Procesul Tehnologic de Obtinere a Reperului Palet Directoare
Introducere
Scurt istoric al activit`]ii de turnare a metalelor
Ob]inerea pieselor metalice prin turnare
Procedeul clasic de confec]ionare a formelor de turnare
Date generale.
B. Desf`[urarea determin`rii:
Utilaje , aparate , instrumente [i materiale de formare
b) Modul, etapele de lucru [i succesiunea opera]iilor pentru efectuarea determin`nilor:
1. FLUXUL TEHNOLOGIC DE FABRICARE
PRIN TURNARE A REPERULUI
,,PALETA DIRECTOARE”
2. Protec]ia mediului [i ecologia \n turn`torii
Particularit`]ile microclimatului \n Turn`toria de o]el Kvaemer-IMGB.
Metode de analiz` a factorilor poluan]i [i posibilit`]i de monitorizare.
3. Metode de reducere a polu`rii
\n cadrul tehnologiei de turnare a reperului
Propuneri de \mbun`t`]ire a condi]iilor de mediu din
sectorul de ob]inere a reperului “Paleta Directoare”
BIBLIOGRAFIE
Pagini 56
=== procesul ===
Introducere
Scurt istoric al activit`]ii de turnare a metalelor
Metoda de ob]inere a pieselor prin turnare este cunoscut` de mult timp, fiind una dintre cele mai vechi ramuri ale tehnicii. Aceasta se explic` prin faptul c` de[i procesul tehnologic de formate-turnare cere multe cuno[tin]e tehnice, totu[i utilajul necesar a putut s` fie accesibil omului \nc` din cele mai vechi timpuri.
Descoperirile arheologice au furnizat date pre]ioase asupra evolu]iei produc]iei de piese turnate. Unele obiecte de art` p`strate pân` \n prezent sunt de o m`iestrie care uime[te chiar [i pe speciali[tii din zilele noastre. Astfel, ca exemple din cultura universal` merit` s` fie citat` statuia zei]ei Atena – Promachos a lui Phidias, \nalt` de 16 m. Asirienii foloseau bronzul pentru turnarea obiectelor de art` \n secolul IX i.e.n., iar chinezii turnau piese din font` \nc` din secolul IV i.e.n. Aici se g`se[te statuia unui leu \nalt` de 6,1 m [i lung` de 5,5 m, turnat` din font` \n anul 974 al erei noastre.
Merit` s` fie citat \n mod special Colosul din Rhodos, statuie uria[` din bronz, care a fost amplasat` \n portul cu acela[i nume, ce reprezint` pe Helios, zeul soarelui.
Statuia, considerat` una din cele [apte minuni ale antichit`]ii a fost \n`l]at` \ntre anii 292-280 i.e.n. S-a scufundat \n mare \n anul 224 i.e.n, \n urma unui cutremur. Descrierile contemporane \i atribuie o \n`l]ime de circa 32 m, ceea ce este de-a dreptul impresionant, ]inând seama de epoca \n care s-a realizat.
|n anul 1554 a fost turnat \n Rusia un tun din font` cu calibrul de 650 mm, iar \n 1620 s-a turnat tunul “]ar” cu o mas` de circa 40 t. |n anul 1689 s-a turnat la Rostov renumitul clopot “Sisoi”, cu masa de circa 32 t, iar mai târziu s-a turnat un clopot de 130 t.
Capodopera turn`toriei ruse este “Clopotul – ]ar” turnat \n anul 1734, care cânt`re[te circa 200 t.
|n 1782 s-a turnat la Petersburg statuia “C`l`re]ul de aram`” cu \n`l]imea de 10 m [i cu masa de circa 12t; lucr`rile necesare pentru preg`tirea formei au durat [ase ani, iar turnarea [i cizelarea, doi ani.
Dac` ]inem seama de faptul c` turnarea unor piese având dimensiunile, masa [i complexitatea celor descrise reprezint` o problem` tehnic` foarte complicat` chiar [i pentru speciali[tii zielor noastre, rezult` c` meritele \nainta[ilor no[tri sunt cu atât mai mari deoarece au realizat aceste capodopere tehnico-artistice \n condi]ii rudimentare, corespunz`tor stadiului tehnicii din perioada respectiv`.
Speciali[tii turn`tori din timpurile \ndep`tate au \ntâmpinat greut`]i atât la ob]inerea unui aliaj lichid \n cantitate [i de calitate corespunz`toare, cât [i la ob]inerea formei necesare pentru turnarea aliajului.
La \nceput, formele se executau din piatra – gresie – prin cioplire. Piesele erau simple. Se turnau vârfuri de l`nci precum [i diverse obiecte de uz casnic. O form` din piatr` (gresie) se putea folosi la mai multe turn`ri f`r` s` mai fie necesar` repararea ei.
Mai târziu, pentru turnarea pieselor complicate se executau forme din argil` care se uscau. Modelele folosite erau din cear`. |nainte de turnare, formele se \nc`lzeau pân` la temperatura de circa 95O0C pentru a arde restul de substan]e organice [i a asigura umplerea mai u[oar` a formei. Ca regul` general`, formele mari se pun lâng` cuptorul de topire a aliajului, iar turnarea se f`cea direct din cuptor, prin intermediul unui jgeab care mergea pân` la form`.
Caracteristice pentru formarea \n argil` erau productivitatea mic` [i procesul lung de fabrica]ie, motiv pentru care se mai numea [i metoda lenta de formare.
Cre[terea necesarului de piese turnate \n ]`rile \n care industria se dezvolta rapid, ca urmare a noilor descoperiri [i a dezvolt`rii construc]iei de ma[ini (inventarea ma[inii cu abur etc.) precum [i apari]ia fontei ca aliaj de turn`torie au f`cut ca treptat metoda lent` de formare s` nu mai corespund` nici ca productivitate, nici ca pre] de cost.
Ca urmare a noilor cerin]e [i condi]ii create, formarea \n argil` a fost \nlocuit` de formarea cu model de amestecuri de formare pe baz` de nisip cuar]os [i argil`, a[a numita metod` rapid` de formare.
Trecerea la fabricarea \n mas` a pieselor, \n urma puternicei dezvolt`ri industriale ulterioare, a determinat apari]ia de utilaje de formare [i metode de turnare moderne, cum sunt: ma[inile de format, turnarea \n forme metalice statice, turnarea sub presiune [i turnarea \n forme speciale cu modele fuzibile, turnarea centrifugal` \n forme metalice.
Ob]inerea pieselor metalice prin turnare
Procedeul clasic de confec]ionare a formelor de turnare
|n componen]a utilajelor [i ma[inilor intr` o serie numeroas` de piese, realizate prin prelucr`ri mecanice de a[chiere, sudare, deformare plastic` sau sinterizarea din pulberi mecanice; poderea majoritar` o are \ns` procedeul de turnare care face posibil` ob]inerea de piese de forme deosebit de complexe, dintr-o gam` larg` de familii de aliaje.
Date generale.
Teoria [i principiul metodei experimentale.
Ob]inerea pieselor prin turnare este simpl`. Se cunoa[te din fizic` faptul c` orice lichid turnat \ntr-un vas, sub ac]iunea gravita]iei dobânde[te configura]ia cavit`]ii interioare a vasului, indiferent de complexitatea acesteia.
Dac` lichidul turnat \n vas, din anumite motive, trece din stare lichid` (\[i schimb` starea de agregare, se solidific` – \nghea]`), atunci configura]ia dobândit` prin turnare se men]ine [i la scoaterea lui \n afara vasului. |n cazul turn`rii, lichidul este topitura metalic`, iar vasul – forma de turnare.
O pies`, un reper (corp metalic cu o anumit` configura]ie interioar` [i exterioar`, dimensiuni, material metalic, particularit`]i func]ionale, de montare [i de exploatare, destina]ie) se poate confec]iona, \n principiu, prin urm`toarele procedee de fabrica]ie:
a) preluc`ri mecanice (a[chieri = strunjire, frezare, rabotare, mortezare [i g`uriri);
b) deform`ri –plasice la rece [i la cald (forj`ri = matri]are, trefilare [i lamin`ri);
c) turnare;
Dintre aceste procedee, ponderea cea mai mare o au metodele de turnare, deoarece acestea pot duce la ob]inerea unor piese foarte complicate, nerealizabile prin nici un alt proces tehnologic.
Procesul tehnologic de fabricare a unei piese comport` urm`toarele faze:
\ntocmirea planului de opera]ii;
adoptarea mijloacelor corespunz`toare de prelucrare;
alegerea utilajului adecvat;
stabilirea SDV-urilor (scule-dispozitive-verificatoare) necesare;
opera]ia de normare pentru timpii [i manopera necesare
|n cazul ob]inerii prin turnare a unui reper, procesul tehnologic are la baz` desenul de pies` finit` din care rezult`:
denumirea reperului;
denumirea ansamblului din care face parte reperul;
materialul metalic indicat pentru executarea reperului;
num`rul de buc`]i necesar de turnat [i masa piesei;
forma [i dimensiunile tuturor elementului reperului;
rugozitatea suprafe]elor;
starea special` a unor suprafe]e sau elemente constructive (condi]ii de duritate minim` sau maxim`, condi]ii de compactitate a peretului pentru piese care lucreaz` la presiuni sau atmosfere explozive, tratament termic, obi[nuit, tratament superficial chimic sau termochimic, acoperiri galvanice, etc.).
|n general piesa finita are anumite suprafe]e cu un grad ridicat de netezime (rugozitate mic`) care nu poate fi ob]inut direct din turnare, ci se realizeaz` \n urma unei prelucr`ri mecanice pe ma[ini-unelte. Pentru a se ob]ine dimensiunile finale ale piesei finite, de[i prin prelucrarea mecanic` se \ndep`rteaz` o cantitate de material, piesa turnat` trebuie s` fie prev`zut` pe suprafe]ele respective cu un adaos de prelucrare corespunz`tor.
De multe ori, \n afara adaosului de prelucrare, piesa turnat` este prev`zut` [i cu un adaos tehnologic, care fie c` serve[te la simplificarea procesului de turnare, fie la cel de prelucrare mecanic` sau tratament termic ulterior.
