Metalurgia envolve fundição, soldagem, brasagem, forjamento, soldagem, fabricação e tratamento de superfície de metal. A metalurgia está se tornando ainda mais comum, pois os artistas dos países em desenvolvimento também estão começando a usar o metal como material escultural básico. Embora muitas fundições de arte sejam administradas comercialmente, as fundições de arte também costumam fazer parte dos programas de arte da faculdade.
Perigos e Precauções
Fundição e fundição
Os artistas enviam trabalhos para fundições comerciais ou podem fundir o metal em seus próprios estúdios. O processo de cera perdida é frequentemente usado para moldar peças pequenas. Os metais e ligas comuns usados são bronze, alumínio, latão, estanho, ferro e aço inoxidável. Ouro, prata e às vezes platina são usados para fundir peças pequenas, principalmente para joalheria.
O processo de cera perdida envolve várias etapas:
- fazendo a forma positiva
- fazendo o molde do investimento
- queimando a cera
- derretendo o metal
- escória
- derramando o metal fundido no molde
- removendo o molde
A forma positiva pode ser feita diretamente na cera; também pode ser feito em gesso ou outros materiais, um molde negativo feito em borracha e depois a forma positiva final vazada em cera. O aquecimento da cera pode resultar em risco de incêndio e na decomposição da cera devido ao superaquecimento.
O molde é comumente feito aplicando-se um revestimento contendo sílica na forma de cristobalita, criando o risco de silicose. Uma mistura 50/50 de gesso e areia de malha 30 é um substituto mais seguro. Os moldes também podem ser feitos usando areia e óleo, resinas de formaldeído e outras resinas como aglutinantes. Muitas dessas resinas são tóxicas por contato com a pele e inalação, exigindo proteção da pele e ventilação.
A forma de cera é queimada em um forno. Isso requer ventilação de exaustão local para remover a acroleína e outros produtos irritantes da decomposição da cera.
A fusão do metal geralmente é feita em um forno de cadinho a gás. É necessário um exaustor externo para remover monóxido de carbono e vapores metálicos, incluindo zinco, cobre, chumbo, alumínio e assim por diante.
O cadinho contendo o metal fundido é então removido do forno, a escória na superfície removida e o metal fundido vazado nos moldes (figura 1). Para pesos abaixo de 80 libras de metal, o levantamento manual é normal; para pesos maiores, é necessário equipamento de elevação. A ventilação é necessária para as operações de escória e vazamento para remover vapores de metal. Os moldes de areia de resina também podem produzir produtos de decomposição perigosos devido ao calor. Protetores faciais protegendo contra radiação infravermelha e calor, e roupas de proteção individual resistentes ao calor e respingos de metal fundido são essenciais. Pisos de cimento devem ser protegidos contra salpicos de metal fundido por uma camada de areia.
Figura 1. Derramando metal fundido em uma fundição de arte.
Ted Rickard
Quebrar o molde pode resultar em exposição à sílica. É necessária ventilação de exaustão local ou proteção respiratória. Uma variação do processo de cera perdida chamado processo de vaporização de espuma envolve o uso de espuma de poliestireno ou poliuretano em vez de cera e a vaporização da espuma durante o vazamento do metal fundido. Isso pode liberar produtos de decomposição perigosos, incluindo cianeto de hidrogênio da espuma de poliuretano. Os artistas costumam usar sucata de várias fontes. Esta prática pode ser perigosa devido à possível presença de tintas contendo chumbo e mercúrio e à possível presença de metais como cádmio, cromo, níquel e outros nos metais.
Fabricação
O metal pode ser cortado, perfurado e limado usando serras, brocas, tesouras e limas de metal. As limalhas de metal podem irritar a pele e os olhos. Ferramentas elétricas podem causar choque elétrico. O manuseio inadequado dessas ferramentas pode resultar em acidentes. Óculos são necessários para proteger os olhos de lascas e limalhas. Todos os equipamentos elétricos devem ser devidamente aterrados. Todas as ferramentas devem ser cuidadosamente manuseadas e armazenadas. O metal a ser fabricado deve ser fixado com firmeza para evitar acidentes.
Forjar
O forjamento a frio utiliza martelos, macetes, bigornas e ferramentas semelhantes para alterar a forma do metal. O forjamento a quente envolve o aquecimento adicional do metal. A forja pode criar grandes quantidades de ruído, o que pode causar perda auditiva. Pequenas lascas de metal podem danificar a pele ou os olhos se não forem tomadas precauções. Queimaduras também são um risco com forjamento a quente. As precauções incluem boas ferramentas, proteção para os olhos, limpeza de rotina, roupas de trabalho adequadas, isolamento da área de forjamento e uso de protetores auriculares ou protetores auriculares.
O forjamento a quente envolve a queima de gás, coque ou outros combustíveis. É necessário um capô para ventilação para eliminar o monóxido de carbono e possíveis emissões de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos e reduzir o acúmulo de calor. Óculos infravermelhos devem ser usados para proteção contra a radiação infravermelha.
Tratamento da superfície
O tratamento mecânico (chasing, repousse) é feito com martelos, gravação com ferramentas cortantes, corrosão com ácidos, fotogravação com ácidos e fotoquímicos, galvanoplastia (revestimento de um filme metálico sobre outro metal) e eletroformação (revestimento de um filme metálico sobre um objeto não metálico ) com ácidos e soluções de cianeto e corantes metálicos com muitos produtos químicos.
