I principali problemi ambientali associati alla produzione di apparecchi e apparecchiature elettriche riguardano l'inquinamento e il trattamento dei materiali di scarto durante i processi di fabbricazione, insieme al riciclaggio, ove possibile, del prodotto completo quando ha raggiunto la fine della sua vita.

Batterie

Lo scarico di aria contaminata da acidi, alcali, piombo, cadmio e altri materiali potenzialmente dannosi nell'atmosfera e l'inquinamento dell'acqua derivante dalla produzione di batterie dovrebbero essere evitati per quanto possibile e, laddove ciò non sia possibile, dovrebbe essere monitorato per garantire il rispetto della legislazione pertinente.

L'uso delle batterie può generare preoccupazioni per la salute pubblica. Le batterie al piombo-acido o alcaline che perdono possono provocare ustioni dovute all'elettrolito. La ricarica di grandi batterie al piombo-acido può produrre gas idrogeno, un pericolo di incendio ed esplosione in aree chiuse. Il rilascio di cloruro di tionile o anidride solforosa da batterie al litio di grandi dimensioni può comportare l'esposizione ad anidride solforosa, nebbia di acido cloridrico, combustione di litio e così via, e ha causato almeno un decesso (Ducatman, Ducatman e Barnes 1988). Questo potrebbe anche essere un pericolo durante la produzione di queste batterie.

I produttori di batterie sono diventati consapevoli della crescente preoccupazione ambientale derivante dallo smaltimento di batterie contenenti metalli pesanti tossici mettendole in discarica o incenerendole con altri rifiuti. La fuoriuscita di metalli tossici dalle discariche o in alternativa la fuoriuscita dai camini degli inceneritori di rifiuti può provocare la contaminazione dell'acqua e dell'aria. I produttori hanno quindi riconosciuto la necessità di ridurre il contenuto di mercurio delle batterie, in particolare, entro i limiti consentiti dalla moderna tecnologia. La campagna per l'eliminazione del mercurio è iniziata in anticipo rispetto alla legislazione introdotta nell'Unione Europea, la Direttiva sulle batterie.

Il riciclaggio è un altro modo per affrontare l'inquinamento ambientale. Le batterie al nichel-cadmio possono essere riciclate in modo relativamente semplice. Il recupero del cadmio è molto efficiente e viene riutilizzato nella costruzione di batterie al nichel-cadmio. Il nichel verrà successivamente utilizzato nell'industria siderurgica. L'economia iniziale suggeriva che il riciclaggio delle batterie al nichel-cadmio non fosse conveniente, ma si prevede che i progressi tecnologici miglioreranno la situazione. Le celle all'ossido di mercurio, che sono coperte dalla direttiva europea sulle batterie, sono state utilizzate principalmente negli apparecchi acustici e vengono generalmente sostituite con batterie al litio o zinco-aria. Le celle di ossido d'argento vengono riciclate, soprattutto dall'industria della gioielleria, a causa del valore del contenuto d'argento.

Quando si riciclano materiali nocivi, è necessario prestare attenzione simile a quella esercitata durante i processi di produzione. Durante il riciclaggio delle batterie all'argento, ad esempio, i lavoratori possono essere esposti a vapori di mercurio e ossido d'argento.

La riparazione e il riciclaggio delle batterie piombo-acido può provocare non solo avvelenamento da piombo tra i lavoratori, e talvolta le loro famiglie, ma anche un'estesa contaminazione da piombo dell'ambiente (Matte et al. 1989). In molti paesi, in particolare nei Caraibi e in America Latina, le piastre delle batterie per auto al piombo vengono bruciate per produrre ossido di piombo per smalti ceramici.

Fabbricazione di cavi elettrici

La produzione di cavi elettrici ha tre principali fonti di inquinamento: vapori di solventi, potenziale rilascio di toluene diisocianato dalla produzione di fili smaltati ed emissioni ambientali durante la produzione di materiali utilizzati nei cavi. Tutti questi richiedono controlli ambientali appropriati.

Fabbricazione di tubi e lampade elettriche

Le principali preoccupazioni ambientali qui sono lo smaltimento dei rifiuti e/o il riciclaggio delle lampade contenenti mercurio e lo smaltimento dei PCB dai reattori delle lampade fluorescenti. La produzione di vetro può anche essere una fonte significativa di emissione di ossidi di azoto nell'atmosfera.

Elettrodomestici

Poiché l'industria degli elettrodomestici è in larga misura un'industria di assemblaggio, i problemi ambientali sono minimi, con la principale eccezione rappresentata dalle vernici e dai solventi utilizzati come rivestimenti superficiali. Dovrebbero essere istituite misure standard di controllo dell'inquinamento in conformità con le normative ambientali.

Il riciclaggio degli apparecchi elettrici comporta la separazione delle apparecchiature recuperate in diversi materiali come rame e acciaio dolce che possono essere riutilizzati, argomento discusso altrove in questo Enciclopedia.

Di ritorno

L'industria della fusione e della raffinazione dei metalli lavora minerali metallici e rottami metallici per ottenere metalli puri. Le industrie metallurgiche lavorano i metalli per fabbricare componenti di macchine, macchinari, strumenti e strumenti che sono necessari ad altre industrie così come agli altri diversi settori dell'economia. Come materie prime vengono utilizzati vari tipi di metalli e leghe, tra cui laminati (barre, nastri, profilati leggeri, lamiere o tubi) e trafilati (barre, profilati leggeri, tubi o fili). Le tecniche di base per la lavorazione dei metalli includono:

• fusione e raffinazione di minerali metallici e rottami
• colata di metalli fusi in una data forma (fonderia)
• martellare o pressare i metalli a forma di stampo (forgiatura a caldo o a freddo)
• saldatura e taglio lamiera
• sinterizzazione (compressione e riscaldamento di materiali in polvere, inclusi uno o più metalli)
• plasmare metalli su un tornio.

Un'ampia varietà di tecniche viene utilizzata per rifinire i metalli, tra cui molatura e lucidatura, sabbiatura abrasiva e molte tecniche di finitura e rivestimento superficiale (galvanica, zincatura, trattamento termico, anodizzazione, verniciatura a polvere e così via).

Di ritorno

La fusione, o colata di metallo, implica il versamento di metallo fuso nella cavità interna di uno stampo resistente al calore che è la forma esterna o negativa del modello dell'oggetto metallico desiderato. Lo stampo può contenere un'anima per determinare le dimensioni di qualsiasi cavità interna nel getto finale. Il lavoro di fonderia comprende:

• realizzare un cartamodello dell'articolo desiderato
• realizzare lo stampo e le anime e assemblare lo stampo
• fusione e raffinazione del metallo
• versando il metallo nello stampo
• raffreddare la colata di metallo
• rimozione dello stampo e dell'anima dalla colata di metallo
• rimozione di metallo extra dalla fusione finita.

I principi di base della tecnologia di fonderia sono cambiati poco in migliaia di anni. Tuttavia, i processi sono diventati più meccanizzati e automatici. I modelli in legno sono stati sostituiti da metallo e plastica, sono state sviluppate nuove sostanze per la produzione di anime e stampi e viene utilizzata un'ampia gamma di leghe. Il processo di fonderia più importante è lo stampaggio in sabbia del ferro.

Ferro, acciaio, ottone ed bronzo sono metalli fusi tradizionali. Il più grande settore dell'industria della fonderia produce getti di ghisa grigia e duttile. Le fonderie di ghisa grigia utilizzano ferro o ghisa (nuovi lingotti) per realizzare getti di ghisa standard. Le fonderie di ferro duttile aggiungono magnesio, cerio o altri additivi (spesso chiamati additivi per mestolo) alle siviere di metallo fuso prima della colata per realizzare getti in ghisa sferoidale o malleabile. I diversi additivi hanno scarso impatto sulle esposizioni sul posto di lavoro. L'acciaio e la ghisa malleabile costituiscono l'equilibrio del settore industriale della fonderia ferrosa. I principali clienti delle più grandi fonderie di ferro sono i settori automobilistico, edile e degli attrezzi agricoli. L'occupazione nelle fonderie di ferro è diminuita poiché i blocchi motore diventano più piccoli e possono essere fusi in un unico stampo e poiché l'alluminio viene sostituito dalla ghisa. Le fonderie di metalli non ferrosi, in particolare le fonderie di alluminio e le operazioni di pressofusione, hanno un impiego pesante. Le fonderie di ottone, sia free standing che quelle che producono per l'industria delle attrezzature idrauliche, sono un settore in contrazione che, tuttavia, rimane importante dal punto di vista della salute sul lavoro. Negli ultimi anni nei prodotti di fonderia vengono utilizzati titanio, cromo, nichel e magnesio, e metalli ancora più tossici come berillio, cadmio e torio.

Sebbene si possa presumere che l'industria della fusione dei metalli cominci con la rifusione di materiale solido sotto forma di lingotti o maiali metallici, l'industria siderurgica nelle grandi unità può essere così integrata che la divisione è meno evidente. Ad esempio, l'altoforno mercantile può trasformare tutta la sua produzione in ghisa grezza, ma in un impianto integrato parte del ferro può essere utilizzata per produrre getti, partecipando così al processo di fonderia, e il ferro dell'altoforno può essere portato fuso per essere trasformato in acciaio, dove può accadere la stessa cosa. Esiste infatti una sezione separata del commercio dell'acciaio nota per questo motivo come stampaggio di lingotti. Nella normale fonderia di ferro, anche la rifusione della ghisa è un processo di raffinazione. Nelle fonderie di metalli non ferrosi il processo di fusione può richiedere l'aggiunta di metalli e altre sostanze, e costituisce quindi un processo di lega.

Nel settore della fonderia del ferro predominano gli stampi in sabbia silicea legata con argilla. Le anime tradizionalmente prodotte dalla cottura di sabbie silicee legate con oli vegetali o zuccheri naturali sono state sostanzialmente sostituite. La moderna tecnologia di fondazione ha sviluppato nuove tecniche per produrre stampi e anime.

In generale, i rischi per la salute e la sicurezza delle fonderie possono essere classificati per tipo di getto di metallo, processo di stampaggio, dimensione del getto e grado di meccanizzazione.

Panoramica del processo

Sulla base dei disegni del progettista viene costruito un disegno conforme alla forma esterna della fusione metallica finita. Allo stesso modo, viene realizzata una cassa d'anima che produrrà anime idonee a dettare la configurazione interna dell'articolo finale. La colata in sabbia è il metodo più utilizzato, ma sono disponibili altre tecniche. Tra questi: la colata in conchiglia permanente, con l'utilizzo di stampi in ferro o acciaio; pressofusione, in cui il metallo fuso, spesso una lega leggera, viene forzato in uno stampo metallico sotto pressioni da 70 a 7,000 kgf/cm²; e fusione a cera persa, in cui viene realizzato un modello in cera di ogni fusione da produrre ed è ricoperto di refrattario che formerà lo stampo in cui viene versato il metallo. Il processo "schiuma persa" utilizza modelli di schiuma di polistirene in sabbia per realizzare fusioni di alluminio.

