Aprobat

Tehnologii ecologice in metalurgia prelucratoare

Tema

Sa se prezinte procesul tehnologic de obtinere a reperului: "Paleta directoare"

Sa se analizeze posibilitatile de imbunatatire a micro si macroclimatului industrial specific

Structura proiectului:

Fluxul tehnologic de fabricare prin turnare a reperului

Particularitatile microclimatului in turnatorie. Metode de analiza a factorilor poluanti si a posibilitatilor de monitorizare.

Propuneri de imbunatatire a conditiilor de mediu din sectorul de obtinere a reperului <Paleta directoare>.

Reducerea poluarii chimice;

Atenuarea poluarii fizice;

Aspecte ergonomice;

Bibliografie.

Data primirii temei Data predarii proiectului

Conducator Absolvent

Introducere

Scurt istoric al activitatii de turnare a metalelor

Metoda de obtinere a pieselor prin turnare este cunoscuta de mult timp, fiind una dintre cele mai vechi ramuri ale tehnicii. Aceasta se explica prin faptul ca desi procesul tehnologic de formate-turnare cere multe cunostinte tehnice, totusi utilajul necesar a putut sa fie accesibil omului inca din cele mai vechi timpuri.

Descoperirile arheologice au furnizat date pretioase asupra evolutiei productiei de piese turnate. Unele obiecte de arta pastrate pana in prezent sunt de o maiestrie care uimeste chiar si pe specialistii din zilele noastre. Astfel, ca exemple din cultura universala merita sa fie citata statuia zeitei Atena - Promachos a lui Phidias, inalta de 16 m. Asirienii foloseau bronzul pentru turnarea obiectelor de arta in secolul IX i.e.n., iar chinezii turnau piese din fonta inca din secolul IV i.e.n. Aici se gaseste statuia unui leu inalta de 6,1 m si lunga de 5,5 m, turnata din fonta in anul 974 al erei noastre.

Merita sa fie citat in mod special Colosul din Rhodos, statuie uriasa din bronz, care a fost amplasata in portul cu acelasi nume, ce reprezinta pe Helios, zeul soarelui.

Statuia, considerata una din cele sapte minuni ale antichitatii a fost inaltata intre anii 292-280 i.e.n. S-a scufundat in mare in anul 224 i.e.n, in urma unui cutremur. Descrierile contemporane ii atribuie o inaltime de circa 32 m, ceea ce este de-a dreptul impresionant, tinand seama de epoca in care s-a realizat.

In anul 1554 a fost turnat in Rusia un tun din fonta cu calibrul de 650 mm, iar in 1620 s-a turnat tunul "tar" cu o masa de circa 40 t. In anul 1689 s-a turnat la Rostov renumitul clopot "Sisoi", cu masa de circa 32 t, iar mai tarziu s-a turnat un clopot de 130 t.

Capodopera turnatoriei ruse este "Clopotul - tar" turnat in anul 1734, care cantareste circa 200 t.

In 1782 s-a turnat la Petersburg statuia "Calaretul de arama" cu inaltimea de 10 m si cu masa de circa 12t; lucrarile necesare pentru pregatirea formei au durat sase ani, iar turnarea si cizelarea, doi ani.

Daca tinem seama de faptul ca turnarea unor piese avand dimensiunile, masa si complexitatea celor descrise reprezinta o problema tehnica foarte complicata chiar si pentru specialistii zielor noastre, rezulta ca meritele inaintasilor nostri sunt cu atat mai mari deoarece au realizat aceste capodopere tehnico-artistice in conditii rudimentare, corespunzator stadiului tehnicii din perioada respectiva.

Specialistii turnatori din timpurile indepatate au intampinat greutati atat la obtinerea unui aliaj lichid in cantitate si de calitate corespunzatoare, cat si la obtinerea formei necesare pentru turnarea aliajului.

La inceput, formele se executau din piatra - gresie - prin cioplire. Piesele erau simple. Se turnau varfuri de lanci precum si diverse obiecte de uz casnic. O forma din piatra (gresie) se putea folosi la mai multe turnari fara sa mai fie necesara repararea ei.

Mai tarziu, pentru turnarea pieselor complicate se executau forme din argila care se uscau. Modelele folosite erau din ceara. Inainte de turnare, formele se incalzeau pana la temperatura de circa 95O⁰C pentru a arde restul de substante organice si a asigura umplerea mai usoara a formei. Ca regula generala, formele mari se pun langa cuptorul de topire a aliajului, iar turnarea se facea direct din cuptor, prin intermediul unui jgeab care mergea pana la forma.

Caracteristice pentru formarea in argila erau productivitatea mica si procesul lung de fabricatie, motiv pentru care se mai numea si metoda lenta de formare.

Cresterea necesarului de piese turnate in tarile in care industria se dezvolta rapid, ca urmare a noilor descoperiri si a dezvoltarii constructiei de masini (inventarea masinii cu abur etc.) precum si aparitia fontei ca aliaj de turnatorie au facut ca treptat metoda lenta de formare sa nu mai corespunda nici ca productivitate, nici ca pret de cost.

Ca urmare a noilor cerinte si conditii create, formarea in argila a fost inlocuita de formarea cu model de amestecuri de formare pe baza de nisip cuartos si argila, asa numita metoda rapida de formare.

Trecerea la fabricarea in masa a pieselor, in urma puternicei dezvoltari industriale ulterioare, a determinat aparitia de utilaje de formare si metode de turnare moderne, cum sunt: masinile de format, turnarea in forme metalice statice, turnarea sub presiune si turnarea in forme speciale cu modele fuzibile, turnarea centrifugala in forme metalice.

Obtinerea pieselor metalice prin turnare

Procedeul clasic de confectionare a formelor de turnare

In componenta utilajelor si masinilor intra o serie numeroasa de piese, realizate prin prelucrari mecanice de aschiere, sudare, deformare plastica sau sinterizarea din pulberi mecanice; poderea majoritara o are insa procedeul de turnare care face posibila obtinerea de piese de forme deosebit de complexe, dintr-o gama larga de familii de aliaje.

A.          Date generale.

Teoria si principiul metodei experimentale.

Obtinerea pieselor prin turnare este simpla. Se cunoaste din fizica faptul ca orice lichid turnat intr-un vas, sub actiunea gravitatiei dobandeste configuratia cavitatii interioare a vasului, indiferent de complexitatea acesteia.

Daca lichidul turnat in vas, din anumite motive, trece din stare lichida (isi schimba starea de agregare, se solidifica - ingheata), atunci configuratia dobandita prin turnare se mentine si la scoaterea lui in afara vasului. In cazul turnarii, lichidul este topitura metalica, iar vasul - forma de turnare.

O piesa, un reper (corp metalic cu o anumita configuratie interioara si exterioara, dimensiuni, material metalic, particularitati functionale, de montare si de exploatare, destinatie) se poate confectiona, in principiu, prin urmatoarele procedee de fabricatie:

a) prelucari mecanice (aschieri = strunjire, frezare, rabotare, mortezare si gauriri);

b) deformari -plasice la rece si la cald (forjari = matritare, trefilare si laminari);

c) turnare;

Dintre aceste procedee, ponderea cea mai mare o au metodele de turnare, deoarece acestea pot duce la obtinerea unor piese foarte complicate, nerealizabile prin nici un alt proces tehnologic.

Procesul tehnologic de fabricare a unei piese comporta urmatoarele faze:

intocmirea planului de operatii;

adoptarea mijloacelor corespunzatoare de prelucrare;

alegerea utilajului adecvat;

stabilirea SDV-urilor (scule-dispozitive-verificatoare) necesare;

operatia de normare pentru timpii si manopera necesare

In cazul obtinerii prin turnare a unui reper, procesul tehnologic are la baza desenul de piesa finita din care rezulta:

denumirea reperului;

denumirea ansamblului din care face parte reperul;

materialul metalic indicat pentru executarea reperului;

numarul de bucati necesar de turnat si masa piesei;

forma si dimensiunile tuturor elementului reperului;

rugozitatea suprafetelor;

starea speciala a unor suprafete sau elemente constructive (conditii de duritate minima sau maxima, conditii de compactitate a peretului pentru piese care lucreaza la presiuni sau atmosfere explozive, tratament termic, obisnuit, tratament superficial chimic sau termochimic, acoperiri galvanice, etc.).

In general piesa finita are anumite suprafete cu un grad ridicat de netezime (rugozitate mica) care nu poate fi obtinut direct din turnare, ci se realizeaza in urma unei prelucrari mecanice pe masini-unelte. Pentru a se obtine dimensiunile finale ale piesei finite, desi prin prelucrarea mecanica se indeparteaza o cantitate de material, piesa turnata trebuie sa fie prevazuta pe suprafetele respective cu un adaos de prelucrare corespunzator.

De multe ori, in afara adaosului de prelucrare, piesa turnata este prevazuta si cu un adaos tehnologic, care fie ca serveste la simplificarea procesului de turnare, fie la cel de prelucrare mecanica sau tratament termic ulterior.

Piesa aceasta poarta denumirea de piesa brut turnata. Dimensiunile sale sunt majorate comparativ cu ale piesei finite si configuratia mai simpla, fara anumite orificii, canale, modificari de diametre etc., care sunt obtinute prin prelucrarile mecanice ulterioare.

In cazul procedeului clasic de turnare, piesa brut turnata se obtine intr-o forma de turnare prevazuta cu o cavitate - amprenta de configuratie corespunzatoare piesei, unde se toarna aliajul lichid.

Configuratia adecvata a amprentei din forma, conduce la obtinerea, dupa solidificarea aliajului lichid, a exteriorului piesei brut turnate; cavitatile interioare ale acesteia sunt obtinute cu ajutorul unor miezuri montate in interiorul amprentei.

Cavitatea - amprenta din forma de turnare se realizeaza cu ajutorul unui model, iar miezul sau miezurile sunt obtinute cu ajutorul unor cutii de miez. Totalitatea modelelor, cutiilor de miez si SDV-urilor (sabloane, dispozitive auxiliare) care servesc la turnarea unui anumit reper, formeaza garnitura de model.

Extragerea modelului din forma, dupa executarea operatiei de formare, poarta denumirea de demulare; pentru executarea demularii, fara deteriorarea formei, in general, modelul este sectionat si se lucreaza cu doua semimodele care servesc la confectionarea celor doua semiforme: inferioara si superioara.

Similar, cutia de miez este sectionata adecvat sau are constructiv prevazute anumite parti detasabile care sa permita extragerea miezului, dupa confectionarea lui. Mai rar, si la turnarea unui numar mic de piese din acelasi reper, miezul poate fi obtinut si din doua jumatati lipite apoi intre ele in afara cutiei de miez.

Cele doua semimodele, jumatatile de cutie de miez sau partile detasable sunt prevazute pentru asamblarea demontabla a lor cu cepuri si gauri de ghidare.

Forma este confectionata din amestec de formare, iar miezul din amestec de miez, ambele amestecuri fiind preparate dintr-un material granular sau pulvenulent refractar (de obicei nisipul cuartos) si un liant.

Cele doua semiforme au comun un plan sau o suprafata de separatie. Mentinerea amestecului de formare se realizeaza cu ajutorul unor cadre metalice numite rame de formare.

Pentru o forma cu un singur plan de separatie este necesara o singura pereche de rame. Asmanblarea demontabila la o pereche de rame se face prin intermediul unor tije de centrare si respectiv bucse de ghidare.

Rigidizarea si fixarea ramelor impotriva desfacerilor accidentale se realizeaza cu ajutorul unor umeri care sunt stransi cu bride. Pentru manipulare si transport ramele sunt prevazute cu manere si butoane.

Piesele foarte mari, unicat, sunt turnate in solul turnatoriei, intr-o groapa de turnare special amenajata. In acest caz, la partea superioara, pe sol, se monteaza nmai o singura semiforma denumita capac. Piesele de mica importanta si care nu necesita precizie dimensionla ridicata (de exemplu: greutati de consolidare, gratare, armaturi etc.) pot fi turnate fara capac, cu suprafata aliajului libera. In acest caz, grosimea peretelui superior este data de cantitatea de aliaj lichid turnata

Montarea miezurilor in semiforme se realizeaza cu ajutorul unor proeminente adecvate numite marcile miezului care se introduc in locasul marcii din cavitatea (amprenta) formei.

Marcile miezului sunt obtinute odata cu acesta in cutia de miez care, pe langa partea activa care serveste la realizarea miezului propriu-zis, este prevazuta si cu marcile cutiei de miez. Similar, modelul are marcile modelului pentru obtinerea locasului marcii in semiforma.

In cazul miezurilor de lungime mare, pentru a preveni deformarea sau ruperea sub propria greutate sau in cazul existentei pericolului deplasarii miezului de turnare la montarea acestuia in forma se utilizeaza suportii de miez, de forma si dimensiuni adecvate; dupa turnare, acestia sunt incorporati de aliajul lichid si raman in grosimea peretelui respectiv.

La o forma cu multe miezuri la montarea acestora si pentru controlul distantei dintre miezuri, sau fata de peretii formei, sunt utilizate sabloane de control de latime egala cu grosimea de perete a viitoarei piese.

Semiformele sunt prevazute cu un sistem de canale care servesc la umplerea cavitatii-amprenta cu aliaj lichid, la separarea zgurei, la solidificarea corecta a piesei si la evacuarea gazelor si aerului din forma, pe masura umplerii acestuia. Acest sistem formeaza reteaua de turnare.

Din oala de umplere aliajul lichid se toarna in forma prin palnia de turnare, coboara sub actiunea fortei de gravitatie in piciorul palniei, trece apoi in canalul de distributie si intra in cavitatea -amprenta prin canale alimentatoare. Dupa solidificare si dezbatere (scoaterea piesei brut turnate din forma de turnare), reteaua de turnare se indeparteaza (prin rupere sau prin taiere). Pentru aceasta, langa piesa, canaul alimentator se prevede cu o strangulare; sectiunea minima a strangulari, care corespunde locului pe unde cavitatea a fost alimentata cu aliaj lichid, poarta denumirea de atac.

Gazele degajate la contactul aliaj lichid-amestec de formare si amestec de miez, precum si aerul din cavitatea - amprenta se evacueaza in primul rand prin porii formei, prin canalele de ventilare practicate in mod special atat in forma cat si in miez, precum si prin canale speciale de sectiune mai mare executate in semiforma superioara numite rasuflatori, care fac legatura intre nivelul cel mai ridicat al cavitatii - amprenta si atmosfera.

La aliajele cu coeficient de contractie mare, pe traseul canalelor retelei de turnare sau direct in legatura cu cavitatea - amprenta, se prevad cavitati de forma adecvata, cu sectiunea transversala mai mare decat sectiunea cea mai groasa a piesei in zona respectiva pentru a se solidifica dupa terminarea solidificarii piesei; dupa umplerea cu aliaj lichid aceste rezervoare de metal numite maselote servesc la umplerea cu aliaj lichid a golului de contractie numit retasura. In final, se va obtine o piesa turnata sanatoasa, restaurata totala (corespunzatoare atat cantitatii de aliaj lichid a piesei, cat si a maselotei) formandu-se numai in maselota. Dupa solidificare, maselotele sunt indepartate prin rupere sau taiere. Atat maselotele cat si rasuflatoarele servesc si la colectarea zgurei, care, datorita densitatii mai mici decat a aliajului lichid pluteste deasupra acestuia.

La aliajele cu tendinta mare de spumare la turnare si la care nu exista o diferenta accentuata intre densitatile zgurei si aliajului propriu-zis, pe traseul canalelor de turnare se monteaza filtre de zgura sau reteaua de turnare se prevede constructiv cu un canal colector de zgura, de sectiune si lungime adecvata care sa conduca la separarea zgurii in timpul curgerii aliajului lichid prin el. In general, filtrele de zgura se monteaza la baza piciorului palniei de turnare, iar canalul colector de zgura se construieste dupa acesta.

Turnarea prin palnie se executa pana cand, pe principiul vaselor comunicante, aliajul lichid umple rasuflatoarele sau maselotelor; in acest moment inseamna ca amprenta din forma este umpluta cu aliaj lichid.

Din cauza presiunii metalostatice a aliajului lichid si a diferentei mari dintre densitatile amestecului de formare si aliajului, semiforma superioara tinde sa fie ridicata si aliajul lichid sa se scurga prin planul de separatie. De asemenea miezurile montate gresit sau cu marci necorespunzatoare sunt ridicate de catre aliajul lichid. Pentru evitarea acestor fenomene care ar duce la rebutarea piesei, forma, inainte de turnare, se ingreuneaza cu greutati de consolidare, proportionale ca marime cu cantitatea de aliaj tuirnat, cu configuratia piesei si pozitia acesteia in forma. Pentru a evita distrugerea miezurilor si a formei si pentru a nu utiliza amestecuri cu rezistenta mecanica specifica foarte mare care ar necesita utilizarea de lianti scumpi, la confectionarea acestora se pot utiliza schelete metalice sau elemente de intarire, incorporate in amestecul de formare sau miezuire si numite armaturi.