Piesa aceasta poart` denumirea de piesa brut turnat`. Dimensiunile sale sunt majorate comparativ cu ale piesei finite [i configura]ia mai simpl`, f`r` anumite orificii, canale, modific`ri de diametre etc., care sunt ob]inute prin prelucr`rile mecanice ulterioare.
|n cazul procedeului clasic de turnare, piesa brut turnat` se ob]ine \ntr-o form` de turnare prev`zut` cu o cavitate – amprent` de configura]ie corespunz`toare piesei, unde se toarn` aliajul lichid.
Configura]ia adecvat` a amprentei din form`, conduce la ob]inerea, dup` solidificarea aliajului lichid, a exteriorului piesei brut turnate; cavit`]ile interioare ale acesteia sunt ob]inute cu ajutorul unor miezuri montate \n interiorul amprentei.
Cavitatea – amprent` din forma de turnare se realizeaz` cu ajutorul unui model, iar miezul sau miezurile sunt ob]inute cu ajutorul unor cutii de miez. Totalitatea modelelor, cutiilor de miez [i SDV-urilor ([abloane, dispozitive auxiliare) care servesc la turnarea unui anumit reper, formeaz` garnitura de model.
Extragerea modelului din form`, dup` executarea opera]iei de formare, poart` denumirea de demulare; pentru executarea demul`rii, f`r` deteriorarea formei, \n general, modelul este sec]ionat [i se lucreaz` cu dou` semimodele care servesc la confec]ionarea celor dou` semiforme: inferioar` [i superioar`.
Similar, cutia de miez este sec]ionat` adecvat sau are constructiv prev`zute anumite p`r]i deta[abile care s` permit` extragerea miezului, dup` confec]ionarea lui. Mai rar, [i la turnarea unui num`r mic de piese din acela[i reper, miezul poate fi ob]inut [i din dou` jum`t`]i lipite apoi \ntre ele \n afara cutiei de miez.
Cele dou` semimodele, jum`t`]ile de cutie de miez sau p`r]ile deta[able sunt prev`zute pentru asamblarea demontabl` a lor cu cepuri [i g`uri de ghidare.
Forma este confec]ionat` din amestec de formare, iar miezul din amestec de miez, ambele amestecuri fiind preparate dintr-un material granular sau pulvenulent refractar (de obicei nisipul cuar]os) [i un liant.
Cele dou` semiforme au comun un plan sau o suprafa]` de separa]ie. Men]inerea amestecului de formare se realizeaz` cu ajutorul unor cadre metalice numite rame de formare.
Pentru o form` cu un singur plan de separa]ie este necesar` o singur` pereche de rame. Asmanblarea demontabil` la o pereche de rame se face prin intermediul unor tije de centrare [i respectiv buc[e de ghidare.
Rigidizarea [i fixarea ramelor \mpotriva desfacerilor accidentale se realizeaz` cu ajutorul unor umeri care sunt strân[i cu bride. Pentru manipulare [i transport ramele sunt prev`zute cu mânere [i butoane.
Piesele foarte mari, unicat, sunt turnate \n solul turn`toriei, \ntr-o groap` de turnare special amenajat`. |n acest caz, la partea superioar`, pe sol, se monteaz` nmai o singur` semiform` denumit` capac. Piesele de mic` importan]` [i care nu necesit` precizie dimensionl` ridicat` (de exemplu: greut`]i de consolidare, gr`tare, arm`turi etc.) pot fi turnate f`r` capac, cu suprafa]a aliajului liber`. |n acest caz, grosimea peretelui superior este dat` de cantitatea de aliaj lichid turnat`
Montarea miezurilor \n semiforme se realizeaz` cu ajutorul unor proeminen]e adecvate numite m`rcile miezului care se introduc \n loca[ul m`rcii din cavitatea (amprenta) formei.
M`rcile miezului sunt ob]inute odat` cu acesta \n cutia de miez care, pe lâng` partea activ` care serve[te la realizarea miezului propriu-zis, este prev`zut` [i cu m`rcile cutiei de miez. Similar, modelul are m`rcile modelului pentru ob]inerea loca[ului m`rcii \n semiform`.
|n cazul miezurilor de lungime mare, pentru a preveni deformarea sau ruperea sub propria greutate sau \n cazul existen]ei pericolului deplas`rii miezului de turnare la montarea acestuia \n form` se utilizeaz` supor]ii de miez, de form` [i dimensiuni adecvate; dup` turnare, ace[tia sunt \ncorpora]i de aliajul lichid [i r`mân \n grosimea peretelui respectiv.
La o form` cu multe miezuri la montarea acestora [i pentru controlul distan]ei dintre miezuri, sau fa]` de pere]ii formei, sunt utilizate [abloane de control de l`]ime egal` cu grosimea de perete a viitoarei piese.
Semiformele sunt prev`zute cu un sistem de canale care servesc la umplerea cavit`]ii-amprent` cu aliaj lichid, la separarea zgurei, la solidificarea corect` a piesei [i la evacuarea gazelor [i aerului din form`, pe m`sura umplerii acestuia. Acest sistem formeaz` re]eaua de turnare.
Din oala de umplere aliajul lichid se toarn` \n form` prin pâlnia de turnare, coboar` sub ac]iunea for]ei de gravita]ie \n piciorul pâlniei, trece apoi \n canalul de distribu]ie [i intr` \n cavitatea –amprent` prin canale alimentatoare. Dup` solidificare [i dezbatere (scoaterea piesei brut turnate din forma de turnare), re]eaua de turnare se \ndep`rteaz` (prin rupere sau prin t`iere). Pentru aceasta, lâng` pies`, canaul alimentator se prevede cu o [trangulare; sec]iunea minim` a [trangul`ri, care corespunde locului pe unde cavitatea a fost alimentat` cu aliaj lichid, poart` denumirea de atac.
Gazele degajate la contactul aliaj lichid-amestec de formare [i amestec de miez, precum [i aerul din cavitatea – amprent` se evacueaz` \n primul rând prin porii formei, prin canalele de ventilare practicate \n mod special atât \n form` cât [i \n miez, precum [i prin canale speciale de sec]iune mai mare executate \n semiforma superioar` numite r`sufl`tori, care fac leg`tura \ntre nivelul cel mai ridicat al cavit`]ii – amprent` [i atmosfer`.
La aliajele cu coeficient de contrac]ie mare, pe traseul canalelor re]elei de turnare sau direct \n leg`tur` cu cavitatea – amprent`, se prev`d cavit`]i de form` adecvat`, cu sec]iunea transversal` mai mare decât sec]iunea cea mai groas` a piesei \n zona respectiv` pentru a se solidifica dup` terminarea solidific`rii piesei; dup` umplerea cu aliaj lichid aceste rezervoare de metal numite maselote servesc la umplerea cu aliaj lichid a golului de contrac]ie numit retasur`. |n final, se va ob]ine o pies` turnat` s`n`toas`, restaurat` total` (corespunz`toare atât cantit`]ii de aliaj lichid a piesei, cât [i a maselotei) formându-se numai \n maselot`. Dup` solidificare, maselotele sunt \ndep`rtate prin rupere sau t`iere. Atât maselotele cât [i r`sufl`toarele servesc [i la colectarea zgurei, care, datorit` densit`]ii mai mici decât a aliajului lichid plute[te deasupra acestuia.
La aliajele cu tendin]` mare de spumare la turnare [i la care nu exist` o diferen]` accentuat` \ntre densit`]ile zgurei [i aliajului propriu-zis, pe traseul canalelor de turnare se monteaz` filtre de zgur` sau re]eaua de turnare se prevede constructiv cu un canal colector de zgur`, de sec]iune [i lungime adecvat` care s` conduc` la separarea zgurii \n timpul curgerii aliajului lichid prin el. |n general, filtrele de zgur` se monteaz` la baza piciorului pâlniei de turnare, iar canalul colector de zgur` se construie[te dup` acesta.
Turnarea prin pâlnie se execut` pân` când, pe principiul vaselor comunicante, aliajul lichid umple r`sufl`toarele sau maselotelor; \n acest moment \nseamn` c` amprenta din form` este umplut` cu aliaj lichid.
Din cauza presiunii metalostatice a aliajului lichid [i a diferen]ei mari dintre densit`]ile amestecului de formare [i aliajului, semiforma superioar` tinde s` fie ridicat` [i aliajul lichid s` se scurg` prin planul de separa]ie. De asemenea miezurile montate gre[it sau cu m`rci necorespunz`toare sunt ridicate de c`tre aliajul lichid. Pentru evitarea acestor fenomene care ar duce la rebutarea piesei, forma, \nainte de turnare, se \ngreuneaz` cu greut`]i de consolidare, propor]ionale ca m`rime cu cantitatea de aliaj tuirnat, cu configura]ia piesei [i pozi]ia acesteia \n form`. Pentru a evita distrugerea miezurilor [i a formei [i pentru a nu utiliza amestecuri cu rezisten]` mecanic` specific` foarte mare care ar necesita utilizarea de lian]i scumpi, la confec]ionarea acestora se pot utiliza schelete metalice sau elemente de \nt`rire, \ncorporate \n amestecul de formare sau miezuire [i numite arm`turi.
Tot pentru sc`derea costului, fiorma, \n general, se execut` din dou` calit`]i de amestec – o calitate superioar` numic amestec de model pentru zonele care vin \n contact direct cu aliajul lichid [i o calitate inferioar`, numnit amestec de umplere pentru restul formei.
Confec]ionarea formei [i miezurilor se face prin opera]ia de \ndesare care se execut` manual sau mecanizat, \n func]ie de configura]ia piesei [i de necesarul de buc`]i ; la formarea mecanizat` se utilizeaz` un singur tip de amestec numit amestec unic de formare.
Piesele mici se toarn` direct \n formele astfel executate. Opera]ia este cunoscut` sub denumirea de turnare la crud ; pentru piesele mijloci [i mari la care amestecul necesit` rezisten]e mecanice mari, formele sunt \n prealabil uscate. Din cauza solicit`rilor termice deosebite, \n general, miezurile sunt utilizate numai \n stare uscat` la amestecurile care se auto-\nt`resc cu lian]i ca: r`[inile sintetice, cimentul, silicatul de sodiu. Miezurile [i formele nu mai sunt uscate dec\t dac` se vopsesc cu vopsele refractare de tipul solu]iilor apoase.
