Beim Gießen oder Metallgießen wird geschmolzenes Metall in das hohle Innere einer hitzebeständigen Form gegossen, die die Außenseite oder Negativform des Musters des gewünschten Metallgegenstands ist. Die Form kann einen Kern enthalten, um die Abmessungen eines beliebigen inneren Hohlraums im endgültigen Gussteil zu bestimmen. Gießereiarbeiten umfassen:

• Erstellen eines Musters des gewünschten Artikels
• Herstellen der Form und der Kerne und Zusammenbau der Form
• Schmelzen und Raffinieren des Metalls
• Gießen des Metalls in die Form
• Abkühlen des Metallgusses
• Entfernen der Form und des Kerns aus dem Metallguss
• Entfernen von zusätzlichem Metall aus dem fertigen Gussteil.

Die Grundprinzipien der Gießereitechnik haben sich in Jahrtausenden kaum verändert. Die Prozesse sind jedoch mechanisierter und automatisierter geworden. Holzmuster wurden durch Metall und Kunststoff ersetzt, neue Werkstoffe zur Herstellung von Kernen und Formen entwickelt und verschiedenste Legierungen verwendet. Das bekannteste Gießverfahren ist das Sandformen von Eisen.

Eisen, Stahl, Messing und Bronze- sind traditionelle Gussmetalle. Der größte Bereich der Gießereiindustrie stellt Grau- und Sphäroguss her. Grauguss-Gießereien verwenden Eisen oder Roheisen (neue Barren), um Standard-Eisengussteile herzustellen. Sphäroguss-Gießereien fügen Magnesium, Cerium oder andere Zusatzstoffe (oft als „ Pfannenzusätze) zu den Pfannen mit geschmolzenem Metall vor dem Gießen, um Gussstücke aus Sphäroguss oder Temperguss herzustellen. Die verschiedenen Zusatzstoffe haben wenig Einfluss auf die Exposition am Arbeitsplatz. Stahl und Temperguss bilden den Rest der Eisengießereiindustrie. Die Hauptkunden der größten Eisengießereien sind die Automobil-, Bau- und Landmaschinenindustrie. Die Beschäftigung in der Eisengießerei hat abgenommen, da Motorblöcke kleiner werden und in eine einzige Form gegossen werden können und Gusseisen durch Aluminium ersetzt wird. Nichteisengießereien, insbesondere Aluminiumgießereien und Druckgussbetriebe, haben eine starke Beschäftigung. Messinggießereien, sowohl freistehende als auch solche, die für die Sanitärindustrie produzieren, sind ein schrumpfender Sektor, der jedoch aus arbeitsmedizinischer Sicht wichtig bleibt. In den letzten Jahren wurden Titan, Chrom, Nickel und Magnesium und noch mehr giftige Metalle wie Beryllium, Cadmium und Thorium in Gießereiprodukten verwendet.

Obwohl davon ausgegangen werden kann, dass die Metallgießindustrie mit dem Umschmelzen von festem Material in Form von Metallblöcken oder Masseln beginnt, kann die Eisen- und Stahlindustrie in den großen Einheiten so integriert sein, dass die Trennung weniger offensichtlich ist. Beispielsweise kann der kommerzielle Hochofen seine gesamte Produktion in Roheisen umwandeln, aber in einem integrierten Werk kann ein Teil des Eisens zur Herstellung von Gussteilen verwendet werden, wodurch es am Gießereiprozess teilnimmt, und das Hochofeneisen kann geschmolzen zum Drehen genommen werden in Stahl, wo dasselbe passieren kann. Es gibt tatsächlich einen eigenen Bereich des Stahlhandels, der aus diesem Grund als bekannt ist Barrenformen. In der normalen Eisengießerei ist das Umschmelzen von Roheisen auch ein Veredelungsprozess. In den NE-Gießereien kann der Schmelzprozess die Zugabe von Metallen und anderen Stoffen erfordern und stellt somit einen Legierungsprozess dar.

In der Eisengießerei dominieren Formen aus tongebundenem Quarzsand. Kerne, die traditionell durch Backen von mit Pflanzenölen oder natürlichen Zuckern gebundenem Quarzsand hergestellt wurden, wurden weitgehend ersetzt. Die moderne Gießtechnik hat neue Techniken zur Herstellung von Formen und Kernen entwickelt.

Generell lassen sich die Gesundheits- und Sicherheitsgefahren von Gießereien nach Art des Metallgusses, Formgebungsverfahren, Gussstückgröße und Mechanisierungsgrad klassifizieren.

Prozessübersicht

Auf der Grundlage der Zeichnungen des Designers wird ein Muster konstruiert, das der äußeren Form des fertigen Metallgussstücks entspricht. Auf die gleiche Weise wird ein Kernkasten hergestellt, der geeignete Kerne produziert, um die innere Konfiguration des endgültigen Artikels vorzugeben. Sandguss ist die am weitesten verbreitete Methode, aber es sind auch andere Techniken verfügbar. Dazu gehören: Dauerformguss mit Formen aus Eisen oder Stahl; Druckguss, bei dem das geschmolzene Metall, oft eine Leichtmetalllegierung, unter Drücken von 70 bis 7,000 kgf/cm in eine Metallform gepresst wird²; und Feinguss, bei dem von jedem herzustellenden Gussstück ein Wachsmodell hergestellt und mit feuerfestem Material bedeckt wird, das die Form bildet, in die das Metall gegossen wird. Beim „Lost Foam“-Verfahren werden Polystyrolschaummuster in Sand verwendet, um Aluminiumgussteile herzustellen.

Metalle oder Legierungen werden in einem Kupol-, Rotations-, Reflexions-, Tiegel-, Lichtbogen-, Kanal- oder kernlosen Induktionsofen geschmolzen und vorbereitet (siehe Tabelle 1). Relevante metallurgische oder chemische Analysen werden durchgeführt. Flüssiges Metall wird entweder über eine Pfanne oder direkt aus dem Ofen in die zusammengesetzte Form gegossen. Nach dem Abkühlen des Metalls werden Form- und Kernmaterial entfernt (Ausschütteln, Ausbrechen oder Ausschlagen) und das Gussteil gereinigt und veredelt (Entgraten, Kugel- oder Hydrostrahlen und andere Schleiftechniken). Bestimmte Gussteile müssen möglicherweise geschweißt, wärmebehandelt oder lackiert werden, bevor der fertige Artikel den Spezifikationen des Käufers entspricht.

Tabelle 1. Arten von Gießereiöfen

Gefahren, wie etwa die Gefahr, die durch das Vorhandensein von heißem Metall entsteht, sind den meisten Gießereien gemeinsam, unabhängig von dem speziellen verwendeten Gießverfahren. Gefahren können auch für einen bestimmten Gießereiprozess spezifisch sein. Beispielsweise birgt die Verwendung von Magnesium Flare-Risiken, die in anderen Metallgießindustrien nicht auftreten. Dieser Artikel betont Eisengießereien, die die meisten typischen Gießereigefahren enthalten.

Die mechanisierte oder Produktionsgießerei verwendet die gleichen grundlegenden Verfahren wie die herkömmliche Eisengießerei. Wenn das Formen beispielsweise maschinell erfolgt und Gussteile durch Kugelstrahlen oder Hydrostrahlen gereinigt werden, verfügt die Maschine normalerweise über eingebaute Staubkontrollvorrichtungen, und die Staubgefahr wird verringert. Sand wird jedoch häufig auf einem Förderband mit offenem Band von Ort zu Ort bewegt, und Übergabestellen und verschütteter Sand können Quellen für beträchtliche Mengen an in der Luft schwebendem Staub sein; angesichts der hohen Produktionsraten kann die luftgetragene Staubbelastung sogar noch höher sein als in der konventionellen Gießerei. Eine Überprüfung der Luftprobenahmedaten Mitte der 1970er Jahre zeigte höhere Staubkonzentrationen in großen amerikanischen Produktionsgießereien als in kleinen Gießereien, die im gleichen Zeitraum beprobt wurden. Die Installation von Abzugshauben über Übergabepunkten an Bandförderern, kombiniert mit gewissenhafter Haushaltsführung, sollte gängige Praxis sein. Die Förderung durch pneumatische Systeme ist teilweise wirtschaftlich möglich und führt zu einem nahezu staubfreien Fördersystem.

Eisengießereien

Der Einfachheit halber kann angenommen werden, dass eine Eisengießerei aus den folgenden sechs Abschnitten besteht:

1. Schmelzen und Gießen von Metall
2. Musterherstellung
3. Gießen
4. Kernherstellung
5. Erschütterung / Knockout
6. Gussreinigung.

In vielen Gießereien können fast alle dieser Prozesse gleichzeitig oder nacheinander im selben Werkstattbereich durchgeführt werden.

In einer typischen Produktionsgießerei bewegt sich Eisen vom Schmelzen zum Gießen, Kühlen, Ausschütteln, Reinigen und Versenden als fertiges Gussteil. Sand wird von der Sandmischung, dem Formen, dem Ausschütteln und zurück zum Sandmischen recycelt. Sand wird dem System aus der Kernherstellung hinzugefügt, die mit neuem Sand beginnt.

