Металлообработка включает литье, сварку, пайку, ковку, пайку, изготовление и обработку поверхности металла. Металлообработка становится все более распространенной, поскольку художники в развивающихся странах также начинают использовать металл в качестве основного скульптурного материала. В то время как многие художественные мастерские находятся в коммерческом управлении, художественные литейные также часто являются частью художественных программ колледжей.
Опасности и меры предосторожности
Литье и литейное производство
Художники либо отправляют работу в коммерческие литейные цеха, либо могут отливать металл в собственных студиях. Процесс выплавляемого воска часто используется для отливки небольших деталей. Обычно используются такие металлы и сплавы, как бронза, алюминий, латунь, олово, железо и нержавеющая сталь. Золото, серебро и иногда платина используются для литья мелких изделий, особенно для ювелирных изделий.
Процесс выплавки воска включает несколько этапов:
- создание положительной формы
- изготовление инвестиционной формы
- выгорание из воска
- плавление металла
- зашлакованность
- заливка расплавленного металла в форму
- удаление плесени
Позитивная форма может быть изготовлена непосредственно из воска; его также можно сделать из гипса или других материалов, негативную форму сделать из резины, а затем окончательную позитивную форму отлить из воска. Нагревание воска может привести к возгоранию и разложению воска из-за перегрева.
Форма обычно изготавливается путем нанесения паковочной массы, содержащей кристобалитовую форму кремнезема, что создает риск развития силикоза. Смесь 50/50 гипса и песка 30 меш является более безопасной заменой. Формы также могут быть изготовлены с использованием песка и масла, формальдегидных смол и других смол в качестве связующих. Многие из этих смол токсичны при контакте с кожей и при вдыхании, что требует защиты кожи и вентиляции.
Восковая форма обжигается в печи. Для этого требуется местная вытяжная вентиляция для удаления акролеина и других раздражающих продуктов разложения воска.
Плавка металла обычно производится в газовых тигельных печах. Вытяжной колпак с вытяжкой наружу необходим для удаления угарного газа и паров металлов, включая цинк, медь, свинец, алюминий и так далее.
Затем тигель с расплавленным металлом вынимают из печи, удаляют шлак с поверхности и расплавленный металл заливают в формы (рис. 1). Для веса металла менее 80 фунтов ручной подъем является нормальным; для больших весов необходимо подъемное оборудование. Вентиляция необходима для операций шлакообразования и заливки для удаления паров металла. Смоляные песчаные формы также могут выделять опасные продукты разложения при нагревании. Необходимы лицевые щитки, защищающие от инфракрасного излучения и тепла, и средства индивидуальной защиты, устойчивые к теплу и брызгам расплавленного металла. Цементные полы должны быть защищены от брызг расплавленного металла слоем песка.
Рис. 1. Заливка расплавленного металла в художественном литейном цехе.
Тед Рикард
Отрыв формы может привести к воздействию кремнезема. Необходима местная вытяжная вентиляция или защита органов дыхания. Вариант процесса потери воска, называемый процессом испарения пены, включает использование пенополистирола или пенополиуретана вместо воска и испарение пены во время заливки расплавленного металла. Это может привести к выделению опасных продуктов разложения, включая цианистый водород из пенополиуретана. Художники часто используют металлолом из самых разных источников. Эта практика может быть опасной из-за возможного присутствия красок, содержащих свинец и ртуть, а также из-за возможного присутствия в металлах таких металлов, как кадмий, хром, никель и т. д.
Изготовление дверей
Металл можно резать, сверлить и подпиливать с помощью пил, сверл, ножниц и напильников по металлу. Металлические опилки могут раздражать кожу и глаза. Электрические инструменты могут привести к поражению электрическим током. Неправильное обращение с этими инструментами может привести к несчастным случаям. Очки нужны для защиты глаз от летящих стружек и опилок. Все электрооборудование должно быть надлежащим образом заземлено. Все инструменты требуют бережного обращения и хранения. Изготавливаемый металл должен быть надежно закреплен во избежание несчастных случаев.
Ковка
В холодной ковке используются молотки, молотки, наковальни и аналогичные инструменты для изменения формы металла. Горячая ковка предполагает дополнительный нагрев металла. Ковка может создавать сильный шум, который может привести к потере слуха. Мелкие металлические осколки могут повредить кожу или глаза, если не будут приняты меры предосторожности. Ожоги также представляют опасность при горячей ковке. Меры предосторожности включают в себя хорошие инструменты, защиту глаз, регулярную уборку, надлежащую рабочую одежду, изоляцию зоны ковки и ношение берушей или наушников.
Горячая ковка включает сжигание газа, кокса или другого топлива. Навес для вентиляции необходим для отвода угарного газа и возможных выбросов полициклических ароматических углеводородов, а также для уменьшения накопления тепла. Для защиты от инфракрасного излучения следует носить инфракрасные очки.
Обработка поверхности
Механическая обработка (чеканка, чеканка) производится молотками, гравировка острыми инструментами, травление кислотами, фототравление кислотами и фотохимикатами, гальваника (нанесение металлической пленки на другой металл) и гальванопластика (нанесение металлической пленки на неметаллический предмет). ) кислотами и растворами цианидов, а также окрашивание металлов многими химическими веществами.