B. Desf`[urarea determin`rii:
Utilaje , aparate , instrumente [i materiale de formare
Sunt necesare:
plac` de formare (plan[et`);
o pereche de rame de formare;
modelul piesei [i modele pentru re]eaua de turnare;
cutie de miez ;
amestec de formare (de umplere, de model)
[i pentru miezuire;
pudr` de izola]ie (praf de licopodiu);
unelte pentru formare;
b) Modul, etapele de lucru [i succesiunea opera]iilor pentru efectuarea determin`nilor:
1. Preg`tirea locului de munc`, procurarea materialelor [i uneltelor necesare. Placa de formare se a[eaz`, \n pozi]ie orizontal`, la cca 1,5 m distan]` de amestecul de formare, iar uneltele de formare se plaseaz` la \ndemân`, avându-se grij` s` nu \mpiedice circula]ia \n jurul pl`cii [i s` nu fie acoperite cu amestec de formare \n timpul lucrului. Uneltele mici vor fi ]inute \n trus`, de unde se vor lua la nevoie, urmând ca dup` \ntrebuin]are s` fie reintroduse \n acela[i loc.
2. Se cur`]` modelul, \ndep`rtând de pe suprafe]ele sale, cu ajutorul unei perii sau unei buc`]i de bumbac, praful [i amestecul de formare r`mas de la form`rile anterioare. Se verific` corecta montare [i centrarea celor dou` semimodele [i, dac` este cazul, se \ndep`rteaz` amestecul p`truns \n orificiile de ghidare.
3. Se a[eaz` pe plan[et` rama inferioar`, cu urechile cu g`urile de centrare spre plan[et` (\n jos). In interiorul acestei rame se centreaz` semimodelul prev`zut cu orificii de ghidare, a[ezându-l cu suprafa]a de separa]ie pe plac`. Cu ajutorul unui s`cule] de pânz` scuturat deasupra, se pudreaz` modelul [i plan[eta cu pudr` de izola]ie (praf de licopadiu).
4. Folosind ciurul, se cerne \n ram` amestecul de model astfel \ncât s` acopere modelul \n toate p`r]ile, apoi se \ndeas` cu vârful degetelor, insistându-se \n special \n p`r]ile modelului cu configura]ia mai complicat`. Grosimea stratului realizat din amestec de model va fi de cca 2o — 3o mm.
5. Cu lopata, se introduce \n ram` amestec de umplere, \n straturi succesive de aproximativ 120 mm grosime. Amestecul se \ndeas` cu ajutorul b`t`toarelor pornind de la marginile semiformei c`tre centrul ei. S-a constatat din practic`, c` la \ndesarea straturilor de amestec cu grosimea mai mare de 120 mm se ob]ine un grad de \ndesare neuniform pe \n`l]imea ramei (modelului). La \ndesarea straturilor mai sub]iri, de[i gradul de \ndesare este mai uniform, apare dezavantajul unui consum ridicat de lucru mecanic, deoarece o parte din energia cinetic` a b`t`torului este preluat` de stratul \ndesat anterior sau de plan[et`.
Amestecul de formare poate fi \ndesat diferit, mai tare sau mai slab, \n func]ie de natura aliajului ccare se toarn` [i de dimensiunile piesei. Prin \ndesare, greutatea specific` a amestecului cre[te, ajungând la 1,4….1,7 daN/dm3, fa]` de cca 1,2 daN/dm3 \n stare afânat`.
Lâng` pere]ii ramei \ndesarea se face mai puternic, folosind partea \ngust` a b`t`torului, ob]inându-se astfel o bun` aderen]` \ntre amestecul de formare [i ram`. Deasupra modelului, amestecul se \ndeas` mai slab, pentru a nu se mic[ora permeabilitatea [i pentru a nu se deteriora modelul. La partea superioar` a semiformei \ndesarea se face fobosind partea lat` a b`t`torului.
6. Surplusul de amestec de formare se \ndep`rteaz` prin r`zuire cu ajutorul unei rigle de lemn (r`zuitor), ghidat` pe marginile superioare ale ramei. Se ob]ine astfel o suprafa]` plan` necesar` pentru a[ezarea corect` a semiformei pe plan[et` sau pe patul de turnare.
7. Cu ajutorul vergelei de o]el se execut` canalele de aerisire, având rolul de a u[ura evacuarea gazelor degajate \n timpul turn`rii. Dac` gazele degajate nu sunt evacuate repede din form` ele pot provoca rebutarea piesei turnate prin apari]ia defectelor de tip sufluri. Gazele provin din aerul care se g`se[te \n cavitate, din metalul lichid, din evaporarea apei aflat` \n formele crude [i din descompunerea sau arderea unor substan]e [i impurit`]i aflate \n amestecul de formare, \n miezuri, etc.
Canalele de aerisire p`trund \n form` pân` la distan]` de 2o — 30 mm de suprafa]a modelului. Nu este permis` \n]eparea modelului cu vergeaua de o]el, fiindc` i se deterioreaz` suprafa]a de lucru [i se creaz` posibilitatea scurgerii prin canalele de aerisire a metalului turnat \n cavitatea formei.
8. Folosind mânerele ramei, se \ntoarce semiforma interioar` cu 1800 [i se a[eaz` pe placa de formare cur`]at` de amestec, cu suprafa]a de separa]ie \n sus. Suprafa]a de separa]ie se neteze[te [i se repar` dac` este cazul, cu ajutorul troilei [i al lan]etei.
9. Se asambleaz` modelul, centrând partea prev`zut` cu capuri peste cealalt` parte, aflat` \n semiforma inferioar` [i se pudreaz` cu pudr` de izola]ie atât modelul cât [i \ntreaga suprafa]` de separa]ie.
10. Se monteaz` rama superioar`, centrând-o fa]` de cea inferioar`, apoi se a[eaz` \n form` modelele re]elei de turnare (piciorul pâlniei, eventual canalul de distribu]ie) [i modelele r`sufl`toarelor.
Se recomand` ca re]eaua de turnare s` fie astfel amplasat` \ncât alimentatoarele s` aib` o lungime de cca 30 mm [i s` conduc` metalul \n cavitatea formei paralel cu peretele sau nervura piesei. |n felul acesta metalul va curge mai lin [i va sp`la mai pu]in forma. De asemenea, se recomand` ca metalul s` fie introdus \n por]iunea \n care piesa are pere]i sub]iri [i r`cirea ei este interzis`. Procedând \n acest mod piesa se va r`ci mai uniform, mic[orându-se tensiunile interne, deforma]iile [i retasurile.
Modelele r`sufl`toarelor se asambleaz` \n por]iunile cele mai \nalte ale piesei. Pentru piese simple pot fi a[ezate direct pe suprafa]a de separa]ie.
11. Se introduce [i se \ndeas` amestecul de model [i amestecul de umplere, procedând \n acela[i fel ca [i la semiforma inferioar`. Modelele piciorului pâlniei de turnare [i r`sufl`toarele vor fi men]inute \n pozi]ia vertical`.
12. Se \ndep`rteaz` surplusul de material [i se execut` canalele de aerisire.
13. Cu ajutorul lan]etei se taie pâlnia de turnare cu cupa respectiv` [i pâlniile r`sufl`toarelor, apoi se extrag din form` modelele piciorului pâlniei [i r`sufl`toarelor. Suprafa]a interioar` a pâlniei de turnare va fi bine netezit`, racordând col]urile, pentru ca metalul turnat s` nu spele amestecul de formare, antrenându-l \nspre cavitatea formei.
14. Se deschide cu aten]ie forma a[ezând al`turi ambele semiforme cu suprafa]a de separa]ie \n sus, pe placa cur`]at` \n prealabil. De pe semiforma inferioar` se \ndep`rteaz` (prin suflare) amestecul de formare c`zut prin piciorul pâlniei de turnare.
Semiforma superioar` a copiat \ntocmai suprafa]a de separa]ie a semiformei inferioare (reprezentând de fapt negativul ei) [i etan[eaz` perfect forma \n aceast` suprafa]`. Nu este permis ca, \n aceast` faz`, s` se execute netezirea suprafe]elor de separa]ie, fiindc` se creaz` un spa]iu \ntre cele dou` semiforme. Datorit` acestui spa]iu, metalul lichid poate curge \n afar`, sau se ob]in piese cu bavur` exagerat de mare.
15. |n semiforma inferioar` se execut` alimentatoarele, t`ind [i netezind amestecul de formare cu ajutorul lan]etei. Se une[te astfel canalul de distribu]ie (sau piciorul pâlniei de turnare) cu cavitatea formei, ob]inându-se [i sec]iunea corespunz`toare a por]iunilor de atac. Dac` r`sufl`toarea este plasat` \n suprafa]a de separa]ie, piciorul ei se une[te cu cavitatea formei printr-un canal similar cu alimentatorul. Opera]iunile men]ionate se execut` numai in semiforma inferioar`.
16. Opera]ia de demulare, care urmeaz`, trebuie s` fie executat` cu deosebit` grij`. La \nceput se umeze[te cu pensula amestecul de formare din vecin`tatea modelului apoi, folosind ciocanul de lemn, se introduce cârligul de demulare \n orificiul corespunz`tor al jum`t`]ii de model. Se bate u[or cârligul \n plan orizontal, dup` mai multe direc]ii, l`rgind astfel pu]in cavitatea formei [i deta[ând amestecul de formare de model. |n sfâr[it, modelul se scoate cu mâna din form`, ridicându-l atent cu cârligul de demulare. Similar se procedeaz` pentru p`r]ile de model din cele dou` semiforme.
Eventualele mici repara]ii [i extragerea amestecului c`zut \n cavitatea formei se vor executa cu uneltele de formare din trus`.
17. Pân` \n prezent au fost executate complet cele dou` semiforme. Urmeaz` opera]ia de asamblare a formei, care const` \n centrarea semiformei superioare peste cea inferioar`. Este necesar s` se verifice ca montarea s` se fac` corect, cu cele dou` cavit`]i una peste alta [i nu rotite cu 1800 Ia plan orizontal.