Schmelzen und Gießen

Die Eisengießindustrie verlässt sich stark auf den Kupolofen zum Schmelzen und Raffinieren von Metall. Die Kuppel ist ein hoher, vertikaler Ofen, oben offen mit Flügeltüren unten, mit feuerfestem Material ausgekleidet und mit Koks, Eisenschrott und Kalkstein beschickt. Luft wird durch die Ladung aus Öffnungen (Düsen) am Boden geblasen; Verbrennung von Koks erhitzt, schmilzt und reinigt das Eisen. Beschickungsmaterialien werden während des Betriebs mit einem Kran in die Spitze der Kuppel eingeführt und müssen in unmittelbarer Nähe gelagert werden, normalerweise in Compounds oder Behältern auf dem Hof ​​neben der Beschickungsmaschine. Ordnung und effiziente Überwachung der Rohstoffstapel sind unerlässlich, um das Verletzungsrisiko durch Verrutschen schwerer Gegenstände zu minimieren. Kräne mit großen Elektromagneten oder schweren Gewichten werden oft verwendet, um den Schrott auf handhabbare Größen für die Beschickung in den Kupolofen zu reduzieren und die Beschickungstrichter selbst zu befüllen. Die Krankabine sollte gut geschützt und die Bediener entsprechend geschult sein.

Mitarbeiter, die mit Rohstoffen umgehen, sollten Handleder und Schutzstiefel tragen. Unvorsichtiges Befüllen kann den Trichter überfüllen und gefährliches Verschütten verursachen. Wenn der Ladevorgang als zu laut empfunden wird, kann das Aufprallgeräusch von Metall auf Metall durch Anbringen von geräuschdämpfenden Gummiauskleidungen an Containern und Behältern reduziert werden. Die Ladeplattform befindet sich notwendigerweise über dem Boden und kann eine Gefahr darstellen, es sei denn, sie ist eben und hat eine rutschfeste Oberfläche und starke Schienen um sie herum und Bodenöffnungen.

Cupolas erzeugen große Mengen an Kohlenmonoxid, das aus den Ladetüren austreten und durch lokale Wirbelströme zurückgeblasen werden kann. Kohlenmonoxid ist unsichtbar, geruchlos und kann schnell giftige Umgebungswerte erzeugen. Mitarbeiter, die auf der Ladeplattform oder den umliegenden Laufstegen arbeiten, sollten gut geschult sein, um die Symptome einer Kohlenmonoxidvergiftung zu erkennen. Sowohl eine kontinuierliche als auch eine punktuelle Überwachung der Expositionsniveaus sind erforderlich. Umluftunabhängige Atemschutzgeräte und Wiederbelebungsgeräte sollten in Bereitschaft gehalten werden, und die Bediener sollten in deren Verwendung eingewiesen werden. Wenn Notfallarbeiten durchgeführt werden, sollte ein Schadstoffüberwachungssystem für den Zugang zu geschlossenen Räumen entwickelt und durchgesetzt werden. Alle Arbeiten sollten überwacht werden.

Kuppeln werden normalerweise paarweise oder in Gruppen aufgestellt, so dass während der Reparatur einer der anderen in Betrieb ist. Die Nutzungsdauer muss auf Erfahrungen mit der Dauerhaftigkeit von feuerfesten Materialien und auf technischen Empfehlungen basieren. Verfahren zum Abzapfen des Eisens und zum Abschalten bei Entstehung von Hot Spots oder bei Ausfall der Wasserkühlung müssen im Vorfeld ausgearbeitet werden. Die Kuppelreparatur erfordert notwendigerweise die Anwesenheit von Mitarbeitern innerhalb der Kuppelschale selbst, um feuerfeste Auskleidungen zu reparieren oder zu erneuern. Diese Aufgaben sollten als Betreten beengter Räume betrachtet werden und es sollten entsprechende Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Es sollten auch Vorkehrungen getroffen werden, um zu verhindern, dass Material zu solchen Zeiten durch die Beschickungstüren entladen wird. Um die Arbeiter vor herabfallenden Gegenständen zu schützen, sollten sie Schutzhelme und bei Arbeiten in der Höhe Sicherheitsgurte tragen.

Arbeiter, die Kupolöfen abstechen (um geschmolzenes Metall aus dem Kupolschacht in einen Warmhalteofen oder eine Pfanne zu befördern), müssen strenge persönliche Schutzmaßnahmen einhalten. Schutzbrille und Schutzkleidung sind unerlässlich. Der Augenschutz sollte sowohl einem Aufprall mit hoher Geschwindigkeit als auch geschmolzenem Metall widerstehen. Es ist äußerste Vorsicht geboten, um zu verhindern, dass verbleibende geschmolzene Schlacke (die unerwünschten Rückstände, die mit Hilfe der Kalksteinadditive aus der Schmelze entfernt werden) und Metall mit Wasser in Kontakt kommen, was eine Dampfexplosion verursachen würde. Zapfer und Aufsichtspersonen haben dafür Sorge zu tragen, dass sich Personen, die nicht an der Bedienung der Kuppel beteiligt sind, außerhalb des Gefahrenbereichs aufhalten, der durch einen Radius von ca. 4 m um den Kuppelauslauf begrenzt ist. Die Abgrenzung einer nicht autorisierten Sperrzone ist eine gesetzliche Anforderung gemäß den British Iron and Steel Foundries Regulations von 1953.

Wenn der Kupollauf zu Ende ist, wird der Kupolboden abgesenkt, um die unerwünschte Schlacke und andere Materialien, die sich noch im Mantel befinden, zu entfernen, bevor die Mitarbeiter die routinemäßige Wartung des Feuerfestmaterials durchführen können. Das Fallenlassen des Kuppelbodens ist ein geschickter und gefährlicher Vorgang, der eine geschulte Aufsicht erfordert. Ein feuerfester Boden oder eine Schicht aus trockenem Sand, auf die der Schutt fallen gelassen werden kann, ist unerlässlich. Wenn ein Problem auftritt, wie z. B. verklemmte Kuppelbodentüren, muss große Vorsicht walten, um Verbrennungsgefahren für die Arbeiter durch das heiße Metall und die Schlacke zu vermeiden.

Sichtbares weißglühendes Metall ist aufgrund der Emission von Infrarot- und Ultraviolettstrahlung eine Gefahr für die Augen der Arbeiter, deren ausgedehnte Exposition Katarakte verursachen kann.

Die Pfanne muss vor dem Füllen mit geschmolzenem Metall getrocknet werden, um Dampfexplosionen zu vermeiden; Es muss eine zufriedenstellende Dauer der Flammenerwärmung festgelegt werden.

Mitarbeiter in Metall- und Gießereibereichen der Gießerei sollten mit Schutzhelmen, getöntem Augenschutz und Gesichtsschutz, aluminisierter Kleidung wie Schürzen, Gamaschen oder Gamaschen (Unterschenkel- und Fußbedeckungen) und Stiefeln ausgestattet werden. Die Verwendung von Schutzausrüstung sollte obligatorisch sein, und es sollte eine angemessene Anleitung zu ihrer Verwendung und Wartung geben. In allen Bereichen, in denen geschmolzenes Metall gehandhabt wird, sind hohe Reinigungsstandards und der größtmögliche Wasserausschluss erforderlich.

Wenn große Pfannen von Kränen oder Hängeförderern geschleudert werden, sollten formschlüssige Pfannenkontrollvorrichtungen eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass kein Metall verschüttet wird, wenn der Bediener seinen oder ihren Griff loslässt. Haken, die Pfannen aus geschmolzenem Metall halten, müssen regelmäßig auf Metallermüdung getestet werden, um ein Versagen zu verhindern.

In Produktionsgießereien bewegt sich die zusammengesetzte Form entlang eines mechanischen Förderers zu einer belüfteten Gießstation. Das Gießen kann aus einer manuell gesteuerten Pfanne mit mechanischer Unterstützung, einer von einer Kabine aus gesteuerten Indexierpfanne oder automatisch erfolgen. Typischerweise ist die Gießstation mit einer Ausgleichshaube mit direkter Luftzufuhr ausgestattet. Die gegossene Form läuft entlang des Förderers durch einen erschöpften Kühltunnel bis zum Ausschütteln. In kleineren Lohngießereien können Formen auf einen Gießereiboden gegossen und dort abgebrannt werden. In diesem Fall sollte die Pfanne mit einer mobilen Absaughaube ausgestattet werden.

Das Abstechen und Transportieren von geschmolzenem Eisen und das Beschicken von Elektroöfen führt zu einer Exposition gegenüber Eisenoxid- und anderen Metalloxiddämpfen. Beim Eingießen in die Form werden organische Materialien entzündet und pyrolysiert, wodurch große Mengen Kohlenmonoxid, Rauch, krebserregende mehrkernige aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Pyrolyseprodukte aus Kernmaterialien entstehen, die krebserregend sein können, sowie Atemwegssensibilisatoren. Formen mit großen polyurethangebundenen Cold-Box-Kernen setzen einen dichten, irritierenden Rauch frei, der Isocyanate und Amine enthält. Die primäre Gefahrenkontrolle für Schimmelabbrand ist eine örtlich entlüftete Gießstation und ein Kühltunnel.