I metalli o le leghe vengono fusi e preparati in un forno che può essere del tipo a cupola, rotativo, a riverbero, a crogiolo, ad arco elettrico, a canale o ad induzione senza anima (vedi tabella 1). Vengono eseguite analisi metallurgiche o chimiche rilevanti. Il metallo fuso viene versato nello stampo assemblato tramite un mestolo o direttamente dalla fornace. Quando il metallo si è raffreddato, lo stampo e il materiale dell'anima vengono rimossi (shakeout, stripping o knockout) e il getto viene pulito e ravvivato (spruzzatura, pallinatura o idrosabbiatura e altre tecniche abrasive). Alcune fusioni possono richiedere saldatura, trattamento termico o verniciatura prima che l'articolo finito soddisfi le specifiche dell'acquirente.

Tabella 1. Tipi di forni da fonderia

Pericoli come il pericolo derivante dalla presenza di metallo caldo sono comuni alla maggior parte delle fonderie, indipendentemente dal particolare processo di fusione impiegato. I pericoli possono anche essere specifici di un particolare processo di fonderia. Ad esempio, l'uso del magnesio presenta rischi di brillamento non riscontrati in altre industrie di fusione dei metalli. Questo articolo sottolinea le fonderie di ferro, che contengono la maggior parte dei rischi tipici della fonderia.

La fonderia meccanizzata o di produzione utilizza gli stessi metodi di base della fonderia di ferro convenzionale. Quando lo stampaggio viene eseguito, ad esempio, a macchina e le fusioni vengono pulite mediante granigliatura o idrosabbiatura, la macchina di solito è dotata di dispositivi di controllo della polvere incorporati e il rischio di polvere è ridotto. Tuttavia, la sabbia viene spesso spostata da un luogo all'altro su un nastro trasportatore aperto e i punti di trasferimento e la fuoriuscita di sabbia possono essere fonti di notevoli quantità di polvere aerodispersa; in considerazione degli elevati tassi di produzione, il carico di polvere nell'aria può essere persino superiore a quello della fonderia convenzionale. Una revisione dei dati di campionamento dell'aria nella metà degli anni '1970 ha mostrato livelli di polvere più elevati nelle grandi fonderie di produzione americane rispetto alle piccole fonderie campionate durante lo stesso periodo. L'installazione di cappe aspiranti sui punti di trasferimento sui nastri trasportatori, unita a una scrupolosa manutenzione, dovrebbe essere una pratica normale. Il trasporto con sistemi pneumatici è talvolta economicamente possibile e si traduce in un sistema di trasporto praticamente privo di polvere.

Fonderie di ferro

Per semplicità, si può presumere che una fonderia di ferro comprenda le seguenti sei sezioni:

1. fusione e versamento del metallo
2. modellistica
3. modanatura
4. coremaking
5. scossa/knockout
6. pulizia del getto.

In molte fonderie, quasi tutti questi processi possono essere eseguiti simultaneamente o consecutivamente nella stessa area di officina.

In una tipica fonderia di produzione, il ferro passa dalla fusione alla colata, al raffreddamento, alla scossatura, alla pulitura e alla spedizione come fusione finita. La sabbia viene riciclata dalla miscela di sabbia, stampaggio, sformatura e ritorno alla miscelazione di sabbia. La sabbia viene aggiunta al sistema dalla produzione delle anime, che inizia con nuova sabbia.

Fondere e versare

L'industria della fusione del ferro fa molto affidamento sul cubilotto per la fusione e la raffinazione dei metalli. La cupola è un alto forno verticale, aperto in alto con sportelli incernierati in basso, rivestito di refrattario e caricato con coke, ferraglia e calcare. L'aria viene soffiata attraverso la carica dalle aperture (tuyers) sul fondo; la combustione del coke riscalda, scioglie e purifica il ferro. I materiali di carica vengono immessi nella parte superiore della cupola dalla gru durante il funzionamento e devono essere immagazzinati a portata di mano, solitamente in recinti o bidoni nel cortile adiacente al macchinario di carica. L'ordine e la supervisione efficiente delle pile di materie prime sono essenziali per ridurre al minimo il rischio di lesioni dovute allo scivolamento di oggetti pesanti. Spesso vengono utilizzate gru con grandi elettromagneti o pesi elevati per ridurre il rottame metallico a dimensioni gestibili per il caricamento nella cupola e per il riempimento delle stesse tramogge di carico. La cabina della gru deve essere ben protetta e gli operatori adeguatamente addestrati.

I dipendenti che maneggiano materie prime devono indossare tute in pelle e stivali protettivi. Un caricamento incauto può riempire eccessivamente la tramoggia e causare fuoriuscite pericolose. Se il processo di ricarica risulta essere troppo rumoroso, il rumore dell'impatto metallo su metallo può essere ridotto installando rivestimenti in gomma antirumore su cassonetti e contenitori di stoccaggio. La piattaforma di ricarica è necessariamente sopra il livello del suolo e può rappresentare un pericolo a meno che non sia in piano e non abbia una superficie antiscivolo e robuste rotaie intorno e eventuali aperture nel pavimento.

Le cupole generano grandi quantità di monossido di carbonio, che può fuoriuscire dalle porte di ricarica ed essere respinto da correnti parassite locali. Il monossido di carbonio è invisibile, inodore e può rapidamente produrre livelli ambientali tossici. I dipendenti che lavorano sulla piattaforma di ricarica o sulle passerelle circostanti devono essere ben addestrati per riconoscere i sintomi dell'avvelenamento da monossido di carbonio. Sono necessari sia il monitoraggio continuo che spot dei livelli di esposizione. Gli apparecchi respiratori autonomi e le attrezzature per la rianimazione devono essere mantenuti pronti e gli operatori devono essere istruiti sul loro uso. Quando vengono eseguiti lavori di emergenza, dovrebbe essere sviluppato e applicato un sistema di monitoraggio dei contaminanti in spazi ristretti. Tutto il lavoro dovrebbe essere supervisionato.

Le cupole sono solitamente posizionate a coppie oa gruppi, in modo che mentre una viene riparata le altre lavorano. Il periodo di utilizzo deve essere basato sull'esperienza con la durabilità dei refrattari e sulle raccomandazioni ingegneristiche. Le procedure devono essere elaborate in anticipo per l'estrazione del ferro e per lo spegnimento quando si sviluppano punti caldi o se il sistema di raffreddamento ad acqua è disattivato. La riparazione della cupola comporta necessariamente la presenza di addetti all'interno del guscio della cupola stessa per riparare o rinnovare i rivestimenti refrattari. Questi incarichi devono essere considerati ingressi in spazi confinati e devono essere prese le opportune precauzioni. Occorre inoltre prendere precauzioni per impedire lo scarico di materiale attraverso le porte di carico in tali momenti. Per proteggere i lavoratori dalla caduta di oggetti, devono indossare elmetti di sicurezza e, se si lavora in quota, imbracature di sicurezza.

I lavoratori che spillano cupole (trasferendo il metallo fuso dal pozzetto della cupola a un forno di mantenimento o mestolo) devono osservare rigorose misure di protezione personale. Occhiali e indumenti protettivi sono essenziali. Le protezioni per gli occhi dovrebbero resistere sia all'impatto ad alta velocità che al metallo fuso. È necessario prestare estrema attenzione per evitare che la scoria fusa residua (i detriti indesiderati rimossi dalla fusione con l'ausilio degli additivi calcarei) e il metallo entrino in contatto con l'acqua, provocando un'esplosione di vapore. I tappatori ei preposti devono garantire che qualsiasi persona non coinvolta nel funzionamento della cupola rimanga al di fuori della zona di pericolo, che è delimitata da un raggio di circa 4 m dal beccuccio della cupola. La delimitazione di una zona di divieto di accesso non autorizzata è un requisito di legge ai sensi del regolamento British Iron and Steel Foundries del 1953.

Quando la corsa della cupola è terminata, il fondo della cupola viene abbassato per rimuovere le scorie indesiderate e altro materiale ancora all'interno del guscio prima che gli addetti possano eseguire la manutenzione ordinaria del refrattario. Far cadere il fondo della cupola è un'operazione abile e pericolosa che richiede una supervisione addestrata. È indispensabile un pavimento refrattario o uno strato di sabbia asciutta su cui far cadere i detriti. Se si verifica un problema, come le porte inferiori della cupola inceppate, è necessario prestare molta attenzione per evitare rischi di ustioni per i lavoratori a causa del metallo caldo e delle scorie.

Il metallo incandescente visibile rappresenta un pericolo per gli occhi dei lavoratori a causa dell'emissione di radiazioni infrarosse e ultraviolette, la cui esposizione prolungata può causare cataratte.

Il mestolo deve essere asciugato prima di essere riempito con metallo fuso, per evitare esplosioni di vapore; deve essere stabilito un periodo soddisfacente di riscaldamento alla fiamma.

I dipendenti delle sezioni di metallo e di colata della fonderia devono essere dotati di elmetti, protezioni per gli occhi colorate e schermi facciali, indumenti alluminizzati come grembiuli, ghette o ghette (coperture della parte inferiore delle gambe e dei piedi) e stivali. L'uso di dispositivi di protezione dovrebbe essere obbligatorio e dovrebbero esserci istruzioni adeguate sul loro uso e manutenzione. Sono necessari elevati standard di pulizia ed esclusione dell'acqua al massimo grado possibile in tutte le aree in cui viene manipolato il metallo fuso.

Laddove grandi siviere sono appese a gru o trasportatori aerei, dovrebbero essere impiegati dispositivi di controllo positivo della siviera per garantire che non si verifichino fuoriuscite di metallo se l'operatore rilascia la presa. I ganci che tengono le siviere di metallo fuso devono essere periodicamente testati per la fatica del metallo per evitare guasti.

Nelle fonderie di produzione, lo stampo assemblato si sposta lungo un trasportatore meccanico fino a una stazione di colata ventilata. Il versamento può avvenire da una siviera controllata manualmente con assistenza meccanica, una siviera a indicizzazione controllata da una cabina o può essere automatica. Tipicamente, la stazione di colata è dotata di una cappa di compensazione con alimentazione diretta dell'aria. Lo stampo colato procede lungo il trasportatore attraverso un tunnel di raffreddamento esausto fino alla sformatura. Nelle fonderie più piccole, gli stampi possono essere versati su un pavimento della fonderia e lasciati bruciare lì. In questa situazione, la siviera dovrebbe essere dotata di una cappa di aspirazione mobile.

