à plasma produit une quantité considérable de fumées métalliques, d'ozone, d'oxyde d'azote et de rayonnement ultraviolet, et génère des niveaux de bruit élevés.

Un banc ventilé peut être fourni pour le soudage de petites pièces moulées. Le contrôle des expositions lors des opérations de soudage ou de brûlage sur de grandes pièces moulées est difficile. Une approche réussie consiste à créer un poste central pour ces opérations et à fournir la LEV par un conduit flexible positionné au point de soudage. Cela nécessite de former le travailleur pour déplacer le conduit d'un endroit à un autre. Une bonne ventilation générale et, si nécessaire, l'utilisation d'EPI contribueront à réduire l'exposition globale à la poussière et aux fumées.

Bruit et vibration

Les niveaux de bruit les plus élevés dans la fonderie se trouvent généralement dans les opérations d'abattage et de nettoyage ; ils sont plus élevés dans les fonderies mécanisées que dans les fonderies manuelles. Le système de ventilation lui-même peut générer des expositions proches de 90 dBA.

Les niveaux de bruit lors de l'ébavurage des pièces moulées en acier peuvent se situer entre 115 et 120 dBA, tandis que ceux réellement rencontrés lors de l'ébavurage de la fonte se situent entre 105 et 115 dBA. La British Steel Casting Research Association a établi que les sources de bruit lors de l'ébavurage comprennent :

• l'échappement de l'outil d'ébavurage
• l'impact du marteau ou de la roue sur la coulée
• résonance de la pièce moulée et vibration contre son support
• transmission des vibrations du support de coulée aux structures environnantes
• réflexion du bruit direct par la hotte contrôlant le débit d'air à travers le système de ventilation.

Les stratégies de contrôle du bruit varient selon la taille de la coulée, le type de métal, la zone de travail disponible, l'utilisation d'outils portatifs et d'autres facteurs connexes. Certaines mesures de base sont disponibles pour réduire l'exposition au bruit des personnes et des collaborateurs, y compris l'isolement dans le temps et dans l'espace, les enceintes complètes, les cloisons insonorisantes partielles, l'exécution de travaux sur des surfaces insonorisantes, des baffles, des panneaux et des hottes en matériaux insonorisants. matériaux absorbants ou autres matériaux acoustiques. Les directives relatives aux limites d'exposition quotidienne sûres doivent être respectées et, en dernier recours, des dispositifs de protection individuelle peuvent être utilisés.

Un banc d'ébavurage développé par la British Steel Casting Research Association réduit le bruit d'écaillage d'environ 4 à 5 dBA. Ce banc intègre un système d'échappement pour éliminer la poussière. Cette amélioration est encourageante et laisse espérer qu'avec un développement ultérieur, des réductions de bruit encore plus importantes deviendront possibles.

Syndrome des vibrations main-bras

Les outils vibrants portatifs peuvent provoquer le phénomène de Raynaud (syndrome des vibrations main-bras – HAVS). Ceci est plus répandu chez les ébavurages en acier que chez les ébavurages en fer et plus fréquent chez ceux qui utilisent des outils rotatifs. Le taux vibratoire critique pour le déclenchement de ce phénomène est compris entre 2,000 3,000 et 40 125 tours par minute et dans la gamme de XNUMX à XNUMX Hz.

On pense maintenant que le HAVS implique des effets sur un certain nombre d'autres tissus de l'avant-bras en dehors des nerfs périphériques et des vaisseaux sanguins. Il est associé au syndrome du canal carpien et aux modifications dégénératives des articulations. Une étude récente sur les broyeurs et broyeurs d'aciéries a montré qu'ils étaient deux fois plus susceptibles de développer la maladie de Dupuytren qu'un groupe de comparaison (Thomas et Clarke 1992).