При гальванике и гальванопластике часто используются соли цианидов, проглатывание которых может привести к летальному исходу. Случайное смешивание кислот и раствора цианида приведет к образованию цианистого водорода. Это опасно как при всасывании через кожу, так и при вдыхании — смерть может наступить в течение нескольких минут. Утилизация и управление отходами отработанных растворов цианидов строго регламентированы во многих странах. Гальваническое покрытие растворами цианидов должно производиться на коммерческом предприятии; в противном случае используйте заменители, не содержащие солей цианида или других цианидсодержащих материалов.
Кислоты вызывают коррозию, поэтому необходима защита кожи и глаз. Рекомендуется местная вытяжная вентиляция с кислотостойкими воздуховодами.
Анодирование металлов, таких как титан и тантал, включает их окисление на аноде электролитической ванны для их окрашивания. Плавиковую кислоту можно использовать для предварительной очистки. Избегайте использования плавиковой кислоты или используйте перчатки, защитные очки и защитный фартук.
Патины, используемые для окраски металлов, можно наносить холодным или горячим способом. Соединения свинца и мышьяка очень токсичны в любой форме, а другие могут выделять токсичные газы при нагревании. Растворы феррицианида калия выделяют газообразный цианистый водород при нагревании, растворы мышьяковой кислоты выделяют газообразный мышьяк, а растворы сульфидов выделяют газообразный сероводород. Для окраски металла необходима очень хорошая вентиляция (рис. 2). Следует избегать соединений мышьяка и нагревания растворов ферроцианида калия.
Рисунок 2. Нанесение патины на металл с щелевой вытяжкой.
Кен Джонс
Отделочные процессы
Очистка, шлифовка, опиловка, пескоструйная обработка и полировка — вот некоторые виды окончательной обработки металла. Очистка предполагает использование кислот (травление). Это связано с опасностями при работе с кислотами и газами, образующимися в процессе травления (такими как двуокись азота из азотной кислоты). Измельчение может привести к образованию тонкой металлической пыли (которую можно вдыхать) и тяжелых летающих частиц (опасных для глаз).
Пескоструйная обработка (абразивная очистка) очень опасна, особенно с настоящим песком. Вдыхание мелкой кремнеземной пыли от пескоструйной обработки может вызвать силикоз за короткое время. Песок следует заменить стеклянными шариками, оксидом алюминия или карбидом кремния. Литейные шлаки следует использовать только в том случае, если химический анализ показывает отсутствие кремнезема или опасных металлов, таких как мышьяк или никель. Необходима хорошая вентиляция или защита органов дыхания.
Полировка абразивами, такими как румяна (оксид железа) или трепел, может быть опасной, поскольку румяна могут быть загрязнены большим количеством свободного кремнезема, а трепел содержит кремнезем. Необходима хорошая вентиляция полировального круга.
сварка
Физические опасности при сварке включают опасность пожара, поражения электрическим током от оборудования для дуговой сварки, ожогов, вызванных искрами расплавленного металла, и травм, вызванных чрезмерным воздействием инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Сварочные искры могут распространяться на 40 футов.
Инфракрасное излучение может вызвать ожоги и повреждение глаз. Ультрафиолетовое излучение может вызвать солнечные ожоги; повторное воздействие может привести к раку кожи. В частности, электродуговые сварщики подвержены конъюнктивиту (конъюнктивиту), а у некоторых из-за воздействия УФ-излучения повреждается роговица. Необходимы средства защиты кожи и сварочные очки с линзами, защищающими от УФ- и ИК-излучения.
Оксиацетиленовые горелки производят угарный газ, оксиды азота и несгоревший ацетилен, который является легким опьяняющим веществом. Коммерческий ацетилен содержит небольшое количество других токсичных газов и примесей.
Баллоны со сжатым газом могут быть как взрывоопасными, так и пожароопасными. Все цилиндры, соединения и шланги необходимо тщательно обслуживать и проверять. Все газовые баллоны должны храниться в сухом, хорошо проветриваемом и защищенном от посторонних лиц месте. Топливные баллоны должны храниться отдельно от кислородных баллонов.
Дуговая сварка производит достаточно энергии для преобразования азота и кислорода воздуха в оксиды азота и озон, которые раздражают легкие. Когда дуговая сварка выполняется в пределах 20 футов от хлорированных обезжиривающих растворителей, под действием УФ-излучения может выделяться газ фосген.
Металлические пары образуются при испарении металлов, металлических сплавов и электродов, используемых при дуговой сварке. Флюсы фтора производят пары фтора.
Вентиляция необходима для всех сварочных процессов. В то время как разбавляющая вентиляция может быть достаточной для сварки низкоуглеродистой стали, местная вытяжная вентиляция необходима для большинства сварочных операций. Должны использоваться подвижные кожухи с фланцами или кожухи с боковыми щелями. Защита органов дыхания необходима, если вентиляция недоступна.
Многие виды металлической пыли и паров могут вызывать раздражение кожи и сенсибилизацию. К ним относятся латунная пыль (медь, цинк, свинец и олово), кадмий, никель, титан и хром.
Кроме того, возникают проблемы со сварочными материалами, которые могут быть покрыты различными веществами (например, свинцовой или ртутной краской).