A galvanoplastia e a eletroformação geralmente usam sais de cianeto, cuja ingestão pode ser fatal. A mistura acidental de ácidos e a solução de cianeto produzirá gás cianeto de hidrogênio. Isso é perigoso tanto por absorção pela pele quanto por inalação - a morte pode ocorrer em minutos. O descarte e o gerenciamento de resíduos de soluções de cianeto usadas são rigorosamente regulamentados em muitos países. A galvanoplastia com soluções de cianeto deve ser feita em uma planta comercial; caso contrário, use substitutos que não contenham sais de cianeto ou outros materiais que contenham cianeto.
Os ácidos são corrosivos e é necessária proteção para a pele e os olhos. Ventilação de exaustão local com dutos resistentes a ácidos é recomendada.
A anodização de metais como titânio e tântalo envolve a oxidação destes no ânodo de um banho eletrolítico para colori-los. O ácido fluorídrico pode ser usado para pré-limpeza. Evite usar ácido fluorídrico ou use luvas, óculos e avental de proteção.
As pátinas usadas para colorir metais podem ser aplicadas a frio ou a quente. Compostos de chumbo e arsênico são muito tóxicos em qualquer forma, e outros podem liberar gases tóxicos quando aquecidos. Soluções de ferricianeto de potássio liberam gás cianeto de hidrogênio quando aquecidas, soluções de ácido arsênico liberam gás arsina e soluções de sulfeto liberam gás sulfeto de hidrogênio. Ventilação muito boa é necessária para coloração de metal (figura 2). Compostos de arsênico e aquecimento de soluções de ferrocianeto de potássio devem ser evitados.
Figura 2. Aplicação de pátina em metal com exaustor de fenda.
Ken Jones
processos de acabamento
Limpeza, esmerilhamento, lixamento, jateamento e polimento são alguns tratamentos finais para o metal. A limpeza envolve o uso de ácidos (decapagem). Isso envolve os perigos do manuseio de ácidos e dos gases produzidos durante o processo de decapagem (como o dióxido de nitrogênio do ácido nítrico). A moagem pode resultar na produção de poeiras metálicas finas (que podem ser inaladas) e partículas pesadas voadoras (que são perigosas para os olhos).
Jateamento (jateamento abrasivo) é muito perigoso, particularmente com areia real. A inalação de poeira fina de sílica do jateamento pode causar silicose em pouco tempo. A areia deve ser substituída por esferas de vidro, óxido de alumínio ou carboneto de silício. As escórias de fundição devem ser usadas apenas se a análise química não mostrar sílica ou metais perigosos, como arsênico ou níquel. Boa ventilação ou proteção respiratória é necessária.
O polimento com abrasivos como rouge (óxido de ferro) ou trípoli pode ser perigoso, pois o rouge pode ser contaminado com grandes quantidades de sílica livre e o trípoli contém sílica. É necessária uma boa ventilação da roda de polimento.
Soldagem
Os perigos físicos na soldagem incluem o perigo de incêndio, choque elétrico de equipamentos de soldagem a arco, queimaduras causadas por faíscas de metal fundido e lesões causadas por exposição excessiva à radiação infravermelha e ultravioleta. Faíscas de soldagem podem viajar 40 pés.
A radiação infravermelha pode causar queimaduras e danos aos olhos. A radiação ultravioleta pode causar queimaduras solares; exposição repetida pode levar ao câncer de pele. Soldadores de arco elétrico, em particular, estão sujeitos a olho-de-rosa (conjuntivite) e alguns têm danos na córnea devido à exposição aos raios UV. São necessários óculos de proteção para a pele e de soldagem com lentes de proteção UV e IR.
Tochas de oxiacetileno produzem monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e acetileno não queimado, que é um intoxicante suave. O acetileno comercial contém pequenas quantidades de outros gases tóxicos e impurezas.
Os cilindros de gás comprimido podem apresentar riscos explosivos e de incêndio. Todos os cilindros, conexões e mangueiras devem ser cuidadosamente mantidos e inspecionados. Todos os cilindros de gás devem ser armazenados em local seco, bem ventilado e protegido de pessoas não autorizadas. Os cilindros de combustível devem ser armazenados separadamente dos cilindros de oxigênio.
A soldagem a arco produz energia suficiente para converter o nitrogênio e o oxigênio do ar em óxidos de nitrogênio e ozônio, que são irritantes para os pulmões. Quando a soldagem a arco é feita dentro de 20 pés de solventes desengordurantes clorados, o gás fosgênio pode ser produzido pela radiação UV.
Os fumos metálicos são gerados pela vaporização de metais, ligas metálicas e eletrodos usados na soldagem a arco. Os fluxos de flúor produzem vapores de flúor.
A ventilação é necessária para todos os processos de soldagem. Embora a ventilação de diluição possa ser adequada para a soldagem de aço macio, a ventilação de exaustão local é necessária para a maioria das operações de soldagem. Coberturas com flanges móveis ou coberturas com ranhuras laterais devem ser usadas. A proteção respiratória é necessária se a ventilação não estiver disponível.
Muitos pós e vapores metálicos podem causar irritação e sensibilização da pele. Estes incluem pó de latão (cobre, zinco, chumbo e estanho), cádmio, níquel, titânio e cromo.
Além disso, existem problemas com materiais de soldagem que podem ser revestidos com várias substâncias (por exemplo, tinta de chumbo ou mercúrio).