Les vibrations transmises aux mains du travailleur peuvent être considérablement réduites par : la sélection d'outils conçus pour réduire les plages de fréquence et d'amplitude nocives ; direction de l'orifice d'échappement loin de la main ; utilisation de plusieurs couches de gants ou d'un gant isolant ; et raccourcissement du temps d'exposition par des changements dans les opérations de travail, les outils et les périodes de repos.

Problèmes oculaires

Certaines des poussières et des produits chimiques rencontrés dans les fonderies (par exemple, les isocyanates, le formaldéhyde et les amines tertiaires, telles que la diméthyléthylamine, la triéthylamine, etc.) sont des irritants et ont été responsables de symptômes visuels chez les travailleurs exposés. Ceux-ci incluent des démangeaisons, des yeux larmoyants, une vision floue ou floue ou ce qu'on appelle une "vision bleu-gris". Sur la base de l'occurrence de ces effets, il a été recommandé de réduire les expositions moyennes pondérées dans le temps en dessous de 3 ppm.

D'autres problèmes

Des expositions au formaldéhyde égales ou supérieures à la limite d'exposition américaine se trouvent dans des opérations bien contrôlées de fabrication de noyaux en boîte chaude. Des expositions plusieurs fois au-dessus de la limite peuvent être trouvées là où le contrôle des risques est médiocre.

L'amiante a été largement utilisé dans l'industrie de la fonderie et, jusqu'à récemment, il était souvent utilisé dans les vêtements de protection pour les travailleurs exposés à la chaleur. Ses effets ont été constatés lors d'enquêtes radiologiques sur des ouvriers de fonderie, tant parmi les ouvriers de production que parmi les ouvriers d'entretien qui ont été exposés à l'amiante; une enquête transversale a trouvé l'atteinte pleurale caractéristique chez 20 des 900 travailleurs de l'acier (Kronenberg et al. 1991).

Examens périodiques

Des examens médicaux préalables à l'embauche et périodiques, y compris une enquête sur les symptômes, des radiographies pulmonaires, des tests de la fonction pulmonaire et des audiogrammes, doivent être fournis à tous les travailleurs de la fonderie avec un suivi approprié si des résultats douteux ou anormaux sont détectés. Les effets cumulatifs de la fumée de tabac sur le risque de problèmes respiratoires chez les travailleurs de la fonderie exigent l'inclusion de conseils sur l'arrêt du tabac dans un programme d'éducation et de promotion de la santé.

Conclusion

Les fonderies ont été une opération industrielle essentielle pendant des siècles. Malgré les progrès continus de la technologie, ils présentent aux travailleurs une panoplie de risques pour la sécurité et la santé. Parce que les risques continuent d'exister même dans les usines les plus modernes avec des programmes de prévention et de contrôle exemplaires, la protection de la santé et du bien-être des travailleurs reste un défi permanent pour la direction, les travailleurs et leurs représentants. Cela reste difficile à la fois en période de ralentissement de l'industrie (lorsque les préoccupations pour la santé et la sécurité des travailleurs ont tendance à céder la place aux rigueurs économiques) et en période d'expansion (lorsque la demande d'augmentation de la production peut conduire à des raccourcis potentiellement dangereux dans les processus). L'éducation et la formation à la maîtrise des risques restent donc une nécessité constante.

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Présentation du processus

Le formage de pièces métalliques par application de forces de compression et de traction élevées est courant dans toute la fabrication industrielle. Dans les opérations d'emboutissage, le métal, le plus souvent sous forme de feuilles, de bandes ou de bobines, est façonné en formes spécifiques à température ambiante par cisaillement, pressage et étirement entre les matrices, généralement en une série d'une ou plusieurs étapes d'impact discrètes. L'acier laminé à froid est le matériau de départ de nombreuses opérations d'emboutissage créant des pièces en tôle dans l'automobile, l'électroménager et d'autres industries. Environ 15 % des travailleurs de l'industrie automobile travaillent dans des opérations ou des usines d'emboutissage.