Tot pentru scaderea costului, fiorma, in general, se executa din doua calitati de amestec - o calitate superioara numic amestec de model pentru zonele care vin in contact direct cu aliajul lichid si o calitate inferioara, numnit amestec de umplere pentru restul formei.

Confectionarea formei si miezurilor se face prin operatia de indesare care se executa manual sau mecanizat, in functie de configuratia piesei si de necesarul de bucati ; la formarea mecanizata se utilizeaza un singur tip de amestec numit amestec unic de formare.

Piesele mici se toarna direct in formele astfel executate. Operatia este cunoscuta sub denumirea de turnare la crud ; pentru piesele mijloci si mari la care amestecul necesita rezistente mecanice mari, formele sunt in prealabil uscate. Din cauza solicitarilor termice deosebite, in general, miezurile sunt utilizate numai in stare uscata la amestecurile care se auto-intaresc cu lianti ca: rasinile sintetice, cimentul, silicatul de sodiu. Miezurile si formele nu mai sunt uscate decit daca se vopsesc cu vopsele refractare de tipul solutiilor apoase.

B. Desfasurarea determinarii:

a) Utilaje , aparate , instrumente si materiale de formare

Sunt necesare:

placa de formare (planseta);

o pereche de rame de formare;

modelul piesei si modele pentru reteaua de turnare;

cutie de miez ;

amestec de formare (de umplere, de model)
si pentru miezuire;

pudra de izolatie (praf de licopodiu);

unelte pentru formare;

b) Modul, etapele de lucru si succesiunea operatiilor pentru efectuarea determinanilor:

1. Pregatirea locului de munca, procurarea materialelor si uneltelor necesare. Placa de formare se aseaza, in pozitie orizontala, la cca 1,5 m distanta de amestecul de formare, iar uneltele de formare se plaseaza la indemana, avandu-se grija sa nu impiedice circulatia in jurul placii si sa nu fie acoperite cu amestec de formare in timpul lucrului. Uneltele mici vor fi tinute in trusa, de unde se vor lua la nevoie, urmand ca dupa intrebuintare sa fie reintroduse in acelasi loc.

2. Se curata modelul, indepartand de pe suprafetele sale, cu ajutorul unei perii sau unei bucati de bumbac, praful si amestecul de formare ramas de la formarile anterioare. Se verifica corecta montare si centrarea celor doua semimodele si, daca este cazul, se indeparteaza amestecul patruns in orificiile de ghidare.

3. Se aseaza pe planseta rama inferioara, cu urechile cu gaurile de centrare spre planseta (in jos). In interiorul acestei rame se centreaza semimodelul prevazut cu orificii de ghidare, asezandu-l cu suprafata de separatie pe placa. Cu ajutorul unui saculet de panza scuturat deasupra, se pudreaza modelul si planseta cu pudra de izolatie (praf de licopadiu).

4. Folosind ciurul, se cerne in rama amestecul de model astfel incat sa acopere modelul in toate partile, apoi se indeasa cu varful degetelor, insistandu-se in special in partile modelului cu configuratia mai complicata. Grosimea stratului realizat din amestec de model va fi de cca 2o - 3o mm.

5. Cu lopata, se introduce in rama amestec de umplere, in straturi succesive de aproximativ 120 mm grosime. Amestecul se indeasa cu ajutorul batatoarelor pornind de la marginile semiformei catre centrul ei. S-a constatat din practica, ca la indesarea straturilor de amestec cu grosimea mai mare de 120 mm se obtine un grad de indesare neuniform pe inaltimea ramei (modelului). La indesarea straturilor mai subtiri, desi gradul de indesare este mai uniform, apare dezavantajul unui consum ridicat de lucru mecanic, deoarece o parte din energia cinetica a batatorului este preluata de stratul indesat anterior sau de planseta.

Amestecul de formare poate fi indesat diferit, mai tare sau mai slab, in functie de natura aliajului ccare se toarna si de dimensiunile piesei. Prin indesare, greutatea specifica a amestecului creste, ajungand la 1,4.1,7 daN/dm³, fata de cca 1,2 daN/dm³ in stare afanata.

Langa peretii ramei indesarea se face mai puternic, folosind partea ingusta a batatorului, obtinandu-se astfel o buna aderenta intre amestecul de formare si rama. Deasupra modelului, amestecul se indeasa mai slab, pentru a nu se micsora permeabilitatea si pentru a nu se deteriora modelul. La partea superioara a semiformei indesarea se face fobosind partea lata a batatorului.

6. Surplusul de amestec de formare se indeparteaza prin razuire cu ajutorul unei rigle de lemn (razuitor), ghidata pe marginile superioare ale ramei. Se obtine astfel o suprafata plana necesara pentru asezarea corecta a semiformei pe planseta sau pe patul de turnare.

7. Cu ajutorul vergelei de otel se executa canalele de aerisire, avand rolul de a usura evacuarea gazelor degajate in timpul turnarii. Daca gazele degajate nu sunt evacuate repede din forma ele pot provoca rebutarea piesei turnate prin aparitia defectelor de tip sufluri. Gazele provin din aerul care se gaseste in cavitate, din metalul lichid, din evaporarea apei aflata in formele crude si din descompunerea sau arderea unor substante si impuritati aflate in amestecul de formare, in miezuri, etc.

Canalele de aerisire patrund in forma pana la distanta de 2o - 30 mm de suprafata modelului. Nu este permisa inteparea modelului cu vergeaua de otel, fiindca i se deterioreaza suprafata de lucru si se creaza posibilitatea scurgerii prin canalele de aerisire a metalului turnat in cavitatea formei.

8. Folosind manerele ramei, se intoarce semiforma interioara cu 180⁰ si se aseaza pe placa de formare curatata de amestec, cu suprafata de separatie in sus. Suprafata de separatie se netezeste si se repara daca este cazul, cu ajutorul troilei si al lantetei.

9. Se asambleaza modelul, centrand partea prevazuta cu capuri peste cealalta parte, aflata in semiforma inferioara si se pudreaza cu pudra de izolatie atat modelul cat si intreaga suprafata de separatie.

10. Se monteaza rama superioara, centrand-o fata de cea inferioara, apoi se aseaza in forma modelele retelei de turnare (piciorul palniei, eventual canalul de distributie) si modelele rasuflatoarelor.

Se recomanda ca reteaua de turnare sa fie astfel amplasata incat alimentatoarele sa aiba o lungime de cca 30 mm si sa conduca metalul in cavitatea formei paralel cu peretele sau nervura piesei. In felul acesta metalul va curge mai lin si va spala mai putin forma. De asemenea, se recomanda ca metalul sa fie introdus in portiunea in care piesa are pereti subtiri si racirea ei este interzisa. Procedand in acest mod piesa se va raci mai uniform, micsorandu-se tensiunile interne, deformatiile si retasurile.

Modelele rasuflatoarelor se asambleaza in portiunile cele mai inalte ale piesei. Pentru piese simple pot fi asezate direct pe suprafata de separatie.

11. Se introduce si se indeasa amestecul de model si amestecul de umplere, procedand in acelasi fel ca si la semiforma inferioara. Modelele piciorului palniei de turnare si rasuflatoarele vor fi mentinute in pozitia verticala.

12. Se indeparteaza surplusul de material si se executa canalele de aerisire.

13. Cu ajutorul lantetei se taie palnia de turnare cu cupa respectiva si palniile rasuflatoarelor, apoi se extrag din forma modelele piciorului palniei si rasuflatoarelor. Suprafata interioara a palniei de turnare va fi bine netezita, racordand colturile, pentru ca metalul turnat sa nu spele amestecul de formare, antrenandu-l inspre cavitatea formei.

14. Se deschide cu atentie forma asezand alaturi ambele semiforme cu suprafata de separatie in sus, pe placa curatata in prealabil. De pe semiforma inferioara se indeparteaza (prin suflare) amestecul de formare cazut prin piciorul palniei de turnare.

Semiforma superioara a copiat intocmai suprafata de separatie a semiformei inferioare (reprezentand de fapt negativul ei) si etanseaza perfect forma in aceasta suprafata. Nu este permis ca, in aceasta faza, sa se execute netezirea suprafetelor de separatie, fiindca se creaza un spatiu intre cele doua semiforme. Datorita acestui spatiu, metalul lichid poate curge in afara, sau se obtin piese cu bavura exagerat de mare.

15. In semiforma inferioara se executa alimentatoarele, taind si netezind amestecul de formare cu ajutorul lantetei. Se uneste astfel canalul de distributie (sau piciorul palniei de turnare) cu cavitatea formei, obtinandu-se si sectiunea corespunzatoare a portiunilor de atac. Daca rasuflatoarea este plasata in suprafata de separatie, piciorul ei se uneste cu cavitatea formei printr-un canal similar cu alimentatorul. Operatiunile mentionate se executa numai in semiforma inferioara.

16. Operatia de demulare, care urmeaza, trebuie sa fie executata cu deosebita grija. La inceput se umezeste cu pensula amestecul de formare din vecinatatea modelului apoi, folosind ciocanul de lemn, se introduce carligul de demulare in orificiul corespunzator al jumatatii de model. Se bate usor carligul in plan orizontal, dupa mai multe directii, largind astfel putin cavitatea formei si detasand amestecul de formare de model. In sfarsit, modelul se scoate cu mana din forma, ridicandu-l atent cu carligul de demulare. Similar se procedeaza pentru partile de model din cele doua semiforme.

Eventualele mici reparatii si extragerea amestecului cazut in cavitatea formei se vor executa cu uneltele de formare din trusa.

17. Pana in prezent au fost executate complet cele doua semiforme. Urmeaza operatia de asamblare a formei, care consta in centrarea semiformei superioare peste cea inferioara. Este necesar sa se verifice ca montarea sa se faca corect, cu cele doua cavitati una peste alta si nu rotite cu 180⁰ Ia plan orizontal.

Semiforma superioara se rabate aparte si apoi se aduce peste cealalta. In felul acesta, bucatile de amestec care se desprind din ea, cad pe sol si nu deterioreaza semiforma inferioara.

Daca este cazul, inainte de asamblare se pudreaza forma cu pudra refractara si se monteaza miezurile.

In vederea turnarii, formele asamblate se aliniaza pe patul de turnare si se balasteaza cu greutati.

18. La incheierea lucrului, se curata si se pun la loc planseta, modelul si uneltele folosite.

Amestecul de formare imprastiat se reintroduce in gramada.

1. FLUXUL TEHNOLOGIC DE FABRICARE

PRIN TURNARE A REPERULUI

,,PALETA DIRECTOARE

In urma efectuarii studiului practic, in turnatoria de otel Kvaerner ­IMGB din Bucuresti am concluzionat ca etapele principale ale fluxului tehnologic de fabricare prin turnare a reperului "Paleta directoare" sunt:

1) Studiul documentatiei tehnice care apartine de reperul "Paleta directoare";

2) Intocmirea documentatiei tehnologice de turnare;

3) Executia garniturii de model;

4) Pregatirea locului de munca si inceperea operatiei tehnologice de

formare;

5) Verificarea si repararea semiformelor de turnare;

6) Vopsirea semiformelor cu vopsea refractara;

7) Asamblarea semiformelor;

8) Transportul si asezarea formei in zona de turnare, pe ,,patul" de turnare

9) Asigurarea si ingreunarea formei;

10) Elaborarea ("topirea") marcii de otel necesara reperului "Paleta

directoare";

11) Turnarea otelului lichid in forma de turnare;

12) Racirea in forma a piesei turnate;

13) Dezbaterea (scoaterea) piesei turnate din forma de turnare;

14)Taierea (detasarea de piesa turnata a maselotelor si

retelei de turnare;

15) Tratamentul termic al piesei turnate;

16) Curatirea finala a piesei turnate;

17) Verificari de laborator;

18) Prelucrari mecanice de ebosare

19) Controlul nedistructiv (CND) al piesei turnate (si ebosata);

20) Excavarea eventualelor defecte depistate la operatia de CND;

21) Remanierea prin sudare a defectelor de turnare;

22) Tratamentul termic de detensionare a piesei turnate si remaniata;

23) Prelucrari mecanice finale (sau finisare);

24) Livrarea piesei la beneficiar.

In continuare voi face scurte precizari asupra fiecarei operatii principale a fluxului tehnologic de turnare:

1) Documentatia tehnica se compune din:

-desen de executie;

-conditii tehnice (caiet de sarcini);

-standarde tehnice - in cazul de fata - ASTM/'98;

-planul de inspectii, verificari si control;

-proceduri de lucru interne.

Toate aceste documente sunt studiate cu atentie de catre inginerul tehnolog inainte de a incepe proiectarea tehnologica.

2) In urma studiului tehnic, tehnologul stabileste:

- Ce fel de turnare va fi - in cazul acestui reper este ,,serie";

- tipul de formare - in cazul acestui reper este ,,formare in miezuri"

- stabileste contractia otelului in functie de compozitia chimica a acestuia si de geometria piesei - in cazul nostru - 1,5%;

- planul de separatie al modelului;

- pozitia piesei in timpul turnarii;

- stabileste adausele de prelucrare si tehnologice;

- calculeaza maselotele si locul lor de amplasare;

- calculeaza reteaua de turnare;

- proiecteaza desenele: - de model, - tehnologic de turnare ,- de piesa brut turnata;

- proiecteaza sabloanele de control al modelului si formelor. In cazul de fata s-au proiectat si doua ,,rame - gratar";

- stabileste itinerariul tehnologic si punctele de control. La intocmirea tehnologiei, tehnologul s-a folosit de un calculator personal performant, de un progam de calcul al maselotarii, de doua programe de desenare pe calculator, Autocad si Proengineer. Rezultatul este o tehnologie performanta asistata de calculator.

3) Modelul s-a executat din lemn de tei uscat, din doua jumatati amplasate pe doua placi port-model metalice, conform desenului de model;

4) Se aduc in atelierul ,,formare": garnitura de model, ramele gratar, sculele de formare. Pe placa de model se aseaza rama-gratar si totul se strange intr-un cadru din placi de lemn (peretii laterali ai cutiei de miez). Se umple aceasta ,,cutie"cu amestec de formare; mai intai cu amestec de model pe baza de nisip de cromit, stratul avind o grosime de circa 50 mm si apoi se umple cutia cu amestec de umplutura, acesta fiind pe baza de nisip cuartos.

Amestecul de formare se compune din nisip cuartos sau cromitic, liant fenolit si pentru intarire un acid de tip benzen-sulfonic. Acest amestec este autointaritor. Prepararea amestecului se face intr-un minimix performant dirijat de un calculator propriu. Reteta amestecului este sigura si constanta.

Dupa intarire, se extrage modelul din semiforma (in cazul nostru practic un miez) - operatia aceasta numindu-se demulare. Se procedeaza identic cu cea de-a doua cutie de miez (a doua jumatate de model) numai ca aici amplasam (construim) reteaua de turnare, compusa din tubulatura ceramica; In ambele semiforme se imbraca modelele maselotelor cu caramizi termoizolante. Acestea vor constitui captuseala termoizolanta a maselotelor;

5) Se poate intampla ca la demulare sa se rupa mici bucati din forma sau ca in anumite zone amestecul sa nu fie indesat suficient. Aceste zone de forma se repara cu amestec de formare proaspat sau se lipesc bucatile intregi cu clei de turnatorie si se fixeaza cu cuie. Aceasta operatie se numeste repararea formei.

6) Formele si miezurile se vopsesc cu o vopsea speciala de turnatorie compusa dintr-o componenta refractara cu granulatie fina, de obicei faina de zirconiu, un solvent - in cazul nostru alcool si diverse adaosuri pentru stabilitatea suspensiei, pentru aderenta la forma, etc.

Stratul de vopsea are rolul de a proteja suprafata formei de socul termic datorat temperaturii otelului lichid (1580⁰C) si deci de a impiedica formarea aderentelor termice pe piesa turnata. Tot vopseaua, datorita finetii ei nu lasa sa patrunda in otel gazele rezultate din arderea liantului amestecului de formare, gaze ce ar genera in piesa turnata mici goluri numite sufluri, defecte ce ar genera remanieri costisitoare sau chiar rebutarea acesteia;

7) Se monteaza ,unul peste altul, cele doua miezuri cu ajutorul ghidajelor special amplasate in cele doua miezuri. Acest ansamblu constituie acum forma de turnare.

8) Forma se transporta (fara socuri mecanice) in zona de turnare a formelor si se aseaza pe un loc drept acoperit cu un strat de amestec proaspat de formare ce are rolul de a prelua denivelarile terenului si de a asigura forma impotriva posibilelor scurgeri de otel pe la partea inferioara.

9) Formele se asigura impotriva presiunii metatostatice (care ar putea salta semiforma superioara, in cazul de fata ar putea desface cele doua miezuri) prin asezarea de greutati, corect calculate, pe semiforma superioara. In cazul nostru asigurarea s-a facut prin solidarizarea celor doua semiforme (miezuri) prin sudarea ramelor--gratar intre ele.

