水曜日、16月2011 21:26

鍛造とスタンピング

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プロセスの概要

高い圧縮力と引張力を加えて金属部品を形成することは、工業生産全体で一般的です。 スタンピング操作では、金属は、ほとんどの場合、シート、ストリップ、またはコイルの形をしており、通常は一連の 15 つまたは複数の個別の衝撃ステップで、ダイ間でせん断、プレス、およびストレッチすることにより、周囲温度で特定の形状に成形されます。 冷間圧延鋼は、自動車、家電、その他の業界で板金部品を作成する多くのスタンピング作業の出発材料です。 自動車産業の労働者の約 XNUMX% は、プレス作業または工場で働いています。

鍛造では、通常は高温に加熱された金属の予備成形されたブロック (ブランク) に圧縮力が加えられます。 最終ピースの形状は、使用する金型のキャビティの形状によって決まります。 ドロップ ハンマー鍛造のように、オープン インプレッション ダイでは、下部アンビルに取り付けられた XNUMX つのダイと垂直ラムの間でブランクが圧縮されます。 プレス鍛造のように、閉じたインプレッションダイでは、ブランクはラムに取り付けられた下ダイと上ダイの間で圧縮されます。

ドロップ ハンマー フォージは、蒸気または空気シリンダーを使用してハンマーを持ち上げます。ハンマーは重力によって落下するか、蒸気または空気によって駆動されます。 ハンマーの打撃の回数と強さは、オペレーターが手動で制御します。 オペレーターは、ドロップ ハンマーを操作している間、ストックのコールド エンドを保持することがよくあります。 ドロップ ハンマー鍛造は、かつて米国で行われたすべての鍛造の約 XNUMX 分の XNUMX を占めていましたが、今日ではあまり一般的ではありません。

プレス鍛造では、機械式または油圧式のラムを使用して、ゆっくりと制御された 1 回のストロークで部品を成形します (図 XNUMX を参照)。 通常、プレス鍛造は自動制御されます。 熱間または常温(冷間鍛造、押し出し)で行うことができます。 通常の鍛造のバリエーションは転造です。ここでは、連続的に力を加えて作業者が部品を回転させます。

図1.プレス鍛造

MET030F1

ハンマーまたはプレス ストロークの前およびストロークの間に、ダイ面およびブランク表面にダイ潤滑剤をスプレーまたは塗布します。

シャフト、リングギア、ボルト、車両サスペンション部品などの高強度機械部品は、一般的な鋼鍛造製品です。 翼桁、タービン ディスク、着陸装置などの高強度航空機部品は、アルミニウム、チタン、ニッケル、および鋼合金から鍛造されています。 自動車労働者の約 3% が鍛造作業または工場で働いています。

労働条件

プレス加工や鍛造加工には、重工業に共通する多くの危険が存在します。 これらには、部品の繰り返しの取り扱いと処理、および手のひらボタンなどの機械制御の操作による反復運動過多損傷 (RSI) が含まれます。 重い部品は、作業者を背中や肩の問題、上肢の筋骨格障害のリスクにさらします。 自動車プレス工場のプレス オペレーターの RSI 率は、リスクの高い仕事をしている組立工場の労働者に匹敵します。 ほとんどのスタンピングおよび一部の鍛造 (スチームまたはエアハンマーなど) の操作では、高インパルスの振動と騒音が存在し、難聴や心血管疾患の原因となる可能性があります。 これらは、最もノイズの多い産業環境の 100 つです (XNUMX dBA 以上)。 他の形式の自動化主導型システムと同様に、処理する部品や機械の循環速度によっては、労働者のエネルギー負荷が高くなる可能性があります。

スタンピングや鍛造では、予期せぬ機械の動きによる壊滅的な損傷がよくあります。 (1) 労働者が機械の動作範囲内にいることが日常的に予想される状況でのクラッチ機構などの機械制御システムの機械的故障 (容認できないプロセス設計)。 (2) 動かなくなった部品や位置がずれている部品の移動など、プログラムされていない労働者の介入を招くような、機械の設計または性能の欠陥。 または (3) 部品転送の自動化や他の接続された機械の機能を含む、関連する機械ネットワーク全体の適切なロックアウトなしで実行される、不適切でリスクの高い保守手順。 ほとんどの自動化されたマシン ネットワークは、迅速で効率的かつ効果的なロックアウトや安全なトラブルシューティングのために構成されていません。

通常の操作中に発生する機械の潤滑油からのミストは、圧縮空気を動力源とするプレスおよび鍛造プレス操作におけるもう XNUMX つの一般的な健康被害であり、呼吸器、皮膚、消化器疾患のリスクにさらされる可能性があります。