Dans le forgeage, la force de compression est appliquée à des blocs préformés (ébauches) de métal, généralement chauffés à des températures élevées, également en une ou plusieurs étapes de pressage discrètes. La forme de la pièce finale est déterminée par la forme des cavités de la ou des matrices métalliques utilisées. Avec les matrices d'impression ouvertes, comme dans le forgeage au marteau, l'ébauche est comprimée entre une matrice fixée à l'enclume inférieure et le vérin vertical. Avec des matrices d'impression fermées, comme dans le forgeage à la presse, l'ébauche est comprimée entre la matrice inférieure et une matrice supérieure fixée au vérin.

Les forges à marteaux-pilons utilisent un cylindre à vapeur ou à air pour soulever le marteau, qui est ensuite lâché par gravité ou entraîné par de la vapeur ou de l'air. Le nombre et la force des coups de marteau sont contrôlés manuellement par l'opérateur. L'opérateur tient souvent l'extrémité froide du stock tout en actionnant le marteau-pilon. Le forgeage au marteau tombant représentait autrefois environ les deux tiers de tous les forges effectués aux États-Unis, mais il est moins courant aujourd'hui.

Les forges d'emboutissage utilisent un vérin mécanique ou hydraulique pour façonner la pièce d'un seul coup lent et contrôlé (voir figure 1). Le forgeage à la presse est généralement contrôlé automatiquement. Elle peut être réalisée à chaud ou à température normale (forgeage à froid, filage). Une variante du forgeage normal est le laminage, où des applications continues de force sont utilisées et l'opérateur tourne la pièce.

Figure 1. Forgeage à la presse

Les lubrifiants de matrice sont pulvérisés ou autrement appliqués sur les faces de matrice et les surfaces vierges avant et entre les coups de marteau ou de presse.

Les pièces de machine à haute résistance telles que les arbres, les couronnes dentées, les boulons et les composants de suspension de véhicule sont des produits de forgeage en acier courants. Les composants d'avion à haute résistance tels que les longerons d'aile, les disques de turbine et les trains d'atterrissage sont forgés à partir d'alliages d'aluminium, de titane ou de nickel et d'acier. Environ 3 % des travailleurs de l'automobile travaillent dans des opérations ou des usines de forgeage.

Conditions de travail

De nombreux risques courants dans l'industrie lourde sont présents dans les opérations d'emboutissage et de forgeage. Ceux-ci incluent les microtraumatismes répétés (RSI) dus à la manipulation et au traitement répétés des pièces et au fonctionnement des commandes de la machine telles que les boutons de la paume. Les pièces lourdes exposent les travailleurs à des problèmes de dos et d'épaule ainsi qu'à des troubles musculo-squelettiques des membres supérieurs. Les opérateurs de presse dans les usines d'emboutissage automobile ont des taux de RSI comparables à ceux des travailleurs des usines d'assemblage occupant des emplois à haut risque. Des vibrations et du bruit à forte impulsion sont présents dans la plupart des opérations d'emboutissage et certaines opérations de forgeage (par exemple, vapeur ou marteau pneumatique), entraînant une perte auditive et une éventuelle maladie cardiovasculaire; ce sont parmi les environnements industriels les plus bruyants (plus de 100 dBA). Comme dans d'autres formes de systèmes automatisés, les charges énergétiques des travailleurs peuvent être élevées, en fonction des pièces manipulées et des taux de cycle de la machine.