La spillatura e il trasporto di ferro fuso e il caricamento di forni elettrici crea esposizione all'ossido di ferro e ad altri fumi di ossido di metallo. Il versamento nello stampo accende e pirolizza i materiali organici, generando grandi quantità di monossido di carbonio, fumo, idrocarburi aromatici polinucleari cancerogeni (IPA) e prodotti di pirolisi dai materiali del nucleo che possono essere cancerogeni e anche sensibilizzanti respiratori. Gli stampi contenenti grandi anime di cold box legate in poliuretano rilasciano un fumo denso e irritante contenente isocianati e ammine. Il principale controllo del rischio per la combustione della muffa è una stazione di colata esaurita localmente e un tunnel di raffreddamento.

Nelle fonderie con torrini per estenuanti operazioni di colata, si possono trovare elevate concentrazioni di fumi metallici nelle zone superiori dove si trovano le cabine delle gru. Se le cabine hanno un operatore, le cabine devono essere chiuse e dotate di aria condizionata filtrata.

Modellistica

La creazione di modelli è un mestiere altamente qualificato che traduce i piani di progettazione bidimensionali in un oggetto tridimensionale. I tradizionali modelli in legno sono realizzati in officine standard contenenti utensili manuali e attrezzature elettriche per il taglio e la piallatura. Qui, dovrebbero essere prese tutte le misure ragionevolmente praticabili per ridurre il rumore nella massima misura possibile e devono essere fornite adeguate protezioni per le orecchie. È importante che i dipendenti siano consapevoli dei vantaggi dell'utilizzo di tale protezione.

Le macchine motorizzate per il taglio e la finitura del legno sono ovvie fonti di pericolo e spesso non è possibile installare adeguate protezioni senza impedire del tutto il funzionamento della macchina. I dipendenti devono essere esperti nelle normali procedure operative e dovrebbero anche essere istruiti sui rischi inerenti al lavoro.

Il taglio del legno può creare esposizione alla polvere. Dovrebbero essere installati sistemi di ventilazione efficienti per eliminare la polvere di legno dall'atmosfera del negozio di modelli. In alcune industrie che utilizzano legni duri, è stato osservato il cancro nasale. Questo non è stato studiato nel settore della fondazione.

La fusione in stampi metallici permanenti, come nella pressofusione, ha rappresentato un importante sviluppo nell'industria della fonderia. In questo caso, la modellistica è in gran parte sostituita da metodi ingegneristici ed è in realtà un'operazione di produzione di stampi. La maggior parte dei pericoli della creazione di modelli e dei rischi derivanti dalla sabbia vengono eliminati, ma vengono sostituiti dal rischio insito nell'uso di una sorta di materiale refrattario per rivestire lo stampo o lo stampo. Nei moderni lavori di fonderia si fa sempre più uso di anime di sabbia, nel qual caso i rischi di polvere della fonderia di sabbia sono ancora presenti.

Stampaggio

Il processo di stampaggio più comune nell'industria della fusione del ferro utilizza il tradizionale stampo a "sabbia verde" composto da sabbia silicea, polvere di carbone, argilla e leganti organici. Altri metodi di produzione degli stampi sono adattati dall'anima: termoindurente, autoindurente a freddo e temprato a gas. Questi metodi e i loro pericoli saranno discussi durante la produzione di anime. Possono essere utilizzati anche stampi permanenti o il processo a schiuma persa, specialmente nell'industria della fonderia di alluminio.

Nelle fonderie di produzione, la miscela di sabbia, lo stampaggio, l'assemblaggio dello stampo, la colata e la sformatura sono integrati e meccanizzati. La sabbia di scuotimento viene riciclata nell'operazione di miscelazione della sabbia, dove vengono aggiunti acqua e altri additivi e la sabbia viene miscelata in molazze per mantenere le proprietà fisiche desiderate.

Per facilità di montaggio, i modelli (e i relativi stampi) sono realizzati in due parti. Nella costruzione manuale degli stampi, gli stampi sono racchiusi in telai metallici o in legno chiamati boccette. La metà inferiore del motivo è posizionata nella fiaschetta inferiore (il trascinare), e intorno al disegno vengono versate prima sabbia fine e poi sabbia pesante. La sabbia viene compattata nello stampo mediante un processo di spremitura, slinger di sabbia o pressione. Il pallone superiore (il far fronte) è preparato in modo simile. I distanziatori in legno sono posizionati nel piviale per formare i canali di colata e montante, che sono il percorso attraverso il quale il metallo fuso scorre nella cavità dello stampo. I modelli vengono rimossi, l'anima inserita, quindi le due metà dello stampo assemblate e fissate insieme, pronte per la colata. Nelle fonderie di produzione, il piviale e le staffe di trascinamento vengono preparati su un trasportatore meccanico, le anime vengono posizionate nella staffa di trascinamento e lo stampo assemblato con mezzi meccanici.

La polvere di silice è un potenziale problema ovunque venga maneggiata la sabbia. La sabbia di stampaggio è solitamente umida o mescolata con resina liquida, ed è quindi meno probabile che sia una fonte significativa di polvere respirabile. A volte viene aggiunto un agente distaccante come il talco per favorire la pronta rimozione del motivo dallo stampo. Il talco respirabile provoca la talcosi, un tipo di pneumoconiosi. Gli agenti distaccanti sono più diffusi dove viene impiegato lo stampaggio a mano; nei processi più grandi e più automatici si vedono raramente. I prodotti chimici vengono talvolta spruzzati sulla superficie dello stampo, sospesi o sciolti in alcool isopropilico, che viene poi bruciato per lasciare il composto, solitamente un tipo di grafite, che ricopre lo stampo per ottenere una colata con una finitura superficiale più fine. Ciò comporta un rischio di incendio immediato e tutti i dipendenti coinvolti nell'applicazione di questi rivestimenti devono essere dotati di indumenti protettivi ignifughi e protezione per le mani, poiché anche i solventi organici possono causare dermatiti. I rivestimenti devono essere applicati in una cabina ventilata per impedire ai vapori organici di fuoriuscire nell'ambiente di lavoro. È inoltre necessario osservare rigorose precauzioni per garantire che l'alcool isopropilico sia conservato e utilizzato con sicurezza. Dovrebbe essere trasferito in un piccolo recipiente per l'uso immediato e i recipienti di stoccaggio più grandi dovrebbero essere tenuti ben lontani dal processo di combustione.

La realizzazione manuale di stampi può comportare la manipolazione di oggetti grandi e ingombranti. Gli stessi stampi sono pesanti, così come le staffe o le staffe. Spesso vengono sollevati, spostati e impilati a mano. Le lesioni alla schiena sono comuni e sono necessari sistemi di assistenza elettrica in modo che i dipendenti non debbano sollevare oggetti troppo pesanti per essere trasportati in sicurezza.

Sono disponibili design standardizzati per involucri di miscelatori, nastri trasportatori e stazioni di colata e scuotimento con volumi di scarico appropriati e velocità di cattura e trasporto. Il rispetto di tali progetti e la rigorosa manutenzione preventiva dei sistemi di controllo raggiungeranno la conformità con i limiti riconosciuti a livello internazionale per l'esposizione alla polvere.

Coremaking

Le anime inserite nello stampo determinano la configurazione interna di una fusione cava, come la camicia d'acqua di un blocco motore. L'anima deve resistere al processo di colata ma allo stesso tempo non deve essere così forte da resistere alla rimozione dal getto durante la fase di sfondamento.

Prima degli anni '1960, le miscele di carote comprendevano sabbia e leganti, come olio di lino, melassa o destrina (sabbia bituminosa). La sabbia veniva imballata in una cassa d'anima con una cavità a forma di anima e poi essiccata in un forno. I forni a nucleo sviluppano prodotti di pirolisi dannosi e richiedono un sistema di camino adeguato e ben mantenuto. Normalmente, le correnti di convezione all'interno del forno saranno sufficienti a garantire una rimozione soddisfacente dei fumi dal posto di lavoro, sebbene contribuiscano enormemente all'inquinamento dell'aria. il pericolo è minore; in alcuni casi, tuttavia, piccole quantità di acroleina nei fumi possono essere un notevole fastidio. Le anime possono essere trattate con un “rivestimento svasato” per migliorare la finitura superficiale del getto, che richiede le stesse precauzioni previste per gli stampi.

Hot box o shell moulding e coremaking sono processi termoindurenti utilizzati nelle fonderie di ferro. La sabbia nuova può essere miscelata con la resina in fonderia, oppure la sabbia rivestita di resina può essere spedita in sacchi da aggiungere alla macchina per la produzione di anime. La sabbia di resina viene iniettata in un modello di metallo (la scatola centrale). Il modello viene quindi riscaldato, mediante fuochi diretti di gas naturale nel processo hot box o con altri mezzi per le anime dei gusci e lo stampaggio. Le scatole calde utilizzano tipicamente una resina termoindurente di alcol furfurilico (furano), urea o fenolo-formaldeide. Lo stampaggio del guscio utilizza una resina urea o fenolo-formaldeide. Dopo un breve tempo di indurimento, il nucleo si indurisce notevolmente e può essere spinto fuori dalla piastra del modello mediante perni di espulsione. La scatola calda e la produzione di anime in conchiglia generano un'esposizione sostanziale alla formaldeide, che è un probabile cancerogeno, e ad altri contaminanti, a seconda del sistema. Le misure di controllo per la formaldeide comprendono l'alimentazione diretta dell'aria presso la postazione dell'operatore, lo scarico locale presso la cassa d'anima, l'involucro e lo scarico locale presso la stazione di stoccaggio delle anime e resine a bassa emissione di formaldeide. È difficile ottenere un controllo soddisfacente. La sorveglianza medica per le condizioni respiratorie dovrebbe essere fornita ai lavoratori che producono anime. Il contatto delle resine fenolo- o urea-formaldeide con la pelle o con gli occhi deve essere evitato perché le resine sono irritanti o sensibilizzanti e possono causare dermatiti. Abbondanti lavaggi con acqua aiuteranno ad evitare il problema.