健康と安全の問題

スタンピング

スタンピング作業では、鋭利なエッジを持つ部品を取り扱う必要があるため、重度の裂傷のリスクが高くなります。 さらに悪いのは、切断された周囲や部品の打ち抜かれた部分から生じるスクラップの取り扱いです。 スクラップは通常、重力式のシュートとコンベアによって収集されます。 ときどき紙詰まりを解消することは、リスクの高い作業です。

スタンピングに特有の化学的危険は、通常、実際のプレス操作における絞り化合物 (つまり、金型潤滑剤) と、スタンピング部品の組み立てからの溶接放出の 0.05 つの主な原因から発生します。 ほとんどのスタンピングには、ドローイング コンパウンド (DC) が必要です。 材料は板金にスプレーまたは圧延され、スタンピング イベント自体によってさらにミストが生成されます。 他の金属加工油剤と同様に、ドローイングコンパウンドは、ストレートオイルまたはオイルエマルジョン (可溶性オイル) の場合があります。 成分には、石油留分、特殊な潤滑剤 (動物および植物の脂肪酸誘導体、塩素化油およびワックスなど)、アルカノールアミン、石油スルホン酸塩、ホウ酸塩、セルロース由来の増粘剤、腐食防止剤、および殺生物剤が含まれます。 プレス工程におけるミストの空気濃度は、通常の機械加工工程の濃度に達する可能性がありますが、これらのレベルは平均して低くなる傾向があります (2.0 ~ XNUMX mg/mXNUMX)3)。 ただし、建物の表面に目に見える霧や蓄積した油膜が存在することが多く、部品の取り扱いが多いため、皮膚への接触が高くなる可能性があります。 有害性を示す可能性が最も高い暴露は、塩素化油 (がん、肝臓病、皮膚障害の可能性)、ロジンまたはトール油脂肪酸誘導体 (感作物質)、石油留分 (消化器がん)、およびおそらくホルムアルデヒド (殺生物剤由来) およびニトロソアミン (生物由来) です。アルカノールアミンおよび亜硝酸ナトリウム、DC成分として、または入ってくる鋼の表面コーティングのいずれか)。 XNUMX つの自動車プレス工場で、消化器がんの上昇が観察されています。 開いたリザーバーから板金に DC を転がすことによって DC を適用するシステムでの微生物学的ブルームは、機械加工作業と同様に、作業者に呼吸器および皮膚の問題のリスクをもたらす可能性があります。

プレス部品の溶接は、多くの場合、プレス工場で行われ、通常は中間洗浄は行われません。 これにより、金属フューム、熱分解、化合物やその他の表面残留物からの燃焼生成物を含む排出物が生成されます。 プレス工場での一般的な (主に抵抗) 溶接作業では、0.05 ~ 4.0 mg/m の範囲の総粒子状空気濃度が生成されます。3. 金属含有量 (フュームおよび酸化物として) は、通常、その粒子状物質の半分未満を占めており、最大 2.0 mg/m であることを示しています。3 十分に特徴付けられていない化学的破片です。 その結果、多くのプレス工場の溶接エリアで曇りが見られます。 塩素化誘導体およびその他の有機成分の存在は、これらの環境での溶接煙の組成に深刻な懸念を引き起こし、換気制御を強く主張します. 溶接の前に他の材料 (プライマー、塗料、エポキシのような接着剤など) を塗布し、その一部を溶接すると、さらに懸念が増します。 通常は手動で行われる溶接製造修理作業は、これらの同じ大気汚染物質への曝露が高くなることがよくあります。 自動車プレス工場の溶接工の間で肺がんの過剰発生率が観察されています。

鍛造

スタンピングと同様に、鍛造作業では、労働者が鍛造部品を扱ったり、バリや不要なエッジを部品から切り取ったりするときに、大きな裂傷のリスクが生じる可能性があります。 衝撃の強い鍛造品は、破片、スケール、またはツールを放出して、けがをする可能性もあります。 一部の鍛造作業では、作業者はプレスまたは衝撃のステップ中にトングで加工品をつかみ、筋骨格損傷のリスクを高めます。 鍛造では、スタンピングとは異なり、部品を加熱するための炉(鍛造および焼きなまし用)と熱間鍛造のビンが通常近くにあります。 これらは、高熱ストレス状態になる可能性を生み出します。 熱ストレスのその他の要因は、材料を手作業で取り扱う際の労働者の代謝負荷であり、場合によっては、油性金型潤滑剤の燃焼生成物からの熱です。