In Gießereien mit Dachventilatoren für anstrengende Gießarbeiten können im oberen Bereich der Krankabinen hohe Metalldampfkonzentrationen auftreten. Wenn die Kabinen einen Bediener haben, sollten die Kabinen geschlossen und mit gefilterter, klimatisierter Luft versorgt werden.

Musterherstellung

Die Musterherstellung ist ein hochqualifiziertes Handwerk, bei dem die zweidimensionalen Designpläne in ein dreidimensionales Objekt übersetzt werden. Traditionelle Holzmuster werden in Standardwerkstätten hergestellt, die Handwerkzeuge und elektrische Schneid- und Hobelgeräte enthalten. Dabei sind alle vernünftigerweise durchführbaren Maßnahmen zu ergreifen, um den Lärm so weit wie möglich zu reduzieren, und es muss ein geeigneter Gehörschutz bereitgestellt werden. Es ist wichtig, dass sich die Mitarbeiter der Vorteile eines solchen Schutzes bewusst sind.

Kraftbetriebene Holzschneide- und -veredelungsmaschinen sind offensichtliche Gefahrenquellen, und oft können keine geeigneten Schutzvorrichtungen angebracht werden, ohne dass die Maschine überhaupt funktioniert. Die Mitarbeiter müssen mit den normalen Betriebsabläufen vertraut sein und sollten auch über die mit der Arbeit verbundenen Gefahren unterrichtet werden.

Beim Sägen von Holz kann Staub freigesetzt werden. Es sollten effiziente Lüftungssysteme eingebaut werden, um Holzstaub aus der Atmosphäre der Musterwerkstatt zu entfernen. In bestimmten Branchen, in denen Hartholz verwendet wird, wurde Nasenkrebs beobachtet. Dies wurde in der Gießereiindustrie nicht untersucht.

Das Gießen in Metall-Dauerformen ist wie beim Druckgießen eine wichtige Entwicklung in der Gießereiindustrie. In diesem Fall wird die Modellherstellung weitgehend durch technische Methoden ersetzt und ist wirklich ein Werkzeugherstellungsvorgang. Die meisten Gefahren bei der Musterherstellung und die Risiken durch Sand werden beseitigt, aber durch das Risiko ersetzt, das der Verwendung einer Art feuerfesten Materials zum Beschichten der Matrize oder Form innewohnt. In der modernen Formgießerei werden zunehmend Sandkerne verwendet, wobei die Staubgefahren der Sandgießerei immer noch vorhanden sind.

Formen

Das gebräuchlichste Formverfahren in der Eisengießindustrie verwendet die traditionelle „Grünsand“-Form, die aus Quarzsand, Kohlenstaub, Ton und organischen Bindemitteln hergestellt wird. Andere Methoden der Formherstellung sind von der Kernherstellung übernommen: wärmehärtbar, kalt selbsthärtend und gasgehärtet. Diese Methoden und ihre Gefahren werden unter Kernherstellung diskutiert. Auch Kokillen oder das Lost-Foam-Verfahren können insbesondere in der Aluminiumgießerei eingesetzt werden.

In Produktionsgießereien sind Sandmischung, Formen, Formmontage, Gießen und Auspacken integriert und mechanisiert. Sand aus dem Ausschütteln wird zum Sandmischvorgang zurückgeführt, wo Wasser und andere Zusatzstoffe hinzugefügt werden und der Sand in Kollern gemischt wird, um die gewünschten physikalischen Eigenschaften beizubehalten.

Zur Erleichterung des Zusammenbaus werden Muster (und ihre Formen) in zwei Teilen hergestellt. Beim manuellen Formenbau werden die Formen in sogenannte Metall- oder Holzrahmen eingefasst Flaschen. Die untere Hälfte des Musters wird in den unteren Kolben (die liebe), und zuerst wird feiner Sand und dann schwerer Sand um das Muster gegossen. Der Sand wird in der Form durch Stoßpressen, Sandschleudern oder Druckverfahren verdichtet. Der obere Kolben (der zurechtkommen) wird ähnlich zubereitet. Hölzerne Abstandshalter werden in den Oberkasten gelegt, um die Anguss- und Steigkanäle zu bilden, die den Weg für das geschmolzene Metall darstellen, um in den Formhohlraum zu fließen. Die Muster werden entfernt, der Kern eingesetzt und dann die beiden Hälften der Form zusammengesetzt und aneinander befestigt, fertig zum Gießen. In Produktionsgießereien werden Ober- und Unterkasten auf einem mechanischen Förderer vorbereitet, Kerne in den Unterkasten eingelegt und die Form maschinell montiert.

Überall dort, wo mit Sand umgegangen wird, ist Quarzstaub ein potenzielles Problem. Formsand ist normalerweise entweder feucht oder mit flüssigem Harz vermischt und ist daher weniger wahrscheinlich eine signifikante Quelle für lungengängigen Staub. Manchmal wird ein Trennmittel wie Talk hinzugefügt, um das leichte Entfernen des Modells aus der Form zu fördern. Einatembares Talkum verursacht Talkose, eine Form der Pneumokoniose. Trennmittel sind dort weiter verbreitet, wo Handformen verwendet wird; in den größeren, automatisierteren Prozessen sind sie selten zu sehen. Chemikalien werden manchmal auf die Formoberfläche gesprüht, suspendiert oder in Isopropylalkohol gelöst, der dann abgebrannt wird, um die Verbindung, normalerweise eine Art Graphit, zu hinterlassen, die die Form bedeckt, um ein Gussstück mit einer feineren Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen. Dies birgt eine unmittelbare Brandgefahr und alle Mitarbeiter, die diese Beschichtungen aufbringen, sollten mit feuerhemmender Schutzkleidung und Handschutz ausgestattet werden, da auch organische Lösungsmittel Dermatitis verursachen können. Beschichtungen sollten in einer belüfteten Kabine aufgetragen werden, um zu verhindern, dass organische Dämpfe in den Arbeitsplatz entweichen. Es sollten auch strenge Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden, um sicherzustellen, dass der Isopropylalkohol sicher gelagert und verwendet wird. Es sollte zur sofortigen Verwendung in ein kleines Gefäß umgefüllt werden, und die größeren Vorratsgefäße sollten vom Abbrennprozess ferngehalten werden.

Der manuelle Formenbau kann die Handhabung großer und unhandlicher Objekte beinhalten. Die Formen selbst sind schwer, ebenso wie die Formkästen oder Formkästen. Sie werden oft von Hand gehoben, bewegt und gestapelt. Rückenverletzungen sind häufig, und es werden Kraftunterstützungen benötigt, damit die Mitarbeiter keine Gegenstände heben müssen, die zu schwer sind, um sicher getragen zu werden.

Standardausführungen sind für Einhausungen von Mischern, Förderern und Ausgieß- und Auspackstationen mit entsprechenden Absaugvolumina und Erfassungs- und Transportgeschwindigkeiten erhältlich. Durch die Einhaltung solcher Konstruktionen und eine strenge vorbeugende Wartung der Kontrollsysteme wird die Einhaltung international anerkannter Grenzwerte für die Staubexposition erreicht.

Kernherstellung

In die Form eingelegte Kerne bestimmen die innere Konfiguration eines hohlen Gussstücks, beispielsweise des Wassermantels eines Motorblocks. Der Kern muss dem Gießprozess standhalten, darf aber gleichzeitig nicht so stark sein, dass er einem Entfernen aus dem Gussstück während der Auswerfphase widersteht.

Vor den 1960er Jahren bestanden Kernmischungen aus Sand und Bindemitteln wie Leinöl, Melasse oder Dextrin (Ölsand). Der Sand wurde in einen Kernkasten mit einem Hohlraum in Form des Kerns gepackt und dann in einem Ofen getrocknet. Kernöfen entwickeln schädliche Pyrolyseprodukte und erfordern ein geeignetes, gut gewartetes Schornsteinsystem. Normalerweise reichen Konvektionsströmungen innerhalb des Ofens aus, um eine zufriedenstellende Entfernung der Dämpfe vom Arbeitsplatz zu gewährleisten, obwohl sie enorm zur Luftverschmutzung beitragen die Gefahr ist gering; in einigen Fällen können jedoch geringe Mengen Acrolein in den Abgasen eine erhebliche Belästigung darstellen. Kerne können mit einer „Flare-Off-Beschichtung“ behandelt werden, um die Oberflächenbeschaffenheit des Gussstücks zu verbessern, was die gleichen Vorsichtsmaßnahmen wie im Fall von Formen erfordert.