I sistemi di indurimento a freddo (senza cottura) attualmente in uso includono: resine urea- e fenolo-formaldeide catalizzate da acido con e senza alcool furfurilico; isocianati alchidici e fenolici; Fascold; silicati autoindurenti; interno; sabbia cementizia e sabbia fluida o colabile. Gli indurenti a freddo non richiedono riscaldamento esterno per l'indurimento. Gli isocianati impiegati nei leganti sono normalmente a base di isocianato di difenile di metilene (MDI) che, se inalato, può agire come irritante o sensibilizzante delle vie respiratorie, causando asma. Guanti e occhiali protettivi sono consigliabili durante la manipolazione o l'utilizzo di questi composti. Gli isocianati stessi devono essere conservati con cura in contenitori sigillati in condizioni asciutte ad una temperatura compresa tra 10 e 30°C. I recipienti di stoccaggio vuoti devono essere riempiti e immersi per 24 ore con una soluzione di carbonato di sodio al 5% per neutralizzare eventuali residui chimici rimasti nel fusto. La maggior parte dei principi generali di pulizia dovrebbe essere rigorosamente applicata ai processi di stampaggio della resina, ma la massima cautela dovrebbe essere esercitata quando si maneggiano i catalizzatori usati come agenti di presa. I catalizzatori per le resine fenoliche e isocianato di olio sono generalmente ammine aromatiche a base di composti piridinici, che sono liquidi con un odore pungente. Possono causare gravi irritazioni cutanee e danni renali ed epatici e possono colpire anche il sistema nervoso centrale. Questi composti vengono forniti come additivi separati (legante in tre parti) o sono già miscelati con i materiali oleosi e il LEV deve essere fornito nelle fasi di miscelazione, stampaggio, colata e knockout. Per alcuni altri processi senza cottura i catalizzatori utilizzati sono acidi fosforici o vari solfonici, anch'essi tossici; gli incidenti durante il trasporto o l'uso devono essere adeguatamente protetti.

La produzione di anime temprate a gas comprende l'anidride carbonica (CO₂)-silicato e i processi Isocure (o "Ashland"). Molte varianti del CO₂-il processo di silicato è stato sviluppato dagli anni '1950. Questo processo è stato generalmente utilizzato per la produzione di stampi e anime di dimensioni medio-grandi. La sabbia del nucleo è una miscela di silicato di sodio e sabbia silicea, solitamente modificata aggiungendo sostanze come la melassa come agenti di degradazione. Dopo che la cassa d'anima è stata riempita, l'anima viene indurita facendo passare l'anidride carbonica attraverso la miscela dell'anima. Questo forma carbonato di sodio e gel di silice, che funge da legante.

Il silicato di sodio è una sostanza alcalina e può essere dannoso se viene a contatto con la pelle o con gli occhi o se viene ingerito. Si consiglia di predisporre una doccia di emergenza in prossimità delle aree in cui vengono maneggiate grandi quantità di silicato di sodio e di indossare sempre i guanti. Una fontana per il lavaggio oculare prontamente disponibile dovrebbe essere situata in qualsiasi area della fonderia in cui viene utilizzato il silicato di sodio. Il CO₂ può essere fornito come solido, liquido o gassoso. Laddove viene fornito in bombole o serbatoi a pressione, è necessario adottare numerose precauzioni di pulizia, come lo stoccaggio delle bombole, la manutenzione delle valvole, la movimentazione e così via. C'è anche il rischio derivante dal gas stesso, poiché può abbassare la concentrazione di ossigeno nell'aria negli spazi chiusi.

Il processo Isocure viene utilizzato per anime e stampi. Si tratta di un sistema a presa di gas in cui una resina, spesso fenolo-formaldeide, viene miscelata con un diisocianato (ad es. MDI) e sabbia. Questo viene iniettato nella cassa d'anima e quindi gassato con un'ammina, solitamente trietilammina o dimetiletilammina, per provocare la reazione di reticolazione e presa. Le ammine, spesso vendute in fusti, sono liquidi altamente volatili con un forte odore di ammoniaca. Esiste un rischio molto reale di incendio o esplosione e occorre prestare estrema attenzione, soprattutto quando il materiale è immagazzinato alla rinfusa. L'effetto caratteristico di queste ammine è quello di causare alone visivo e gonfiore corneale, sebbene colpiscano anche il sistema nervoso centrale, dove possono causare convulsioni, paralisi e, occasionalmente, morte. Nel caso in cui parte dell'ammina venga a contatto con gli occhi o la pelle, le misure di primo soccorso dovrebbero includere il lavaggio con abbondanti quantità di acqua per almeno 15 minuti e l'immediata assistenza medica. Nel processo Isocure, l'ammina viene applicata come vapore in un vettore di azoto, con l'eccesso di ammina strofinato attraverso una torre acida. La perdita dalla cassa d'anima è la causa principale dell'elevata esposizione, sebbene sia significativo anche il degassamento dell'ammina dalle anime prodotte. Prestare sempre la massima attenzione durante la manipolazione di questo materiale e installare un'adeguata attrezzatura di ventilazione per rimuovere i vapori dalle aree di lavoro.

Sformatura, estrazione del getto e sfondamento dell'anima

Dopo che il metallo fuso si è raffreddato, la colata grezza deve essere rimossa dallo stampo. Si tratta di un processo rumoroso, che in genere espone gli operatori ben oltre i 90 dBA in una giornata lavorativa di 8 ore. Dovrebbero essere fornite protezioni acustiche se non è possibile ridurre l'emissione di rumore. La maggior parte dello stampo viene separata dalla colata solitamente da un forte impatto. Spesso la staffa, lo stampo e la colata vengono fatti cadere su una griglia vibrante per rimuovere la sabbia (shakeout). La sabbia poi cade attraverso la griglia in una tramoggia o su un trasportatore dove può essere sottoposta a separatori magnetici e riciclata per la macinazione, il trattamento e il riutilizzo, o semplicemente scaricata. A volte l'idrosabbiatura può essere utilizzata al posto di una griglia, creando meno polvere. Il nucleo viene rimosso qui, anche a volte utilizzando corsi d'acqua ad alta pressione.

Il getto viene quindi rimosso e trasferito alla fase successiva dell'operazione di knockout. Spesso piccoli pezzi fusi possono essere rimossi dalla muffola mediante un processo di "punch-out" prima della sformatura, che produce meno polvere. La sabbia dà origine a pericolosi livelli di polvere di silice perché è stata a contatto con il metallo fuso ed è quindi molto secca. Il metallo e la sabbia rimangono molto caldi. È necessaria la protezione degli occhi. Le superfici di calpestio e di lavoro devono essere mantenute prive di rottami, che rappresentano un pericolo di inciampo, e di polvere, che può essere risospesa per costituire un pericolo di inalazione.

Sono stati effettuati relativamente pochi studi per determinare l'eventuale effetto che i nuovi leganti per anime hanno sulla salute dell'operatore di sterratura in particolare. I furani, l'alcool furfurilico e l'acido fosforico, le resine urea e fenolo-formaldeide, il silicato di sodio e l'anidride carbonica, i no-bakes, l'olio di lino modificato e l'MDI, subiscono tutti un certo tipo di decomposizione termica se esposti alle temperature dei metalli fusi.

Non sono ancora stati condotti studi sull'effetto della particella di silice rivestita di resina sullo sviluppo della pneumoconiosi. Non è noto se questi rivestimenti avranno un effetto inibente o accelerante sulle lesioni del tessuto polmonare. Si teme che i prodotti di reazione dell'acido fosforico possano liberare fosfina. Esperimenti su animali e alcuni studi selezionati hanno dimostrato che l'effetto della polvere di silice sul tessuto polmonare è notevolmente accelerato quando la silice è stata trattata con un acido minerale. Le resine urea e fenolo-formaldeide possono rilasciare fenoli liberi, aldeidi e monossido di carbonio. Gli zuccheri aggiunti per aumentare la collassabilità producono quantità significative di monossido di carbonio. La cottura senza cottura rilascerà isocianati (ad es. MDI) e monossido di carbonio.

Sgrassatura (pulizia)

La pulizia del getto, o sbavatura, viene eseguita dopo la sformatura e l'espulsione dell'anima. I vari processi coinvolti sono variamente designati in luoghi diversi, ma possono essere ampiamente classificati come segue:

• Medicazione riguarda lo stripping, la irruvidimento o il mucking-off, la rimozione di sabbia di stampaggio aderente, sabbia di base, guide, colonne montanti, bave e altri materiali facilmente smaltibili con utensili manuali o utensili pneumatici portatili.
• Sbavare copre la rimozione di sabbia di stampaggio bruciata, bordi ruvidi, metallo in eccesso, come vesciche, monconi di cancelli, croste o altre imperfezioni indesiderate e la pulizia manuale della fusione utilizzando scalpelli manuali, utensili pneumatici e spazzole metalliche. Le tecniche di saldatura, come il taglio alla fiamma ossiacetilenica, l'arco elettrico, l'arco-aria, il lavaggio con polvere e la torcia al plasma, possono essere impiegate per la bruciatura delle testate, per la riparazione dei getti e per il taglio e il lavaggio.

La rimozione della materozza è la prima operazione di ravvivatura. Fino alla metà del metallo colato nello stampo non fa parte della fusione finale. Lo stampo deve includere serbatoi, cavità, alimentatori e materozza in modo da poter essere riempito di metallo per completare l'oggetto fuso. La materozza di solito può essere rimossa durante la fase di knockout, ma a volte questa deve essere eseguita come fase separata dell'operazione di sbavatura o ravvivatura. La rimozione della materozza viene eseguita a mano, solitamente battendo il getto con un martello. Per ridurre il rumore, i martelli in metallo possono essere sostituiti da quelli rivestiti in gomma ei convogliatori rivestiti con la stessa gomma antirumore. I frammenti di metallo caldo vengono espulsi e rappresentano un pericolo per gli occhi. È necessario utilizzare una protezione per gli occhi. Le materozze staccate dovrebbero normalmente essere restituite alla regione di carico dell'impianto di fusione e non dovrebbe essere permesso che si accumulino nella sezione di diradamento della fonderia. Dopo la spruzzatura (ma a volte anche prima) la maggior parte dei getti viene granigliata o burattata per rimuovere i materiali dello stampo e forse per migliorare la finitura superficiale. I barili rotanti generano livelli di rumore elevati. Potrebbero essere necessarie custodie, che possono anche richiedere LEV.

I metodi di ravvivatura nelle fonderie di acciaio, ferro e non ferrosi sono molto simili, ma esistono particolari difficoltà nella ravvivatura e sbavatura dei getti di acciaio a causa della maggiore quantità di sabbia fusa bruciata rispetto ai getti di ferro e non ferrosi. La sabbia fusa su getti di acciaio di grandi dimensioni può contenere cristobalite, che è più tossica del quarzo trovato nella sabbia vergine.

La granigliatura airless o la burattatura dei getti prima della scheggiatura e della molatura è necessaria per evitare la sovraesposizione alla polvere di silice. Il getto deve essere privo di polvere visibile, anche se un pericolo di silice può ancora essere generato dalla molatura se la silice viene bruciata nella superficie metallica apparentemente pulita del getto. La graniglia è azionata in modo centrifugo in corrispondenza del getto e non è richiesto alcun operatore all'interno dell'unità. La cabina di granigliatura deve essere esaurita in modo che non fuoriesca polvere visibile. Solo in caso di guasto o deterioramento della cabina di granigliatura e/o del ventilatore e del collettore si ha un problema di polvere.