10) Elaborarea otelului s-a facut in cuptorul cu inductie cu capacitatea de

6,3 tone. Incarcatura metalica, regimul termic de topire, alierea cu feroaliaje, corectiile la compozitia chimica, temperatura de evacuare din cuptor sunt stabilite de tehnologut otelar si concretizate in tehnologia de elaborare si fisa sarjei. Otelul se evacueaza din cuptor numai dupa ce analiza chimica rapida confirma incadrarea in compozitia chimica tehnologica.

11) Evacuarea otelului lichid din cuptorul cu inductie in oala de turnare se face prin basculare hidraulica a acestuia. Oala de turnare are capacitatea de 6,5 tone. In prealabil zidaria refractara a oalei a fost reparata sau refacuta integral si uscata. Inainte de turnare, oala se preincalzeste la cel putin 700⁰C.

Se ia temperatura otelului din oala de turnare cu termocuplul de imersie, daca temperatura este mai mare de 1580+10 ⁰C se asteapta pana ce temperatura scade pana la valoarea de 1580+10⁰C. Oala este prevazuta cu un orificiu de evacuare de 70 mm, diametru impus de tehnologia de turnare, in cadrul calculului retelei de turnare. Se aduce oala cu podul rulant deasupra formei, se centreza oala asa incat orificiul de evacuare sa fie pe centrul pilniei de turnare si cit mai aproape de aceasta. Se comanda deschiderea orificiului de evacuare. Otelul se scurge in cavitatea formei umpland-o. Se indeparteaza oala de deasupra formei si se presara praf izolant (ISOTOP-A) pe suprafata maselotelor.

12) Piesa se lasa sa se raceasca in forma pana la o temperatura calculata de tehnolog, in cazul de fata <500⁰C. Aceasta temperatura fereste piesa de posibile crapaturi la cald, dar permite inceperea operatiei de taiere a retelei de turnare si a maselotelor.

13) Se prinde forma cu caluri de hotel si cu podul rulant se duce in zona de dezbatere. Prin scuturare usoara se desprinde piesa bruta din forma de turnare si se duce in atelierul de curatire a piesebor.

14) Piesa find deja la o temperatura cuprinsa intre 300 si 500⁰C , se incepe taierea retelei de turnare si a maselotebor cu flacara oxi-gaz imbogatita cu pulbere metalica. Daca temperatura piesei scade intre timp sub 300⁰C, piesa se introduce intr-un cuptor de tratament termic, pentru ridicare temperaturii peste 300⁰C si apoi se reia procesul de taiere.

15) Acum piesa se introduce in cuptorul de tratament termic unde se trateaza termic dupa o diagrama stabilita de tehnologul tratamentist in tehnologia sa, functie de calitatea otelului si de grosimea de perete a piesei turnate. Aceasta piesa are un tratament termic de normalizare si revenire. Tratamentul termic are rolul de a imbunatati proprietatile mecanice ale otelului turnat, prin modificarea structurii metalice. De asemenea tratamentul termic omogenizeaza structura metalica si elimina tensiunile termice induse in piesa de catre contractia de solidificare a otelului turnat.

16) Piesa racita dupa tratamentul termic se duce in atelierul de curatire a pieselor brut turnate. Aici piesa se curata de bavuri, de tunderul (arsura) de la tratamentut termic si de orice alte surplusuri metalice. Curatirea se face cu daltile de craituire actionate de pistoale pneumatice, prin taiere electrica arc­-aer si prin sablare cu nisip sau cu alice metalice.

17) La curatire se detaseaza probele brute de pe piesa turnata si se trimit la laboratorul de incercari mecanice. Aici, din probele brute se prelucreaza mecanic epruvete pentru incercarile mecanice de tractiune si de rezilienta.

Se executa o incercare la tractiune si 3 reziliente. Din span special prelevat prin gatuirea probei brute, se face analiza chimica finala pe cale umeda. Daca incercarile de laborator sunt bune, piesa se promoveaza la ebos. Daca insa una din incercani nu este buna, se reiau incercarile pe un alt lot de epruvete. In cazul in care valorile sint tot nesatisfacatoare, se reia tratamentul termic. Daca nici acest al doilea tratament nu conduce la rezultatele dorite piesa se rebuteaza. Incercarea la duritate se executa direct pe piesa.

18) In cadrul acestei sectii, piesa se traseaza, se contoleaza dimensional se prelucreaza mecanic prin aschiere. Dupa aceasta operatie, piesa ramine

cu un adaos de prelucrare finala de 5mm in cazul paletei directoare. Acest adaos se lasa pentru a permite efectuarea operatiilor de CND, remanierea

defectelor de turnare si detensionarea piesei dupa remaniere, fara a pune in pericol cotele dimensionale finale ale piesei, datorita unor deformatii termice.

19) Piesa revine in turnatorie pentru efectuarea controalelor nedistructive impuse de documentatia tehnica.

Pentru a fi posibila aceasta operatie, suprafata piesei turnata si ebosata trebuie adusa la o rugozitate corespunzatoare aceasta facindu-se prin polizare cu discuri abrazive corespunzatoare. Paleta directoare se controleza cu lichide penetrante pentru depistarea defectelor de suprafata si cu ultrasunete pentru depistarea defectelor interne. Zonele cu defecte se marcheaza cu vopsea.

20) Se elimina defectele prin polizare cu discuri abrazive sau cu freze metalice sau din piatra abraziva. Daca defectul este mai mare acesta se poate elimina electric cu arc-aer urmat de polizare. Se controleaza CND excavatiile, pentru a ne asigura ca am eliminat complet defectele. Se intocmeste harta de defecte.

21) Remanierea defectelor se face pnin procedeul de sudare cu arc electric. Electrozii de sudura, temperatura de preincalzire a piesei, etc. se stabilesc de catre tehnologul sudor. Paleta directoare se sudeaza cu electrozi Böhler Fox CN 13-4. Dupa flnalizarea remanierii, se polizeaza sudurile in vederea controlului nedistructiv al acestora, asa incit sa fim siguri ca nu avem defecte in sudura.

22) Dupa remaniere, piesa se introduce in cuptorul de tratament pentru detensionare, stiut find ca sudura introduce tensiuni termice in piesa remaniata. Temperatura si viteza de incalzire sau racire, timpul de mentinere au fost deja stabilite in tehnologia de tratament termic.

23) Piesa se trimite in sectia de prelucrari mecanice, unde piesa se aduce la cotele din desenul de piesa finita. Se masoara si se intocmeste fisa de masuratori finala.

24) Piesa finita se ambaleaza conform cerintelor contractuale. Se intocmesc documentele de calitate cc insotesc piesa: certificatul de calitate si garantie insotit de buletinele de incercari mecanice, buletinele de control nedistructiv, fisa de masuratori.

Paleta Directoare

1) UTILIZARE - acest reper face parte din ansamblul ROTOR hidroe­nergetic.

2) OBTINERE - in acest caz , ne propunem sa realizam reperul Paleta Directoare, prin procedeul de turnare clasica (in amestec de formare).

3) STAREA de utilizare - aceasta piesa o vom obtine pnin turnare, cu adause de prelucrare, adause ce vor fi indepartate si deci piesa va fi adusa in cotele de utilizare (conform desenului de pisa finita) prin procedee de prelucrare mecanica prin aschiere (strunjire si frezare in principal).

4) MATERIAL - piesa se toarna din otel inalt aliat, ASTM A743 grad CA6NM, norma americana, insusita si omologata in Kvaerner-IMGB.

Acest otel are urmatoarele caracteristici:

a) Compozitie chimica:

b) Incercari mecanice, obtinute dupa tratamentul termic de:

Normalizare+ Revenire +Detensionare(post-sudare)

b) Proprietati tehnologice:

Topire = 1476⁰C Contractia liniara = 2%
Turnare = 1580±5⁰C Fluiditatea = medie
Contractie volumica = 6,18% Dens.lichid = 7,23 kg/dm.c.

FI{A {ARJEI

Elaborarea in cuptorul cu inductie a marcii de otel
ASTM - A743 grad CA6NM

a) AGREGAT de topire: cuptor electric cu inductie cu capacitatea de 6,3 t;

b)Se vor turna doua palete dintr-o sarja;

Greutate lichid =6000 kg;

c) Incarcatura metalica: tinind cont de compozitiile chimice ale materialelor componente si de arderile elementelor chimice in timpul elaborarii, rezulta urmatorul bilant de materiale al incarcaturii metalice:

- Fier ARMCO = 4600 kg;

- Mn metalic = 26kg;

- FeSi 75 = 40kg;

- FeCr afinat (C=0. 03%) = 1200kg;

- Ni metalic = 270kg;

- FeMo = 40kg;

Adaosuri de dezoxidare si modificare:

-SiCa (0.250kg/t) = 2kg;

-Al (0.Skg/t) = 4kg.

Temperatura de evacuare din cuptor: 1590 - 1595⁰C.

2. Protectia mediului si ecologia in turnatorii

Particularitatile microclimatului in Turnatoria de otel Kvaemer-IMGB.
Metode de analiza a factorilor poluanti si posibilitati de monitorizare.

Turnatoria Kvaemer-IMGB, a fost proiectata pentru o productie de 20.000 t/an piese brut turnate. Aceasta productie a fost atinsa si depasita frecvent, inainte de 1989, dar cu costuri de productie depasite, costuri suportate de stat si cu o poluare foarte mare a mediului inconjurator desi, turnatoria fusese proiectata si construita cu sisteme de captare si stocare a agentilor poluanti. Aceste instalatii nu si-­au atins niciodata scopul din cauza executiei lor in sine.

Dupa 1989 si pina in 1997, aceasta turnatorie a cunoscut cea mai drastica scadere a productiei aproape de zero tone pe an. Dupa privatizarea din 1997, in urma investitiilor facute de noul proprietar, productia de piese turnate a crescut an de an, productia find orientata cu precadere spre utilaj energetic in principal (rotori Pelton, palete Francis, palete Kaplan, palete Directoare, plafoane si centuri de rotori Francis) . Productia uniformizindu­-se, s-au putut controla mai usor si cu eficienta costurile de productie.

Restingerea gamei de piese turnate a mai avut ca efect benefic si un mai bun control al factorilor poluanti.

Turnatoria este in principiu o hala continua (fara pereti despartitori intre compartimente), cu spatii alocate activitatilor din fluxul tehnologic, intr-o ordine Iogica, de asa natura incat sa asigure un flux continuu (fara strangu­lari) al piesei turnate. Aceste sectoare (ateliere) de activitate sint:

sectorul formare-turnare,

sectorul dezbatere forme- pregatire rame si regenerare nisipuri,

sectorul curatire si tratamente termice,

sectorul remaniere piese turnate prin sudare.

Fiecare din aceste sectoare foloseste materiale tehnologice specifice si deci produce fiecare agenti poluanti specifici. Voi enumera in continuare, agentii poluanti in ordinea sectoarelor de activitate din fluxul tehnologic:

a) Atelierul formare: are ca subsectoare proprii activitatile de uscare nisipuri, preparare amestecuri, formare propriu-zisa, vopsire forme si miezuri, turnare.

Materialele folosite in acest sector sunt nisip (silicios si cromitic), ciment (pentru obtinerea unor modele permanente sau a unor suporti port­model), fenolit (rasina fenolica), intaritor (acid benzen-sulfonic), vopsea refractara pe baza de faina dec zirconiu, alcool metilic (solvent pentru vop­sea), snururi de etansare forme si miezuri, caramizi izolante tenmic (pentru maselote), tubulatura ceramica pentru retelele de tumare.

Noxele principale din acest atelier constau:

1) gazele rezultate in urma reactiei chimice dintre rasina fenolica si acidul benzen-sulfonic;

2) gazele rezultate in urma uscanii vopselei refractare prin anderea alcoolului din aceasta;

3) amestecul de gaze, fum si oxizi de fier rezultat in timpul turnarii otelului lichid in forme.

b) In sectorul dezbatere forme si regenerare nisip - agentii poluanti constau in amestecul de pulbere (de nisip si cromit) fierbinte si gazele de ardere a liantului ce se imprastie in atmosfera halei si a mediului inconjurator.

c) In sectorul curatire, se folosesc urmatoarele materiale ce produc substante poluante in urma procesului de taiere oxi-gaz a maselotelor si rete­lelor, a polizarii si craituirii pieselor brut turnate: gaz metan, pulbere de oxizi de fier, nisip pentru sablaj , discuri si pietre abrazive , etc.

Cel mai mare poluant din acest sector este amestecul de gaze arse , fum si oxizi de fier, rezultat la taierea maselotelor si retelelor de turnane, la debavurarea piesei prin arc-aer. Aici mai intilnim doi poluanti solizi, pulberea si aschiile de oxizi de fiee (tunderul de tratament termic) si nisipul ramas pe piesa de la dezbaterea piesei din forma de tunare. Acesti din urma poluanti se indeparteaza de pe piesa brut turnata prin craituire si polizare.

d) In sectorul remaniere intalnim ca agenti poluanti pilitura (pulberea) de fier rezultata din polizarea pieselor in vederea controalelor nedistructive si excavarilor defectelor, fum, gaze si stropi metalici rezultati la excavarile defectelor prin metoda arc-aer, lichide penetrante, pulberi magnetice, developanti, degresanti, ce se scurg in solul turnatoriei in urma controalelor nedistructive: LP, PM, US.

Poluarea in turnatorii. Cadru general.

Ecologia reprezinta stiinta care se ocupa cu studiul interactiunii dintre organisme si modul lor de viata, fiind indisolubil legata de notiuni ca poluare, ergonomie, microclimat.

Astfel, prin poluare se intelege totalitatea factorilor care influenteaza in sens negativ echilibrul ecologic si au consecinte nefaste pentru om. Poluarea artificiala, rezultata in urma activitatii umane, a devenit o problemä acuta mai ales in ultima perioadä, ca urmare a dezvoltarii intense a industriei si ca urmare a studiilor, din ce in ce mai numeroase, care atesta faptul ca poluarea conduce Ia o degradare rapida a mediului inconjurator. {i, pentru ca asa cum se spune "doza face otrava", o serie de substante sau factori considerati pana nu demult lipsiti de nocivitate, au devenit in momentul de fata (datorita concentratiei sau intensitatii foarte mari) factori poluanti. De exemplu, sunetele, care constituie sub forma de muzica au un efect linistitor sau stimulator, in anumite conditii pot deveni foarte daunaätoare pentru sanatatea organismului uman.

Ergonomia reprezinta o stiinta interdisciplinara care analizeaza relatiile dintre om, masina si mediul de munca, in scopul identificarii cailor de imbunatatire a metodelor, mijloacelor si ambiantei muncii in concordantä cu posibilitätile reale ale omului. In sistemul om-masina-mediu, omul are rolul cel mai activ si evident cel mai important, deoarece indeplineste functiile de prelucrare a informatiilor si de Iuare deciziilor.

Omul se afla insa sub influenta unui numar mare de factori care pot duce Ia scaderea preciziei si rapiditatii interventiilor sale. Omul dispune de o capacitate limitata de pastrare si transmitere a informatiilor, performantele sale oscileaza in timp, prezinta o precizie si o forta redusa, nu poate lucra mult timp fara intrerupere, oboseste repede, atentia sa poate fi destul de usor distrasa, este afectat de factori de perturbare psihologici, are nevoie de anumite conditii de iluminare, temperatura, umiditate etc.

Avand in vedere complexitatea naturii omului este necesara studierea posibilitatilor de adaptare a caracteristicilor informatiei Ia capacitatea de perceptie umana; organizarea unui regim rational de munca; formarea deprinderilor in concordanta cu sarcinile care trebuie indeplinite.

In consecinta, ergonomia ("ergon"=munca, "nomos"=descriere) trebuie sa apeleze Ia numeroase notiuni si principii ale stiinteIor: tehnice, economice, psihologice, fiziologice, sociologice, biologice s.a.

Prin microclimat se intelege totalitatea factorilor fizici care creeaza ambianta Ia locul de munca: puritatea aerului, viteza de deplasare a acestuia, temperatura, umiditatea, gradul de iluminare, nivelul de zgomote si vibratii.

Conditii specifice de muncä in turnätorii

Specificul muncii in turnatorii face ca munca in aceste unitati sa fie considerata ca fiind grea.

Pierdenile de caldura de catre organism (care reprezinta un indicator aI dificultatii muncii) pentru diferite operatii care se desfasoara in turnatorii sunt:

. prepararea si transportul amestecurilor de formare 2300Kcal/schimb

. formarea manuala 1400. . . .1800 Kcal/schimb

. miezuire 1500. 1900 Kcal/schimb

. deservirea cuptorului 1600.. . .2200 Kcal/schimb

. turnarea aliajului 1700 .2300 KcaI/schimb

. curatirea pieselor turnate 2000 .2300 KcaI/schimb

De mentionat ca se considera conditii de munca grele cele in care pierdenile de caldura ale organismului uman depasesc 1500 2000 KcaI/schimb.