Hot-Box- oder Maskenformen und Kernherstellung sind Duroplast-Verfahren, die in Eisengießereien verwendet werden. Neuer Sand kann in der Gießerei mit Harz gemischt werden, oder harzbeschichteter Sand kann in Säcken zur Zugabe zu der Kernherstellungsmaschine versandt werden. Harzsand wird in ein Metallmodell (den Kernkasten) eingespritzt. Anschließend wird das Modell erhitzt – durch direktes Erdgasfeuer im Hot-Box-Verfahren oder auf andere Weise für Schalenkerne und Formteile. Hotboxen verwenden typischerweise ein wärmehärtbares Harz aus Furfurylalkohol (Furan), Harnstoff oder Phenol-Formaldehyd. Beim Schalenformen wird ein Harnstoff- oder Phenol-Formaldehyd-Harz verwendet. Nach kurzer Aushärtezeit härtet der Kern stark aus und kann durch Auswerferstifte von der Modellplatte weggedrückt werden. Die Hot-Box- und Shell-Kernherstellung führt je nach System zu einer erheblichen Exposition gegenüber Formaldehyd, das ein wahrscheinliches Karzinogen ist, und anderen Verunreinigungen. Zu den Kontrollmaßnahmen für Formaldehyd gehören die direkte Luftzufuhr an der Bedienerstation, lokale Absaugung am Kernkasten, Einhausung und lokale Absaugung an der Kernlagerstation und Harze mit geringer Formaldehydemission. Eine zufriedenstellende Kontrolle ist schwer zu erreichen. Kernmacher sollten medizinisch auf Atemwegserkrankungen überwacht werden. Der Kontakt von Phenol- oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz mit der Haut oder den Augen muss verhindert werden, da die Harze reizend oder sensibilisierend sind und Dermatitis verursachen können. Reichliches Waschen mit Wasser hilft, das Problem zu vermeiden.

Gegenwärtig verwendete kalthärtende (no-bake) Härtungssysteme schließen ein: säurekatalysierte Harnstoff- und Phenol-Formaldehyd-Harze mit und ohne Furfurylalkohol; Alkyd- und phenolische Isocyanate; Fascold; selbsthärtende Silikate; Inoset; Zementsand und flüssiger oder gießbarer Sand. Kalthärtende Härter benötigen zum Abbinden keine externe Erwärmung. Die in Bindemitteln verwendeten Isocyanate basieren normalerweise auf Methylendiphenylisocyanat (MDI), das bei Einatmen die Atemwege reizen oder sensibilisieren und Asthma verursachen kann. Bei der Handhabung oder Verwendung dieser Verbindungen sind Handschuhe und Schutzbrillen ratsam. Die Isocyanate selbst sollten sorgfältig in verschlossenen Behältern trocken bei einer Temperatur zwischen 10 und 30 °C gelagert werden. Leere Vorratsbehälter sollten gefüllt und 24 Stunden lang mit einer 5%igen Natriumcarbonatlösung eingeweicht werden, um alle im Fass verbliebenen Chemikalienrückstände zu neutralisieren. Die meisten allgemeinen Haushaltsprinzipien sollten streng auf Harzformverfahren angewendet werden, aber die größte Vorsicht sollte bei der Handhabung der als Härtungsmittel verwendeten Katalysatoren geübt werden. Die Katalysatoren für die Phenol- und Ölisocyanatharze sind üblicherweise aromatische Amine auf Basis von Pyridinverbindungen, die Flüssigkeiten mit stechendem Geruch sind. Sie können schwere Hautreizungen sowie Nieren- und Leberschäden verursachen und auch das zentrale Nervensystem beeinträchtigen. Diese Verbindungen werden entweder als separate Additive (dreiteiliges Bindemittel) geliefert oder sind fertig mit den Ölmaterialien gemischt, und LEV sollte in den Phasen Mischen, Formen, Gießen und Knockout bereitgestellt werden. Für bestimmte andere No-Bake-Verfahren werden als Katalysatoren Phosphorsäure oder verschiedene Sulfonsäuren verwendet, die ebenfalls toxisch sind; Unfälle während des Transports oder der Verwendung sollten angemessen geschützt werden.

Die gasgehärtete Kernherstellung enthält das Kohlendioxid (CO₂)-Silikat und die Isocure- (oder „Ashland“)-Prozesse. Viele Variationen des CO₂-Silikatverfahren wurden seit den 1950er Jahren entwickelt. Dieses Verfahren wurde im Allgemeinen zur Herstellung von mittelgroßen bis großen Formen und Kernen verwendet. Der Kernsand ist eine Mischung aus Natriumsilikat und Quarzsand, meist modifiziert durch Zusatz von Stoffen wie Melasse als Abbaumittel. Nachdem der Kernkasten gefüllt ist, wird der Kern gehärtet, indem Kohlendioxid durch die Kernmischung geleitet wird. Dabei bildet sich Natriumcarbonat und Kieselgel, das als Bindemittel wirkt.

Natriumsilikat ist eine alkalische Substanz und kann gesundheitsschädlich sein, wenn es mit der Haut oder den Augen in Kontakt kommt oder eingenommen wird. Es ist ratsam, in der Nähe von Bereichen, in denen große Mengen Natriumsilikat gehandhabt werden, eine Notdusche bereitzustellen, und es sollten immer Handschuhe getragen werden. In jedem Gießereibereich, in dem Natriumsilikat verwendet wird, sollte ein leicht zugänglicher Augenspülbrunnen vorhanden sein. Der CO₂ kann als Feststoff, Flüssigkeit oder Gas geliefert werden. Wenn es in Flaschen oder Drucktanks geliefert wird, sollten viele organisatorische Vorkehrungen getroffen werden, wie z. B. Flaschenlagerung, Ventilwartung, Handhabung und so weiter. Es besteht auch die Gefahr durch das Gas selbst, da es die Sauerstoffkonzentration in der Luft in geschlossenen Räumen senken kann.

Das Isocure-Verfahren wird für Kerne und Formen verwendet. Dies ist ein gashärtendes System, bei dem ein Harz, häufig Phenol-Formaldehyd, mit einem Diisocyanat (z. B. MDI) und Sand gemischt wird. Dieses wird in den Kernkasten eingespritzt und dann mit einem Amin, üblicherweise entweder Triethylamin oder Dimethylethylamin, begast, um die Vernetzungs- und Härtungsreaktion zu bewirken. Die oft in Fässern verkauften Amine sind leicht flüchtige Flüssigkeiten mit starkem Ammoniakgeruch. Es besteht eine sehr reale Brand- oder Explosionsgefahr, und es ist äußerste Vorsicht geboten, insbesondere wenn das Material in großen Mengen gelagert wird. Die charakteristische Wirkung dieser Amine ist die Hervorrufung von Lichthöfen und Hornhautschwellungen, obwohl sie auch das zentrale Nervensystem beeinträchtigen, wo sie Krämpfe, Lähmungen und gelegentlich den Tod verursachen können. Sollte ein Teil des Amins mit den Augen oder der Haut in Kontakt kommen, sollten Erste-Hilfe-Maßnahmen das Waschen mit reichlich Wasser für mindestens 15 Minuten und sofortige ärztliche Hilfe umfassen. Beim Isocure-Verfahren wird das Amin als Dampf in einem Stickstoffträger aufgebracht, wobei überschüssiges Amin durch einen Säureturm gewaschen wird. Leckagen aus dem Kernkasten sind die Hauptursache für eine hohe Exposition, obwohl das Ausgasen von Amin aus hergestellten Kernen ebenfalls erheblich ist. Beim Umgang mit diesem Material sollte stets mit großer Sorgfalt vorgegangen werden, und geeignete Absaugvorrichtungen sollten installiert werden, um Dämpfe aus den Arbeitsbereichen zu entfernen.

Shakeout, Gussextraktion und Core Knockout

Nach dem Abkühlen der Metallschmelze muss der Gussrohling aus der Form genommen werden. Dies ist ein geräuschvoller Prozess, bei dem die Bediener normalerweise über einen 90-Stunden-Arbeitstag weit über 8 dBA ausgesetzt sind. Gehörschutz sollte bereitgestellt werden, wenn es nicht praktikabel ist, die Geräuschabgabe zu reduzieren. Der Hauptteil der Form wird normalerweise durch einen rüttelnden Aufprall vom Gussteil getrennt. Häufig werden Formkasten, Form und Gussteil auf einen Rüttelrost fallen gelassen, um den Sand zu lösen (Ausschütteln). Der Sand fällt dann durch das Gitter in einen Trichter oder auf ein Förderband, wo er Magnetabscheidern unterzogen und zum Mahlen, zur Behandlung und Wiederverwendung recycelt oder einfach deponiert werden kann. Manchmal kann anstelle eines Gitters Wasserstrahlen verwendet werden, wodurch weniger Staub entsteht. Hier wird der Kern entfernt, teilweise auch mit Hochdruckwasserstrahlen.

Das Gussstück wird dann entfernt und in die nächste Stufe des Auswerfvorgangs überführt. Oft können kleine Gussstücke vor dem Ausschütteln durch einen „Stanzvorgang“ aus der Küvette entfernt werden, wodurch weniger Staub entsteht. Der Sand verursacht gefährliche Quarzstaubkonzentrationen, da er mit geschmolzenem Metall in Kontakt gekommen ist und daher sehr trocken ist. Das Metall und der Sand bleiben sehr heiß. Augenschutz ist erforderlich. Lauf- und Arbeitsflächen müssen frei von Schrott sein, der eine Stolpergefahr darstellt, und von Staub, der aufgeschwemmt werden kann und eine Gefahr für das Einatmen darstellt.

Welche Auswirkungen die neuen Hülsenbinder auf die Gesundheit insbesondere des Entkerners haben, wurde bisher nur relativ wenig untersucht. Die Furane, Furfurylalkohol und Phosphorsäure, Harnstoff- und Phenol-Formaldehyd-Harze, Natriumsilikat und Kohlendioxid, No-Bakes, modifiziertes Leinöl und MDI unterliegen alle einer Art thermischer Zersetzung, wenn sie den Temperaturen der geschmolzenen Metalle ausgesetzt werden.