Semiforma superioar` se rabate aparte [i apoi se aduce peste cealalt`. |n felul acesta, buc`]ile de amestec care se desprind din ea, cad pe sol [i nu deterioreaz` semiforma inferioar`.
Dac` este cazul, \nainte de asamblare se pudreaz` forma cu pudr` refractar` [i se monteaz` miezurile.
|n vederea turn`rii, formele asamblate se aliniaz` pe patul de turnare [i se balasteaz` cu greut`]i.
18. La \ncheierea lucrului, se cur`]` [i se pun la loc plan[eta, modelul [i uneltele folosite.
Amestecul de formare \mpr`[tiat se reintroduce \n gr`mad`.
7
1. FLUXUL TEHNOLOGIC DE FABRICARE
PRIN TURNARE A REPERULUI
,,PALETA DIRECTOARE”
|n urma efectu`rii studiului practic, \n turnatoria de o]el Kvaerner IMGB din Bucure[ti am concluzionat c` etapele principale ale fluxului tehnologic de fabricare prin turnare a reperului “Paleta directoare” sunt:
1) Studiul documenta]iei tehnice care apar]ine de reperul “Paleta directoare”;
2) Intocmirea documentatiei tehnologice de turnare;
3) Execu]ia garniturii de model;
4) Preg`tirea locului de munc` [i \nceperea opera]iei tehnologice de
formare;
5) Verificarea [i repararea semiformelor de turnare;
6) Vopsirea semiformelor cu vopsea refractar`;
7) Asamblarea semiformelor;
8) Transportul [i a[ezarea formei \n zona de turnare, pe ,,patul” de turnare
9) Asigurarea [i \ngreunarea formei;
10) Elaborarea (“topirea”) m`rcii de o]el necesar` reperului “Paleta
directoare”;
11) Turnarea o]elului lichid \n forma de turnare;
12) R`cirea \n form` a piesei turnate;
13) Dezbaterea (scoaterea) piesei turnate din forma de turnare;
14)T`ierea (deta[area de piesa turnat` a maselotelor [i
re]elei de turnare;
15) Tratamentul termic al piesei turnate;
16) Cur`]irea final` a piesei turnate;
17) Verific`ri de laborator;
18) Prelucr`ri mecanice de ebosare
19) Controlul nedistructiv (CND) al piesei turnate ([i ebosata);
20) Excavarea eventualelor defecte depistate la opera]ia de CND;
21) Remanierea prin sudare a defectelor de turnare;
22) Tratamentul termic de detensionare a piesei turnate [i remaniat`;
23) Prelucrari mecanice finale (sau finisare);
24) Livrarea piesei la beneficiar.
|n continuare voi face scurte preciz`ri asupra fiec`rei opera]ii principale a fluxului tehnologic de turnare:
1) Documenta]ia tehnic` se compune din:
-desen de execu]ie;
-condi]ii tehnice (caiet de sarcini);
-standarde tehnice – \n cazul de fa]` – ASTM/’98;
-planul de inspec]ii, verific`ri [i control;
-proceduri de lucru interne.
Toate aceste documente sunt studiate cu aten]ie de catre inginerul tehnolog \nainte de a \ncepe proiectarea tehnologic`.
2) |n urma studiului tehnic, tehnologul stabile[te:
– Ce fel de turnare va fi – in cazul acestui reper este ,,serie”;
– tipul de formare – \n cazul acestui reper este ,,formare \n miezuri”
– stabile[te contrac]ia o]elului \n func]ie de compozi]ia chimic` a acestuia [i de geometria piesei – \n cazul nostru – 1,5%;
– planul de separa]ie al modelului;
– pozi]ia piesei \n timpul turn`rii;
– stabile[te adausele de prelucrare [i tehnologice;
– calculeaz` maselotele [i locul lor de amplasare;
– calculeaz` re]eaua de turnare;
– proiecteaz` desenele: – de model, – tehnologic de turnare ,- de piesa brut turnat`;
– proiecteaz` [abloanele de control al modelului [i formelor. |n cazul de fa]` s-au proiectat [i dou` ,,rame – gr`tar”;
– stabile[te itinerariul tehnologic [i punctele de control. La \ntocmirea tehnologiei, tehnologul s-a folosit de un calculator personal performant, de un progam de calcul al maselot`rii, de dou` programe de desenare pe calculator, Autocad [i Proengineer. Rezultatul este o tehnologie performant` asistat` de calculator.
3) Modelul s-a executat din lemn de tei uscat, din dou` jumat`]i amplasate pe doua pl`ci port-model metalice, conform desenului de model;
4) Se aduc \n atelierul ,,formare”: garnitura de model, ramele gr`tar, sculele de formare. Pe placa de model se a[eaz` rama-gr`tar [i totul se strânge \ntr-un cadru din pl`ci de lemn (pere]ii laterali ai cutiei de miez). Se umple aceast` ,,cutie”cu amestec de formare; mai \ntâi cu amestec de model pe baza de nisip de cromit, stratul avind o grosime de circa 50 mm [i apoi se umple cutia cu amestec de umplutur`, acesta fiind pe baz` de nisip cuar]os.
Amestecul de formare se compune din nisip cuar]os sau cromitic, liant fenolit [i pentru \nt`rire un acid de tip benzen-sulfonic. Acest amestec este auto\nt`ritor. Prepararea amestecului se face \ntr-un minimix performant dirijat de un calculator propriu. Re]eta amestecului este sigur` [i constant`.
Dup` \nt`rire, se extrage modelul din semiform` (\n cazul nostru practic un miez) – opera]ia aceasta numindu-se demulare. Se procedeaza identic cu cea de-a doua cutie de miez (a doua jumatate de model) numai c` aici amplas`m (construim) re]eaua de turnare, compus` din tubulatura ceramic`; |n ambele semiforme se \mbrac` modelele maselotelor cu c`r`mizi termoizolante. Acestea vor constitui captu[eala termoizolant` a maselotelor;
5) Se poate \ntâmpla ca la demulare s` se rup` mici buc`]i din forma sau ca \n anumite zone amestecul s` nu fie \ndesat suficient. Aceste zone de form` se repar` cu amestec de formare proasp`t sau se lipesc buc`]ile \ntregi cu clei de turn`torie [i se fixeaz` cu cuie. Aceast` opera]ie se nume[te repararea formei.
6) Formele [i miezurile se vopsesc cu o vopsea special` de turn`torie compus` dintr-o componenta refractara cu granula]ie fin`, de obicei f`ina de zirconiu, un solvent – \n cazul nostru alcool [i diverse adaosuri pentru stabilitatea suspensiei, pentru aderen]a la forma, etc.
Stratul de vopsea are rolul de a proteja suprafa]a formei de socul termic datorat temperaturii o]elului lichid (15800C) [i deci de a \mpiedica formarea aderen]elor termice pe piesa turnat`. Tot vopseaua, datorit` fine]ii ei nu las` s` patrund` \n o]el gazele rezultate din arderea liantului amestecului de formare, gaze ce ar genera \n piesa turnata mici goluri numite sufluri, defecte ce ar genera remanieri costisitoare sau chiar rebutarea acesteia;
7) Se monteaz` ,unul peste altul, cele dou` miezuri cu ajutorul ghidajelor special amplasate \n cele dou` miezuri. Acest ansamblu constituie acum forma de turnare.
8) Forma se transport` (f`r` [ocuri mecanice) \n zona de turnare a formelor [i se a[eaz` pe un loc drept acoperit cu un strat de amestec proasp`t de formare ce are rolul de a prelua denivel`rile terenului [i de a asigura forma \mpotriva posibilelor scurgeri de o]el pe la partea inferioara.
9) Formele se asigur` \mpotriva presiunii metatostatice (care ar putea s`lta semiforma superioar`, \n cazul de fa]` ar putea desface cele dou` miezuri) prin a[ezarea de greut`]i, corect calculate, pe semiforma superioar`. |n cazul nostru asigurarea s-a f`cut prin solidarizarea celor dou` semiforme (miezuri) prin sudarea ramelor-–gratar \ntre ele.
10) Elaborarea o]elului s-a f`cut \n cuptorul cu induc]ie cu capacitatea de
6,3 tone. |nc`rc`tura metalic`, regimul termic de topire, alierea cu feroaliaje, corec]iile la compozi]ia chimic`, temperatura de evacuare din cuptor sunt stabilite de tehnologut o]elar [i concretizate \n tehnologia de elaborare [i fi[a [arjei. O]elul se evacueaz` din cuptor numai dup` ce analiza chimica rapid` confirm` \ncadrarea \n compozi]ia chimic` tehnologic`.
11) Evacuarea o]elului lichid din cuptorul cu induc]ie \n oala de turnare se face prin basculare hidraulic` a acestuia. Oala de turnare are capacitatea de 6,5 tone. |n prealabil zid`ria refractar` a oalei a fost reparat` sau ref`cut` integral [i uscat`. |nainte de turnare, oala se pre\nc`lze[te la cel pu]in 7000C.
Se ia temperatura o]elului din oala de turnare cu termocuplul de imersie, dac` temperatura este mai mare de 1580+10 0C se a[teapt` pân` ce temperatura scade pâna la valoarea de 1580+100C. Oala este prevazut` cu un orificiu de evacuare de Ø 70 mm, diametru impus de tehnologia de turnare, \n cadrul calculului re]elei de turnare. Se aduce oala cu podul rulant deasupra formei, se centrez` oala a[a \ncât orificiul de evacuare sa fie pe centrul pilniei de turnare si cit mai aproape de aceasta. Se comand` deschiderea orificiului de evacuare. O]elul se scurge \n cavitatea formei umplând-o. Se indeparteaza oala de deasupra formei si se presara praf izolant (ISOTOP-A) pe suprafata maselotelor.