Clasificarea activitatilor in functie de

degajarea de caldura (ca rezultat al activitatii fizice)

Deoarece munca fzica bruta presupune solicitarea sistemului muscular, care difera in functie de sex si varsta, se impun o serie de norme care sa stabileasca nivelul maxim de efort pe care poate sa-l faca organismul uman, fara ca sanatatea acestuia sa fie afectata.

Masa maxima admisa a fi

Ridicata si transportata in procesul muncii

Factori nocivi in turnatorii

Pe langa faptul ca executa o munca fizica grea muncitorii din turnatorii lucreaza in conditii specifice caracterizate prin:

.periculozitate sporita privind accidentarea, avand in vedere greutatea mare a pieselor si SDV-urilor, temperatura ridicata a pieselor si utilajelor, s.a.,

.temperatura ridicata, atat a produselor cit si a spatiului inchis in care se actioneaza;

.solicitare intensa, psihica si fizica

.prezenta noxelor, sub forma de praf, fum si degajari de gaze toxice;

.conditii de inconfort fizic si psihic:

. diferente mari de temperatura;

.curenti de aer;

.zgomot si vibratii;

.iluminare neuniformä.

Microclimatul, in turnatorii, este dificil de controlat deoarece in prezent se folosesc peste 100 de tehnologii de executie a formelor si miezurilor, peste 40 de tipuri de lianti, zeci de tipuri de vopsele etc.

Sursele principale de praf si gaze nocive le reprezinta agregatele de elaborare, utilajele pentru prepararea si transportul amestecurilor, masinile de miezuire, dezbatatoarele si instalatiile folosite pentru curatirea pieselor.

La producerea unei tone de piese turnate se degaja circa 1600 m³ de gaze nocive.

In anexa I se prezintä concentratiile maxime de substante toxice admise in zonele de lucru, iar in anexa 2 concentratiile maxime de pulberi admise.

Noxele admise sunt de multe ori depasite in turnatorii.

In ceea ce priveste temperatura mediului ambiant, aceasta depaseste frecvent 40⁰C iar temperatura suprafetei unor utilaje (cuptoare, hote) este mai mare de 55⁰C.

Nivelul de zgomot admis (de 85 - 90 db) este deasemenea depasit in mod curent, sursele principale de zgomote find cuptoarele electrice cu arc, masinile de formare pnin scuturare si dispozitivele manuale pneumatice de curatire (daalti pneumatice).

Pe plan intern si international exista preocupari permanente pentru protectia muncii, imbunatatirea conditiilor de munca si protectia mediului inconjurator. In Elvetia, cheltuielile pentru igiena muncii in turnatorii reprezinta 40% din totalul de cheltuieli, iar in SUA si alte tari dezvoltate acestea ating valori de 3035% din total, ceea ce reprezinta circa 15% din costul piesei turnate.

Protectia impotriva degajarilor de gaze necesita investitii suplimentare de aproximativ 20.000 dolari pentru 1 tona capacitate de cuptor cu arc (si 10% din cheltuielile de intretinere);

In afara masurilor care se iau privind captarea noxelor, ventilarea halelor, reducerea nivelului de zgomot s.a in prezent se pune tot mai mult problema introducerii unor noi tehnologii, cu un grad avansat de mecanizare si automatizare, care sa fie mai putin poluante. In acest mod se realizeaza atat o imbunatatire a conditiilor de munca din turnätorii, cat si o protectie a mediului inconjurator.

Boli profesionale specifice muncii din turnätorii

In absenta luarii unor masuri adecvate pentru protectia muncii in turnatorii, Iucratorii din aceste unitati productive sunt expusi urmatoarelor boli profesionale:

1. Pneumoconioze (fibroze pulmonare: silicoza, azbestoza, aluminoza, silicoantracoza, silicosideroza s.a., simple sau asociate cu tuberculoza).

cauze: Pulberi de bioxid de siliciu, silicati, azbest, praf de carbune etc.

Silicoza, boala profesionala cel mai frecvent intalnita Ia muncitorii din turnatorii, este provocata de inhalarea indelungata a pulberilor cu un continut ridicat de bioxid de siliciu liber (nisip cuartos rezultat din amestecul de formare in etapele de preparare, dezbatere si curätire sau bioxid de siliciu emis Ia elaborarea aliajelor).

Sub actiunea particulelor de praf cu un continut ridicat de Si0₂ in plamani se forrneaza tesuturi rigide fibroase (noduli silicotici). Acestia apar in jurul celor mai mici ramificatii ale bronhiilor, precum si in jurul vaselor de sange care iriga din abundenta plamanii. Ca urmare, portiuni mari din plamani ies din functiune ducand in final Ia invaliditate, boala neavand - pana in prezent - tratament.

In cazul expunerii Ia concentratii mari de praf cu un continut mai mare de 70% bioxid de siliciu, boala poate sä aparä in 4 - 5 ani (silicoza cu evolutie rapidä) si poate duce Ia deces in cativa ani.

Intoxicatii (acute, subacute, si cronice)

Cauze: Substante cu actiune toxica utilizate Ia formare, miezuire, executarea formelor coji sau substante folosite Ia tratamentele termochimice.

Intoxicatia cu monoxid (oxid) de carbon este cea mai frecventa si poate sa apara datorita emisiilor de la cubilouni si a celor din formele in care s-a turnat aliaj. Monoxidul de carbon apare si in operatiile de remaniere prin sudare.

Intoxicatia se manifestä pnin dureni de cap permanente, ameteli, palpitatii, dificultate de concentrare.

Concentratia rnedie de oxid de carbon care se admite in mediul de lucru de catre NRPM in vigoane este de 30 mg/m³, iar cea maxima este de 50 mg/m³.

In cazul unor concentratii de 100 mg/m³ apar simptorne de intoxicatie (dureri de cap, greturi etc.), iar la concentratii de 2000. . .3000 mg/m³ se produce in cateva minute intoxicatia gravä, mariifestata prin lesin si urmata uneori de deces.

0 atentie deosebita trebuie avuta in ceea ce priveste atmosfera Ia nivelul cabinelor podurilor rulante unde pot sa apara usor concentratii de oxid de carbon de 70 100mg/m³.

3. Imbolnaviri respiratorii acute

Cauze: Inhalarea de substante volatile folosite in procesul de productie scapate din instalatiile de captare (amoniac, silicat de etil, hexarnetilentetramina, acizi, vapori de saruri s.a.).

4. Imbolnaviri respiratorii cronice

Cauze: Substante toxice iritante emanate in atmosfera locului de munca (dioxid de sulf, clor, oxizi de azot s.a.)

Astm bronsic. rinite vasomotorii

Cauze: Substante chimice anorganice si organice cu propietati alergizante.

6. Tumori maligne ale pielii si leziuni precanceroase (hipercheratoze, papiloane etc.)

Cauze: Contact indelungat cu produse de distilare ale huilei, petrolului si sisturiIor bituminoase, lianti pentru miezuri si forme, vopsele refractare s.a.

7. Cancer pulmonar si aI cailor respiratorii, ca si al mucoasei sinusurilor paranazale

Cauze: Inhalarea gazelor si pulberilor radioactive, inhalarea vaporilor si pulbenilor de compusi cancerigeni ai cromului, nichelului si gudroanelor de huila.

8. Nevroze de coordonare

Cauze: Miscani numeroase si frecvent repetate. Incordarea sistematica a muschilor si ligamentelor, presiune frcventa pe tendoane.

Artroze cronice, periartrite, stiloidide, necroze aseptice, osteocondilite, bursite, epicondilite

Cauze: Presiune sistematica in regiunea articulatiilor, supraincordarea si traumatizarea Ior, munca indelungata Ia temperatuna scäzuta si atmosfera umeda.

10. Boala de vibratii (angionevroza, modificari osteoarticulare)

Cauze: Vibratii si trepidatii produse de scule percutoare (Ia stampare, curatire, dezbatere etc.)

11. Varice ale mernbrelor inferioare. Tulburari trofice si procese inflamatorii (tromboflebite)

Cauze: Pozitie ortostatica indelungata Ia miezuire. formare, montare miezuri, curätire, polizare miscari ample sub efort ale membrelor superioare.

12. Dermite acute si cronice, ulceratii, melanodermii si leucodermii:

Cauze: Contact prelungit cu substante chimice iritante: lacuri, vopsele, solventi, Iianti, uleiuri minerale, hidrocarburi clorate, compusi de crom, acizi, baze, rasini formaldehidice, s. a.

13 . Hipoacuzie si surditate de perceptie

Cauze: Actiunea prelungita a zgomotului cu intensitate mare.

14. Cataracte

Cauze: Actiunea indelungata a unor substante ca: trinitrotoluen, dinitrofenol, ortosilicat de etil, s.a.

15. Conjunctivite si keratoconjunctivite

Cauze: Substante toxice iritante si pulberi alergice

Riscuri de producere a accidentelor

Cauzele care pot conduce Ia accidente de munca sunt legate de o serie de factori tehnici si factori umani. In urma unor date statistice obtinute in ultimii ani, accidentele de munca din turnatorii reprezintä circa 14% din accidentele produse in ramura constructoare de masini si sunt specifice diferitelor procese, operatii sau faze tehnologice dupa cum urmeazä:

a) Prepararea amestecurilor de formare si de miez

Factori de risc: emanatii de gaze, organe de masini aflate in miscare, fara protectie, posibilitati de electrocutare.

b) Formane, miezuire

Factori de risc: pericol de explozie Ia sistemele de impuscare cu aer comprimat, organe de masini in miscare, emanatii de gaze si praf

c) Elaborare

Factori de risc: temperatura ridicata, pericol de explozie ca urmare a incarcaturilor metalice cu un continut ridicat de apa sau substante explozive, pericol de perforare, posibilitati de electrocutare, gaze nocive.

d) Turnare

Factori de risc: stropi de aliaj lichid, pericol de perforare a oalelor de turnar, pericol de explozie ale formelor, desprinderea oalelor de turnare din dispozitivele de suspendare, transport si basculare, elemente in miscare ale dispozitivelor si masinilor de turnare.

e) Dezbatere, curatire, remaniere

Factori de risc: posibilitati de producere a arsunilor cu flacara oxiacetilenica, oxi-gaz. arc-aer, posibilitati de electrocutare, posibiIitati de spargere a pietrelor de polizor. Miscari ample ale polizoarelor pendulare.

f) Tratamente termice

Factori de risc: emanatii de gaze, temperaturi ridicate (arsuri).

Instalatiile, utilajele si masinile din turnatorii care prezinta un pericol important de accidentare sunt urmatoarele:

A) Prepararea amestecunilor de formare si de miez: uscatoare de nisip, amestecatoare, sfarmatoare de bulgari, instalatii de regenerare.

B) Formare, miezuire: masini de formare si miezuire, demulatoare, Iinii de formare

C) Elaborare: cuptoare cu flacara, cubilouri, cuptoare electrice cu arc si cu inductie

D) Turnare: oale de turnare, dispozitive de manevrat oale, masini de turnare.

E) Dezbatere, curatire, remaniere: gratare de dezbatere, instalatii de curatire si alice, instalatii de hidrosablaj, instalatii de curatire electrochimica, instalatii de sudare.

F) Tratamente termice: cuptoare pentnu tratamente termice.

Accidentele de tipul arsurilor sunt frecvent intalnite in turnatonii si pot fi de natura termica su chimica (anexa5).

O atentie deosebita trebuie acordata pericolului de producere a acidentelor colective cauzate de incendii si explozii. In anexa 6 sunt prezentate exemple de substante chimice care prezinta pericol de aprindere si explozie. precum si materialele care se pot folosi pentru combaterea incendiilor provocate de aceste substante.

In anexa 7 se prezinta o serie de incornpatibilitati tipice intre diferite substante chimiee.

Riscurile de incendii si explozii apar in turnatorii ca urmare a produselor chimice folosite (rasini, intaritori, vopsele etc.)

Riscurile de explozie sunt Ia cuptoarele de elaborare si Ia cele de uscare si tratament terrnic.

Substantele explozive care pot sa apara, de obicei, in turnatorii sunt prezentate in tabel.

Substante explozive

Amestecunile explozive deosebit de periculoase care pot sa apara sunt:

. Oxid de carbon + aer

. Oxid de carbon + hidrogen + aer

. Hidrogen + aer

. Hidrogen + oxid de carbon + aer

Oxidul de carbon rezulta in mod special Ia cubilouri, dar si Ia cuptoarele electrice (in perioada de insuflare cu oxigen)

Hidrogenul rezuIta din disocierea apei (din materialele de incarcare umede) si a hidrocarburilor (care se introduc, de asemenea, odata cu incarcatura)

Pericolul de explozie apare si Ia folosirea de substante organice (rasini sintetice, vopsele s.a.) in sectoarele de formare si de modelarie.

Eliminarea cauzelor de imbolnaviri profesionale si de accidente de munca se realizeaza prin respectarea normelor de protectie stabilite pentru fiecare loc de rnunca in parte.

Poluarea chimicä in turnätorii

Poluarea chimica este o consecinta a emisiilor de gaze si praf ce decurg din majoritatea operatiiIor care se desfasoara in turnatorii (preparare, formare, elaborare, dezbatere, curatire, remaniere, tratament termic). Determinarea concentratiei noxelor, care se bazeaza in majoritatea cazurilor pe metode fizico-chimice de analiza, este importanta deoarece permite stabilirea cantitativa a factorilor de risc si stabilirea masurilor adecvate de combatere a acestora.

Metode pentru deteminarea concentratiei de praf si a concentratiei de bioxid de siliciu liber

Un loc aparte intre componentele prafului din turnatorii iI ocupa bioxidul de siliciu (Si0₂), responsabil de producerea celei mai raspindite boli profesionale: silicoza.

Astfel, normele care Iirniteaza continutul maxim de pulberi (concentratia maxima admisa - CMA) tin cont de concentratia in SiO2 a prafului. Dupa cum urrneaza:

. Pulberi cu un continut de Si0₂ liber cristalin, cuprins intre

1 si 5%.CMA=8mg/m³

Pulberi cu un continut de SiO₂ liber cristalin cuprins intre

6 si 10%CMA=6mg/m³

. Pulberi cu un continut de Si0₂ liber cristalin de peste

50+ %SiO₂

2

10%CMA =     _____________, mg/m³

% SiO₂

In acest din urma caz, de exemplu, pentru un continut aI bioxidului de siliciu Iiber cristalin de 20% in praf rezulta:

50 + 20

2 50+10

CMA = ­­­­­­­­____________ = ____________ = 3 mg/m³

20

Analiza cantitativa si calitativa a prafului se realizeaza prin urmatoarele metode:

			Analiza Coniometric`, din care rezult` cantitatea de praf (concentra]ia) n num`r de particule/m3 aer
			Analiza gradului de dispersie, din c are rezult` m`rimea (dimensiunile ) particulelor de pulbere
			Analiza compozi]iei [i a con]inutului de SiO2 Liber cristalin (con]inutul de SiO2 indic` gradul de agresivitate al pulberilor)

Analiza gradului de dispersie (dispersometria) este importantä avand in vedere faptul ca in alveolele pulmonare patrund particule mai mici de 5mm (cele mai nocive find cele cu dimensiuni mai rnici de 3mm).

Deterrninarile cantitative si calitative efectuate asupra prafului. presupun. de obicei. recoltarea acestuia prin filtrare, recoltare, urmata de: sedimentare, centrifugare, barbotare, precipitare prin impact, precipitare termica sau electrostatica.

Exista si dispozitive de analiza directa a prafului (fara prevelare) care se bazeaza pe masurarea unor proprietati optice ale prafului

Analiza gravimetrica

Analiza gravimetrica a concentratiei de praf se poate realiza prin urmatoarele metode:

a)        Metoda alonjei, care se bazeaza pe trecerea unui volum determinat de aer printr-un filtru montat intr-un tub de sticla (alonja) si pe cantarirea alonjei impreuna cu un filtru inainte si dupa recoltare.

Rezulatele cele mai bune se obtin folosind filtre din vata de sticla.

Concentratiile de praf aflat in suspensie se determina cu expresia:

G = d . 1000, (mg/m3)

V

In care d este diferenta dintre masa finala a alonjei si masa sa initiala (in mg).

V- volumul de aer aspirat (in dm³)

Volumul de aer aspirat este:

V=Qt (3.2)

In care: Q este debitul de aspirare;

t -timpul de necoltare.

Metoda este precisa, dar aplicarea ei necesitä un timp relativ indelungat.

b) Metoda filtrelor nehiogroscopice cu selectarea partiala a particulelor

Elementele componente ale aparatului folosit in cadrul acestei metode constau in:

. Sistemul de aspirare a aerului (aspirator electric, ejector cu aer comprimat etc.);

. Sistem de masurare a volumului de aer aspirat (gazometru);

. Palnie de recoltare (cu selector);

. Filtru de retinere (realizate din microfibre organice, esteri celulozici sau fibre de sticlä);

. Exicator cu CaCI₂ (pentru pastrarea filtrelor)

. Balantä analitica cu precizia de 0.10.05 mg.