Es wurden noch keine Studien zur Wirkung des harzbeschichteten Silica-Partikels auf die Entstehung von Pneumokoniose durchgeführt. Es ist nicht bekannt, ob diese Beschichtungen eine hemmende oder beschleunigende Wirkung auf Lungengewebeläsionen haben. Es wird befürchtet, dass die Reaktionsprodukte der Phosphorsäure Phosphin freisetzen können. Tierversuche und einige ausgewählte Studien haben gezeigt, dass die Wirkung des Quarzstaubes auf das Lungengewebe stark beschleunigt wird, wenn Kieselsäure mit einer Mineralsäure behandelt wurde. Harnstoff- und Phenol-Formaldehyd-Harze können freie Phenole, Aldehyde und Kohlenmonoxid freisetzen. Die zur Erhöhung der Kollabierbarkeit zugesetzten Zucker erzeugen erhebliche Mengen an Kohlenmonoxid. No-bakes setzt Isocyanate (z. B. MDI) und Kohlenmonoxid frei.

Putzen (Reinigen)

Das Reinigen oder Putzen des Gussstücks wird nach dem Ausschütteln und Ausschlagen des Kerns durchgeführt. Die verschiedenen beteiligten Prozesse werden an verschiedenen Stellen unterschiedlich bezeichnet, können aber grob wie folgt klassifiziert werden:

• Dressing umfasst das Abbeizen, Aufrauen oder Ausmisten, das Entfernen von anhaftendem Formsand, Kernsand, Angusskanälen, Speisern, Graten und anderen leicht entsorgbaren Materialien mit Handwerkzeugen oder tragbaren pneumatischen Werkzeugen.
• Putzen umfasst das Entfernen von eingebranntem Formsand, rauen Kanten, überschüssigem Metall wie Blasen, Angussstümpfen, Schorf oder anderen unerwünschten Schönheitsfehlern sowie die manuelle Reinigung des Gussteils mit Handmeißeln, Druckluftwerkzeugen und Drahtbürsten. Schweißtechniken wie Acetylen-Sauerstoff-Brennschneiden, Lichtbogen, Lichtbogenluft, Pulverwaschen und der Plasmabrenner können zum Abbrennen von Kopfstücken, zur Gussreparatur und zum Schneiden und Waschen eingesetzt werden.

Die Angussentfernung ist der erste Abrichtvorgang. So viel wie die Hälfte des in die Form gegossenen Metalls ist nicht Teil des endgültigen Gusses. Die Form muss Reservoire, Hohlräume, Speiser und Eingüsse enthalten, damit sie mit Metall gefüllt werden kann, um das Gussobjekt fertigzustellen. Der Anguss kann normalerweise während der Ausstoßphase entfernt werden, aber manchmal muss dies als separate Phase des Putz- oder Abrichtvorgangs durchgeführt werden. Das Entfernen des Angusses erfolgt von Hand, normalerweise durch Schlagen des Gussteils mit einem Hammer. Zur Geräuschreduzierung können die Metallhämmer durch gummierte ersetzt und die Förderbänder mit dem gleichen geräuschdämpfenden Gummi ausgekleidet werden. Heiße Metallsplitter werden weggeschleudert und gefährden die Augen. Augenschutz muss verwendet werden. Abgelöste Angüsse sollten in der Regel in den Beschickungsbereich der Schmelzanlage zurückgeführt werden und sich nicht im Entgussbereich der Gießerei ansammeln dürfen. Nach dem Entgraten (aber manchmal auch davor) werden die meisten Gussteile kugelgestrahlt oder getrommelt, um Formmaterialien zu entfernen und möglicherweise die Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern. Taumelnde Fässer erzeugen einen hohen Geräuschpegel. Gegebenenfalls sind Gehäuse erforderlich, die ebenfalls LEV erfordern können.

Abrichtverfahren in Stahl-, Eisen- und Nichteisengießereien sind sehr ähnlich, aber besondere Schwierigkeiten bestehen beim Abrichten und Putzen von Stahlgussstücken aufgrund größerer Mengen an eingebranntem Schmelzsand im Vergleich zu Eisen- und Nichteisengussstücken. Geschmolzener Sand auf großen Stahlgussstücken kann Cristobalit enthalten, das giftiger ist als der Quarz, der in frischem Sand gefunden wird.

Airless-Kugelstrahlen oder Schleudern von Gussteilen vor dem Spanen und Schleifen ist erforderlich, um eine übermäßige Exposition gegenüber Quarzstaub zu vermeiden. Das Gussstück muss frei von sichtbarem Staub sein, obwohl durch das Schleifen immer noch eine Kieselsäuregefahr entstehen kann, wenn Kieselsäure in die scheinbar saubere Metalloberfläche des Gussstücks eingebrannt ist. Der Strahl wird zentrifugal auf das Gussstück geschleudert, und innerhalb der Einheit ist kein Bediener erforderlich. Die Strahlkabine muss entlüftet werden, damit kein sichtbarer Staub austritt. Nur wenn es zu einem Ausfall oder einer Verschlechterung der Strahlkabine und/oder des Ventilators und des Kollektors kommt, gibt es ein Staubproblem.

Wasser oder Wasser und Sand oder Druckkugelstrahlen können verwendet werden, um anhaftenden Sand zu entfernen, indem das Gussstück einem Hochdruckstrahl von entweder Wasser oder Eisen- oder Stahlkugeln ausgesetzt wird. Das Sandstrahlen wurde in mehreren Ländern (z. B. Großbritannien) wegen der Silikosegefahr verboten, da die Sandpartikel immer feiner werden und der lungengängige Anteil somit immer größer wird. Das Wasser oder der Schuss wird durch eine Pistole abgegeben und kann bei unsachgemäßer Handhabung eindeutig ein Risiko für das Personal darstellen. Das Strahlen sollte immer in einem isolierten, geschlossenen Raum durchgeführt werden. Alle Strahlkabinen sollten in regelmäßigen Abständen überprüft werden, um sicherzustellen, dass die Staubabsaugung funktioniert und keine Lecks vorhanden sind, durch die Strahlmittel oder Wasser in die Gießerei gelangen könnten. Blasterhelme sollten genehmigt und sorgfältig gewartet werden. Es ist ratsam, an der Standtür einen Hinweis anzubringen, der die Mitarbeiter darauf hinweist, dass gesprengt wird und unbefugtes Betreten verboten ist. Unter bestimmten Umständen können mit dem Sprengantriebsmotor verbundene Verzögerungsbolzen an den Türen angebracht werden, wodurch es unmöglich wird, die Türen zu öffnen, bis die Sprengung beendet ist.

Zum Glätten des Rohgusses werden verschiedene Schleifwerkzeuge verwendet. Schleifscheiben können auf Stand- oder Sockelmaschinen oder in tragbaren oder Schwingrahmen-Schleifmaschinen montiert werden. Ständerschleifmaschinen werden für kleinere Gussteile verwendet, die leicht gehandhabt werden können; tragbare Schleifmaschinen, Oberflächenscheibenräder, Schleiftöpfe und Kegelräder werden für eine Reihe von Zwecken verwendet, einschließlich zum Glätten von Innenflächen von Gußstücken; Schwingrahmen-Schleifmaschinen werden hauptsächlich bei großen Gussteilen eingesetzt, die einen hohen Metallabtrag erfordern.

Andere Gießereien

Stahlgießen

Die Produktion in der Stahlgießerei (im Unterschied zu einem einfachen Stahlwerk) ähnelt der in der Eisengießerei; die Metalltemperaturen sind jedoch viel höher. Dies bedeutet, dass ein Augenschutz mit farbigen Linsen unerlässlich ist und dass die Kieselsäure in der Form durch Hitze in Tridymit oder Cristobalit umgewandelt wird, zwei Formen von kristalliner Kieselsäure, die besonders gefährlich für die Lunge sind. Sand wird oft auf das Gussstück gebrannt und muss durch mechanische Mittel entfernt werden, was zu gefährlichem Staub führt; Daher sind effektive Staubabsaugsysteme und Atemschutz unerlässlich.

Leichtmetallgießen

Die Leichtmetallgießerei verwendet hauptsächlich Aluminium- und Magnesiumlegierungen. Diese enthalten oft geringe Mengen an Metallen, die unter Umständen giftige Dämpfe abgeben können. Die Dämpfe sollten analysiert werden, um ihre Bestandteile zu bestimmen, wo die Legierung solche Bestandteile enthalten könnte.

In Aluminium- und Magnesiumgießereien wird üblicherweise in Tiegelöfen geschmolzen. Entlüftungsöffnungen rund um die Oberseite des Topfes zum Entfernen von Dämpfen sind ratsam. In ölbefeuerten Öfen kann eine unvollständige Verbrennung aufgrund defekter Brenner dazu führen, dass Produkte wie Kohlenmonoxid in die Luft freigesetzt werden. Ofenabgase können komplexe Kohlenwasserstoffe enthalten, von denen einige krebserregend sein können. Während der Ofen- und Abzugsreinigung besteht die Gefahr, Vanadiumpentoxid ausgesetzt zu werden, das in Ofenruß aus Ölablagerungen konzentriert ist.