12) Piesa se las` s` se r`ceasca \n form` pân` la o temperatur` calculat` de tehnolog, \n cazul de fa]` <5000C. Aceasta temperatur` fere[te piesa de posibile cr`p`turi la cald, dar permite \nceperea opera]iei de t`iere a re]elei de turnare [i 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. Dac` 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 [i de grosimea de perete a piesei turnate. Aceast` pies` 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 omogenizeaz` structura metalica [i elimina tensiunile termice induse in pies` de c`tre contrac]ia 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 d`l]ile de craituire actionate de pistoale pneumatice, prin taiere electrica arc-aer si prin sablare cu nisip sau cu alice metalice.
17) La cur`]ire se deta[eaz` 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 gâtuirea 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, suprafa]a piesei turnat` [i 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 [i 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 \ntocmeste 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 [i se intocme[te 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 \nalt aliat, ASTM A743 grad CA6NM, norma americana, insusita si omologata in Kvaerner-IMGB.
Acest o]el are urmatoarele caracteristici:
a) Compozitie chimica:
b) Incercari mecanice, obtinute dupa tratamentul termic de:
Normalizare+ Revenire +Detensionare(post-sudare)
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 [arj`;
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. Protec]ia mediului [i ecologia \n turn`torii
Particularit`]ile microclimatului \n Turn`toria de o]el Kvaemer-IMGB.
Metode de analiz` a factorilor poluan]i [i posibilit`]i 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 [i construita cu sisteme de captare [i stocare a agentilor poluanti. Aceste instala]ii nu [i-au atins niciodata scopul din cauza executiei lor \n sine.
Dupa 1989 si pina in 1997, aceasta turnatorie a cunoscut cea mai drastic` 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 [i 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 cur`]ire, se folosesc urm`toarele materiale ce produc substante poluante in urma procesului de t`iere 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 \n turn`torii. Cadru general.
Ecologia reprezint` [tiin]a care se ocup` cu studiul interac]iunii dintre organisme [i modul lor de via]`, fiind indisolubil legat` de no]iuni ca poluare, ergonomie, microclimat.
Astfel, prin poluare se \n]elege totalitatea factorilor care influen]eaz` in sens negativ echilibrul ecologic [i au consecinte nefaste pentru om. Poluarea artificial`, rezultat` in urma activit`tii umane, a devenit o problemä acut` mai ales in ultima perioadä, ca urmare a dezvolt`rii intense a industriei [i ca urmare a studiilor, din ce in ce mai numeroase, care atest` faptul ca poluarea conduce Ia o degradare rapid` a mediului inconjur`tor. {i, pentru c` a[a cum se spune “doza face otrava”, o serie de substante sau factori considerati pân` nu demult lipsiti de nocivitate, au devenit in momentul de fat` (datorit` concentratiei sau intensit`tii foarte mari) factori poluanti. De exemplu, sunetele, care constituie sub form` de muzic` au un efect linistitor sau stimulator, in anumite conditii pot deveni foarte d`un`ätoare pentru s`n`tatea organismului uman.
Ergonomia reprezint` o [tiint` interdisciplinar` care analizeaz` relatiile dintre om, ma[in` [i mediul de munc`, in scopul identific`rii c`ilor de imbun`t`tire a metodelor, mijloacelor [i ambian]ei muncii in concordantä cu posibilitätile reale ale omului. In sistemul om-ma[in`-mediu, omul are rolul cel mai activ [i evident cel mai important, deoarece \ndepline[te functiile de prelucrare a informatiilor [i de Iuare deciziilor.
Omul se afl` ins` sub influenta unui num`r mare de factori care pot duce Ia sc`derea preciziei [i rapidit`tii interventiilor sale. Omul dispune de o capacitate limitat` de p`strare [i transmitere a informatiilor, performan]ele sale oscileaz` in timp, prezint` o precizie [i o for]` redus`, nu poate lucra mult timp f`r` intrerupere, obose[te repede, atentia sa poate fi destul de u[or distras`, este afectat de factori de perturbare psihologici, are nevoie de anumite condi]ii de iluminare, temperatur`, umiditate etc.
Având in vedere complexitatea naturii omului este necesar` studierea posibilit`]ilor de adaptare a caracteristicilor informatiei Ia capacitatea de perceptie uman`; organizarea unui regim ra]ional de munc`; formarea deprinderilor \n concordan]` cu sarcinile care trebuie \ndeplinite.
In consecin]a, ergonomia (“ergon”=munc`, “nomos”=descriere) trebuie sa apeleze Ia numeroase no]iuni [i principii ale [tiin]eIor: tehnice, economice, psihologice, fiziologice, sociologice, biologice [.a.
Prin microclimat se intelege totalitatea factorilor fizici care creeaz` ambian]a Ia locul de munc`: puritatea aerului, viteza de deplasare a acestuia, temperatura, umiditatea, gradul de iluminare, nivelul de zgomote [i vibra]ii.
Conditii specifice de muncä in turnätorii
Specificul muncii in turn`torii face ca munca \n aceste unit`]i s` fie considerat` ca fiind grea.
Pierdenile de c`ldur` de c`tre organism (care reprezint` un indicator aI dificult`]ii muncii) pentru diferite opera]ii care se desf`[oar` \n turn`torii sunt:
• prepararea [i transportul amestecurilor de formare 2300Kcal/schimb
• formarea manual` 1400. . . .1800 Kcal/schimb
• miezuire 1500…. 1900 Kcal/schimb
• deservirea cuptorului 1600.. . .2200 Kcal/schimb
• turnarea aliajului 1700… .2300 KcaI/schimb
• cur`]irea pieselor turnate 2000… .2300 KcaI/schimb
De men]ionat ca se consider` conditii de munc` grele cele in care pierdenile de c`ldura ale organismului uman dep`sesc 1500… 2000 KcaI/schimb.
Clasificarea activit`]ilor \n func]ie de
degajarea de c`ldur` (ca rezultat al activit`]ii fizice)
Deoarece munca fzic` brut` presupune solicitarea sistemului muscular, care difer` in functie de sex [i vârst`, se impun o serie de norme care s` stabileasc` nivelul maxim de efort pe care poate s`-l fac` organismul uman, far` ca s`n`tatea acestuia s` fie afectat`.
Masa maxima admis` a fi
Ridicat` [i transportat` \n procesul muncii
Factori nocivi in turn`torii
Pe lâng` faptul ca execut` o munc` fizic` grea muncitorii din turn`torii lucreaz` \n condi]ii specifice caracterizate prin:
•periculozitate sporit` privind accidentarea, având \n vedere greutatea mare a pieselor [i SDV-urilor, temperatura ridicat` a pieselor [i utilajelor, [.a.,
•temperatura ridicat`, atât a produselor c\t [i a spa]iului \nchis \n care se ac]ioneaz`;
•solicitare intens`, psihic` [i fizic`
•prezen]a noxelor, sub form` de praf, fum [i degaj`ri de gaze toxice;
•condi]ii de inconfort fizic [i psihic:
• diferen]e mari de temperatur`;
•curenti de aer;
•zgomot [i vibra]ii;
•iluminare neuniformä.
Microclimatul, in turn`torii, este dificil de controlat deoarece \n prezent se folosesc peste 100 de tehnologii de executie a formelor [i miezurilor, peste 40 de tipuri de lianti, zeci de tipuri de vopsele etc.
Sursele principale de praf [i gaze nocive le reprezint` agregatele de elaborare, utilajele pentru prepararea [i transportul amestecurilor, ma[inile de miezuire, dezb`t`toarele [i instala]iile folosite pentru cura]irea pieselor.
La producerea unei tone de piese turnate se degaj` circa 1600 m3 de gaze nocive.
In anexa I se prezintä concentratiile maxime de substante toxice admise \n zonele de lucru, iar \n anexa 2 concentra]iile maxime de pulberi admise.
Noxele admise sunt de multe ori dep`[ite \n turn`torii.
In ceea ce prive[te temperatura mediului ambiant, aceasta dep`[e[te frecvent 400C iar temperatura suprafetei unor utilaje (cuptoare, hote) este mai mare de 550C.
Nivelul de zgomot admis (de 85 — 90 db) este deasemenea depa[it in mod curent, sursele principale de zgomote find cuptoarele electrice cu arc, ma[inile de formare pnin scuturare [i dispozitivele manuale pneumatice de cura]ire (d„l]i pneumatice).
Pe plan intern [i interna]ional exista preocup`ri permanente pentru protec]ia muncii, imbunata]irea condi]iilor de munc` [i protec]ia mediului inconjurator. |n Elve]ia, cheltuielile pentru igiena muncii \n turnatorii reprezint` 40% din totalul de cheltuieli, iar in SUA [i alte ]ari dezvoltate acestea ating valori de 30…35% din total, ceea ce reprezint` circa 15% din costul piesei turnate.
Protec]ia \mpotriva degaj`rilor de gaze necesit` investi]ii suplimentare de aproximativ 20.000 dolari pentru 1 tona capacitate de cuptor cu arc ([i 10% din cheltuielile de \ntre]inere);
|n afara m`surilor care se iau privind captarea noxelor, ventilarea halelor, reducerea nivelului de zgomot [.a in prezent se pune tot mai mult problema introducerii unor noi tehnologii, cu un grad avansat de mecanizare [i automatizare, care sa fie mai pu]in poluante. In acest mod se realizeaz` atât o imbunatatire a conditiilor de munc` din turnätorii, cat [i o protectie a mediului inconjur`tor.
Boli profesionale specifice muncii din turnätorii
In absenta luarii unor m`suri adecvate pentru protec]ia muncii in turn`torii, Iucr`torii din aceste unita]i productive sunt expu[i urm`toarelor boli profesionale:
1. Pneumoconioze (fibroze pulmonare: silicoza, azbestoza, aluminoza, silicoantracoza, silicosideroza [.a., simple sau asociate cu tuberculoza).
cauze: Pulberi de bioxid de siliciu, silicati, azbest, praf de c`rbune etc.
Silicoza, boala profesional` cel mai frecvent intâlnit` Ia muncitorii din turn`torii, este provocat` de inhalarea \ndelungat` a pulberilor cu un continut ridicat de bioxid de siliciu liber (nisip cuar]os rezultat din amestecul de formare \n etapele de preparare, dezbatere [i curätire sau bioxid de siliciu emis Ia elaborarea aliajelor).