In principiu metoda consta in retinerea particulelor de pulberi pe un filtru, dupa o selectare a acestuia intru-un dispozitiv (compus dintr-un set de pläci de aluminiu paralele, cu o distanta bine determinata intre ele). In acest mod se pot determina concentratiile de pulberi cu dimensiunile rnai mici decat o anumita valoare (de exernphu, particule mai mici de 3 prn).

c) Metoda recoltarii in mediu lichid

Metoda consta in aspirarea rapida a aerului cu particule intr-un recipient umplut partial cu lichid. (fig. 3.4)

In urma izbirii de fundul vasului, praful se umezese, iar aerul fara impuritati iese prin tubul situat lateral. Aparatul mai cuprinde un sistem de aspirare si un sistem de masurare a volumului de aer aspirat.

Determinarea cantitatii de praf se face in urma evaporarii lichidului de recoltare.

Metoda permite efectuarea de analize gravimetrice, de dispersie si chimice dar prezinta dezavantajul ca nu se realizeazä o selectie a particulelor cu dimensiuni mai mici de 5mm. De asemenea, in urma impactului, granulele de praf se pot sparge, denaturand rezultatul analizei de dispersie.

d) Metoda tindaloscopicä

La baza acestei rnetode sta fenomenul Tyndal care consta in reflectarea difuza de catre particule a unui fascicul de raze luminoase. Intensitatea luminii difuzate depinde de suprafata particulelor, culoarea, compozitia chimica si greutatea specifica a acestora.

Tindaloscopul cuprinde o camera de praf, o sursa de iluminare, o instalatie fotometrica si un ocular pentru observare.

Metoda tindaloscopica este foarte rapida, insa devine neoperanta Ia concentratii mari de praf si necesita o etalonare, in prealabil, printr-o alta rnetoda gravimetnica. De asemenea. prezenta fumului a picaturilor de apa si ulei si gradul de dispersie pot conduce Ia erori de determinare.

Analiza coniometrica

Analiza coniometricä se refera Ia determinarea cantitätii de particule, exprimate in numär de particule / m³ aer, si se poate realiza prin urmaoarele metode:

a) Metoda numarärii particulelor dintr-un mediu lichid

Metoda constä in prevelarea prafului prin metoda recoltarii in mediu lichid (3. 1. 1. c). dupa care se aspira lichidul omogenizat intre douä lamele paralele (una fiind caroiatä din milimetru in milimetru) distanta dintre ele fiind de 0. 1 mm.

Dupä sedimentare, se numarä particulele de pe 1 mm² (n).

Numärul de particule dintr-un metru cub de lichid va fi: n' =10¹⁰ n.

Numärul de particule dintr-un rnetru cub de aer aspirat se poate calcula cu expresia:

N = n' . V₁ = 10¹⁰ . n V₁ (nr. partic/m³ aer)

V_a V_a

In care:

V₁ este volumul de lichid in care s-a facut recoltarea, in m³

V_a - volumul de aer aspirat, in m³

b) Metoda de analiza prin scintilatie

Principiul metodei consta in faptul ca Ia trecerea printr-o flacara de hidrogen dintr-o camera, fiecare particulä emite un impuls luminos care este ulterior transformat in impuls electric. Numärarea impulsunilor electrice se face cu ajutorul unui dispozitiv electronic.

Deoarece intensitatea impulsului Iuminos (deci si intensitatea impulsului electric) este dependenta de marimea particulei, metoda permite si determinarea dimensiunilor particulelor de praf

Aparatul se poate regla in funtie de compozitia chimica a pulberii (cu ajutorul unui monocromator). Se poate deci face si o analiza cantitativa prin schimbarea Iungimii de unda a monocromatorulmi.

Analiza gradului de dispersie

Determinarea dimensimnilor particulelor de praf este importanta deoarece marimea acestora indica gradul de risc al expunerii Ia pulberi.

Masurarea se face cu ajutorul microscopului, avand ocularul gradat si etalonat. Se masoara 400500 de particule care se grupeaza pe dimensiuni (<1 mm, 13mm, 35mm, 5 10mm) si se determina procentul panticulelor dimensionate. Se obtine in acest mod o coniodispersograma.

Determinarea bioxidului de siliciu liber cristalin

Determinarea SiO₂ se face in scopul stabilirii gradului de agresivitate a pulberii deoarece silicea prezinta potentialul fibrogen cel mai ridicat.

Metodele de analiza calitativa pot fi chirmce sau fizice.

Metodele chimice se bazeaza pe atacul pulberii cu un anumit reactiv care dizolva silicatii, Iasand neatacat bioxidul de siliciu, separat ulterior prin filtrare.

Una dintre aceste metode consta in urmatoarele:

. tratarea probei Iichide prelevate cu acid fosfonic (H₃P0₄ 85%) care Ia fierbere se transforrnä in acid pirofosforic. Scopul acestei operatii este dizolvarea silicatilor oxizilor metalici (acidul pirofosfonic dizolva in proportii neinsemnate cuartul), care se pot indeparta prin filtrare;

. se cantareste precipitatul obtinut si se obtine masa p a acestuia;

. tratarea precipitatului cu acid sulfuric (H₂S0₄) si acid fluohidric (HF) care are capacitatea de a ataca silicea (Si0₂) rezultand tetrafluorura de siliciu. Acidul fluorhidric ataca si silicatii; de aceea a fost necesara indepartarea in prealabil a acestora cu acid pirofosforic;

. indepartarea solutiei prin evaporare si cantarire reziduului (de masa r).

Cantitatea de Si0₂ rezulta din relatia:

Si0₂= p-r . C . 100 (%)

M

In care: M este masa probei prelevate;

C - factor de corectie care tine seama de dizolvarea partialä a silicei si care depinde de märimea particulelor de Si0₂.

Astfel, in cazul unui timp de tratare de 15 minute:

C = 1.02 pentnu particule de 10.. .20 mm;

C = 1.13 pentru particule de 12 mm.

Dintre metodele fizice de determinare a bioxidului de siliciu s-au impus: metoda difractiei razelor X si metoda spectrofotometrica in infrarosu.

Metoda difractiei razelor X este una dintre rnetodele cele mai folosite deoarece necesita cantitati de praf foarte mici si are o precizie cu atat mai mare cu cat pulberile sunt mai fine.

Principiul metodei consta in difractia diferitä a razelor X de catre atomii diverselor substante. Filmul obtinut se interpreteaza cu ajutorul unui microfotometru.

Pentru stabilirea liniilor de cuart se folosesc probe de cuart pur, cristalin. Folosind aceastä metoda se pot pune in evidenta toate formele alotropice ale cuartului, benzile lor de difractie find situate Ia 3.34A pentru cuart, Ia 4.05A pentru cristobalit si Ia 3.8A pentru tridimit.

0 anumita dificultate apare datoritä faptului ca unele materiale precum grafitul, carbura de foi s.a. produc benzi de difractie care se suprapun peste linia principalä a cuartului.

Metoda spectrofotometrica in infrarosu se bazeaza pe faptul ca atomii moleculelor oscileaza constant in jurul pozitiei de echilibru, frecventa acestor oscilatii fiind in domeniul radiatiilor infrarosii.

In urma analizei Ia spectrofotometnul in infrarfosu rezultä un spectru ale carui maxime de absorbtie sunt caracteristice naturii chimice a substantelor.

Bioxidul de siliciu absoarbe un domeniul spectral cuprins intre 2.5 si 25 mm banda maxima de absortie (12.5 mm) fiind folositä pentru determinarea cantitätii de 5i0₂.

Particulele de praf supuse analizei pot fi in cantitate mica, insä este necesar ca dimensiunile Ior sa nu depaseasca 8 mm. Precizia cea mai mare se constatä Ia particule cu dimensiunile cuprinse intre 1 si 5 mm. Ca dezavantaje ale metodei se pot aminti imposibilitatea determinärii Si0₂ amorf si diferentierii celor trei stari alotropice ale bioxidului de siliciu.

Surse de noxe in turnatorii.

Substantele nocive din turnatorii sunt reprezentate de praful si gazele care rezulta din desfasurarea majoritatii operatiilor tehnologice (elaborare, formare, dezbatere, curatire etc.).

Un loc aparte, in ceea ce priveste nocivitatea, iI ocupa bioxidul de siliciu liber, care, patrunzand in aparatul respirator profund conduce Ia aparitia silicozei. De mentionat ca, datoritä reducerii substantiale a vitezei de patrundere a aerulii in alveolele pulmonare, praful retinut este in proportie de 2030%. In plamani se retin aproape integral particulele de praf cu dimensiunea de circa 2 mm.

In tabel sunt trecute proportiile de Si0₂ din praful rezultat in diferite Iocuri de munca din turnatorii.

Continutul de Si0₂ liber din praf

Poluarea chimica produsa de cuptoarele electrice cu inductie

a) Noxe emise Ia elaborarea in cuptorul electric cu inductie

Cuptoarele electrice cu inductie sunt agregate de elaborare foarte poluante. Atmosfera din zonele de lucru din vecinatatea cuptoarelor cu inductie contine: praf- 12.. 30mg/m³, CO - 20. 50mg/m³, valori care depasesc cu mult cele prevazute in norme. Gazele care rezultä Ia elaborarea in aceste cuptoare cuprind:

- N₂, CO₂, CO,02, s.a.;

- oxizi metalici in stare solida si sub forma de vapori;

- carbon, provenit din consumarea electrozilor

- particule de adaosuri rnetalice si nemetalice;

- particule de zgura, etc.

La elaborarea otelului in cuptorul cu inductie se degaja 8. 10 Kg praf/T otel (cantitatea de praf putand depäsi uneori 30 Kg/T), 80 .90 Kg CO/T otel si, de asemenea, cantitati importante de oxizi de sulf, azot si alte componente.

Desi nocivitatile se degaja in toate etapele procesului de elaborare (incarcare, topire, afinare, dezoxidare, evacuare), cantitätile de noxe cele mai mari sunt ernise in perioadele de topire si afinare. La oxidarea cu o viteza de 1% c/minut se degaja circa 5 Kg de praf si gaze pe tona de otel. In perioada de insuflare a oxigenului, componentul gazos cel mai toxic, oxidul de carbon, atinge concentratia maxima (circa 88%). Oxidul de carbon rezulta din arderea carbonului (granitului) din electrozi si din procesul de fierbere (afinare, oxidare). De mentionat ca Ia consumarea unui metru cub de oxigen se formeaza 810 m³ gaze.

Praful rezultat Ia elaborarea otelului in cuptorul electric cu inductie are densitatea de 3.9 .4.6 Kg/m³ si urmatoarea compozitie chimica (orientativa):

Fe₂O₃                                                35.42%

FeO 4.8%

CaO 6.15%

Al₂O₃ 3.13%

MnO 4.12%

Si0₂ 2.10%

MgO 2.8%
Zn, Cr, Cu, s a urme

Oxidul aflat in proportia cea mai mare este Fe₂0₃, care este emis in cantitati variabile, in functie de de perioada de elaborare. Continutul acestui oxid in praf este de 56% in perioada de topire si doar de 26% in perioada de afinare.

In ceea ce priveste cornpozitia granulometrica a prafului, se pot da urmatoarele valori:

< I0mm18.80%
10.44mm..7  .. 71%
>44mm..7. . 16%

Compozitia granulometrica a oxizilor de fier (care constituie cornponentul principal al pulberilor din gazele de ardere), in cazul in care elaborarea se face fara insuflare de oxigen, este urmatoarea (orientativ):

<5mm.67.9%
510mm.6.8%
10.20mm..9.8%
20..44mm.9.0%
> 44mm65%

Concentratiile componentelor gazoase variaza in Iimite foarte mari in functie de reactiile care se desfasara in cuptor. Astfel, de exemplu, pentru continutul de CO₂ s-a constatat o crestere puternica Ia inceputul topirii si o scadere spre sfarsitul acestei etape, urmata de o nouä crestere in timpul afinarii si de o descrestere in continuare.

Orientativ, continuturile de CO₂, CO si O₂ pentru un debit de gaze emise de 3000 Nm³/h sunt:

CO₂ 18%

CO12.5%

0₂17.5%

. Oxidul de carbon se elimina de regula prin ardere. Deoarece arderea conduce Ia aparitia unor temperaturi ridicate (peste 1000⁰C) este necesara folosirea unor instalatii termorezistente, care sunt costisitoare. 0 metoda de reducere a temperaturii de combustie consta in folosirea unor catalizatori (temperatura ajunge in acest caz Ia 400 500⁰C).

. Bioxidul de sulf se elimina prin absorbtie si adsorbtie, metode combinate uneori cu procese de aditie sau oxidare catalitica.

. Fluorul este un gaz foarte reactiv care rezulta in cazul elaborarii in cuptoarele electrice cu arc din fluorura de calciu.

Zona de miezuire - formare - turnare

NocivitatiIe care apar in zona de miezuire - formare - turnare se produc in cadrul desfasurarii urmatoarelor operatii:

- executarea miezunilor si fomelor;

- uscare;

- turnarea aliajelor;

Cantitatea de noxe rezultate este in stransa dependenta de tipuI de liant folosit, gradul cel mai ridicat de poluare aparand in cazul utilizanii IiantiIor organici.

Efectul cel mai poluant il produc amestecurile cu rasini formaldehidice, cu intarire Ia cald (bachelita - obtinuta prin condensarea fenolului cu aldehida formica in mediu bazic si folosita pentru realizarea formelor si miezurilor si novolac, folosit in cadrul procedeului Croning) si rasini poliuretanice (folosite in cadrul procedeului "cold - box").

Urmeaza apoi, in ordinea descrescatoare a nocivitatii:

- amestecurile cu argila sau bentonita si adaosuri carbunoase (din care se degaja Ia turnare, CO, hidrocarbuni aromatice si benzipiren);

- amestecunile cu rasini furanice, (intarire Ia rece);

- amestecurile cu rasini carbamidice (cu intarire Ia rece, folosind in acest scop un catalizator acid: acid fosforic sau acid benzo - sulfonic - ABS); rasini ureo-formaldehidice (urelit) si rasini melamino-formaldehidice;

- amestecuri cu uleiuri vegetale;

- amestecurile cu silicat de sodiu, intarite cu CO₂ (bioxidul de carbon nu este toxic, dar find de 1.5 ori mai greu ca aerul se concentreaza in straturile inferioare ale atmosferei halei, diminuand continutul de oxigen din aer si provocand stari de oboseala accentuata);

- amestecurile cu ciment, bentonita, argila.

Cantitatile cele mai mari de noxe se produc Ia turnarea aliaielor in forme, datorita arderii, descompunerii sau volatilizarii IiantiIor si adaosurilor de natura organica.

Pentru determinarea volumului de gaze degajat Ia contactul aliajului cu amestecul de formare se poate folosi instaIatia prezentata

Instalatia se compune din: semiforma superioara, prin care se introduce aliajul Iichid; semiforma inferioara, confectionata din fonta cenusie: proba de amestec de formare, introdusa sau realizata direct in dispozitivul de forma cilindrica ; tubul de legatura; si debitmetrul.

Cantitatea de gaze depinde de tipul liantului si volumul amestecului de formare care se incaIzeste pana Ia temperatura de degajare a gazelor.

Grosimea d a stratului de material incalzit pana Ia aceasta temperatura se determina cu ajutorul unei relatii empilice:

d=m dÖt

in care: m este un coeficient care exprima capacitatea de incalzire a amestecului de formare (valoarea acestui coeficient obtinandu-se pe cale experimentala).

t - timpul, masurat de Ia inceputul turnarii.

Volumul amestecului generator de gaze va fi:

V=dS=mS t

in care S reprezinta suprafata de contact aliaj - forma.

Volumul gazelor degajate Vg se calculeaza cu ajutorul reIatiei:

V_g = V_s . V = V_s . m S t

in care Vs este volumul specific de gaze (volumul de gaze degajat de unitatea de volum de amestec de formare).

Cunoscand corelatia Vg = f(t) se poate calcula viteza v de degajare a gazelor (debitul volumic).

Volumul de gaze nu creste proportional cu procentul de Iiant (cresterea fiind mai scazuta), deoarece odata cu marirea continutului de Iiant scade conductivitatea termica a formei si se micsoneaza deci valoarea Iui d

. Amestecurile cu rasini - formaldehidice degaja Ia turnare o serie de produsi nocivi:

in atmosfera turnatoriei se admit urmatoarele concentratii maxime ale acestor noxe (in mg/m³):

fenol - 10; formaldehida - 2; metanol - 100; benzen - 50; toluen - 200; xylen - 200; naftalen - 20; oxid de carbon - 30; bioxid de carbon - 9000; acroleina - 0.5; metil formiat - 250.

. Amestecurile cu rasini poliuretanice polueaza atmosfera cu izocianat si trietilamina, substante cu toxicitate ridicata.