Flussspat wird üblicherweise als Flussmittel beim Schmelzen von Aluminium verwendet, und erhebliche Mengen an Fluoridstaub können in die Umwelt freigesetzt werden. In bestimmten Fällen wurde Bariumchlorid als Flussmittel für Magnesiumlegierungen verwendet; dies ist eine sehr toxische Substanz, und folglich ist bei ihrer Verwendung beträchtliche Sorgfalt erforderlich. Leichtmetalle können gelegentlich entgast werden, indem Schwefeldioxid oder Chlor (oder proprietäre Verbindungen, die sich unter Bildung von Chlor zersetzen) durch das geschmolzene Metall geleitet werden. Für diesen Vorgang sind Absaugung und Atemschutzgeräte erforderlich. Um die Abkühlgeschwindigkeit des heißen Metalls in der Kokille zu reduzieren, wird auf den Kokillensteg ein stark exotherm reagierendes Stoffgemisch (meist Aluminium- und Eisenoxid) gegeben. Diese „Thermit“-Mischung gibt dichte Dämpfe ab, die sich in der Praxis als unbedenklich erwiesen haben. Wenn die Dämpfe eine braune Farbe haben, kann aufgrund des Verdachts auf das Vorhandensein von Stickoxiden Alarm ausgelöst werden; dieser Verdacht ist jedoch unbegründet. Das beim Abrichten von Aluminium- und Magnesiumgussteilen entstehende feinteilige Aluminium stellt eine große Brandgefahr dar, und zur Staubabscheidung sollten Nassverfahren eingesetzt werden.

Magnesiumguss birgt ein erhebliches Brand- und Explosionsrisiko. Geschmolzenes Magnesium entzündet sich, wenn keine Schutzbarriere zwischen ihm und der Atmosphäre aufrechterhalten wird; geschmolzener Schwefel wird für diesen Zweck weithin verwendet. Gießereiarbeiter, die das Schwefelpulver von Hand auf den Schmelztiegel auftragen, können Dermatitis entwickeln und sollten mit Handschuhen aus feuerfestem Stoff ausgestattet werden. Der mit dem Metall in Kontakt stehende Schwefel brennt ständig, wodurch erhebliche Mengen an Schwefeldioxid freigesetzt werden. Eine Absaugung sollte installiert werden. Arbeiter sollten über die Gefahr informiert werden, dass ein Topf oder eine Pfanne mit geschmolzenem Magnesium Feuer fängt, was zu einer dichten Wolke aus fein verteiltem Magnesiumoxid führen kann. Schutzkleidung aus feuerfesten Materialien sollte von allen Arbeitern in Magnesiumgießereien getragen werden. Mit Magnesiumstaub beschichtete Kleidung sollte nicht in Schließfächern ohne Feuchtigkeitskontrolle aufbewahrt werden, da es zu einer Selbstentzündung kommen kann. Der Magnesiumstaub sollte von der Kleidung entfernt werden. Französische Kreide wird in großem Umfang zur Formbehandlung in Magnesiumgießereien verwendet; der Staub sollte kontrolliert werden, um Talkose zu verhindern. Kriechöle und Staubpulver werden bei der Prüfung von Leichtmetallgussstücken zur Risserkennung eingesetzt.

Farbstoffe wurden eingeführt, um die Wirksamkeit dieser Techniken zu verbessern. Es wurde festgestellt, dass bestimmte rote Farbstoffe im Schweiß absorbiert und ausgeschieden werden und somit eine Verschmutzung der persönlichen Kleidung verursachen; Obwohl dieser Zustand lästig ist, wurden keine Auswirkungen auf die Gesundheit beobachtet.

Messing- und Bronzegießereien

Giftige Metalldämpfe und Stäube typischer Legierungen sind eine besondere Gefahr für Messing- und Bronzegießereien. Sowohl beim Schmelzen als auch beim Gießen und bei der Endbearbeitung sind Bleiexpositionen über den sicheren Grenzwerten üblich, insbesondere wenn Legierungen eine hohe Bleizusammensetzung aufweisen. Die Bleigefahr bei der Ofenreinigung und Krätzenentsorgung ist besonders akut. Blei ist beim Schmelzen und Gießen häufig und kann auch beim Schleifen auftreten. Zink- und Kupferdämpfe (die Bestandteile von Bronze) sind die häufigsten Ursachen für Metalldampffieber, obwohl der Zustand auch bei Gießereiarbeitern beobachtet wurde, die Magnesium, Aluminium, Antimon usw. verwendeten. Einige hochbelastbare Legierungen enthalten Cadmium, das bei akuter Exposition zu chemischer Lungenentzündung und bei chronischer Exposition zu Nierenschäden und Lungenkrebs führen kann.

Dauerformverfahren

Das Gießen in Metall-Dauerformen ist wie beim Druckguss eine wichtige Entwicklung in der Gießerei. In diesem Fall wird die Modellherstellung weitgehend durch ingenieurtechnische Methoden ersetzt und ist wirklich ein Senkerodiervorgang. Die meisten der Musterherstellungsgefahren werden dadurch beseitigt, und die Risiken von Sand werden ebenfalls eliminiert, aber durch ein gewisses Risiko ersetzt, das der Verwendung einer Art von feuerfestem Material zum Beschichten der Matrize oder Form innewohnt. In der modernen Formgießerei werden zunehmend Sandkerne verwendet, wobei die Staubgefahren der Sandgießerei immer noch vorhanden sind.

Druckguss

Aluminium ist ein gängiges Metall im Druckguss. Automobilteile wie Chromzierleisten sind in der Regel aus Zinkdruckguss, gefolgt von einer Kupfer-, Nickel- und Chrombeschichtung. Die Gefahr von Metalldampffieber durch Zinkdämpfe sollte ständig kontrolliert werden, ebenso wie Chromsäurenebel.

Druckgussmaschinen bergen alle Gefahren, die hydraulischen Pressen gemeinsam sind. Außerdem kann der Arbeiter dem Nebel von Ölen ausgesetzt sein, die als Werkzeugschmiermittel verwendet werden, und muss vor dem Einatmen dieser Nebel und der Gefahr durch ölgetränkte Kleidung geschützt werden. Die in den Pressen verwendeten schwer entflammbaren Hydraulikflüssigkeiten können giftige phosphororganische Verbindungen enthalten, weshalb bei Wartungsarbeiten an Hydrauliksystemen besondere Vorsicht geboten ist.

Präzises Gießen

Präzisionsgießereien verlassen sich auf das Investment- oder Wachsausschmelzverfahren, bei dem Muster durch Spritzgießen von Wachs in eine Form hergestellt werden. diese Modelle werden mit einem feinen feuerfesten Pulver beschichtet, das als Formbelag dient, und das Wachs wird dann vor dem Gießen oder durch das Einbringen des Gießmetalls selbst ausgeschmolzen.

Die Wachsentfernung stellt eine eindeutige Brandgefahr dar, und die Zersetzung des Wachses erzeugt Acrolein und andere gefährliche Zersetzungsprodukte. Wachsausbrennöfen müssen ausreichend belüftet sein. Trichlorethylen wurde verwendet, um die letzten Spuren von Wachs zu entfernen; dieses Lösungsmittel kann sich in Taschen in der Form ansammeln oder vom feuerfesten Material absorbiert werden und während des Gießens verdampfen oder sich zersetzen. Die Einbeziehung von feuerfesten Asbest-Feingussmaterialien sollte aufgrund der Gefahren von Asbest eliminiert werden.

Gesundheitsprobleme und Krankheitsbilder

Gießereien heben sich von den industriellen Prozessen durch eine höhere Sterblichkeitsrate ab, die durch Verschütten und Explosionen von geschmolzenem Metall, die Wartung von Kuppeln einschließlich Bodenabsturz und Kohlenmonoxidgefahren während der Neuzustellung verursacht werden. Gießereien berichten von einer höheren Inzidenz von Fremdkörpern, Prellungen und Brandverletzungen und einem geringeren Anteil von Verletzungen des Bewegungsapparates als andere Betriebe. Sie haben auch die höchste Lärmbelastung.

Eine Untersuchung von mehreren Dutzend tödlichen Verletzungen in Gießereien ergab folgende Ursachen: Quetschungen zwischen Kokillentransportwagen und Gebäudestrukturen während der Wartung und Fehlersuche, Quetschungen beim Reinigen von Kollern, die ferngesteuert aktiviert wurden, Verbrennungen von geschmolzenem Metall nach Kranversagen, Formrisse, Überlaufen von Transfers Pfanne, Dampfausbruch in ungetrockneter Pfanne, Stürze von Kränen und Arbeitsplattformen, Stromschlag durch Schweißgeräte, Quetschungen durch Flurförderzeuge, Verbrennungen durch den Sturz des Kuppelbodens, sauerstoffreiche Atmosphäre während der Reparatur der Kuppel und übermäßige Kohlenmonoxidexposition während der Reparatur der Kuppel.