Sub ac]iunea particulelor de praf cu un con]inut ridicat de Si02 \n pl`mâni se forrneaz` ]esuturi rigide fibroase (noduli silicotici). Ace[tia apar in jurul celor mai mici ramificatii ale bronhiilor, precum [i in jurul vaselor de sânge care irig` din abundent` pl`manii. Ca urmare, portiuni mari din pl`mâni ies din functiune ducând in final Ia invaliditate, boala neavând — pâna 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 (silicoz` cu evolutie rapidä) [i poate duce Ia deces in câtiva ani.
2. Intoxicatii (acute, subacute, [i cronice)
Cauze: Substante cu actiune toxic` utilizate Ia formare, miezuire, executarea formelor coji sau substante folosite Ia tratamentele termochimice.
Intoxicatia cu monoxid (oxid) de carbon este cea mai frecvent` [i poate s` apar` datorita emisiilor de la cubilouni [i a celor din formele in care s-a turnat aliaj. Monoxidul de carbon apare [i 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 c`tre 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 câteva minute intoxicatia gravä, mariifestat` prin le[in [i urmat` uneori de deces.
0 atentie deosebita trebuie avut` in ceea ce prive[te atmosfera Ia nivelul cabinelor podurilor rulante unde pot s` apar` u[or concentratii de oxid de carbon de 70… 100mg/m3.
3. Imboln`viri 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 [.a.).
4. Imbolnaviri respiratorii cronice
Cauze: Substante toxice iritante emanate in atmosfera locului de munc` (dioxid de sulf, clor, oxizi de azot [.a.)
5. Astm bron[ic. rinite vasomotorii
Cauze: Substante chimice anorganice [i 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 [i [isturiIor bituminoase, lian]i pentru miezuri [i forme, vopsele refractare [.a.
7. Cancer pulmonar [i aI c`ilor respiratorii, ca [i al mucoasei sinusurilor paranazale
Cauze: Inhalarea gazelor [i pulberilor radioactive, inhalarea vaporilor [i pulbenilor de compu[i cancerigeni ai cromului, nichelului [i gudroanelor de huil`.
8. Nevroze de coordonare
Cauze: Mi[cani numeroase [i frecvent repetate. |ncordarea sistematic` a mu[chilor [i ligamentelor, presiune frcvent` pe tendoane.
9. Artroze cronice, periartrite, stiloidide, necroze aseptice, osteocondilite, bursite, epicondilite
Cauze: Presiune sistematic` \n regiunea articula]iilor, supra\ncordarea [i traumatizarea Ior, munca indelungat` Ia temperatun` scäzut` [i atmosfer` umed`.
10. Boala de vibratii (angionevroza, modific`ri osteoarticulare)
Cauze: Vibratii [i trepida]ii produse de scule percutoare (Ia [tampare, cur`]ire, dezbatere etc.)
11. Varice ale mernbrelor inferioare. Tulbur`ri trofice [i procese inflamatorii (tromboflebite)
Cauze: Pozi]ie ortostatic` indelungat` Ia miezuire. formare, montare miezuri, curätire, polizare mi[c`ri ample sub efort ale membrelor superioare.
12. Dermite acute [i cronice, ulcera]ii, melanodermii [i leucodermii:
Cauze: Contact prelungit cu substan]e chimice iritante: lacuri, vopsele, solventi, Iian]i, uleiuri minerale, hidrocarburi clorate, compu[i de crom, acizi, baze, r`[ini formaldehidice, [. a.
13 . Hipoacuzie si surditate de perceptie
Cauze: Actiunea prelungit` a zgomotului cu intensitate mare.
14. Cataracte
Cauze: Actiunea \ndelungata a unor substan]e ca: trinitrotoluen, dinitrofenol, ortosilicat de etil, [.a.
15. Conjunctivite [i keratoconjunctivite
Cauze: Substante toxice iritante [i pulberi alergice
Riscuri de producere a accidentelor
Cauzele care pot conduce Ia accidente de munc` sunt legate de o serie de factori tehnici [i factori umani. In urma unor date statistice obtinute in ultimii ani, accidentele de munc` din turn`torii reprezintä circa 14% din accidentele produse in ramura constructoare de ma[ini [i sunt specifice diferitelor procese, operatii sau faze tehnologice dup` cum urmeazä:
a) Prepararea amestecurilor de formare si de miez
Factori de risc: emanatii de gaze, organe de ma[ini aflate in mi[care, f`r` protec]ie, posibilitati de electrocutare.
b) Formane, miezuire
Factori de risc: pericol de explozie Ia sistemele de \mpu[care cu aer comprimat, organe de ma[ini in mi[care, emanatii de gaze [i praf
c) Elaborare
Factori de risc: temperatur` ridicat`, pericol de explozie ca urmare a \nc`rc`turilor metalice cu un continut ridicat de ap` 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 [i basculare, elemente \n mi[care ale dispozitivelor [i ma[inilor de turnare.
e) Dezbatere, cur`tire, remaniere
Factori de risc: posibilit`ti de producere a arsunilor cu flac`r` oxiacetilenic`, oxi-gaz. arc-aer, posibilit`ti de electrocutare, posibiIit`]i de spargere a pietrelor de polizor. Mi[c`ri ample ale polizoarelor pendulare.
f) Tratamente termice
Factori de risc: emana]ii de gaze, temperaturi ridicate (arsuri).
Instala]iile, utilajele [i ma[inile din turn`torii care prezinta un pericol important de accidentare sunt urm`toarele:
A) Prepararea amestecunilor de formare [i de miez: usc`toare de nisip, amestec`toare, sf`rm`toare de bulg`ri, instala]ii de regenerare.
B) Formare, miezuire: ma[ini de formare [i miezuire, demulatoare, Iinii de formare
C) Elaborare: cuptoare cu flac`r`, cubilouri, cuptoare electrice cu arc [i cu induc]ie
D) Turnare: oale de turnare, dispozitive de manevrat oale, ma[ini de turnare.
E) Dezbatere, cur`tire, remaniere: gr`tare de dezbatere, instalatii de cur`]ire [i alice, instalatii de hidrosablaj, instalatii de cur`]ire electrochimic`, instala]ii de sudare.
F) Tratamente termice: cuptoare pentnu tratamente termice.
Accidentele de tipul arsurilor sunt frecvent intâlnite in turn`tonii [i pot fi de natur` termic` su chimic` (anexa5).
O atentie deosebit` trebuie acordat` pericolului de producere a acidentelor colective cauzate de incendii [i explozii. In anexa 6 sunt prezentate exemple de substante chimice care prezinta pericol de aprindere [i explozie. precum [i materialele care se pot folosi pentru combaterea incendiilor provocate de aceste substan]e.
In anexa 7 se prezint` o serie de incornpatibilit`ti tipice intre diferite substante chimiee.
Riscurile de incendii [i explozii apar in turn`torii ca urmare a produselor chimice folosite (r`[ini, int`ritori, vopsele etc.)
Riscurile de explozie sunt Ia cuptoarele de elaborare [i Ia cele de uscare [i tratament terrnic.
Substantele explozive care pot s` apar`, de obicei, in turn`torii sunt prezentate in tabel.
Substan]e explozive
Amestecunile explozive deosebit de periculoase care pot s` apar` sunt:
• Oxid de carbon + aer
• Oxid de carbon + hidrogen + aer
• Hidrogen + aer
• Hidrogen + oxid de carbon + aer
Oxidul de carbon rezult` in mod special Ia cubilouri, dar [i Ia cuptoarele electrice (in perioada de insuflare cu oxigen)
Hidrogenul rezuIt` din disocierea apei (din materialele de inc`rcare umede) [i a hidrocarburilor (care se introduc, de asemenea, odat` cu inc`rc`tura)
Pericolul de explozie apare [i Ia folosirea de substan]e organice (r`[ini sintetice, vopsele [.a.) \n sectoarele de formare [i de model`rie.
Eliminarea cauzelor de imboln`viri profesionale [i de accidente de munc` se realizeaz` prin respectarea normelor de protec]ie stabilite pentru fiecare loc de rnunc` \n parte.
Poluarea chimicä in turnätorii
Poluarea chimic` este o consecint` a emisiilor de gaze [i praf ce decurg din majoritatea opera]iiIor care se desf`[oar` in turn`torii (preparare, formare, elaborare, dezbatere, cur`]ire, remaniere, tratament termic). Determinarea concentra]iei noxelor, care se bazeaz` \n majoritatea cazurilor pe metode fizico-chimice de analiz`, este important` deoarece permite stabilirea cantitativ` a factorilor de risc [i stabilirea m`surilor adecvate de combatere a acestora.
Metode pentru deteminarea concentra]iei de praf [i a concentra]iei de bioxid de siliciu liber.
Un loc aparte \ntre componentele prafului din turn`torii \I ocup` bioxidul de siliciu (Si02), responsabil de producerea celei mai rasp\ndite boli profesionale: silicoza.
Astfel, normele care Iirniteaz` continutul maxim de pulberi (concentra]ia maxima admis` — CMA) ]in cont de concentra]ia in SiO2 a prafului. Dup` cum urrneaz`:
• Pulberi cu un con]inut de Si02 liber cristalin, cuprins intre
1 [i 5%….CMA=8mg/m3
• Pulberi cu un con]inut de SiO2 liber cristalin cuprins intre
6 [i 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 urm` caz, de exemplu, pentru un con]inut aI bioxidului de siliciu Iiber cristalin de 20% \n praf rezult`:
50 + 20
2 50+10
CMA = ____________ = ____________ = 3 mg/m3
20 20
Analiza cantitativ` [i calitativ` a prafului se realizeaz` prin urm`toarele metode:
Analiza gradului de dispersie (dispersometria) este importantä având in vedere faptul c` in alveolele pulmonare patrund particule mai mici de 5m (cele mai nocive find cele cu dimensiuni mai rnici de 3m).
Deterrnin`rile cantitative [i calitative efectuate asupra prafului. presupun. de obicei. recoltarea acestuia prin filtrare, recoltare, urmat` de: sedimentare, centrifugare, barbotare, precipitare prin impact, precipitare termic` sau electrostatic`.