ほとんどの鍛造では金型潤滑が必要であり、潤滑剤が高温の部品と接触するという追加機能があります。 これにより、金型内だけでなく、冷却ビン内の喫煙部品からも、熱分解とエアロゾル化が即座に発生します。 鍛造用金型潤滑剤成分には、グラファイト スラリー、高分子増粘剤、スルホン酸塩乳化剤、石油留分、硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、シリコーン オイル、および殺生物剤が含まれます。 これらはスプレーとして、または一部のアプリケーションではスワブによって適用されます。 鍛造する金属を加熱するために使用される炉は、通常、石油またはガスによって燃焼されるか、誘導炉です。 排気ガスは、流入する金属素材に油や腐食防止剤などの表面汚染物質が含まれている場合、または鍛造前にせん断または鋸引きのために潤滑された場合 (棒材の場合)。 米国では、鍛造作業における総粒子状空気濃度は通常、0.1 ~ 5.0 mg/m の範囲です。3 熱対流による鍛造操作内で大きく異なります。 XNUMX つのボール ベアリング製造工場の鍛造および熱処理労働者の間で、肺がんの発生率の上昇が観察されました。

健康と安全の実践

プレスや鍛造にさらされた労働者の実際の健康への影響を評価した研究はほとんどありません。 優先毒性物質の特定と測定を含む、ほとんどの日常業務の潜在的な毒性の包括的な特性評価は行われていません。 1960 年代と 1970 年代に開発された金型潤滑技術の長期的な健康への影響を評価することが可能になったのはごく最近のことです。 その結果、これらの曝露の規制は、デフォルトで一般的な粉塵または 5.0 mg/mXNUMX などの総粒子基準に設定されています。3 米国で。 この規格は、状況によってはおそらく適切ですが、多くのスタンピングおよび鍛造用途には明らかに適切ではありません。

プレス加工と鍛造加工の両方で塗布手順を慎重に管理することで、金型潤滑剤ミスト濃度をある程度減らすことができます。 可能であれば、スタンピングでのロール塗布が好まれ、スプレーで最小限の空気圧を使用することが有益です。 優先有害成分の除去の可能性を調査する必要があります。 負圧とミストコレクターを備えたエンクロージャーは非常に効果的ですが、部品の取り扱いには適合しない場合があります。 プレスの高圧空気システムから放出される空気をろ過すると、プレス オイル ミスト (および騒音) が減少します。 自動化と適切な個人用保護具の着用により、スタンピング作業における皮膚接触を減らすことができ、裂傷と液体飽和の両方から保護します。 プレス工場の溶接では、溶接前に部品を洗浄することが非常に望ましく、LEV を使用した部分的なエンクロージャーは煙のレベルを大幅に低減します。

スタンピングおよび熱間鍛造における熱ストレスを低減するための制御には、高熱領域での手作業によるマテリアル ハンドリングの量の最小化、熱の放射を減らすための炉のシールド、炉のドアとスロットの高さの最小化、および冷却ファンの使用が含まれます。 冷却ファンの位置は、ミストへの暴露と熱ストレスを制御するための空気移動の設計の不可欠な部分である必要があります。 そうしないと、より高い露出を犠牲にしてのみ冷却が得られる可能性があります。

マテリアルハンドリングの機械化、可能な場合はハンマーからプレス鍛造への切り替え、作業速度を人間工学的に実用的なレベルに調整することで、筋骨格損傷の数を減らすことができます。

騒音レベルは、可能な場合はハンマーからプレス鍛造への切り替え、適切に設計されたエンクロージャー、炉送風機、エア クラッチ、エア リード、および部品処理の静音化を組み合わせることで低減できます。 聴覚保護プログラムを導入する必要があります。

必要な PPE には、頭の保護具、足の保護具、ゴーグル、聴力保護具 (周りは過度の騒音がある場合と同様)、耐熱性および耐油性のエプロンとレギンス (油性型潤滑剤を多用)、および赤外線の目と顔の保護 (周りに) が含まれます。炉)。

環境健康被害

プレス工場から発生する環境への危険性は、他のタイプの工場からのものと比較して比較的小さいものですが、廃棄された描画剤と洗浄液の廃棄、および適切な洗浄なしでの溶接煙の排出が含まれます。 一部の鍛造工場は歴史的に、鍛造の煙やスケールの粉塵によって地域の大気質を急激に悪化させてきました。 ただし、適切な空気清浄能力があれば、これは発生する必要はありません。 また、金型潤滑剤を含むプレススクラップや鍛造スケールの処理も潜在的な問題です。

 

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読む 25074 <font style="vertical-align: inherit;">回数</font> 最終更新日: 05 年 2011 月 01 日月曜日 44:XNUMX
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