Les blessures catastrophiques résultant de mouvements imprévus de la machine sont courantes dans l'emboutissage et le forgeage. Celles-ci peuvent être dues à : (1) une défaillance mécanique des systèmes de commande de la machine, tels que les mécanismes d'embrayage dans des situations où les travailleurs sont censés se trouver régulièrement dans l'enveloppe de fonctionnement de la machine (une conception de processus inacceptable) ; (2) des lacunes dans la conception ou les performances de la machine qui invitent des interventions non programmées des travailleurs, telles que le déplacement de pièces bloquées ou mal alignées ; ou (3) des procédures de maintenance inappropriées à haut risque effectuées sans verrouillage adéquat de l'ensemble du réseau de machines concerné, y compris l'automatisation du transfert de pièces et les fonctions des autres machines connectées. La plupart des réseaux de machines automatisées ne sont pas configurés pour un verrouillage rapide, efficace et efficace ou un dépannage sûr.

Les brouillards d'huiles de lubrification des machines générés pendant le fonctionnement normal sont un autre risque générique pour la santé dans les opérations d'emboutissage et de forgeage alimentées par de l'air comprimé, exposant potentiellement les travailleurs à des risques de maladies respiratoires, dermatologiques et digestives.

Problèmes de santé et de sécurité

Estampillage

Les opérations d'emboutissage présentent un risque élevé de lacération sévère en raison de la manipulation requise de pièces à bords tranchants. La manipulation des déchets résultant des périmètres coupés et des sections découpées des pièces est peut-être pire. Les déchets sont généralement collectés par des goulottes et des convoyeurs alimentés par gravité. L'élimination des bourrages occasionnels est une activité à haut risque.

Les risques chimiques spécifiques à l'emboutissage proviennent généralement de deux sources principales : les composés d'étirage (c'est-à-dire les lubrifiants de matrice) dans les opérations de presse réelles et les émissions de soudage provenant de l'assemblage des pièces embouties. Les composés d'étirage (DC) sont nécessaires pour la plupart des estampages. Le matériau est pulvérisé ou roulé sur la tôle et d'autres brouillards sont générés par l'événement d'emboutissage lui-même. Comme d'autres fluides pour le travail des métaux, les composés d'étirage peuvent être des huiles pures ou des émulsions d'huile (huiles solubles). Les composants comprennent des fractions d'huile de pétrole, des agents lubrifiants spéciaux (par exemple, des dérivés d'acides gras animaux et végétaux, des huiles et des cires chlorées), des alcanolamines, des sulfonates de pétrole, des borates, des épaississants dérivés de la cellulose, des inhibiteurs de corrosion et des biocides. Les concentrations de brouillard dans l'air lors des opérations d'emboutissage peuvent atteindre celles des opérations d'usinage typiques, bien que ces niveaux aient tendance à être inférieurs en moyenne (0.05 à 2.0 mg/m³). Cependant, un brouillard visible et un film d'huile accumulé sur les surfaces des bâtiments sont souvent présents, et le contact avec la peau peut être plus élevé en raison d'une manipulation intensive des pièces. Les expositions les plus susceptibles de présenter des dangers sont les huiles chlorées (cancer possible, maladie du foie, troubles cutanés), les dérivés d'acides gras de colophane ou de tallol (sensibilisants), les fractions pétrolières (cancers digestifs) et, éventuellement, le formaldéhyde (provenant de biocides) et les nitrosamines (provenant de alcanolamines et nitrite de sodium, soit en tant qu'ingrédients DC, soit dans des revêtements de surface sur de l'acier entrant). Un cancer digestif élevé a été observé dans deux usines d'emboutissage d'automobiles. Les efflorescences microbiologiques dans les systèmes qui appliquent des DC en les faisant rouler sur des tôles à partir d'un réservoir ouvert peuvent présenter des risques pour les travailleurs pour des problèmes respiratoires et dermatologiques analogues à ceux des opérations d'usinage.