Acqua o acqua e sabbia o granigliatura a pressione possono essere utilizzate per rimuovere la sabbia aderente sottoponendo il getto ad un getto ad alta pressione di acqua o graniglia di ferro o acciaio. La sabbiatura è stata vietata in diversi paesi (ad es. Regno Unito) a causa del rischio di silicosi poiché le particelle di sabbia diventano sempre più fini e la frazione respirabile quindi aumenta continuamente. L'acqua o il colpo viene scaricato attraverso una pistola e può chiaramente rappresentare un rischio per il personale se non maneggiato correttamente. La sabbiatura deve sempre essere eseguita in uno spazio chiuso e isolato. Tutti i locali di sabbiatura devono essere ispezionati a intervalli regolari per garantire che il sistema di estrazione della polvere funzioni e che non vi siano perdite attraverso le quali la graniglia o l'acqua potrebbero fuoriuscire nella fonderia. I caschi dei blaster devono essere approvati e mantenuti con cura. Si consiglia di affiggere un avviso sulla porta dello stand, avvisando i dipendenti che è in corso l'esplosione e che è vietato l'ingresso a persone non autorizzate. In determinate circostanze, i bulloni di ritardo collegati al motore di azionamento dell'esplosione possono essere montati sulle porte, rendendo impossibile l'apertura delle porte fino a quando l'esplosione non è cessata.

Una varietà di strumenti di molatura viene utilizzata per levigare la fusione grezza. Le mole abrasive possono essere montate su macchine a pavimento o su piedistallo o su smerigliatrici portatili oa telaio oscillante. Le smerigliatrici a piedistallo vengono utilizzate per getti più piccoli che possono essere facilmente maneggiati; le mole portatili, le mole a disco piano, a tazza ea cono sono utilizzate per una serie di scopi, tra cui la levigatura delle superfici interne dei getti; le smerigliatrici a telaio oscillante vengono utilizzate principalmente su fusioni di grandi dimensioni che richiedono una notevole asportazione di metallo.

Altre fonderie

Fondazione in acciaio

La produzione nella fonderia di acciaio (distinta da un'acciaieria di base) è simile a quella della fonderia di ferro; tuttavia, le temperature del metallo sono molto più elevate. Ciò significa che la protezione degli occhi con lenti colorate è essenziale e che la silice nella muffa viene convertita dal calore in tridimite o crystobalite, due forme di silice cristallina particolarmente pericolose per i polmoni. La sabbia spesso si brucia sul getto e deve essere asportata con mezzi meccanici, che danno luogo a pericolose polveri; di conseguenza, sono essenziali efficaci sistemi di aspirazione della polvere e protezione delle vie respiratorie.

Fondazione in lega leggera

La fonderia di leghe leggere utilizza prevalentemente leghe di alluminio e magnesio. Questi spesso contengono piccole quantità di metalli che possono emettere fumi tossici in determinate circostanze. I fumi dovrebbero essere analizzati per determinare i loro costituenti dove la lega potrebbe contenere tali componenti.

Nelle fonderie di alluminio e magnesio, la fusione viene comunemente effettuata in forni a crogiolo. Si consigliano prese d'aria intorno alla parte superiore della pentola per rimuovere i fumi. Nei forni a gasolio, una combustione incompleta dovuta a bruciatori difettosi può provocare il rilascio nell'aria di prodotti come il monossido di carbonio. I fumi del forno possono contenere idrocarburi complessi, alcuni dei quali possono essere cancerogeni. Durante la pulizia del forno e della canna fumaria c'è il rischio di esposizione al pentossido di vanadio concentrato nella fuliggine del forno dai depositi di olio.

La spatofluorura è comunemente usata come fondente nella fusione dell'alluminio e quantità significative di polvere di fluoruro possono essere rilasciate nell'ambiente. In alcuni casi il cloruro di bario è stato utilizzato come fondente per le leghe di magnesio; si tratta di una sostanza fortemente tossica e, di conseguenza, è necessaria una notevole cura nel suo utilizzo. Le leghe leggere possono occasionalmente essere degassate facendo passare anidride solforosa o cloro (o composti proprietari che si decompongono per produrre cloro) attraverso il metallo fuso; per questa operazione sono necessari ventilazione di scarico e dispositivi di protezione respiratoria. Per ridurre la velocità di raffreddamento del metallo caldo nello stampo, sul montante dello stampo viene posta una miscela di sostanze (solitamente alluminio e ossido di ferro) che reagiscono in modo fortemente esotermico. Questa miscela di "termite" emana fumi densi che si sono rivelati innocui nella pratica. Quando i fumi sono di colore bruno si può dare allarme per sospetta presenza di ossidi di azoto; tuttavia, questo sospetto è infondato. L'alluminio finemente suddiviso prodotto durante la ravvivatura di getti in alluminio e magnesio costituisce un grave rischio di incendio e per la raccolta della polvere devono essere utilizzati metodi a umido.

La colata di magnesio comporta un notevole rischio potenziale di incendio ed esplosione. Il magnesio fuso si accenderà a meno che non venga mantenuta una barriera protettiva tra esso e l'atmosfera; lo zolfo fuso è ampiamente impiegato per questo scopo. I lavoratori della fonderia che applicano manualmente la polvere di zolfo al crogiolo possono sviluppare dermatiti e devono essere forniti di guanti in tessuto ignifugo. Lo zolfo a contatto con il metallo brucia costantemente, quindi si sprigionano notevoli quantità di anidride solforosa. La ventilazione di scarico dovrebbe essere installata. I lavoratori devono essere informati del pericolo che una pentola o un mestolo di magnesio fuso prenda fuoco, il che potrebbe dare origine a una densa nuvola di ossido di magnesio finemente suddiviso. Gli indumenti protettivi di materiali ignifughi dovrebbero essere indossati da tutti i lavoratori della fonderia di magnesio. Gli indumenti ricoperti di polvere di magnesio non devono essere conservati in armadietti senza controllo dell'umidità, poiché potrebbe verificarsi una combustione spontanea. La polvere di magnesio deve essere rimossa dagli indumenti. Il gesso francese è ampiamente utilizzato nella preparazione degli stampi nelle fonderie di magnesio; la polvere deve essere controllata per prevenire la talcosi. Oli penetranti e polveri spolveranti vengono impiegati nell'ispezione di getti in lega leggera per il rilevamento di cricche.

I coloranti sono stati introdotti per migliorare l'efficacia di queste tecniche. È stato riscontrato che alcuni coloranti rossi vengono assorbiti ed escreti nel sudore, provocando così lo sporco degli indumenti personali; sebbene questa condizione sia fastidiosa, non sono stati osservati effetti sulla salute.

Fonderie ottone e bronzo

I fumi e le polveri metalliche tossiche delle leghe tipiche rappresentano un rischio particolare per le fonderie di ottone e bronzo. Le esposizioni al piombo superiori ai limiti di sicurezza nelle operazioni di fusione, colata e finitura sono comuni, specialmente dove le leghe hanno un'elevata composizione di piombo. Il rischio di piombo nella pulizia dei forni e nello smaltimento delle scorie è particolarmente grave. La sovraesposizione al piombo è frequente nella fusione e colata e può verificarsi anche nella macinazione. I fumi di zinco e rame (i costituenti del bronzo) sono le cause più comuni di febbre da fumi metallici, sebbene la condizione sia stata osservata anche in lavoratori di fonderia che utilizzano magnesio, alluminio, antimonio e così via. Alcune leghe ad alta resistenza contengono cadmio, che può causare polmonite chimica da esposizione acuta e danni ai reni e cancro ai polmoni da esposizione cronica.

Processo in stampo permanente

La fusione in stampi metallici permanenti, come nella pressofusione, è stato uno sviluppo importante nella fonderia. In questo caso, la modellistica è in gran parte sostituita da metodi ingegneristici ed è davvero un'operazione a tuffo. La maggior parte dei pericoli nella creazione di modelli vengono quindi eliminati e anche i rischi derivanti dalla sabbia vengono eliminati, ma vengono sostituiti da un grado di rischio insito nell'uso di una sorta di materiale refrattario per rivestire lo stampo o stampo. Nei moderni lavori di fonderia si fa sempre più uso di anime di sabbia, nel qual caso i rischi di polvere della fonderia di sabbia sono ancora presenti.

pressofusione

L'alluminio è un metallo comune nella pressofusione. La ferramenta automobilistica come le finiture cromate è tipicamente pressofusione di zinco, seguita da placcatura in rame, nichel e cromatura. Il rischio di febbre da fumi metallici da fumi di zinco deve essere costantemente controllato, così come la nebbia di acido cromico.

Le macchine per pressofusione presentano tutti i rischi comuni alle presse idrauliche. Inoltre, il lavoratore può essere esposto alla nebbia degli oli usati come lubrificanti per stampi e deve essere protetto dall'inalazione di queste nebbie e dal pericolo di indumenti saturi di olio. I fluidi idraulici resistenti al fuoco utilizzati nelle presse possono contenere composti organofosforici tossici, pertanto è necessario prestare particolare attenzione durante i lavori di manutenzione degli impianti idraulici.

Fondazione di precisione

Le fonderie di precisione si affidano al processo di microfusione o fusione a cera persa, in cui i modelli vengono realizzati stampando a iniezione la cera in uno stampo; questi modelli sono rivestiti con una fine polvere refrattaria che funge da materiale di rivestimento dello stampo, e la cera viene quindi sciolta prima della fusione o mediante l'introduzione del metallo di fusione stesso.

La rimozione della cera presenta un preciso pericolo di incendio e la decomposizione della cera produce acroleina e altri prodotti di decomposizione pericolosi. I forni di cottura della cera devono essere adeguatamente ventilati. Il tricloroetilene è stato utilizzato per rimuovere le ultime tracce di cera; questo solvente può raccogliersi in sacche nello stampo o essere assorbito dal materiale refrattario e vaporizzare o decomporsi durante la colata. L'inclusione di materiali refrattari per microfusione di amianto dovrebbe essere eliminata a causa dei rischi dell'amianto.

Problemi di salute e modelli di malattia

Le fonderie si distinguono tra i processi industriali a causa di un tasso di mortalità più elevato derivante da fuoriuscite ed esplosioni di metallo fuso, manutenzione della cupola inclusa la caduta del fondo e rischi di monossido di carbonio durante il rivestimento. Le fonderie riportano una maggiore incidenza di corpi estranei, contusioni e ustioni e una percentuale inferiore di lesioni muscoloscheletriche rispetto ad altre strutture. Hanno anche i più alti livelli di esposizione al rumore.

Uno studio su diverse dozzine di feriti mortali nelle fonderie ha rivelato le seguenti cause: schiacciamento tra i carri del trasportatore dello stampo e le strutture dell'edificio durante la manutenzione e la risoluzione dei problemi, schiacciamento durante la pulizia delle molazze attivate a distanza, ustioni di metallo fuso dopo il guasto della gru, rottura dello stampo, trasferimento traboccante siviera, eruzione di vapore in siviera non essiccata, cadute da gru e piattaforme di lavoro, folgorazione da apparecchiature di saldatura, schiacciamento da veicoli per la movimentazione di materiali, ustioni da caduta del fondo della cupola, atmosfera ad alto contenuto di ossigeno durante la riparazione della cupola e sovraesposizione di monossido di carbonio durante la riparazione della cupola.