Exist` [i dispozitive de analiz` direct` a prafului (f`r` prevelare) care se bazeaz` pe m`surarea unor propriet`]i optice ale prafului
Analiza gravimetric`
Analiza gravimetric` a concentra]iei de praf se poate realiza prin urm`toarele metode:
Metoda alonjei, care se bazeaz` pe trecerea unui volum determinat de aer printr-un filtru montat intr-un tub de sticl` (alonja) [i pe cânt`rirea alonjei impreun` cu un filtru inainte [i dup` recoltare.
Rezulatele cele mai bune se ob]in folosind filtre din vat` de sticl`.
Concentra]iile de praf aflat in suspensie se determin` cu expresia:
G = d . 1000, (mg/m3)
V
|n care d este diferenta dintre masa final` a alonjei [i masa sa ini]ial` (\n 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 precis`, dar aplicarea ei necesitä un timp relativ indelungat.
b) Metoda filtrelor nehiogroscopice cu selectarea partial` 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 m`surare a volumului de aer aspirat (gazometru);
• Pâlnie de recoltare (cu selector);
• Filtru de retinere (realizate din microfibre organice, esteri celulozici sau fibre de sticlä);
• Exicator cu CaCI2 (pentru pastrarea filtrelor)
• Balantä analitic` cu precizia de 0.1…0.05 mg.
In principiu metoda const` in re]inerea particulelor de pulberi pe un filtru, dup` o selectare a acestuia intru-un dispozitiv (compus dintr-un set de pläci de aluminiu paralele, cu o distan]` bine determinat` intre ele). In acest mod se pot determina concentra]iile de pulberi cu dimensiunile rnai mici decât o anumit` valoare (de exernphu, particule mai mici de 3 prn).
c) Metoda recolt`rii \n mediu lichid
Metoda const` in aspirarea rapid` a aerului cu particule intr-un recipient umplut partial cu lichid. (fig. 3.4)
In urma izbirii de fundul vasului, praful se umeze[e, iar aerul f`r` impurit`]i iese prin tubul situat lateral. Aparatul mai cuprinde un sistem de aspirare [i un sistem de m`surare a volumului de aer aspirat.
Determinarea cantit`tii de praf se face in urma evapor`rii lichidului de recoltare.
Metoda permite efectuarea de analize gravimetrice, de dispersie [i chimice dar prezint` dezavantajul c` nu se realizeazä o selectie a particulelor cu dimensiuni mai mici de 5m. De asemenea, in urma impactului, granulele de praf se pot sparge, denaturând rezultatul analizei de dispersie.
d) Metoda tindaloscopicä
La baza acestei rnetode st` fenomenul Tyndal care const` in reflectarea difuz` de c`tre particule a unui fascicul de raze luminoase. Intensitatea luminii difuzate depinde de suprafa]a particulelor, culoarea, compozi]ia chimic` [i greutatea specific` a acestora.
Tindaloscopul cuprinde o camera de praf, o surs` de iluminare, o instalatie fotometric` [i un ocular pentru observare.
Metoda tindaloscopica este foarte rapid`, ins` devine neoperanta Ia concentra]ii mari de praf [i necesit` o etalonare, in prealabil, printr-o alt` rnetod` gravimetnic`. De asemenea. prezenta fumului a pic`turilor de ap` [i ulei [i gradul de dispersie pot conduce Ia erori de determinare.
Analiza coniometric`
Analiza coniometricä se refer` Ia determinarea cantitätii de particule, exprimate in numär de particule / m3 aer, [i se poate realiza prin urm`oarele metode:
a) Metoda num`rärii particulelor dintr-un mediu lichid
Metoda constä in prevelarea prafului prin metoda recolt`rii in mediu lichid (3. 1. 1. c). dup` 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 num`rä 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)
Va Va
In care:
V1 este volumul de lichid in care s-a f`cut recoltarea, in m3
Va — volumul de aer aspirat, in m3
b) Metoda de analiz` prin scintila]ie
Principiul metodei const` in faptul c` Ia trecerea printr-o flac`r` 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 [i intensitatea impulsului electric) este dependent` de m`rimea particulei, metoda permite [i determinarea dimensiunilor particulelor de praf
Aparatul se poate regla in fun]ie de compozi]ia chimic` a pulberii (cu ajutorul unui monocromator). Se poate deci face [i o analiz` cantitativ` prin schimbarea Iungimii de und` a monocromatorulmi.
Analiza gradului de dispersie
Determinarea dimensimnilor particulelor de praf este importanta deoarece m`rimea acestora indic` gradul de risc al expunerii Ia pulberi.
M`surarea se face cu ajutorul microscopului, având ocularul gradat [i etalonat. Se m`soar` 400…500 de particule care se grupeaz` pe dimensiuni (<1m, 1…3m, 3…5m, 5… 10m) [i se determin` procentul panticulelor dimensionate. Se ob]ine 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 analiz` calitativ` pot fi chirmce sau fizice.
Metodele chimice se bazeaz` pe atacul pulberii cu un anumit reactiv care dizolv` silica]ii, I`sând neatacat bioxidul de siliciu, separat ulterior prin filtrare.
Una dintre aceste metode const` \n urm`toarele:
• tratarea probei Iichide prelevate cu acid fosfonic (H3P04 85%) care Ia fierbere se transforrnä in acid pirofosforic. Scopul acestei opera]ii este dizolvarea silica]ilor oxizilor metalici (acidul pirofosfonic dizolv` in proportii neinsemnate cuartul), care se pot indep`rta prin filtrare;
• se cânt`re[te precipitatul ob]inut [i se obtine masa p a acestuia;
• tratarea precipitatului cu acid sulfuric (H2S04) [i acid fluohidric (HF) care are capacitatea de a ataca silicea (Si02) rezultând tetrafluorura de siliciu. Acidul fluorhidric atac` [i silica]ii; de aceea a fost necesar` indepartarea in prealabil a acestora cu acid pirofosforic;
• indep`rtarea solu]iei prin evaporare [i cânt`rire reziduului (de mas` r).
Cantitatea de Si02 rezult` din relatia:
Si02= p-r . C . 100 (%)
M
In care: M este masa probei prelevate;
C – factor de corectie care tine seam` de dizolvarea partialä a silicei [i 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 m;
C = 1.13 pentru particule de 1…2 m.
Dintre metodele fizice de determinare a bioxidului de siliciu s-au impus: metoda difractiei razelor X [i metoda spectrofotometric` \n infraro[u.
Metoda difractiei razelor X este una dintre rnetodele cele mai folosite deoarece necesit` cantitati de praf foarte mici [i are o precizie cu atât mai mare cu cat pulberile sunt mai fine.
Principiul metodei const` in difractia diferitä a razelor X de c`tre atomii diverselor substante. Filmul obtinut se interpreteaz` cu ajutorul unui microfotometru.
Pentru stabilirea liniilor de cuart se folosesc probe de cuart pur, cristalin. Folosind aceastä metod` se pot pune \n eviden]` toate formele alotropice ale cuartului, benzile lor de difractie find situate Ia 3.34A pentru cuart, Ia 4.05A pentru cristobalit [i Ia 3.8A pentru tridimit.
0 anumit` dificultate apare datoritä faptului c` unele materiale precum grafitul, carbura de foi [.a. produc benzi de difractie care se suprapun peste linia principalä a cuartului.
Metoda spectrofotometric` in infrarosu se bazeaz` pe faptul c` atomii moleculelor oscileaza constant in jurul pozitiei de echilibru, frecventa acestor oscilatii fiind in domeniul radia]iilor infraro[ii.
In urma analizei Ia spectrofotometnul in infrarfo[u rezultä un spectru ale c`rui maxime de absorbtie sunt caracteristice naturii chimice a substantelor.
Bioxidul de siliciu absoarbe un domeniul spectral cuprins intre 2.5 [i 25 m banda maxima de absortie (12.5 m) fiind folositä pentru determinarea cantitätii de 5i02.
Particulele de praf supuse analizei pot fi in cantitate mica, insä este necesar ca dimensiunile Ior s` nu dep`[easc` 8 m. Precizia cea mai mare se constatä Ia particule cu dimensiunile cuprinse intre 1 [i 5 m. Ca dezavantaje ale metodei se pot aminti imposibilitatea determinärii Si02 amorf [i diferentierii celor trei st`ri alotropice ale bioxidului de siliciu.
Surse de noxe in turn`torii.
Substantele nocive din turn`torii sunt reprezentate de praful [i gazele care rezult` din desf`[urarea majorit`]ii operatiilor tehnologice (elaborare, formare, dezbatere, cur`]ire etc.).
Un loc aparte, in ceea ce prive[te nocivitatea, iI ocup` bioxidul de siliciu liber, care, p`trunzând in aparatul respirator profund conduce Ia aparitia silicozei. De men]ionat c`, datoritä reducerii substantiale a vitezei de p`trundere a aerulii in alveolele pulmonare, praful retinut este in proportie de 20…30%. In plamani se retin aproape integral particulele de praf cu dimensiunea de circa 2 m.
In tabel sunt trecute proportiile de Si02 din praful rezultat in diferite Iocuri de munc` din turn`torii.
Con]inutul de Si02 liber din praf
Poluarea chimic` produs` de cuptoarele electrice cu induc]ie
a) Noxe emise Ia elaborarea in cuptorul electric cu induc]ie
Cuptoarele electrice cu induc]ie sunt agregate de elaborare foarte poluante. Atmosfera din zonele de lucru din vecin`tatea cuptoarelor cu induc]ie contine: praf— 12.. 30mg/m3, CO — 20…. 50mg/m3, valori care dep`[esc cu mult cele prev`zute in norme. Gazele care rezultä Ia elaborarea in aceste cuptoare cuprind:
– N2, CO2, CO,02, [.a.;
– oxizi metalici in stare solid` [i sub form` de vapori;
– carbon, provenit din consumarea electrozilor
– particule de adaosuri rnetalice [i nemetalice;
– particule de zgur`, etc.
La elaborarea otelului in cuptorul cu induc]ie se degaj` 8…. 10 Kg praf/T o]el (cantitatea de praf putând depä[i uneori 30 Kg/T), 80… .90 Kg CO/T o]el [i, de asemenea, cantit`]i importante de oxizi de sulf, azot [i alte componente.