Schleifscheiben

Das Bersten oder Brechen von Schleifscheiben kann zu tödlichen oder schwersten Verletzungen führen: Lücken zwischen der Scheibe und der Auflage bei Ständerschleifmaschinen können die Hand oder den Unterarm erfassen und quetschen. Ungeschützte Augen sind in allen Phasen gefährdet. Ausrutschen und Stürze, insbesondere beim Tragen schwerer Lasten, können durch schlecht gepflegte oder versperrte Böden verursacht werden. Verletzungen an den Füßen können durch herabfallende Gegenstände oder herabfallende Lasten verursacht werden. Verstauchungen und Zerrungen können durch Überanstrengung beim Heben und Tragen entstehen. Schlecht gewartete Hebevorrichtungen können ausfallen und dazu führen, dass Materialien auf Arbeiter fallen. Stromschläge können durch schlecht gewartete oder nicht geerdete (nicht geerdete) elektrische Geräte verursacht werden, insbesondere durch tragbare Werkzeuge.

Alle gefährlichen Teile von Maschinen, insbesondere Schleifscheiben, sollten über eine angemessene Schutzvorrichtung mit automatischer Sperre verfügen, wenn die Schutzvorrichtung während der Verarbeitung entfernt wird. Gefährliche Lücken zwischen der Scheibe und dem Rest bei Ständerschleifmaschinen sollten beseitigt werden, und alle Vorsichtsmaßnahmen bei der Pflege und Wartung von Schleifscheiben und bei der Regulierung ihrer Geschwindigkeit sollten genau beachtet werden (besondere Sorgfalt ist bei tragbaren Scheiben erforderlich). Strenge Wartung aller elektrischen Geräte und ordnungsgemäße Erdungsvorkehrungen sollten durchgesetzt werden. Arbeiter sollten in korrekten Hebe- und Tragetechniken unterwiesen werden und sollten wissen, wie Lasten an Kranhaken und anderen Hebevorrichtungen befestigt werden. Geeignete PSA wie Augen- und Gesichtsschutz sowie Fuß- und Beinschutz sollten ebenfalls bereitgestellt werden. Für sofortige Erste Hilfe auch bei leichten Verletzungen und bei Bedarf für kompetente medizinische Versorgung ist zu sorgen.

Staub

Staubkrankheiten sind bei Gießereiarbeitern weit verbreitet. Die Exposition gegenüber Kieselsäure liegt häufig nahe bei oder über den vorgeschriebenen Expositionsgrenzwerten, selbst bei gut kontrollierten Reinigungsvorgängen in modernen Produktionsgießereien und dort, wo Gussteile frei von sichtbarem Staub sind. Expositionen, die um ein Vielfaches über dem Grenzwert liegen, treten auf, wenn Gussteile staubig sind oder Schränke undicht sind. Überbelichtungen sind wahrscheinlich, wenn sichtbarer Staub beim Ausschütteln, bei der Sandvorbereitung oder bei der Reparatur von feuerfesten Materialien entweicht.

Silikose ist die vorherrschende Gesundheitsgefahr in der Stahlputzerei; eine gemischte Pneumokoniose ist häufiger beim Eisenputzen (Landrigan et al. 1986). In der Gießerei steigt die Prävalenz mit der Expositionsdauer und höheren Staubbelastungen. Es gibt einige Hinweise darauf, dass die Bedingungen in Stahlgießereien aufgrund der höheren Gehalte an vorhandenem freiem Siliziumdioxid mit größerer Wahrscheinlichkeit Silikose verursachen als in Eisengießereien. Versuche, ein Expositionsniveau festzulegen, bei dem keine Silikose auftritt, waren ergebnislos; der Schwellenwert liegt wahrscheinlich unter 100 Mikrogramm/m³ und vielleicht nur halb so viel.

In den meisten Ländern ist das Auftreten neuer Fälle von Silikose rückläufig, teilweise aufgrund von Technologieänderungen, einer Abkehr von Quarzsand in Gießereien und einer Abkehr von Quarzsteinen und hin zu einfachen Ofenauskleidungen in der Stahlschmelze. Ein wesentlicher Grund ist die Tatsache, dass die Automatisierung dazu geführt hat, dass weniger Arbeiter in der Stahlproduktion und den Gießereien beschäftigt sind. Die Exposition gegenüber lungengängigem Quarzstaub bleibt jedoch in vielen Gießereien hartnäckig hoch, und in Ländern mit arbeitsintensiven Prozessen bleibt Silikose ein großes Problem.

Bei Gießereiarbeitern wird seit langem über Silikotuberkulose berichtet. Wo die Prävalenz der Silikose zurückgegangen ist, gab es parallel dazu einen Rückgang der gemeldeten Fälle von Tuberkulose, obwohl diese Krankheit nicht vollständig ausgerottet wurde. In Ländern, in denen die Staubbelastung hoch geblieben ist, staubige Prozesse arbeitsintensiv sind und die Prävalenz von Tuberkulose in der Allgemeinbevölkerung erhöht ist, bleibt Tuberkulose eine wichtige Todesursache unter Gießereiarbeitern.

Viele Arbeiter, die an Pneumokoniose leiden, haben auch eine chronische Bronchitis, die oft mit einem Lungenemphysem einhergeht; Viele Forscher sind seit langem der Meinung, dass zumindest in einigen Fällen berufliche Expositionen eine Rolle gespielt haben könnten. Lungenkrebs, Lobärpneumonie, Bronchopneumonie und Koronarthrombose wurden ebenfalls mit Pneumokoniose bei Gießereiarbeitern in Verbindung gebracht.

Eine kürzlich durchgeführte Übersicht über Sterblichkeitsstudien von Gießereiarbeitern, einschließlich der amerikanischen Autoindustrie, zeigte in 14 von 15 Studien erhöhte Todesfälle durch Lungenkrebs. Da unter Reinraumarbeitern, bei denen die Hauptgefahr Kieselsäure ist, hohe Lungenkrebsraten festgestellt werden, ist es wahrscheinlich, dass auch Mischexpositionen gefunden werden.

Studien über Karzinogene in der Gießereiumgebung haben sich auf polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe konzentriert, die bei der thermischen Zersetzung von Sandzusätzen und Bindemitteln gebildet werden. Es wurde vermutet, dass Metalle wie Chrom und Nickel und Stäube wie Siliziumdioxid und Asbest ebenfalls für einen Teil der übermäßigen Sterblichkeit verantwortlich sein könnten. Unterschiede in der Form- und Kernherstellungschemie, im Sandtyp und in der Zusammensetzung von Eisen- und Stahllegierungen können für unterschiedliche Risikoniveaus in verschiedenen Gießereien verantwortlich sein (IARC 1984).

In 8 von 11 Studien wurde eine erhöhte Sterblichkeit durch nicht maligne Atemwegserkrankungen festgestellt. Auch Silikose-Todesfälle wurden erfasst. Klinische Studien fanden Röntgenveränderungen, die für eine Pneumokoniose charakteristisch sind, Lungenfunktionsdefizite, die für eine Obstruktion charakteristisch sind, und vermehrte Atemwegsbeschwerden bei Arbeitern in modernen „sauberen“ Produktionsgießereien. Diese resultieren aus Expositionen nach den 960er Jahren und deuten stark darauf hin, dass die in den älteren Gießereien vorherrschenden Gesundheitsrisiken noch nicht beseitigt sind.

Die Prävention von Lungenerkrankungen ist im Wesentlichen eine Frage der Staub- und Rauchkontrolle; Die allgemein gültige Lösung ist eine gute allgemeine Belüftung in Verbindung mit einem effizienten LEV. Hochgeschwindigkeitssysteme mit geringem Volumen eignen sich am besten für einige Operationen, insbesondere tragbare Schleifscheiben und pneumatische Werkzeuge.

Hand- oder pneumatische Meißel, die zum Entfernen von eingebranntem Sand verwendet werden, erzeugen viel feinteiligen Staub. Auch das Abbürsten überschüssiger Materialien mit rotierenden Drahtbürsten oder Handbürsten erzeugt viel Staub; LEV ist erforderlich.

Staubkontrollmaßnahmen sind leicht an Boden- und Schwenkrahmen-Schleifmaschinen anpassbar. Das mobile Schleifen an kleinen Gussstücken kann auf abluftbelüfteten Werkbänken durchgeführt werden, oder die Werkzeuge selbst können belüftet werden. Das Bürsten kann auch auf einer belüfteten Werkbank durchgeführt werden. Die Staubkontrolle bei großen Gussteilen stellt ein Problem dar, aber es wurden beträchtliche Fortschritte bei Niedrigvolumen-Hochgeschwindigkeits-Lüftungssystemen erzielt. Unterweisung und Schulung in ihrer Verwendung sind erforderlich, um die Einwände von Arbeitern zu überwinden, die diese Systeme umständlich finden und sich darüber beschweren, dass ihre Sicht auf den Arbeitsbereich beeinträchtigt ist.

Das Abrichten und Putzen von sehr großen Gussstücken, bei denen eine lokale Belüftung nicht praktikabel ist, sollte in einem separaten, isolierten Bereich und zu einer Zeit erfolgen, in der nur wenige andere Arbeiter anwesend sind. Jedem Arbeiter sollte geeignete PSA zur Verfügung gestellt werden, die regelmäßig gereinigt und repariert wird, zusammen mit einer Einweisung in deren ordnungsgemäßen Gebrauch.