Ruote abrasive

Lo scoppio o la rottura delle mole abrasive può causare lesioni mortali o molto gravi: gli spazi tra la mola e l'appoggio delle mole a colonna possono impigliarsi e schiacciare la mano o l'avambraccio. Gli occhi non protetti sono a rischio in tutte le fasi. Scivolamenti e cadute, soprattutto durante il trasporto di carichi pesanti, possono essere causati da pavimenti mal tenuti o ostruiti. Lesioni ai piedi possono essere causate dalla caduta di oggetti o carichi caduti. Distorsioni e stiramenti possono derivare da sforzi eccessivi nel sollevamento e nel trasporto. Gli apparecchi di sollevamento sottoposti a cattiva manutenzione possono guastarsi e causare la caduta di materiali sui lavoratori. Le scosse elettriche possono derivare da apparecchiature elettriche mal tenute o prive di messa a terra (senza messa a terra), in particolare strumenti portatili.

Tutte le parti pericolose del macchinario, in particolare le mole abrasive, devono avere un'adeguata protezione, con blocco automatico se la protezione viene rimossa durante la lavorazione. Nelle smerigliatrici a colonna vanno eliminati i pericolosi spazi vuoti tra la mola e l'appoggio, prestando particolare attenzione a tutte le precauzioni nella cura e manutenzione delle mole abrasive e nella regolazione della loro velocità (particolare attenzione è richiesta con le mole portatili). Devono essere applicate una rigorosa manutenzione di tutte le apparecchiature elettriche e adeguate disposizioni di messa a terra. I lavoratori dovrebbero essere istruiti sulle corrette tecniche di sollevamento e trasporto e dovrebbero sapere come fissare i carichi ai ganci della gru e ad altri dispositivi di sollevamento. Dovrebbero essere forniti anche DPI adeguati, come schermi per occhi e viso e protezioni per piedi e gambe. Dovrebbero essere presi provvedimenti per un pronto soccorso immediato, anche per ferite lievi, e per un'assistenza medica competente quando necessario.

Polvere

Le malattie da polvere sono importanti tra i lavoratori della fonderia. Le esposizioni alla silice sono spesso vicine o superano i limiti di esposizione prescritti, anche in operazioni di pulizia ben controllate nelle moderne fonderie di produzione e dove le fusioni sono prive di polvere visibile. Esposizioni molte volte al di sopra del limite si verificano quando le fusioni sono polverose o gli armadi perdono. Le sovraesposizioni sono probabili laddove la polvere visibile sfugge allo sfiato durante lo scuotimento, la preparazione della sabbia o la riparazione refrattaria.

La silicosi è il pericolo predominante per la salute nell'officina di sbavatura dell'acciaio; una pneumoconiosi mista è più prevalente nella perdita di ferro (Landrigan et al. 1986). In fonderia, la prevalenza aumenta con la durata dell'esposizione e livelli di polvere più elevati. Ci sono alcune prove che le condizioni nelle fonderie di acciaio hanno maggiori probabilità di causare silicosi rispetto a quelle nelle fonderie di ferro a causa dei livelli più elevati di silice libera presente. I tentativi di stabilire un livello di esposizione al quale la silicosi non si verificherà sono stati inconcludenti; la soglia è probabilmente inferiore a 100 microgrammi/m³ e forse fino alla metà di tale importo.

Nella maggior parte dei paesi, l'incidenza di nuovi casi di silicosi sta diminuendo, in parte a causa dei cambiamenti tecnologici, dell'allontanamento dalla sabbia silicea nelle fonderie e dal passaggio dai mattoni di silice ai rivestimenti di fornaci basici nella fusione dell'acciaio. Uno dei motivi principali è il fatto che l'automazione ha portato all'impiego di un minor numero di lavoratori nella produzione di acciaio e nelle fonderie. Tuttavia, l'esposizione alla polvere di silice respirabile rimane ostinatamente elevata in molte fonderie e nei paesi in cui i processi sono ad alta intensità di manodopera, la silicosi rimane un grave problema.

La silico-tubercolosi è stata a lungo segnalata nei lavoratori delle fonderie. Laddove la prevalenza della silicosi è diminuita, si è verificata una parallela diminuzione dei casi segnalati di tubercolosi, sebbene tale malattia non sia stata completamente eradicata. Nei paesi in cui i livelli di polvere sono rimasti elevati, i processi polverosi sono ad alta intensità di manodopera e la prevalenza della tubercolosi nella popolazione generale è elevata, la tubercolosi rimane un'importante causa di morte tra i lavoratori delle fonderie.

Molti lavoratori affetti da pneumoconiosi hanno anche bronchiti croniche, spesso associate ad enfisema; è stato a lungo pensato da molti ricercatori che, almeno in alcuni casi, le esposizioni professionali possano aver avuto un ruolo. È stato riportato che anche il cancro del polmone, la polmonite lobare, la broncopolmonite e la trombosi coronarica sono associate alla pneumoconiosi nei lavoratori di fonderia.

Una recente revisione degli studi sulla mortalità dei lavoratori delle fonderie, compresa l'industria automobilistica americana, ha mostrato un aumento dei decessi per cancro ai polmoni in 14 studi su 15. Poiché si riscontrano alti tassi di cancro ai polmoni tra i lavoratori delle camere di pulizia in cui il rischio principale è la silice, è probabile che si riscontrino anche esposizioni miste.

Gli studi sugli agenti cancerogeni nell'ambiente di fonderia si sono concentrati sugli idrocarburi aromatici policiclici formatisi nella decomposizione termica degli additivi e dei leganti della sabbia. È stato suggerito che anche metalli come cromo e nichel e polveri come silice e amianto possano essere responsabili di parte dell'eccesso di mortalità. Le differenze nella chimica di stampaggio e di produzione delle anime, nel tipo di sabbia e nella composizione delle leghe di ferro e acciaio possono essere responsabili di diversi livelli di rischio nelle diverse fonderie (IARC 1984).

Un aumento della mortalità per malattie respiratorie non maligne è stato riscontrato in 8 studi su 11. Sono stati registrati anche decessi per silicosi. Gli studi clinici hanno rilevato alterazioni radiografiche caratteristiche della pneumoconiosi, deficit della funzionalità polmonare caratteristici dell'ostruzione e aumento dei sintomi respiratori tra i lavoratori delle moderne fonderie di produzione "pulite". Questi sono il risultato di esposizioni successive agli anni '960 e suggeriscono fortemente che i rischi per la salute prevalenti nelle vecchie fonderie non sono stati ancora eliminati.

La prevenzione dei disturbi polmonari è essenzialmente una questione di controllo delle polveri e dei fumi; la soluzione generalmente applicabile è fornire una buona ventilazione generale unita a un LEV efficiente. I sistemi a basso volume e ad alta velocità sono più adatti per alcune operazioni, in particolare mole portatili e utensili pneumatici.

Gli scalpelli manuali o pneumatici usati per rimuovere la sabbia bruciata producono molta polvere finemente suddivisa. Anche la spazzolatura del materiale in eccesso con spazzole metalliche rotanti o spazzole a mano produce molta polvere; LEV è obbligatorio.

Le misure di controllo della polvere sono facilmente adattabili alle smerigliatrici a pavimento ea telaio oscillante. La rettifica portatile su piccoli getti può essere effettuata su banchi aspiranti ventilati, oppure può essere applicata la ventilazione agli utensili stessi. La spazzolatura può essere effettuata anche su banco ventilato. Il controllo della polvere su getti di grandi dimensioni rappresenta un problema, ma sono stati compiuti notevoli progressi con i sistemi di ventilazione a basso volume e ad alta velocità. L'istruzione e la formazione al loro utilizzo sono necessarie per superare le obiezioni dei lavoratori che trovano questi sistemi ingombranti e lamentano che la loro visuale sull'area di lavoro è compromessa.

La ravvivatura e la sbavatura di getti molto grandi dove la ventilazione locale è impraticabile dovrebbe essere eseguita in un'area separata e isolata e in un momento in cui sono presenti pochi altri lavoratori. Ad ogni lavoratore devono essere forniti DPI adeguati, regolarmente puliti e riparati, insieme alle istruzioni per il loro corretto utilizzo.

Dagli anni '1950, nelle fonderie è stata introdotta una varietà di sistemi di resine sintetiche per legare la sabbia nelle anime e negli stampi. Questi generalmente comprendono un materiale di base e un catalizzatore o indurente che avvia la polimerizzazione. Molte di queste sostanze chimiche reattive sono sensibilizzanti (ad es. isocianati, alcool furfurilico, ammine e formaldeide) e ora sono state implicate in casi di asma professionale tra i lavoratori delle fonderie. In uno studio, 12 lavoratori di fonderia su 78 esposti alle resine Pepset (scatola fredda) presentavano sintomi asmatici e, di questi, sei presentavano un marcato calo della velocità del flusso d'aria in un test di provocazione utilizzando diisocianato di metile (Johnson et al. 1985 ).

Saldatura

La saldatura nelle officine di sbavatura espone i lavoratori a fumi metallici con il conseguente pericolo di tossicità e febbre da metalli, a seconda della composizione dei metalli coinvolti. La saldatura su ghisa richiede un'asta di nichel e crea esposizione ai fumi di nichel. La torcia al plasma produce una notevole quantità di fumi metallici, ozono, ossido di azoto e radiazioni ultraviolette, e genera alti livelli di rumore.

Può essere fornito un banco ventilato per la saldatura di piccoli getti. È difficile controllare le esposizioni durante le operazioni di saldatura o combustione su getti di grandi dimensioni. Un approccio di successo prevede la creazione di una stazione centrale per queste operazioni e la fornitura di LEV attraverso un condotto flessibile posizionato nel punto di saldatura. Ciò richiede la formazione del lavoratore per spostare il condotto da un luogo all'altro. Una buona ventilazione generale e, quando necessario, l'uso di DPI contribuiranno a ridurre l'esposizione complessiva a polvere e fumi.

Rumore e vibrazioni

I livelli più elevati di rumorosità in fonderia si riscontrano solitamente nelle operazioni di sfondamento e pulitura; sono più elevati nelle fonderie meccanizzate che in quelle manuali. Il sistema di ventilazione stesso può generare esposizioni vicine a 90 dBA.