Le soudage des pièces embouties est souvent effectué dans des usines d'emboutissage, généralement sans lavage intermédiaire. Cela produit des émissions qui comprennent des fumées métalliques et des produits de pyrolyse et de combustion provenant du composé d'étirage et d'autres résidus de surface. Les opérations de soudage typiques (principalement par résistance) dans les usines d'emboutissage génèrent des concentrations totales de particules dans l'air comprises entre 0.05 et 4.0 mg/m³. La teneur en métal (sous forme de fumées et d'oxydes) représente généralement moins de la moitié de cette matière particulaire, ce qui indique que jusqu'à 2.0 mg/m³ est un débris chimique mal caractérisé. Le résultat est un voile visible dans de nombreuses zones de soudage des usines d'emboutissage. La présence de dérivés chlorés et d'autres ingrédients organiques soulève de sérieuses inquiétudes quant à la composition de la fumée de soudage dans ces environnements et plaide fortement en faveur de contrôles de la ventilation. L'application d'autres matériaux avant le soudage (tels que l'apprêt, la peinture et les adhésifs de type époxy), dont certains sont ensuite soudés, ajoute une préoccupation supplémentaire. Les activités de réparation de la production de soudage, généralement effectuées manuellement, présentent souvent des expositions plus élevées à ces mêmes contaminants atmosphériques. Des taux excessifs de cancer du poumon ont été observés chez les soudeurs d'une usine d'emboutissage d'automobiles.

Forger

Comme l'emboutissage, les opérations de forgeage peuvent présenter des risques élevés de lacération lorsque les travailleurs manipulent des pièces forgées ou coupent les bavures ou les bords indésirables des pièces. Le forgeage à fort impact peut également éjecter des fragments, du tartre ou des outils, causant des blessures. Dans certaines activités de forgeage, le travailleur saisit la pièce à usiner avec des pinces lors des étapes de pressage ou d'impact, ce qui augmente le risque de blessures musculo-squelettiques. En forge, contrairement à l'emboutissage, les fours de chauffage des pièces (pour le forgeage et le recuit) ainsi que les bacs de pièces forgées à chaud sont généralement à proximité. Ceux-ci créent un potentiel de conditions de stress thermique élevé. D'autres facteurs de stress thermique sont la charge métabolique du travailleur lors de la manipulation manuelle des matériaux et, dans certains cas, la chaleur dégagée par les produits de combustion des lubrifiants à base d'huile.

La lubrification des matrices est nécessaire dans la plupart des pièces forgées et a la particularité supplémentaire que le lubrifiant entre en contact avec des pièces à haute température. Cela provoque une pyrolyse et une aérosolisation immédiates non seulement dans les matrices, mais également par la suite à partir des pièces de fumage dans les bacs de refroidissement. Les ingrédients lubrifiants de la matrice de forgeage peuvent comprendre des boues de graphite, des épaississants polymères, des émulsifiants de sulfonate, des fractions de pétrole, du nitrate de sodium, du nitrite de sodium, du carbonate de sodium, du silicate de sodium, des huiles de silicone et des biocides. Ceux-ci sont appliqués sous forme de pulvérisations ou, dans certaines applications, par écouvillonnage. Les fours utilisés pour chauffer le métal à forger sont généralement alimentés au mazout ou au gaz, ou ce sont des fours à induction. Les émissions peuvent provenir de fours à combustible avec un tirage insuffisant et de fours à induction non ventilés lorsque le stock de métal entrant contient des contaminants de surface, tels que de l'huile ou des inhibiteurs de corrosion, ou si, avant le forgeage, il a été lubrifié pour le cisaillement ou le sciage (comme dans le cas du stock de barres). Aux États-Unis, les concentrations totales de particules dans l'air dans les opérations de forgeage varient généralement de 0.1 à 5.0 mg/m³ et varient considérablement au sein des opérations de forgeage en raison des courants de convection thermique. Un taux élevé de cancer du poumon a été observé chez les travailleurs du forgeage et du traitement thermique de deux usines de fabrication de roulements à billes.