. In cazul amestecurilor cu rasini furanice (furfuroI, alcool furfurilic), Ia turnane se degaja substante nocive cum ar fi: hidrocianura (HCN), amoniacul (NH₃) si oxizi de carbon si azot. Concentratia acestora in aer poate uneori sa depaseasca limitele admise (0.3 mg/m³ -pentru HCN; 20 mg/m³ - pentru NH₃; 30 mg/m³ - pentru CO; 5 mg/m³ - pentru oxizii de azot), producandu-se o poluare periculoasa a mediului ambiant.

De obicei, nocivitatea amestecului se exprima cu ajutorul unui parametru, m, definit prin raportul:

N_d

m ____

N_a

in care:

N_d este cantitatea de substanta nociva (in mg) degajata de un gram de amestec;

N_a, - concentratia maxima admisa a noxei, in mg/rn³

La turnarea in forme realizate din amestecuri cu rasini furanice rezulta, de asemenea, acidul cianhidric, ca urmare a reactiei chimice dintre CO, metan si amoniac, la temperatura de 1200^oC.

. Amestecurile cu uleiuri vegetaIe (folosite in special pentru confectionarea miezurilor), genereaza Ia turnare gaze nocive (care, in plus prezinta pericol de incendiu si explozie), avand urmatoarea compozitie chimica aproximativa: 45% H₂, 30% cO; 15% CH₄, 6% CO₂.)

SectoruI de remaniere a pieselor turnate cu defecte

0 metoda frecvent folosita in turnatorii pentru eliminarea defectelor de turnare situate in apropierea suprafetei piesei turnate consta in excavarea zonei de defect cu ajutorul daltii pneumatice sau electrice, cu electrod de grafit (procedeul arc-aer) si umplerea cavitatii obtinute prin incarcare cu material de sudura.

Sudarea cu arc electric si electrozi consumabili, care reprezinta metoda cel mai des folosita pentru remanierea pieselor cu defecte, reprezinta o sursa importanta de poluare. Agentii chimici si fizici cu efect nociv care apar Ia sudare pot fi grupati in modul urmator:

- fum constituit din vapori si particule de metale (Al, Fe, Cu, Cr, Mg etc.) si oxizi ai acestora;

- gaze: CO, CO₂. N0_x, 0₃, s.a.

- radiatii: Iuminoase, ultraviolete, infrarosii

- caldura neuniform distribuita,

- zgomot intens.

Compozitia chimica a fumului rezultat Ia sudare

Totalul este mai mic de 100% deoarece elementele usoare nu au fost relevate prin analiza

Poluarea chimica produsa Ia sudare poate determina aparitia unor boli profesionale specifice, cum ar fi:

- astmul bronsic;

- iritatii ale conjunctivitei;

- neoplazii (tumori pulmonare).

Poluarea sonora si vibratii in turnatorii

Elernente de acustica

a) Definitii, clasificari

Un corp care vibreaza transmite o parte din etierszia sa rnediului inconjurator provocand o penturbatie, care se propaga din aproape in aproape sub forma undelor elastice. Undele acustice sunt unde elastice, care din punct de vedere aI frecventei si al senzatiei pe care o produc asupra organului auditiv uman se impart in:

- unde infrasonore, care au frecvente mai mici decit frcventa sunetului cel mai greu perceput de om (0.5 .20Hz),

- unde sonore, care produc senzatia de auz (20 .20000Hz);

- unde ultrasonore, cu frecvente care depasesc frecventa sunetului celui mai mult perceput de om (20000. 10'^t~Hz),

- unde hipersonore, cu fnecvente foarte inalte, care nu se mai supun legilor clasice ale mecanicii find necesara aplicarea Iegilor mecanicii cuantice (10 '~. .10 '⁴Hz).

Zgomotul reprezinta o suprapunere dezordonata a sunetebor de frecventa si intensitate difenite.

Corpunile care "radiaza" unde sonore poarta denumirea de surse sonore. Undele sonore (eapabile sa produca senzatii auditive) se propaga in mod continuu si in toate directiile in mediile omogene, in rnediile neomogene au loc fenornene de reflexie, refractie si absorbtie.

Din punct de vedere aI caracteristicilor spectrului zgomotele se clasifica in:

- zgornote cu spectru continuu si uniform;

- zgomote cu spectru partial continuu si uniform;

- zgomote cu spectru partial continuu si neuniform;

Dupa compozitia spectrala se pot deosebi:

- zgomote de frecventa joasa (max. 350Hz);

- zgornote de frecventa medie (350 800Hz),

- zgomote cu frecventa inalta (> 800Hz)

b)  Marimi acutstice

Undele acustice sunt caracterizate de viteza particulei si presiunea acustica, dar, in analiza acestor unde se mai folosesc si urmatoarele marimi:

- tmpedanta acustica specifica, Z, definita ca raportul dintre presiunea acustica de amplitudine complexa (neuniforrna) P si viteza particulei in bungub directiei de propagare V

p

V = ______

V

- densitatea de energie acustica, E. Daca intr-un punct al inediului elastic se produce o perturbatie, energia nu ramane localizata si se propaga odata cu propagarea undei. Energia din unitatea de voburn din mediul de propagare a undei poarta denurnirea de densitate de energie acustica.

Atunci cind o unda se propaga intr-un mediu elastic si toate particulele se misca cu aceeasi viteza v intr-un element de volum dv, energia cinetica dW elementara este data de relatia:

dw_k=1/2 . r V ² dV

r find densitatea mediului de propagare.

Energia potentiala elementara dWp are expresia:

1 r²

dW_p = dW_k =   ___ ____ dV

2 rc²

in care c este coeficientul de amortizare vascoasa.

Rezulta:

1 r²

dW_totala = dW_k + dW_p = ____ (rV )

2 rc

Densitatea de energie acustica va fi:

dW_totala 1 p²

E = __________ = ____ (pV² + ________)

dV 2 pc²

- intensitatea acustica. 1. Daca nu exista pierderi de energie in mediu, energia care trece printr-o suprafata data din zona de propagare a undelor acustice in unitatea de timp defineste puterea acustica a sursei.

Intensitatea acustica se obtine prin raportarea fluxului de energie acustica intr-un punct Ia aria suprafetei din jurul acestuia.

I=P.v

P find presiunea acustica in punctul luat in considerare, iar v - viteza particulei.

In afara de aceste marimi absolute, in practica se mai utilizeaza si alte marimi, relative, definite prin Iogaritmul zecimal al raportului dintre doua marimi absolute.

Marimile relative cel mai frecvent folosite sunt:

Nivelul de presiune acustica Lp definit de relatia:

L_p = 20 lg . p/p_o

in care p este presiunea acustica efectiva a unui sunet;

P_o - presiunea acustica de referinta (in cazul undelor acustice care se propaga in aer P_o s-a ales ca fiind egala cu 2. 10^-5 Pa (Pascal) = 20 m Pa reprezentand valoarea medie corespunzatoare pragului de audibiIitate.

. Nivelul de intensitate acustica L₁

l

L1 = 101g ________

l₀

in care I este intensitatea sunetului

l₀ - intensitatea de referinta (l₀ se alege egala cu 10 W/m² , intensitate egala cu intensitatea minima a unui sunet de 1000 Hz, care se propaga prin aer Ia 20⁰C si este perceput de om (otologic normal).

Din analiza acestor relatii rezulta ca pentru p>p_o si l> l₀ marimile Lp si L₁ sunt pozitive.

Daca p<p_o si l< l₀ are loc o atenuare a energiei acustice.

Pentru acelasi sunet, in conditii de presiune si temperatura normale, diferenta intre Lp si L₁ este de circa 0.2 dB, diferenta care in calcule se poate neglija.

Nivelul de putere acustica Lp

P

L_W = 101g ________

P₀

in care P_o este puterea acustica de referinta (P₀ = 10^-12 W)

Energia vibratiilor este proportionala cu produsul dintre patratele frecventei si amplitudinii.

Pentru probleme practice s-a intocmit o scara logaritmica a nivelului de intensitate sonora, avand ca unitate de masura decibelul (dB), dupa care domeniul intensitatilor sonore se imparte in 120 dB pentru un sunet de 1000Hz, conform relatiei:

10^-4

N = 10 lg ________ = 120dB

10^-6

Urechea umana reactioneaza Ia cresteriIe relative ale frecventei sunetului. Astfel, cresterea frecventei de doua ori (de Ia 100 Ia 200Hz sau de Ia 2000 Ia 4000 Hz) este perceputa ca aceeasi variatie a sunetului. Considerand frecventa minima de perceptie a sunetului de 16 Hz se iau, de obicei in consideratie 10 octave delimitate de urmatoarele frecvente: 16, 32, 64, 128, 256, .,16384 Hz.

Deoarece nivelul de tarie al zgomotului creste odata cu numarul de surse sonore simultan iin functiune, intensitatea acustica se poate insuma, cu conditia ca aceste surse sa aiba aceIeasi frecvente. Astfel, pentru un numar de n surse care emit in aer Iiber, cu aceeasi frecventa, dar cu intensitati diferite (I₁, I₂, I₃ .. I_n) nivelul total de tarie se obtine cu expresia:

I₁+ I₂+ I₃ ..+ I_n

N = 10 lg ____________________

I_o

Zgomotele si vibratiile pot produce o serie de boli profesionale cum ar fi angionevroza, modificari osteoarticulare, hipoacuzie si surditate de perceptie.

De Ia 110 decibeli in sus omul incepe sa presimta un disconfort. La 120 decibeli senzatia devine dureroasa. Pierderea auzului survine in cazul expunerii (chiar pentru un timp scurt) Ia un zgomot de 150 decibeli.

Un sunet de 155 decibeli poate provoca arsuri pe piele, iar zgomotele de 180 decibeli sunt deja mortale pentru om. La aceasta din urma intensitate a sunetului este perturbat asa-­zisul sistem al circuitului de reglare si se ajunge Ia o lezare a sistemului nervos simpatic si Ia epuizarea glandelor suprarenale.

In functie de durata si intensitatea zgomotului pot sa apara efecte nedorite ca:

- tulburari ale inteIigibilitatii in vorbire

- excitatie digestiva;

- cresterea activitatii cardiace;

tulburari de atentie, sustragerea atentiei, incordare, excitatie nervoasa, oboseala;

- reducerea ritmului miscariIor si cresterea tensiunii muscuIare;

- asurzire temporara, partiala sau totala, tulburari de echilibru;

O analiza diferentiata se poate face in corelatie cu propietatile undelor acustice:

sunetele cu frecvente inalte sunt mai daunatoare decat cele cu frecvente joase;

zgomotele cu intermitente (ciocanituri) sunt mai daunatoare decat cele continue (Ia aceeasi intensitate);

zgomotele monotone si joase reduc mai mult capacitatea de Iucru si atentie decat cele variate ca frecventa:

zgomotele puternice incetinesc ritmul activitatilor fizice si reduc productivitatea cu circa 50% ca urmare a micsorarii atentiei, slabirea perceptiei semnalelor, aparitia unei stari de oboseala prematura;

sunetele puternice intluenteaza negativ procesul de invatare (perfectionare in meserii), datorita scaderii sensibile a capacitatii de concentrare si gandire.

La stabilirea valorilor admisibile pentru zgomot trebuie luate in consideratie urmatoarele:

- caracteristicile zgomotului;

- modul de perceptie a acestuia de catre om;

- actiunile zgomotului asupra organismului uman;

- gradul in care stanjeneste activitatea umana.

Normele de zgomot cuprind valori maximale, deci, nu se refera Ia asigurarea conditiilor optime sau comfortabile, ci a celor suportabile, in care actiunea daunatoare a zgomotului asupra organismului nu se manifesta sau este nesemnificativa.

In general, se accepta zgomote cu nivele maxime de 70.. .90 dB.

Efectul nociv al vibratiilor consta in: slabirea perceptiei, Iipsa de confort, teama, oboseala, durerea. Durerile apar de obicei in regiunile: abdominala si toracica.

Tulburarile sistemului nervos si osos apar in cazul vibratiilor cu frecvente cuprinse intre 4 si 36 Hz, iar dereglarile din aparatul circulator sunt provocate in domeniul de frecvente 4 ..250 Hz.

Gradul de percepere a vibratiilor de catre om se apreciaza prin nivelul vibratiilor:

Z

P = 10Ig ____ (poli)

Z₀

in care: Z₀ = 0,5 cm² /s³ este valoarea de referinta a intensitatii vibratiei.

Pe baza acestei marimi (nivelul vibratiilor) vibratiile se pot imparti in urmatoarele categorii:

- abia perceptibile < 5 poli

- bine perceptibile .     10 poli

- puternic perceptibile 20 poli

- suparatoare           < 40 poli

Surse de zgomote si vibratii in turnatorii

In turnatorii nivelul de zgomot este ridicat (95 125dB), fiind provocat de functionarea unor agregate, instalatii si masini cum ar fi: cuptoarele electrice cu inductie, masiniIe de formare, instalatiile de sablare, aparatele de sudare etc.

Trebuie facuta precizarea ca decibelul este o unitate logaritmica pentru masurarea intensitatii zgomotului. Prin urmare, de exemplu, un zgomot de 130 dB este de zece ori mai puternic decat unul de 120dB si de 100 de ori mai puternic decat unul de 110 dB. 0 intensitate de 120 dB reprezinta un zgomot de un miliard de ori mai intens decat un sunet abia

perceptibil.

Nivelul maxim admis al zgomotului in turnatorii este de 90 dB.

ParticuIaritatiIe sectoarelor productive din turnatorii din punct de vedere al poluarii sonore sunt urmatoarele:

- elaborare: 95 105 dB in cazul cuptoarelor electrice cu inductie;

- preparare: 75 86 dB;

- formare mecanizata (masini de formare, gratare de dezbatere conventionale): 110. 115 dB (masini de formare prin scuturare), 95. 110 dB (masini de formare prin vibrare);

- miezuire (cu masini de impuscare): 100.. 105 dB;

- dezbaterea pieselor folosind gratare vibratoare: 110. 120 dB:

- curatire: 105 120 dB (ciocane pneumatice); 95.115 dB (discuri abrazive);

- instalatii de aeratie (cu ventilatoare): 90 100 dB.

Nivelul zgomotului in turnatorii difera in diferite sectoare ale acestora si depinde de gradul de mecanizare, instalatiile folosite si evident masurile de protectie fonica utilizate.

Posibilitati de monitorizare a factorilor poluanti

Pentru captarea (in mare parte) a acestor agenti poluanti, turnatoria IMGB a fost dotata initial cu o retea de guri de ventilare, tubulatura de dirijare a noxelor si hidrocloane pentru epurarea aerului. Acestea, in cea mai mare parte nu mai functioneaza, utilajele fiind neperformante inca din faza de proiectare.

In urma celor prezentate constatam ca stim cu precizie natura si sursa poluantilor, deci exista posibilitatea de a-i analiza si monitoniza.

Ca metoda de analiza am putea mentiona prelevarea permanenta de probe de aer (din hala de turnare si din mediul inconjurator) si de sol. Aceste probe se pot prelucra in institutii de specialitate sau intr-un laborator propriu, daca turnatonia ar dirija o parte din beneficiul sau pentru ecologizare.

Facand permanent balanta matenialelor ce intra, ce se consuma si ce rezulta in procesul tehnologic, putem controla foante bine cantitatea de poluanti rezultati intr-o perioada de timp aleasa. Aceasta prcsupune o disciplina tehnologica si de lucru foarte severa ce impune inregistrarea cu precizie a tuturor materialelor ce participa in procesul tehnologic de obtinere al piesei turnate.

Pe langa acestea, un proces tehnologic bine pus la punct (tehnologie si utilaje performante, manipulare corecta a materialelor, mentinerea in functiune a sistemelor de epurare etc) asigura o buna monitonizare a poluantilor.

De exemplu:

- In atelierul de formare, reteta amestecului trebuie sa fie bine pusa la punct, sa fie constanta si amestecul sa se produca cu utilaje dotate cu dozatoare (de nisip si de lianti) fiabile si performante asa incat sa se stie exact ce cantitate de mateniale intra in componenta amestecurilor si ce cantitate rezulta. In sensul celor aratate mai sus, turnatonia K.IMGB a facut pasi importanti in eliminarea agentilor poluanti. Au fost eliminate amestecurile pe baza de lesie sulfitica (poluare chimica), pe baza de ciment (poluare fizica), pe baza de plastovit (poluare chimica).

Turnatonia functioneza in prezent cu un singur tip de amestec, cel pe baza de fenolit, crescand astfel, foarte mult, posibilitatea monitorizarii precise a poluantilor din sectorul formare.

Sectorul formare a mai fost dotat recent cu doua minimixuni foarte performante, procesate dc cate un calculator propriu care asigura o reteta corecta, constanta si cu posibilitatea inregistrarii materialelor ce panticipa la prepararea amestecurilor. Tot ca o dotare recenta a acestui sector mentionez statia de recuperare a nisipurilor, foarte performanta si aceasta. Aceasta statie preia amestecul de formare (bolovani sau material granular) ii marunteste, sparge crusta de liant intarit, separa bucatile metalice din amestec si printr-un proces electro-gravimetric separa nisipul de siliciu intr-un buncar si nisipul cromitic in altul si pulberea (praful) printr-o gura de evacuare in saci de plastic. Din buncarele statiei de regenerare, pneumatic, nisipunile sunt trimise in buncarele celor doua minimixuni din zona de formare. Aceste operatii se petrec in incinte inchise etans, eliminand posibilitatea infestarii mediului inconjurator cu praf. Intreaga statie de regenerare lucreaza asistata de calculatorul propriu.