I livelli di rumorosità nella sbavatura dei getti di acciaio possono essere compresi tra 115 e 120 dBA, mentre quelli effettivamente riscontrabili nella sbavatura della ghisa sono compresi tra 105 e 115 dBA. La British Steel Casting Research Association ha stabilito che le fonti di rumore durante la sbavatura includono:

• lo scarico dello sbavatore
• l'impatto del martello o della ruota sul getto
• risonanza del getto e vibrazioni contro il suo supporto
• trasmissione delle vibrazioni dal supporto di getto alle strutture circostanti
• riflessione del rumore diretto da parte della cappa che controlla il flusso d'aria attraverso il sistema di ventilazione.

Le strategie di controllo del rumore variano in base alle dimensioni della fusione, al tipo di metallo, all'area di lavoro disponibile, all'uso di strumenti portatili e ad altri fattori correlati. Sono disponibili alcune misure di base per ridurre l'esposizione al rumore di individui e collaboratori, tra cui l'isolamento nel tempo e nello spazio, involucri completi, partizioni fonoassorbenti parziali, esecuzione di lavori su superfici fonoassorbenti, deflettori, pannelli e cappe in materiale fonoassorbente. assorbenti o altri materiali acustici. Devono essere osservate le linee guida per i limiti di esposizione giornaliera sicura e, come ultima risorsa, possono essere utilizzati dispositivi di protezione individuale.

Un banco di sbavatura sviluppato dalla British Steel Casting Research Association riduce il rumore durante la scheggiatura di circa 4-5 dBA. Questa panca incorpora un sistema di scarico per rimuovere la polvere. Questo miglioramento è incoraggiante e fa sperare che, con ulteriori sviluppi, diventino possibili riduzioni del rumore ancora maggiori.

Sindrome da vibrazione mano-braccio

Gli strumenti portatili che vibrano possono causare il fenomeno di Raynaud (sindrome da vibrazione mano-braccio—HAVS). Questo è più diffuso nei tagliatori di acciaio che in quelli di ferro e più frequente tra coloro che utilizzano strumenti rotanti. La velocità vibratoria critica per l'inizio di questo fenomeno è compresa tra 2,000 e 3,000 giri al minuto e nell'intervallo da 40 a 125 Hz.

Si ritiene ora che l'HAVS comporti effetti su una serie di altri tessuti dell'avambraccio oltre ai nervi periferici e ai vasi sanguigni. È associato alla sindrome del tunnel carpale e ai cambiamenti degenerativi delle articolazioni. Uno studio recente su cippatrici e smerigliatrici di acciaierie ha mostrato che avevano il doppio delle probabilità di sviluppare la contrattura di Dupuytren rispetto a un gruppo di confronto (Thomas e Clarke 1992).

Le vibrazioni trasmesse alle mani del lavoratore possono essere notevolmente ridotte mediante: selezione di strumenti progettati per ridurre i range di frequenza e ampiezza dannosi; direzione della porta di scarico lontano dalla mano; uso di più strati di guanti o di un guanto isolante; e accorciamento del tempo di esposizione a causa di cambiamenti nelle operazioni di lavoro, negli strumenti e nei periodi di riposo.

Problemi agli occhi

Alcune delle polveri e dei prodotti chimici incontrati nelle fonderie (ad es. isocianati, formaldeide e ammine terziarie, come la dimetiletilammina, la trietilammina e così via) sono irritanti e sono responsabili di sintomi visivi tra i lavoratori esposti. Questi includono prurito, lacrimazione, visione annebbiata o offuscata o la cosiddetta "visione grigio-blu". Sulla base del verificarsi di questi effetti, si raccomanda di ridurre le esposizioni medie ponderate nel tempo al di sotto di 3 ppm.

Altri problemi

Le esposizioni alla formaldeide pari o superiori al limite di esposizione degli Stati Uniti si trovano in operazioni di produzione di anime ben controllate. Si possono trovare esposizioni molte volte superiori al limite dove il controllo dei pericoli è scarso.

L'amianto è stato ampiamente utilizzato nell'industria della fonderia e, fino a poco tempo fa, veniva spesso utilizzato negli indumenti protettivi per i lavoratori esposti al calore. I suoi effetti sono stati riscontrati in indagini radiografiche su lavoratori di fonderia, sia tra gli addetti alla produzione che tra gli addetti alla manutenzione che sono stati esposti all'amianto; un'indagine trasversale ha rilevato il caratteristico coinvolgimento pleurico in 20 lavoratori siderurgici su 900 (Kronenberg et al. 1991).

Esami periodici

A tutti i lavoratori della fonderia dovrebbero essere forniti esami medici preliminari e periodici, tra cui un'indagine sui sintomi, radiografie del torace, test di funzionalità polmonare e audiogrammi, con un adeguato follow-up se vengono rilevati risultati discutibili o anomali. Gli effetti combinati del fumo di tabacco sul rischio di problemi respiratori tra i lavoratori delle fonderie impongono l'inclusione di consigli sulla cessazione del fumo in un programma di educazione sanitaria e promozione.

Conclusione

Le fonderie sono state per secoli un'operazione industriale essenziale. Nonostante i continui progressi tecnologici, presentano ai lavoratori una panoplia di rischi per la sicurezza e la salute. Poiché i rischi continuano a esistere anche negli impianti più moderni con programmi di prevenzione e controllo esemplari, la protezione della salute e del benessere dei lavoratori rimane una sfida continua per la direzione, i lavoratori e i loro rappresentanti. Ciò rimane difficile sia nei periodi di recessione del settore (quando le preoccupazioni per la salute e la sicurezza dei lavoratori tendono a lasciare il posto alle difficoltà economiche) sia nei periodi di boom (quando la domanda di aumento della produzione può portare a scorciatoie potenzialmente pericolose nei processi). L'istruzione e la formazione nel controllo dei rischi, quindi, rimangono una necessità costante.

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Panoramica del processo

La formatura di parti metalliche mediante l'applicazione di elevate forze di compressione e trazione è comune in tutta la produzione industriale. Nelle operazioni di stampaggio, il metallo, il più delle volte sotto forma di fogli, nastri o bobine, viene formato in forme specifiche a temperatura ambiente mediante tranciatura, pressatura e stiramento tra stampi, solitamente in una serie di una o più fasi di impatto discrete. L'acciaio laminato a freddo è il materiale di partenza in molte operazioni di stampaggio che creano parti in lamiera nel settore automobilistico, degli elettrodomestici e in altri settori. Circa il 15% dei lavoratori dell'industria automobilistica lavora in operazioni o impianti di stampaggio.

Nella forgiatura, la forza di compressione viene applicata a blocchi preformati (grezzi) di metallo, solitamente riscaldati ad alte temperature, anche in una o più fasi di stampaggio discrete. La forma del pezzo finale è determinata dalla forma delle cavità nella matrice o nelle matrici metalliche utilizzate. Con stampi per impronte aperti, come nella forgiatura con martello a caduta, il pezzo grezzo viene compresso tra uno stampo attaccato all'incudine inferiore e il pistone verticale. Con stampi per impronte chiusi, come nella forgiatura a pressione, il pezzo grezzo viene compresso tra lo stampo inferiore e uno stampo superiore attaccato al pistone.

Le fucine a maglio a caduta utilizzano un cilindro a vapore o ad aria per sollevare il martello, che viene quindi lasciato cadere per gravità o azionato da vapore o aria. Il numero e la forza dei colpi di martello sono controllati manualmente dall'operatore. L'operatore tiene spesso l'estremità fredda del calcio mentre aziona il martello a caduta. La forgiatura con martello a caduta una volta comprendeva circa i due terzi di tutta la forgiatura eseguita negli Stati Uniti, ma oggi è meno comune.

Le presse fucine utilizzano un pistone meccanico o idraulico per modellare il pezzo con un unico colpo lento e controllato (vedi figura 1). La forgiatura a pressione è solitamente controllata automaticamente. Può essere eseguita a caldo oa temperature normali (forgiatura a freddo, estrusione). Una variazione della normale forgiatura è la laminazione, in cui vengono utilizzate continue applicazioni di forza e l'operatore gira il pezzo.

Figura 1. Forgiatura alla pressa

I lubrificanti per stampi vengono spruzzati o applicati in altro modo sulle facce dello stampo e sulle superfici grezze prima e tra i colpi di martello o pressa.

Parti di macchine ad alta resistenza come alberi, corone dentate, bulloni e componenti delle sospensioni dei veicoli sono prodotti comuni di forgiatura dell'acciaio. I componenti aeronautici ad alta resistenza come i longheroni delle ali, i dischi delle turbine e il carrello di atterraggio sono forgiati in alluminio, titanio o leghe di nichel e acciaio. Circa il 3% dei lavoratori del settore automobilistico lavora in operazioni o impianti di forgiatura.

Condizioni di lavoro

Molti pericoli comuni nell'industria pesante sono presenti nelle operazioni di stampaggio e forgiatura. Questi includono lesioni da sforzo ripetitivo (RSI) dovute a manipolazione e lavorazione ripetute di parti e al funzionamento di controlli della macchina come i pulsanti del palmo. Le parti pesanti mettono i lavoratori a rischio di problemi alla schiena e alle spalle, nonché di disturbi muscoloscheletrici degli arti superiori. Gli operatori di stampa negli impianti di stampaggio automobilistici hanno tassi di RSI paragonabili a quelli dei lavoratori degli impianti di assemblaggio in lavori ad alto rischio. Vibrazioni e rumori ad alto impulso sono presenti nella maggior parte delle operazioni di stampaggio e in alcune operazioni di forgiatura (ad es. vapore o martello pneumatico), causando perdita dell'udito e possibili malattie cardiovascolari; questi sono tra gli ambienti industriali più rumorosi (oltre 100 dBA). Come in altre forme di sistemi guidati dall'automazione, i carichi energetici dei lavoratori possono essere elevati, a seconda delle parti movimentate e dei cicli di lavoro della macchina.

Lesioni catastrofiche risultanti da movimenti imprevisti della macchina sono comuni nello stampaggio e nella forgiatura. Questi possono essere dovuti a: (1) guasto meccanico dei sistemi di controllo della macchina, come i meccanismi della frizione in situazioni in cui normalmente si prevede che i lavoratori si trovino all'interno del campo operativo della macchina (una progettazione del processo inaccettabile); (2) carenze nella progettazione o nelle prestazioni della macchina che invitano interventi non programmati del lavoratore come lo spostamento di parti inceppate o disallineate; o (3) procedure di manutenzione improprie e ad alto rischio eseguite senza un adeguato blocco dell'intera rete della macchina interessata, inclusa l'automazione del trasferimento delle parti e le funzioni di altre macchine collegate. La maggior parte delle reti di macchine automatizzate non è configurata per un blocco rapido, efficiente ed efficace o per la risoluzione sicura dei problemi.

Le nebbie degli oli lubrificanti delle macchine generate durante il normale funzionamento sono un altro pericolo generico per la salute nelle operazioni di stampaggio e forgiatura alimentate ad aria compressa, mettendo potenzialmente a rischio i lavoratori di malattie respiratorie, dermatologiche e digestive.