Pratiques de santé et de sécurité

Peu d'études ont évalué les effets réels sur la santé des travailleurs exposés à l'emboutissage ou au forgeage. La caractérisation complète du potentiel de toxicité de la plupart des opérations de routine, y compris l'identification et la mesure des agents toxiques prioritaires, n'a pas été effectuée. L'évaluation des effets à long terme sur la santé de la technologie de lubrification des matrices développée dans les années 1960 et 1970 n'est devenue possible que récemment. Par conséquent, la réglementation de ces expositions se réfère par défaut à des normes génériques de poussière ou de particules totales telles que 5.0 mg/m³ aux Etats-Unis. Bien que probablement adéquate dans certaines circonstances, cette norme n'est manifestement pas adéquate pour de nombreuses applications d'emboutissage et de forgeage.

Une certaine réduction des concentrations de brouillard de lubrifiant est possible avec une gestion soigneuse de la procédure d'application à la fois dans l'emboutissage et le forgeage. L'application au rouleau dans l'emboutissage est préférable lorsque cela est possible, et l'utilisation d'une pression d'air minimale dans les pulvérisations est bénéfique. L'éventuelle élimination des ingrédients dangereux prioritaires doit être étudiée. Les enceintes avec pression négative et collecteurs de brouillard peuvent être très efficaces mais peuvent être incompatibles avec la manipulation des pièces. Le filtrage de l'air libéré des systèmes d'air à haute pression dans les presses réduirait le brouillard d'huile de la presse (et le bruit). Le contact avec la peau lors des opérations d'estampage peut être réduit grâce à l'automatisation et à de bons vêtements de protection individuelle, offrant une protection contre les lacérations et la saturation en liquide. Pour le soudage en usine d'emboutissage, le lavage des pièces avant le soudage est hautement souhaitable, et des enceintes partielles avec LEV réduiraient considérablement les niveaux de fumée.

Les contrôles visant à réduire le stress thermique lors de l'emboutissage et du forgeage à chaud comprennent la minimisation de la quantité de manipulation manuelle des matériaux dans les zones à haute température, le blindage des fours pour réduire le rayonnement de la chaleur, la minimisation de la hauteur des portes et des fentes du four et l'utilisation de ventilateurs de refroidissement. L'emplacement des ventilateurs de refroidissement doit faire partie intégrante de la conception du mouvement de l'air pour contrôler les expositions au brouillard et le stress thermique ; sinon, le refroidissement ne peut être obtenu qu'au prix d'expositions plus élevées.

La mécanisation de la manutention des matériaux, le passage du martelage au forgeage à la presse lorsque cela est possible et l'ajustement du rythme de travail à des niveaux pratiques sur le plan ergonomique peuvent réduire le nombre de blessures musculo-squelettiques.

Les niveaux de bruit peuvent être réduits en combinant le passage du marteau aux forges à presse lorsque cela est possible, des enceintes bien conçues et le silence des soufflantes de four, des embrayages pneumatiques, des conduits d'air et de la manipulation des pièces. Un programme de préservation de l'ouïe devrait être institué.

L'EPI nécessaire comprend une protection de la tête, une protection des pieds, des lunettes de protection, des protections auditives (autour comme en cas de bruit excessif), des tabliers et des leggings résistants à la chaleur et à l'huile (avec une utilisation intensive de lubrifiants à base d'huile) et une protection infrarouge des yeux et du visage (autour fours).

Dangers environnementaux pour la santé

Les risques environnementaux découlant des usines d'emboutissage, relativement mineurs par rapport à ceux de certains autres types d'usines, comprennent l'élimination des déchets de composés d'étirage et de solutions de lavage et l'évacuation des fumées de soudage sans nettoyage adéquat. Certaines usines de forgeage ont historiquement causé une dégradation aiguë de la qualité de l'air local avec la fumée de forgeage et la poussière de tartre. Cependant, avec une capacité d'épuration de l'air appropriée, cela n'a pas besoin de se produire. L'élimination des chutes d'emboutissage et des calamines de forgeage contenant des lubrifiants de matrice est un autre problème potentiel.

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