Seit den 1950er Jahren wurden verschiedene Kunstharzsysteme in Gießereien eingeführt, um Sand in Kernen und Formen zu binden. Diese bestehen im Allgemeinen aus einem Basismaterial und einem Katalysator oder Härter, der die Polymerisation startet. Viele dieser reaktiven Chemikalien sind Sensibilisatoren (z. B. Isocyanate, Furfurylalkohol, Amine und Formaldehyd) und wurden nun mit Fällen von Berufsasthma bei Gießereiarbeitern in Verbindung gebracht. In einer Studie hatten 12 von 78 Gießereiarbeitern, die Pepset-Harzen (Cold-Box-Harzen) ausgesetzt waren, asthmatische Symptome, und bei sechs von ihnen kam es in einem Provokationstest mit Methyldiisocyanat zu einer deutlichen Abnahme der Luftstromraten (Johnson et al. 1985 ).

Schweiß-

Beim Schweißen in Putzereien sind die Arbeiter Metalldämpfen ausgesetzt, mit der daraus folgenden Gefahr von Toxizität und Metallfieber, abhängig von der Zusammensetzung der beteiligten Metalle. Das Schweißen auf Gusseisen erfordert einen Nickelstab und setzt Nickeldämpfe frei. Der Plasmabrenner erzeugt eine beträchtliche Menge Metalldämpfe, Ozon, Stickoxide und ultraviolette Strahlung und erzeugt einen hohen Geräuschpegel.

Zum Schweißen von kleinen Gussstücken kann eine abluftbelüftete Werkbank vorgesehen werden. Die Kontrolle der Exposition während Schweiß- oder Brennvorgängen an großen Gussteilen ist schwierig. Ein erfolgreicher Ansatz besteht darin, eine zentrale Station für diese Vorgänge zu schaffen und LEV durch einen flexiblen Kanal bereitzustellen, der am Schweißpunkt positioniert ist. Dies erfordert eine Schulung des Arbeiters, um die Leitung von einem Ort zu einem anderen zu bewegen. Eine gute allgemeine Belüftung und, falls erforderlich, die Verwendung von PSA tragen dazu bei, die Gesamtbelastung durch Staub und Dämpfe zu verringern.

Lärm und Vibration

Die höchsten Geräuschpegel in der Gießerei treten normalerweise bei Ausbrech- und Reinigungsvorgängen auf; sie sind in mechanisierten Gießereien höher als in manuellen Gießereien. Das Lüftungssystem selbst kann Belastungen nahe 90 dBA erzeugen.

Geräuschpegel beim Putzen von Stahlgussstücken können im Bereich von 115 bis 120 dBA liegen, während diejenigen, die beim Putzen von Gusseisen tatsächlich angetroffen werden, im Bereich von 105 bis 115 dBA liegen. Die British Steel Casting Research Association stellte fest, dass die Lärmquellen beim Putzen Folgendes umfassen:

• der Auspuff des Putzwerkzeugs
• der Aufprall des Hammers oder Rades auf das Gussstück
• Resonanz des Gussstücks und Vibration gegen seinen Träger
• Übertragung von Schwingungen vom Gussträger auf umgebende Strukturen
• Reflexion direkter Geräusche durch die Haube, die den Luftstrom durch das Lüftungssystem steuert.

Lärmschutzstrategien variieren je nach Größe des Gussstücks, der Art des Metalls, dem verfügbaren Arbeitsbereich, der Verwendung tragbarer Werkzeuge und anderen verwandten Faktoren. Zur Verringerung der Lärmbelastung von Personen und Mitarbeitern stehen bestimmte grundlegende Maßnahmen zur Verfügung, darunter zeitliche und räumliche Abschottung, vollständige Einhausung, partielle schallabsorbierende Trennwände, Ausführung von Arbeiten an schallabsorbierenden Flächen, Kulissen, Verkleidungen und Hauben aus schalldämmenden absorbierende oder andere akustische Materialien. Die Richtlinien für sichere tägliche Expositionsgrenzwerte sollten eingehalten werden, und als letzter Ausweg können persönliche Schutzausrüstungen verwendet werden.

Eine Putzbank, die von der British Steel Casting Research Association entwickelt wurde, reduziert den Lärm beim Spanen um etwa 4 bis 5 dBA. Diese Bank enthält ein Absaugsystem, um Staub zu entfernen. Diese Verbesserung ist ermutigend und lässt hoffen, dass durch Weiterentwicklung noch stärkere Lärmreduzierungen möglich werden.

Hand-Arm-Vibrationssyndrom

Tragbare vibrierende Werkzeuge können das Raynaud-Phänomen (Hand-Arm-Vibrationssyndrom – HAVS) verursachen. Dies ist häufiger bei Stahlputzern als bei Eisenputzern und häufiger bei denen, die rotierende Werkzeuge verwenden. Die kritische Schwingungsfrequenz für das Einsetzen dieses Phänomens liegt zwischen 2,000 und 3,000 Umdrehungen pro Minute und im Bereich von 40 bis 125 Hz.

Es wird nun angenommen, dass HAVS neben den peripheren Nerven und Blutgefäßen Auswirkungen auf eine Reihe anderer Gewebe im Unterarm hat. Es ist mit dem Karpaltunnelsyndrom und degenerativen Veränderungen der Gelenke verbunden. Eine kürzlich durchgeführte Studie über Hacker und Schleifer in Stahlwerken zeigte, dass sie doppelt so häufig eine Dupuytren-Kontraktur entwickelten wie eine Vergleichsgruppe (Thomas und Clarke 1992).

Vibrationen, die auf die Hände des Arbeiters übertragen werden, können erheblich reduziert werden durch: Auswahl von Werkzeugen, die darauf ausgelegt sind, die schädlichen Frequenz- und Amplitudenbereiche zu reduzieren; Richtung der Auslassöffnung von der Hand weg; Verwendung von mehreren Lagen Handschuhen oder eines isolierenden Handschuhs; und Verkürzung der Einwirkzeit durch Änderung von Arbeitsabläufen, Werkzeugen und Ruhezeiten.

Augenprobleme

Einige der in Gießereien anzutreffenden Stäube und Chemikalien (z. B. Isocyanate, Formaldehyd und tertiäre Amine wie Dimethylethylamin, Triethylamin usw.) sind Reizstoffe und waren für die visuellen Symptome bei exponierten Arbeitern verantwortlich. Dazu gehören juckende, tränende Augen, verschwommenes oder verschwommenes Sehen oder sogenanntes „Blau-Grau-Sehen“. Aufgrund des Auftretens dieser Wirkungen wurde empfohlen, die zeitgewichtete durchschnittliche Exposition auf unter 3 ppm zu reduzieren.

Andere Probleme

Formaldehyd-Expositionen bei oder über dem US-Expositionsgrenzwert werden in gut kontrollierten Hot-Box-Kernherstellungsverfahren gefunden. Expositionen, die den Grenzwert um ein Vielfaches überschreiten, können gefunden werden, wenn die Gefahrenkontrolle schlecht ist.

Asbest ist in der Gießereiindustrie weit verbreitet und wurde bis vor kurzem häufig in Schutzkleidung für hitzeexponierte Arbeiter verwendet. Seine Auswirkungen wurden in Röntgenuntersuchungen von Gießereiarbeitern festgestellt, sowohl bei Produktionsarbeitern als auch bei Wartungsarbeitern, die Asbest ausgesetzt waren; eine Querschnittserhebung fand die charakteristische Pleurabeteiligung bei 20 von 900 Stahlarbeitern (Kronenberg et al. 1991).

Regelmäßige Prüfungen

Vor der Einstellung und regelmäßige medizinische Untersuchungen, einschließlich einer Erhebung der Symptome, Röntgenaufnahmen des Brustkorbs, Lungenfunktionstests und Audiogramme, sollten für alle Gießereiarbeiter mit angemessener Nachsorge bereitgestellt werden, wenn fragwürdige oder abnormale Befunde festgestellt werden. Die verstärkenden Wirkungen des Tabakrauchs auf das Risiko von Atemproblemen bei Gießereiarbeitern erfordern die Einbeziehung von Ratschlägen zur Raucherentwöhnung in ein Programm zur Gesundheitserziehung und -förderung.

Fazit

Gießereien sind seit Jahrhunderten ein wesentlicher Industriebetrieb. Trotz fortschreitender technologischer Fortschritte stellen sie Arbeitnehmer vor eine Vielzahl von Gefahren für Sicherheit und Gesundheit. Da selbst in den modernsten Anlagen mit vorbildlichen Präventions- und Kontrollprogrammen weiterhin Gefahren bestehen, bleibt der Schutz der Gesundheit und des Wohlbefindens der Arbeitnehmer eine ständige Herausforderung für das Management und die Arbeitnehmer und ihre Vertreter. Dies bleibt sowohl in Branchenabschwüngen (wenn Bedenken hinsichtlich der Gesundheit und Sicherheit der Arbeitnehmer wirtschaftlichen Zwängen weichen) als auch in Boomzeiten (wenn die Nachfrage nach höherer Leistung zu potenziell gefährlichen Abkürzungen in den Prozessen führen kann) schwierig. Schulungen und Schulungen zur Gefahrenabwehr bleiben daher eine ständige Notwendigkeit.

Zurück