Problemi di salute e sicurezza

stampigliatura

Le operazioni di stampaggio presentano un elevato rischio di gravi lacerazioni a causa della manipolazione richiesta di parti con spigoli vivi. Possibilmente peggiore è la gestione degli scarti risultanti dai perimetri tagliati e dalle sezioni fustellate delle parti. I rottami vengono generalmente raccolti da scivoli e nastri trasportatori alimentati a gravità. Eliminare gli inceppamenti occasionali è un'attività ad alto rischio.

I rischi chimici specifici dello stampaggio derivano in genere da due fonti principali: composti di imbutitura (ad es. lubrificanti per stampi) nelle effettive operazioni di stampaggio ed emissioni di saldatura dall'assemblaggio delle parti stampate. I composti di imbutitura (DC) sono richiesti per la maggior parte dello stampaggio. Il materiale viene spruzzato o arrotolato sulla lamiera e ulteriori nebbie vengono generate dall'evento di stampaggio stesso. Come altri fluidi per la lavorazione dei metalli, i composti per trafilatura possono essere oli semplici o emulsioni di olio (oli solubili). I componenti includono frazioni di olio di petrolio, agenti lubrificanti speciali (ad es. derivati ​​di acidi grassi animali e vegetali, oli e cere clorurati), alcanolammine, solfonati di petrolio, borati, addensanti derivati ​​dalla cellulosa, inibitori di corrosione e biocidi. Le concentrazioni nell'aria di nebbia nelle operazioni di stampaggio possono raggiungere quelle delle tipiche operazioni di lavorazione, sebbene questi livelli tendano ad essere in media inferiori (da 0.05 a 2.0 mg/m³). Tuttavia, sono spesso presenti nebbia visibile e pellicola d'olio accumulata sulle superfici degli edifici e il contatto con la pelle può essere maggiore a causa della manipolazione estensiva delle parti. Le esposizioni che con maggiore probabilità presentano rischi sono gli oli clorurati (possibili tumori, malattie del fegato, disturbi della pelle), la colofonia o i derivati ​​degli acidi grassi del tallolio (sensibilizzanti), le frazioni del petrolio (tumori digestivi) e, possibilmente, la formaldeide (dai biocidi) e le nitrosammine (dai alcanolammine e nitrito di sodio, sia come ingredienti DC che nei rivestimenti superficiali dell'acciaio in entrata). Un aumento del cancro digestivo è stato osservato in due impianti di stampaggio automobilistici. Le fioriture microbiologiche nei sistemi che applicano i DC facendolo rotolare sulla lamiera da un serbatoio aperto possono comportare rischi per i lavoratori per problemi respiratori e dermatologici analoghi a quelli nelle operazioni di lavorazione.

La saldatura delle parti stampate viene spesso eseguita negli impianti di stampaggio, solitamente senza lavaggio intermedio. Questo produce emissioni che includono fumi metallici e prodotti di pirolisi e combustione da trafilatura e altri residui superficiali. Le tipiche operazioni di saldatura (principalmente a resistenza) negli impianti di stampaggio generano concentrazioni totali di particelle nell'aria comprese tra 0.05 e 4.0 mg/m³. Il contenuto di metalli (come fumi e ossidi) di solito costituisce meno della metà di quel particolato, indicando che fino a 2.0 mg/m³ è un residuo chimico scarsamente caratterizzato. Il risultato è una foschia visibile in molte aree di saldatura degli impianti di stampaggio. La presenza di derivati ​​clorurati e altri ingredienti organici solleva serie preoccupazioni sulla composizione dei fumi di saldatura in questi ambienti e richiede fortemente il controllo della ventilazione. L'applicazione di altri materiali prima della saldatura (come primer, vernici e adesivi epossidici), alcuni dei quali vengono poi saldati, aggiunge ulteriore preoccupazione. Le attività di riparazione della produzione di saldatura, solitamente eseguite manualmente, spesso comportano esposizioni più elevate a questi stessi contaminanti dell'aria. Sono stati osservati tassi eccessivi di cancro ai polmoni tra i saldatori in un impianto di stampaggio automobilistico.

Forgiatura

Come lo stampaggio, le operazioni di forgiatura possono comportare elevati rischi di lacerazione quando i lavoratori maneggiano parti forgiate o tagliano bave o bordi indesiderati dalle parti. La forgiatura ad alto impatto può anche espellere frammenti, scaglie o strumenti, causando lesioni. In alcune attività di forgiatura, il lavoratore afferra il pezzo da lavorare con le pinze durante le fasi di pressatura o di impatto, aumentando il rischio di lesioni muscoloscheletriche. Nella forgiatura, a differenza dello stampaggio, i forni per il riscaldamento delle parti (per la forgiatura e la ricottura) nonché i contenitori dei forgiati a caldo si trovano solitamente nelle vicinanze. Questi creano il potenziale per condizioni di stress da calore elevato. Ulteriori fattori di stress da calore sono il carico metabolico del lavoratore durante la movimentazione manuale dei materiali e, in alcuni casi, il calore prodotto dai prodotti della combustione dei lubrificanti per stampi a base di olio.

La lubrificazione dello stampo è richiesta nella maggior parte della forgiatura e ha la caratteristica aggiuntiva che il lubrificante entra in contatto con parti ad alta temperatura. Ciò provoca pirolisi e aerosol immediati non solo negli stampi ma anche successivamente dalle parti fumanti nei contenitori di raffreddamento. Gli ingredienti del lubrificante per stampi di forgiatura possono includere impasti di grafite, addensanti polimerici, emulsionanti solfonati, frazioni di petrolio, nitrato di sodio, nitrito di sodio, carbonato di sodio, silicato di sodio, oli siliconici e biocidi. Questi vengono applicati come spray o, in alcune applicazioni, mediante tampone. I forni utilizzati per il riscaldamento del metallo da forgiare sono solitamente alimentati a petrolio o gas, oppure sono forni a induzione. Le emissioni possono derivare da forni alimentati a combustibile con tiraggio inadeguato e da forni a induzione non ventilati quando lo stock di metallo in ingresso presenta contaminanti superficiali, come olio o inibitori di corrosione, o se, prima della forgiatura, era lubrificato per tranciatura o segatura (come in il caso del grezzo in barra). Negli Stati Uniti, le concentrazioni totali di particolato nell'aria nelle operazioni di forgiatura variano tipicamente da 0.1 a 5.0 mg/m³ e variano ampiamente durante le operazioni di forgiatura a causa delle correnti di convezione termica. È stato osservato un elevato tasso di cancro ai polmoni tra i lavoratori di forgiatura e trattamento termico di due stabilimenti di produzione di cuscinetti a sfera.

Pratiche di salute e sicurezza

Pochi studi hanno valutato gli effetti sulla salute effettivi nei lavoratori esposti a stampaggio o forgiatura. Non è stata effettuata una caratterizzazione completa del potenziale di tossicità della maggior parte delle operazioni di routine, inclusa l'identificazione e la misurazione degli agenti tossici prioritari. La valutazione degli effetti sulla salute a lungo termine della tecnologia di lubrificazione degli stampi sviluppata negli anni '1960 e '1970 è diventata fattibile solo di recente. Di conseguenza, la regolamentazione di queste esposizioni si basa su standard generici di polvere o particolato totale come 5.0 mg/m³ negli Stati Uniti. Sebbene probabilmente adeguato in alcune circostanze, questo standard non è dimostrabilmente adeguato per molte applicazioni di stampaggio e forgiatura.

Una certa riduzione delle concentrazioni di nebbie di lubrificante per stampi è possibile con un'attenta gestione della procedura di applicazione sia nello stampaggio che nella forgiatura. L'applicazione a rullo nello stampaggio è preferibile quando possibile e l'utilizzo di una pressione minima dell'aria negli spray è vantaggioso. Dovrebbe essere esaminata la possibile eliminazione di ingredienti pericolosi prioritari. Gli involucri con collettori di nebbia e pressione negativa possono essere molto efficaci ma possono essere incompatibili con la movimentazione delle parti. Il filtraggio dell'aria rilasciata dai sistemi di aria ad alta pressione nelle presse ridurrebbe la nebbia d'olio della pressa (e il rumore). Il contatto con la pelle nelle operazioni di stampaggio può essere ridotto con l'automazione e un buon abbigliamento protettivo personale, fornendo protezione sia contro la lacerazione che contro la saturazione del liquido. Per la saldatura degli impianti di stampaggio, il lavaggio delle parti prima della saldatura è altamente auspicabile e le coperture parziali con LEV ridurrebbero sostanzialmente i livelli di fumo.

I controlli per ridurre lo stress termico nello stampaggio e nella forgiatura a caldo includono la riduzione al minimo della quantità di movimentazione manuale del materiale nelle aree ad alto calore, la schermatura dei forni per ridurre la radiazione di calore, la riduzione al minimo dell'altezza delle porte e delle fessure del forno e l'utilizzo di ventole di raffreddamento. La posizione delle ventole di raffreddamento dovrebbe essere parte integrante della progettazione del movimento dell'aria per controllare l'esposizione alla nebbia e lo stress da calore; in caso contrario, il raffreddamento può essere ottenuto solo a scapito di esposizioni più elevate.

La meccanizzazione della movimentazione dei materiali, il passaggio dal martello alla forgiatura a pressione quando possibile e l'adeguamento della velocità di lavoro a livelli ergonomicamente pratici possono ridurre il numero di lesioni muscoloscheletriche.

I livelli di rumore possono essere ridotti attraverso una combinazione di passaggio dal martello alla pressa quando possibile, involucri ben progettati e silenziamento dei soffianti del forno, delle frizioni pneumatiche, dei cavi dell'aria e della movimentazione delle parti. Dovrebbe essere istituito un programma di conservazione dell'udito.

I DPI necessari includono protezione per la testa, protezione per i piedi, occhiali, protezioni per l'udito (intorno a rumori eccessivi), grembiuli e gambali resistenti al calore e all'olio (con uso intenso di lubrificanti per stampi a base di olio) e protezione per gli occhi e il viso a infrarossi (intorno forni).

Rischi ambientali per la salute

I rischi ambientali derivanti dagli impianti di stampaggio, relativamente minori rispetto a quelli di alcuni altri tipi di impianti, includono lo smaltimento di residui di trafilatura e soluzioni di lavaggio e lo scarico dei fumi di saldatura senza un'adeguata pulizia. Alcuni impianti di forgiatura storicamente hanno causato un grave degrado della qualità dell'aria locale con fumi di forgiatura e polvere di scaglie. Tuttavia, con un'adeguata capacità di depurazione dell'aria, ciò non è necessario. Lo smaltimento degli scarti di stampaggio e delle scaglie di forgiatura contenenti lubrificanti per stampi è un altro potenziale problema.

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