3. Metode de reducere a poluarii
in cadrul tehnologiei de turnare a reperului

Propuneri de imbunatatire a conditiilor de mediu din

sectorul de obtinere a reperului "Paleta Directoare"

Reducerea poluarii chimice

O masura de reducere a poluarii chimice consta in primul rand in mentinerea in perfecta stare a utilajelor ce lucreaza cu substante poluante chimic.

In cazul de fata mentionez:

- eliminarea scurgerilor de fenolit si acid prin neetanseitati ale conductelor;

- zona de preparare (minimixuni) trebuie dotata cu o hota mobila de captare a gazelor si dirijarea acestora intr-un agregat de neutralizare;

- zona de preparare a vopselei refractare trebuie dotata cu un sistem de canale de captare a stropilor de vopsea ce se imprastie din amestecatorul ce o produce;

- dotarea turnatoriei cu o statie performanta de preparare a vopselei refractare;

- amenajarea unui sector special destinat controalelor nedistructive ce trebuie sa asigure captarea lichidelor penetrante, a developantilor si a degresantilor rezultati in urma controlarii si spalarii pieselor controlate. Aceste produse poluante trebuie ambalatce in rezervoare etanse si trimise in statii speciale de neutralizare sau distrugere controlata.

Atenuarea poluarii fizice

Din cercetarea facuta in cadrul acestui proiect rezulta ca, in cadrul turnatoriei de otel K.IMGB, se pot lua urmatoarele masuri pentnu atenuarea poluarii fizice:

- inlocuirea tronsoanelor de transport pneumatic ce prezinta neetanseitati;

- preluarea pulberilor eliminate din nisipul regenerat, asa incat terminalele de evacuare sa nu se obtureze si ca rezultat negativ al acestor obturari, praful sa se imprastie in atmosfera turnatoriei si de aici in mediul inconjurator.

- in prezent pulberea dc nisip (amestecata cu liant intarit si ramas nears in procesul de turnare) captata in saci dc plastic este transportata la groapa de gunoi a orasului.

Propun ca aceste pulberi sa constituie obiectul unei cercetari in scopul valorificarii acestora ca material de constructie (de exemplu).

- intreaga hala de turnatorie trebuie redotata cu sisteme de captare si neutralizare a amestecului de gaze, fum, pulbere de nisip si de oxizi de fier.

Aceste masuri trebuie luate mai cu seama ca Romania se indreapta cu pasi din ce in ce mai hotariti catre integrarea in Uniunea Europeana.

Se stie ca una din cele mai costisitoare conditii si greu de indeplinit va fi respectarea normelor ecologice ce privesc nepoluarea mediului inconjurator.

Intreprinderile ce nu se vor incadra in acesti parametrii, chiar performante find si deci cu beneficii substantiale, vor trebui sa-si inceteze activitatea.

Un bun patron de intreprindere (particular sau de stat) , va aloca urgent un procent suficient de mare din beneficiul sau, pentru dotarea intreprinderii sale cu sisteme de epurare a agentilor poluanti, sub limitele impuse de normele ecologice ale Uniunii Europene. De asemenea, o preocupare permanenta trebuie sa o constituie cercetarea (proprie sau din exterior), pentru obtinerea de tehnologii performante, care care sa conduca la obtinerea de piese turnate de calitate ridicata, cu costuri competitive dar mai ales obtinute in conditii ecologice.

Pentru reducerea poluarii in tehnologia de obtinere prin turnare a reperului "Paleta Directoare", propun schimbarea tehnologiei de turnare prin folosirea unui model gazeificabil din polistiren expandat.

Particularitatile realizarii formei si constructia piesei turnate

La proiectarea tehnologiei de turnare si a constructiei piesei turnate trebuie sa se aiba in vedere urmatoarele particularitati:

Lipsa suprafetei de separatie la model si la forma; consecinte: nu apar bavuri, piesa poate avea orice pozitie la turnare, se modifica substantial sistemul de maselotare si reteaua de turnare, curatirea este mult simplificata;

Absenta miezurilor propriu-zise (cu marca); consecinte: se obtin piese cu interior deosebit de complex, fara pericolul dezaxarilor si cu tolerante dimensionale mult mai restranse;

Eliminarea operatiei de demulare; consecinte: eliminarea inclinarilor constructive si chiar utilizarea modelelor cu conicitate inversa, cresterea indicelui de scoatere cu 3.18%.

Eliminarea lemnului din modelarii; consecinte: evitarea rebutului datorita contragerii -deformarii garniturii de model si micsorarea substantiala a costurilor in modelarie;

Absenta operatiei de intarire a formei, prin uscare; consecinte: eliminarea sectoarelor de preparare a amestecurilor de forme si miez, sectoarelor de formare - miezuire, uscare sI dezbatere.

In varianta REPLICAST CS se utilizeaza cruste ceramice realizate cu modele din polistiren (sorturi dense si foarte dense, cu d= 35.40 g/l), groase de numai cca 4 mm, obtinute prin depunerea a 3.4 straturi succesive de compozitie ceramica (scufundarea modelelor in barbotina). Calcinarea se face la aproximativ 900⁰C, timp de numai circa 10 min., turnarea realizandu-se in formele coji, chiar neincalzite. Inainte de turnare formele coji se impacheteaza in nisip uzat vidat, pentru marirea rezistentei mecanice si evitarea deformarilor.

Din analiza schemei prezentata in fig. 1 (anexa) se poate deduce esenta procedeului REPLICAST FM: geometria piesei rezulta concomitent cu eliminarea modelului de polistiren din forma construita din nisip uscat, fara liant.

Sunt utilizate modele vopsite, astfel incat crusta refractara, sub actiunea presiunii gazelor rezultate la termodistructia modelului, mentin rigiditatea formei si pastarea configuratiei cavitatii - amprenta, evitand surparea nisipului. Stratul de vopsea se impune sa aiba o permeabilitate optima, astfel incat sa asigure atat evacuarea corespunzatoare a gazelor rezultate prin descompunerea polistirenului, cat si evitarea formarii de sulfuri exogene.

Dupa cum rezulta din schema prezentata in fig. 1 se observa ca nu exista un contact direct intre aliajul lichid si stratul de nisip al formei, pe de o parte si nici intre metal si modelul de polistiren, pe de alta parte; Spatiul D poarta denumirea de "volum de control" si are o marime de aproximativ 1 mm.

La turnare, in acest spatiu, continutul de carbon si hidrogen creste considerabil, concomitent cu procentul de monomer stiren si alti polimeri cu greutate moleculara scazuta, in combinatie si cu alti componenti de piroliza; in final, in aceasta zona vor fi prezente hidrocarburi alifatice (aromatioce) sI resturi catenice cu greutatea moleculara redusa (cu 1 .3 atomi de carbon).

Pentru cresterea vitezei de gazeificare, in compozitia polistirenului expandat, in procesul de sinteza, se introduc diferiti compusi ce contribuie la ruperea completa si rapida a legaturilor din lantul polimerului in procesul de termodistructie. Obisnuit, acesti compusi sunt de tipul peroxizilor (ca de exemplu peroxid de dicumil, peroxid de benzonil), precum si substante ce contribuie la reducerea degajarii de funingine la distructie termica (de exemplu tricis-dibrom-propil-fosfat).

Tot cu scopul imbunatatirii proprietatilor tehnologice ale acestor modele, se introduc substante ce contribuie la cresterea vitezei de topire, evaporare si de gazeificare a polistirenului expandat, la contactul cu aliajul lichid.

Gazeificarea modelului, evaporarea produselor de piroliza ale acestuia si umplerea locului ramas astfel liber de catre aliajul lichid este un proces complex si depinde in mare masura si de tensiunea fazei lichide nemetalice (temperatura de topire a polistirenului = 164⁰ C) din sistem;

Procesul de termodistructie al modelelor gazeificabile incepe odata cu actiunea termica de iradiere a modelului de catre aliajul turnat si consta in aparitia primei faze, cea lichida, de polistiren topit (la cca 164 ⁰ C), care apoi, ulterior, sufera in continuare procesul propriu-zis de gazeificare.

Daca gradul de iradiere a suprafetei modelului este suficient de mare, topirea totala a modelului are loc intr-un timp relativ scurt (1,5 .4s). Concomitent cu topirea are loc si gazeificarea produselor din picatura lichida formata.

Totusi, in situatia in care viteza de topire este prea mare in raport cu viteza de gazificare, faza lichida se depune pe oglinda aliajului lichid unde continua procesul de gazeificare (evaporare). Deoacere procesul de evaporare a fazei lichide se face cu un consum de caldura pe care il preia de la aliajul lichid, acest proces determina subraciri locale ale oglinzii de metal lichid, ceea ce face ca la zona de contact intre produsele lichide de termodistructie si aliajul lichid sa apara cruste fine de faza solida din masa aliajului, deci o diminuare a temperaturii de contact dintre cele doua faze lichide (de produse de termodistructie si aliaj) si aparitia, in consecinta, a celei de-a treia faze, solida, de aliaj solidificat. Daca volumul fazei lichide de termodistructie a polistirenului este suficient de mare, oglinda aliajului lichid poate fi acoperita in intregime de catre aceasta, ceea ce determina o reducere a intensitatii (puterii) de iradiere a aliajului lichid. In aceasta situatie, frontul de iradiere (al aliajului lichid) si cel de topire (al modelului) se apropie. Conditia limita a aproprierii este atunci cand cele doua fronturi vin in contact direct; in aceasta situatie, valoarea D a grosimii stratului de faza gazoasa (a volumului de control) tinde catre valoarea zero.

In aceast caz limita, fie ca se produc ruperi locale ale filmului de faza lichida si crusta metalica solida si deci oglinda aliajului lichid va iradia local anumite zone ale modelului care vor continua sa se topeasca insa fara a pastra planitatea, fie ca frontul de aliaj lichid se raceste puternic, iar rezistenta crustei formate impiedica curgerea aliajului si deci asistam la procesul de oprire a procesului de umplere, desi topirea modelului poate continua pana cand caldura iradianta devine insuficienta pentru continuarea procesului de topire.

La suprafata de separatie intre aliajul lichid si faza gazoasa (de termodistructie) trebuie sa existe un echilibru al presiunilor. Altfel, in afara echilibrului, in masa pieselor turnate apar o serie de defecte.

Exspresia matematica a echilibrului dintre presiuni este data de relatia:

P f _{(M___f)} = P_M + P_g + P_n = P_ct,

Unde P f _{(M___f)} este presiunea la suprafata metal - forma;

P_M - presiunea metalostatica a coloanei de aliaj;

P_g - presiunea gazului din patiul D

P_n - presiunea datorata greutatii coloanei de nisip.

Daca

P f _{(M___f)} > P_ct, se produce fenomenul de eruptie, adica coloana de aliaj lichid va proce ridicarea stratului de nisip de la suprafata modelului (dupa ce modelul a fost gazeificat complet) si deci se schimba configuratia piesei.

Daca P f _{(M___f)} < P_ct , ca urmare a presiunii, gazele vor patrunde in faza lichida a aliajului, producand incluziuni de gaze.

Experimental s-a constatat ca exista o plaja destul de larga in domeniul presiunii pentru care P f _{(M___f)} = P_ct . Acest lucru se explica prin faptul ca formele din nisip, fara liant, utilizate la turnarea cu modele gazeificabile, realizeaza o autoreglare a acestui echilibru, ca urmare a corelatiei directe intre presiunea gazelor din cavitatea formei si permeabilitatea acesteia.

Matematic se poate determina corelatia care trebuie sa existe intre presiunea atmosferica P_o, permeabilitatea formei la gaze, marimea suprafetei de contact dintre aliaj si forma, precum si timpul t _c de topire al modelului din polistiren.

Alt caz caracteristic de aparitie a defectelor la piesele turnate este cel datorat retinerii fazei lichide de termodistructie in anumite zone ale suprafetei se separatie aliaj lichid - forma.

Aceste picaturi lichide in prima faza vor produce subraciri locale cu formarea de cruste care, daca nu vor fi retopite de coloana de aliaj, vor aparea cu denivelari pe suprafata piesei turnate. In continuare, de asemenea, daca aceasta faza lichida nu se gazeifica complet si nu este preluara astfel de peretele permeabil al formei (din nisip), fara liant, va conduce tot la aparitia de excrescente, ca urmare a depunerilor de produse de cocsificare rezultate.

Ca urmare a faptului ca prin termodistructia modelului apare o faza gazoasa bogata in combinatii carbonice si chiar negru de fum, compozitia aliajului turnat va putea suferi unele modificari (carburari). Problema carburarii aliajelor se pune in cazul otelurilor cu carbon scazut; totusi experimental s-a dovedit ca valoarea carburarii este relativ redusa ( de la 0,01.0,05%) si pe o adancime limitata, in raport de suprafata de contact aliaj lichid - forma.

Modul in care sunt influentate caracteristicile pieselor turnate din otel, cu modele gazificate, este ilustrat de valorile din tabelele urmatoare.

Variatia caracteristicilor mecanice ale pieselor turnate din otel aliat cu crom.

* Forme din nisip, fara liant

Industrial, la formare, nisipul uscat, fara liant, dupa operatia de impachetare (ambalare) a modelului, se poate suplimentar vida la 0,5.0,7 bar . In acest caz sunt utilizate rame cu pereti dubli, orificii de depresurizare cu site metalice si instalatii de vid, similare procedeului V.

Utilizarea vidului are drept scop rigidizarea suplimentara a nisipului in cazul pieselor de mari dimensiuni, cand se considera insificienta elasticitatea si rezistenta mecanica a crustei de vopsea refractara, absorbtia gazelor rezultate la descompunerea polistirenului si marirea fluiditatii aliajului. In orice caz, se pare ca, la turnarea pieselor din otel, aplicarea vidului este absolut necesara.

Procesele de hidraulica, influentate de procesul de gazeificare sI solidificarea aliajului duc la aparitia unei noi operatii in proiectarea tehnologicam distincta, cu valente noi si continut inca insuficient definit, numita "studiul formei".

Gazeificarea modelului din polistiren

Sub actiunea caldurii metalului lichid turnat are loc gazeificarea modelului. Piroliza polistirenului produce deci datorita radiatiei aliajului si gazelor calde, care realizeaza prin convectie transportul de caldura in sistem.

Descopunerea termica a polistirenului, desi descrisa intr-un volum mare de date, nu este complet elucidata, lucru partial justificat de faptul ca de aceasta problema nu s-au ocupat exhaustiv chimistii ci tehnologii turnatori.

Pentru studierea compozitiei fazei gazoase, rezultate la gazificarea modelului de poate folosi metoda cromatografiei pirolitice. In instalatiie sunt utilizate concomitent variantele lichido-gazoase sI de absorbtie a gazelor din cromatografe (de exemplu cromatografele cu vacuum, tip "GRIFIN GEORG", cu catarometru).

Celula pirolitica este instalata la intrarea coloanei de lichid si gaz (fig.2, anexa).

Sursa de incalzire a probei din polistiren este alcatuita dintr-o spirala de platina in interiorul careia se asaza acest esantipn cercetat (cu masa de 19.25 mg). Distanta dintre spire este astfel realizata incat dupa topirea probei, faza lichida sa nu se scurga din dispozitivul de incalzire. Un factor esential al metodei il constituie alegerea timpului de incalzire a probei. Intrucat procesul decurge la viteze suficient de ridicate, la cresterea duratei de incalzire va avea loc o descompunere avansata a materialului, pana la produse de baza (hidrogen si carbon). Chiar in etapa de evaporare este posibila formarea acestor produse terminale si intermediare sub forma de gaz. De aceea, pentru determinarea componentei initiale reale a produselor de descompunere, durata de efectuare a experintei trebuie sa fie minimum posibila (1,5.3s).

In calitate de gaz purtator poate fi folosit heliu, ceea ce permite prevenirea arderii probei si reproducerea mai fidela a conditiilor de termodistructie a materialului in forma de turnare. Faza gazoasa se inregistreza pe cromatograf prin varf totalizator.

In fig. 3 (anexa) se prezinta un montaj experimental care permite prelevarea probelor de faza gazoasa rezultata la termodistructia modelelor gazeificabile din polistiren, in conditiile reale ale unei forme de turnare, in vederea determinarii compozitiei acesteia.

Gazeificarea polistirenului este influentata de scazuta lui conductivitate termica; din aceasta cauza au loc sublimari ale acestuia in alte fractii polimere deci apare starea de vapori, dar concomitent sunt prezente si faze lichide de mare densitate.

Pe de alta parte, solventii vopselei de acoperire contribuie la formarea fazei lichide care insoteste descompunerea termica a polistirenului.

In conditiile de soc termic din cavitatea formei de turnare la temperaturi relativ joase de turnare (cazul aliajelor neferoase usoare) pana la 800⁰ C, in produsele de termodistructie a modelului din polistiren expandat predomina faza lichida si faza de vapori sI cgaze. Cantitatea de produse solide nu este asa de mare incat sa ridice probleme tehnologice deosebite (tabel)

Odata cu cresterea temperaturii de turnare (cazul aliajelor neferoase cu baza de cupru sau a aliajelor feroase cu temperaturi de turnare de 1000..1600⁰C ) in compozitia produselor de termodistructie creste ponderea fazei de vapori si gaze si in mod special se remarca prezenta produselor solide (reziduu de cocs), iar cantitatea fazei lichide se reduce.

Odata cu cresterea duratei de incalzire (turnarea cu viteze reduse) la temperaturi inalte (peste 1000^O C) creste brusc continutul de produse solide pe seama descompunerii fazei de vapori si gaze, a carei cantitate se reduce in mod corespunzator. Se reduce de asemenea si cantitatea de faza lichida, care se evapora.

Analiza cantitativa a produselor de termodistructie
a modelelor din polistiren expandat

Studierea vitezelor transformarilor de faza ale polistirenului expandat (ca model gazeificabil) cum sunt: topirea, vaporizarea fazei lichide, gazeificarea (din starea initiala solida pana la produse finale) au aratat ca etapa de limitare a acestui proces o constituie vaporizarea fazei lichide. Procesele de topire si de descompunere a vaporilor si gazelor pana la componentele finale (ca hidrogenul si produse solide - negru de fum si funingine - se desfasoara cu viteze mult mai ridicate. Vaporizarea fazei lichide a produselor de descompunere, alcatuite din resturi ale lantului polimeric, nu se supune legilor generale de evaporare a lichidelor (legea lui LANGMUIR), ci este determinata de viteza de rupere a legaturilor lantului polimeric in intregul volum al lichidului ce se evapora. Una dintre caile reale de crestere a vitezei de vaporizare a fazei lichide o constituie introducerea in compozitia polimerului de substante (combinatii) peoxidice, ce formeaza radicali.

Evolutia cantitatii de gaze degajate prin gazeificare modelului este functie de densitatea sorului de polictiren utilizat sI de temperatura de turnare (tipul aliajului turnat). In general sunt utilizate sorturi de polistiren, care in stare expandata au o densitate de 16.24g/l, ceea ce face la la termodistructia ce are loc la diferite temperaturi (in funtie de tipul aliajului turnat) sa apara o faza lichida de polistiren topit de diferite consistente (vascozitati) care apoi in continuare duce la aparitia diverselor produse finale de gazeificare.

Pentru limitarea cantitatii de gaze degajate prin piroliza polistirenului pentru turnarea pieselor din aliaje cu baza din aluminiu se utilizeaza sorturi de plistiren cu densitatea de 16.20 g/l, iar pentru piesele din fonta, polistiren cu densitatea de 22,5.24 g/l.

La turnarea otelului in momentul turnarii si gazeificarii modelului se aplica depresurizarea formei (vidul) sau se utilizeaza varianta de turnare cu gazeificare prealabila a modelului de polistiren, in crusta ceramica (tip REPLICAST CS)

Pentru un acelasi tip de polistiren utilizat, cantitatea de gaze care apare in unitatea de timp va fi proportionala cu raportul intre volumul si suprafata modelului. Din aceasta cauza rezulta importanta deosebita a proiectarii retelei de turnare, care pe langa curgere - umplere, asigura concomitent si procesul de gazeificare.

Polistirenul, substanta compusa din 94% C si 4% H2, sufera piroliza si gazeificarea in functie de temperatura. La turnarea aluminiului predomina vapori de polistiren care traverseaza crusta de vopsea si condenseaza in straturile reci de nisip de langa model, iar la turnarea otelului apar produse solide de carbon, denumite "carbune lucios" sau impropriu "carbon lucios".

Din categoria produselor de termodistructie, faza gazoasa, produse lichide si produse de cocsificare, o atentie deosebita trebuie acordata deci ultimei faze. Aceste produse de cocsificare influenteaza puternic termodionamica produselor de interactiune metal - forma.

Raportul celor trei faze (gazoasa, lichida si solida de cocsificare) la diverse temperaturi de turnare este redat in tabel.

Temperatura de turnare influenteaza deci in mod hotarator atat viteza de gazeificare cat si volumul de faza gazoasa.

Produsele de termodistructie a polistirenului la diverse temperaturi

Tehnica securitatii muncii si protectia mediului inconjurator

Polistirenul are grad redus de toxicitate, dar trebuie avut in vedere faptul ca el este combustibil si deci prezinta un potential pericol de inflamabilitate; vaporii de pentan sunt inflamabili la un amestec cu aerul in concentratii de 1,4.1,8% (volume). De exemplu, in acest sens, se indica faptul ca la turnatoria firmei FIAT de la MESSINA din ITALIA, liniile de turnare sunt prevazute cu captatoare, hote cu incineratoare ceramice, dotate cu arzatoare catalitice cu platina, care realizeaza combustia totala a vaporilor de polistiren. O alta solutie este trecerea gazelor arse rezultate de la turnare (cu cca 600^o C) prin cicloane, cu ploaie de apa si amestec de bioxid de carbon.

In toate etapele de obtinere si prelucrare a polistirenului expandat in vederea obtinerii modelelor gazeificabile precum si la depozitarea si pregatirea lor pentru realizarea formelor si chiar in timpul turnarii si dezbaterii pieselor turnate, in mediul inconjurator pot sa se degaje produse chimice cu actiuni daunatoare asupra organismului uman.

In plus, polistirenul expandat este in general un material usor inflamabil. Din aceste motive, la aplicarea acestei tehnologii trebuie luate masuri de prevenire si diminuare a pericolelor ce le prezinta. Preintampinarea acestor pericole se poate face fara investitii si eforturi deosebite, motiv pentru care acestei tehnologii i se acorda credit pentru viitor. Aprecierea igienica a procesului a permis sa se stabileasca compozitia produselor ce se degaja in fiecare etapa a procesului, sa se aprecieze gradul lor de toxicitate si sa se recomande masuri ce asigura respectarea normelor de securitate cerute.

La pastarea perlelor de polistiren gazeificate si a celor preexpandate, in mediul inconjurator se degaja un monomer rezidual, stirenul, fara alte produse. La temperatura mediului ambiant (20^oC) aceste degajari sunt neinsemnate, dar ele cresc usor cu cresterea temperaturii mediului insa fara a depasi concentratia limita admisa. Odata cu cresterea duratei de pastrare, intensitatea degajarii se reduce la temperatura de prelucrare a granulelor 95.110^o C, intensitatea degajarii stirenului creste pana la 0,016 .0,035g/m³ ceea ce poate sa duca la depasirea normelor limite admisibile.

Din acest motiv, la executia modelelor ca si la preexpandare este necesara amenajarea ventilatiei locale. Concomitent se tinde catre reducerea monomerului rezidual (stirenului) la producerea perlelor gazeificate in industria chimica.

De remarcat ca ponderea stirenului (monomerului rezidual) in polistiren nu depaseste 0,3%. Reducerea lui pana la valori de 0,1% consituie rezerva esentiala la imbunatatirea conditiilor de munca la executarea modelelor in cazul prelucrarii polistirenului expandat pe masini-unelte. Concomitent cu bucatile marunte de material se degaja o cantitate de praf de polistiren care nu este toxic, dar ca orice alt praf poate sa duca la iritarea mucoaselor ochilor, nasului, gatului. Din acest motiv masinile trebuie dotate cu instalatii de absorbtie a pulberilor. Trebuie avut in vedere faptul ca acest praf este usor inflamabil si poate sa poarte o importanta sarcina electrica, motiv pentru care masinile si instalatiile trebuie legate de pamant iar screberele trebuie sa fie curatate regulat.

La debitarea materialelor din poliseren expandat cu sarma prin incalzire electrica are loc topirea materialului si evaporarea partiala a fazei lichide ceea ce duce la degajarea fazei de vapori si gaze ce contin stiren, benzen si alte substante in mediul inconjurator. Pentru absorbtia lor se impune utilizarea instalatiilor locale de absorbtie (sorburi locale).

La pregatirea modelelor pentru formare (inciorchinare, asamblare retele de turnare si acoperire cu vopsea refractara), se vor respecta regulile generale pentru vopsire cu utilizare de vopsele sicative (care se usuca repede).

In cazul productiei de serie mica si unicate, cu realizarea formelor din amestecuri liate sI chiar nisipuri neliate se impun respectarea normelor specifice sectiilor de turnare cu procedee clasice. In cazul productiei de serie mare si masa, cu executarea formelor din material granular (nisip) uscat, locul de munca trebuie sa fie dotat cu sistem local de aspiratie. Modelele nu vor fi depozitate in apropierea zonelor de turnare sau alte surse de foc pentru a evita aprinderea lor. Determinari ale cantitatilor de componente ce se degaja in atmosfera inainte, in timpul turnarii si dupa, au pus in evidenta faptul ca variaza continutul acestora in functie de tehnologia adoptata - cu maselote inchise (oarbe) sau deschise. Rezultatele sunt prezentate in tabel si pun in evidenta faptul ca valorile pentru produsele daunatoare sunt mai mari in atmosfera de lucru la turnarea cu maselote deschise.

Valori ale continutului de produse de termodistructie degajate
in atmosfera de lucru la turnarea cu modele gazificabile din polistiren.

Cercetarile efectuate au aratat ca reducerea cantitatii de adausuri daunatoare ce se degaja in atmosfera sectiei depinde de modul corect de pregatire a formelor, in special a pieselor turnate mari. Pentru reducerea cantitatii de substante daunatoare ce se degaja, orificiile de ventilatie din forma nu trebuie sa comunice direct cu atmosfera ci sa fie inchise cu nisip pe adancimi de 30.50 mm, pentru a asigura filtrarea gazelor iar maselotele sa fie inchise.

De asemenea, o reducere a concentratiei de substante degajate se realizeaza prin aprinderea lor in timpul turnarii.

Avand in vedere faptul ca la turnare se degaja concomitent cateva gaze si vapori, daunatori, calculul ventilatiei generale se va face prin insumarea volumelor de aer necesare pentru diluarea (rarefierea) fiecarui gaz sau vapori iritanti, in parte, in raport cu norma admisa. La degajarea concomitenta a catorva gaze sI vapori (in afara solventilor sI gazelor iritante) cantitatea de aer la calculul ventilatiei se determina in conformitate cu acea componenta daunatoare ce necesita cel mai mare volum de aer. Sistemul de ventilatie trebuie sa asigure reducerea continutului de vapori sI gaze in atmosfera incaperilor de productie sub limita concentratiei admise pentru proiectarea intreprinderilor industriale. Schimbul de aer in incapere, pentru mentinerea concentratiei limita admisibila de gaze daunatoare poate fi determinat de relatia:

Q_pr = K_gd/K₂ - K₁

Unde Q_pr este cantitatea de aer proaspat care trebuie sa fie introdusa in incapere, in m³/h; K_gd este cantitatea de gaz daunator ce se degaja in incapere in g/h; K₂ - concentratia limita admisibila dfe gaz daunator in incapere in g/m³; K₁ - concentratia de gaz daunator in aerul ce se introduce in incapere in g/m³.

Multiplicitatea schimbului de aer intr-o ora N_a se determina cu relatia

N_a = Q_pr/V_inc

Unde V_inc este volumul incaperii (in m³) inainte de expulzare in atmosfera. Evacuarile prin ventilatie cu continut de praf, gaze sI vapori toxici vor fi supuse procesului de epurare. Pentru captarea particulelor de funingine se recomanda filtre cu panza.

Pozitionarea gurilor de absorbtie a gazelor degajate se va face la partea interioara sau superioara a incaperii, dupa cum gazele nocive degajate au greutatea specifica mai mare respectiv mai mica decat a aerului.

Concentratiile maxime admise de substante toxice in atmosfera zonei de munca

Polistirenul expandat este o substanta care arde usor si se aprinde chiar la surse de mica putere. In procesul de ardere se topeste, cazand in picaturi sau se intinde pe suprafata, arde cu degajarea unei cantitati mari de funingine si fum negru. Viteza de raspandire a flacarii pe suprafata polistirenului expandat este de 1.1,5/min. Temperatura de aprindere a lui este de circa 400^O C, caldura de ardere 7500 kcal/kg. Prin urmare, in toate etapele procesului tehnologic trebuie sa se respecte regulile de paza impotriva incendiilor. Poliesterul sub forma de placi sau granule trebuie sa fie pastrat in incaperi din cladiri de caramida sau beton armat, la temperaturi de max. 32^OC. Incaperile trebuie prevazute cu sistem de ventilatie care sa asigure un schimb de aer de 6 ori pe ora. Sunt interzise foc deschis sau surse de foc in incaperi in care se prelucreaza polistiren sau se depoziteaza. Rezervele de material in sectorul de prelucrare a polistirenului nu trebuie sa depaseasca consumul necesar in 24 de ore.

Pulberile de polistiren exapandat, formate la prelucrarea mecanica a lui, impreuna cu aerul formaza o compozitie exploziva pentru o concentratie de 20g/m³, temperatura de autoaprindere fiind de 670^OC. In consecinta rezulta necesitatea dotarii masinilor de prelucrat polistiren expandat, cu sisteme locale de aspiratie pentru captarea pulberilor si deseurilor marunte care se indeparteaza pe masura formarii lor. Instalatiile pentru taierea polistirenului cu sarma incalzita electric trebuie sa fie alimentate numai printr-un transformator coborator de tensiune sub valori de 36V.

Pastrarea deseurilor provenite din prelucrarea polistirenului expandat se va face numai in containere deschise (de sarma) foarte bine aerisite. Depozitele pentru polistiren vor fi compartimentte in trei deschideri despartite prin pereti grosi, capabili sa preintampine raspandirea focului in caz de incediu: primul pentru materiale initiale (polistiren granule gazeificate), al doilea pentru materiale de prelucrare, al treilea pentru materiale gata prelucrate.

Prelucrarea polistirenului in atmosfera umeda (deci cu apa sau vapori) nu prezinta pericol de incendiu. Din punct de vedere al pericolului de incendiu, sectia de preexpandare si expandare siI prelucrare ulterioara a produselor din polistiren expandat face parte din categoria V, iar din punct de vedere al regulilor de amenajare a instalatiiilor electrice, face parte din clasa P-11.

Stingerea polistirenului expandat se va face cu jet de apa, dar mai bine cu agenti de inspumare. Centre mici de ardere se pot stinge cu spumanti sau prin acoperire (sufocarea arderii).

BIBLIOGRAFIE

Petrovici, A. s.a. "Indrumar de laborator pentru lucrari de turnatorie". Litografia I.P.B., Bucuresti, 1971

Sofroni, L., Chira, I. sI Riposan I. "Turnarea metalelor sI aliajelor". Editura Didactica sI Pedagogica Bucuresti, 1978

Wietlake. K. H. Einwirkungen von tieffreqenten Schwingungen in der Nachbarschaft von Giesserein in: Giesserei, nr. 25/26, 1987

Paul van den Brulle. Geräuschernissionen von Forrnrnaschinen in Giesserei, nr. 3, 1986.

Champion, A. In: Foundry Trade I. , 1987, 161. nr. 3341, pag. 26 --28,30

Amza, Gh. s.a. Sisteme ultraacustice. Bucuresti Editura Tehnicä, 1988

Buzdugan, Gh. s.a. Vibratii mecanice. Bucuresti, E.D.P., 1982

"Protectia contra zgomotului. Protectia la sudare". I.D.C.M., nr. 7, 1982

Junius, F.R. si Ghioreanu, s. "Proiectarea turnatoriilor. Universitatea din Brasov, 1990

Ispas, C. s.a. Ergonomia masinilor-unelte. Bucuresti, Editura Telmica, 1984

Gafitanu, M. s.a. Vibratii si zgornote. Iasi, Editura Junimea, 1980

Barhad, B. BoIile profesionale si prevenirea lor. Bucuresti, Editura {tiintifica si Enciclopedica, 1978

Ursu, P.D. Atmosfera si poluarea. Bucuresti, Editura {tiintifica si Enciclopedica, 1981

Voicu, V. "Noi procedee de combatere a noxelor in industrie prin sisteme de ventilare. Bucuresti, Editura Tehnicit. 1985

Riposan, I si Chisamera, M. "Tehnologia elaborarii si turnarii fontei". Bucuresti, E.D.P. 1981

Spepanov, Iu s.a. "Turnarea cu modele gazeificabile". Moscova, Masinostroenie, 1976

Hodos, N. "Polistirenul". Editura Tehnica, Bucuresti, 1970

Chira, I., Sofroni, L. sI Surdulescu, M. "Modele gazeificabile cu parametrii tehnologici imbunatatItI sI utilizarea lor". Bucuresti, dosar OSIM.