De[i nocivit`]ile se degaj` \n toate etapele procesului de elaborare (inc`rcare, topire, afinare, dezoxidare, evacuare), cantitätile de noxe cele mai mari sunt ernise in perioadele de topire [i afinare. La oxidarea cu o vitez` de 1% c/minut se degaja circa 5 Kg de praf [i gaze pe tona de o]el. In perioada de insuflare a oxigenului, componentul gazos cel mai toxic, oxidul de carbon, atinge concentra]ia maxima (circa 88%). Oxidul de carbon rezult` din arderea carbonului (granitului) din electrozi [i din procesul de fierbere (afinare, oxidare). De mentionat c` Ia consumarea unui metru cub de oxigen se formeaz` 8…10 m3 gaze.
Praful rezultat Ia elaborarea otelului \n cuptorul electric cu inductie are densitatea de 3.9… .4.6 Kg/m3 [i urm`toarea compozi]ie chimic` (orientativ`):
Fe2O3 35….42%
FeO 4….8%
CaO 6….15%
Al2O3 3….13%
MnO 4….12%
Si02 2….10%
MgO 2….8%
Zn, Cr, Cu, [ a urme
Oxidul aflat \n propor]ia cea mai mare este Fe203, care este emis in cantit`]i variabile, \n func]ie de de perioada de elaborare. Con]inutul acestui oxid \n praf este de 56% \n perioada de topire [i doar de 26% \n perioada de afinare.
In ceea ce prive[te cornpozi]ia granulometric` a prafului, se pot da urm`toarele valori:
< I0m…………………18………….80%
10…….44m…………..7 .. ………71%
>44m…………………..7. ………. 16%
Compozi]ia granulometric` a oxizilor de fier (care constituie cornponentul principal al pulberilor din gazele de ardere), \n cazul \n care elaborarea se face far` insuflare de oxigen, este urm`toarea (orientativ):
<5m………………………….67.9%
5……10m…………………….6.8%
10….20m……………………..9.8%
20…..44m…………………….9.0%
> 44m…………………………65%
Concentra]iile componentelor gazoase variaz` \n Iimite foarte mari in func]ie de reac]iile care se desf`[ar` \n cuptor. Astfel, de exemplu, pentru con]inutul de CO2 s-a constatat o cre[tere puternic` Ia \nceputul topirii [i o sc`dere spre sfâr[itul acestei etape, urmat` de o nouä cre[tere \n timpul afin`rii [i de o descre[tere \n continuare.
Orientativ, con]inuturile de CO2, CO [i O2 pentru un debit de gaze emise de 3000 Nm3/h sunt:
CO2………………………… 18%
CO…………………………12.5%
02…………………………17.5%
• Oxidul de carbon se elimin` de regula prin ardere. Deoarece arderea conduce Ia apari]ia unor temperaturi ridicate (peste 10000C) este necesar` folosirea unor instala]ii termorezistente, care sunt costisitoare. 0 metod` de reducere a temperaturii de combustie const` \n folosirea unor catalizatori (temperatura ajunge \n acest caz Ia 400… 5000C).
• Bioxidul de sulf se elimin` prin absorb]ie [i adsorb]ie, metode combinate uneori cu procese de aditie sau oxidare catalitic`.
• Fluorul este un gaz foarte reactiv care rezult` \n cazul elabor`rii \n cuptoarele electrice cu arc din fluorura de calciu.
Zona de miezuire – formare – turnare
Nocivit`]iIe care apar \n zona de miezuire – formare – turnare se produc \n cadrul desf`[ur`rii urm`toarelor opera]ii:
– executarea miezunilor [i fomelor;
– uscare;
– turnarea aliajelor;
Cantitatea de noxe rezultate este \n strâns` dependen]a de tipuI de liant folosit, gradul cel mai ridicat de poluare aparand \n cazul utiliz`nii Iian]iIor organici.
Efectul cel mai poluant \l produc amestecurile cu r`[ini formaldehidice, cu int`rire Ia cald (bachelita — ob]inut` prin condensarea fenolului cu aldehid` formic` \n mediu bazic [i folosit` pentru realizarea formelor [i miezurilor [i novolac, folosit \n cadrul procedeului Croning) [i r`[ini poliuretanice (folosite in cadrul procedeului “cold — box”).
Urmeaz` apoi, \n ordinea descrescatoare a nocivita]ii:
– amestecurile cu argila sau bentonita [i adaosuri carbunoase (din care se degaja Ia turnare, CO, hidrocarbuni aromatice [i benzipiren);
– amestecunile cu r`[ini furanice, (intarire Ia rece);
– amestecurile cu ra[ini carbamidice (cu int`rire Ia rece, folosind in acest scop un catalizator acid: acid fosforic sau acid benzo — sulfonic — ABS); r`[ini ureo—formaldehidice (urelit) [i r`[ini melamino-formaldehidice;
– amestecuri cu uleiuri vegetale;
– amestecurile cu silicat de sodiu, int`rite cu CO2 (bioxidul de carbon nu este toxic, dar find de 1.5 ori mai greu ca aerul se concentreaz` \n straturile inferioare ale atmosferei halei, diminuând continutul de oxigen din aer [i provocând st`ri de oboseal` accentuat`);
– amestecurile cu ciment, bentonita, argil`.
Cantit`tile cele mai mari de noxe se produc Ia turnarea aliaielor \n forme, datorit` arderii, descompunerii sau volatiliz`rii Iian]iIor [i adaosurilor de natura organica.
Pentru determinarea volumului de gaze degajat Ia contactul aliajului cu amestecul de formare se poate folosi instaIa]ia prezentat`
Instala]ia se compune din: semiforma superioara, prin care se introduce aliajul Iichid; semiforma inferioara, confectionat` din font` cenu[ie: proba de amestec de formare, introdus` sau realizat` direct in dispozitivul de form` cilindric` ; tubul de leg`tura; [i debitmetrul.
Cantitatea de gaze depinde de tipul liantului [i volumul amestecului de formare care se inc`Ize[te pân` Ia temperatura de degajare a gazelor.
Grosimea a stratului de material inc`lzit pân` Ia aceast` temperatur` se determin` cu ajutorul unei relatii empilice:
=m t
\n care: m este un coeficient care exprim` capacitatea de incalzire a amestecului de formare (valoarea acestui coeficient ob]inându-se pe cale experimentala).
t — timpul, masurat de Ia inceputul turn`rii.
Volumul amestecului generator de gaze va fi:
V=S=mSt
\n care S reprezint` suprafa]a de contact aliaj — forma.
Volumul gazelor degajate Vg se calculeaz` cu ajutorul reIa]iei:
Vg = Vs . V = Vs . m S t
\n care Vs este volumul specific de gaze (volumul de gaze degajat de unitatea de volum de amestec de formare).
Cunoscând corela]ia Vg = f(t) se poate calcula viteza v de degajare a gazelor (debitul volumic).
Volumul de gaze nu cre[te proportional cu procentul de Iiant (cre[terea fiind mai scazuta), deoarece odat` cu marirea continutului de Iiant scade conductivitatea termica a formei [i se mic[oneaz` deci valoarea Iui .
• Amestecurile cu r`[ini — formaldehidice degaj` Ia turnare o serie de produ[i nocivi:
\n atmosfera turn`toriei 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 ra[ini poliuretanice polueaza atmosfera cu izocianat [i trietilamin`, substan]e cu toxicitate ridicata.
• In cazul amestecurilor cu ra[ini furanice (furfuroI, alcool furfurilic), Ia turnane se degaj` substan]e nocive cum ar fi: hidrocianura (HCN), amoniacul (NH3) [i oxizi de carbon [i azot. Concentra]ia acestora \n aer poate uneori s` dep`[easc` 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), producându-se o poluare periculoasa a mediului ambiant.
De obicei, nocivitatea amestecului se exprim` cu ajutorul unui parametru,, definit prin raportul:
Nd
= ____
Na
\n care:
Nd este cantitatea de substan]` nociv` (in mg) degajat` de un gram de amestec;
Na, — concentratia maxima admis` a noxei, in mg/rn3
La turnarea in forme realizate din amestecuri cu r`[ini furanice rezult`, de asemenea, acidul cianhidric, ca urmare a reactiei chimice dintre CO, metan [i amoniac, la temperatura de 1200oC.
• Amestecurile cu uleiuri vegetaIe (folosite \n special pentru confectionarea miezurilor), genereaza Ia turnare gaze nocive (care, \n plus prezint` pericol de incendiu [i explozie), avand urmatoarea compozitie chimic` aproximativ`: 45% H2, 30% cO; 15% CH4, 6% CO2.)
SectoruI de remaniere a pieselor turnate cu defecte
0 metod` frecvent folosit` \n turn`torii pentru eliminarea defectelor de turnare situate \n apropierea suprafe]ei piesei turnate const` \n excavarea zonei de defect cu ajutorul d`l]ii pneumatice sau electrice, cu electrod de grafit (procedeul arc-aer) [i umplerea cavit`]ii ob]inute prin \nc`rcare cu material de sudur`.
Sudarea cu arc electric [i electrozi consumabili, care reprezint` metoda cel mai des folosit` pentru remanierea pieselor cu defecte, reprezint` o surs` important` de poluare. Agen]ii chimici [i fizici cu efect nociv care apar Ia sudare pot fi grupa]i \n modul urm`tor:
– fum constituit din vapori [i particule de metale (Al, Fe, Cu, Cr, Mg etc.) [i oxizi ai acestora;
– gaze: CO, CO2. N0x, 03, [.a.
– radia]ii: Iuminoase, ultraviolete, infraro[ii
– c`ldur` neuniform distribuit`,
– zgomot intens.
Compozi]ia chimic` a fumului rezultat Ia sudare
Totalul este mai mic de 100% deoarece elementele u[oare nu au fost relevate prin analiz`
Poluarea chimic` produs` Ia sudare poate determina apari]ia unor boli profesionale specifice, cum ar fi:
– astmul bron[ic;
– irita]ii ale conjunctivitei;
– neoplazii (tumori pulmonare).
Poluarea sonor` [i vibra]ii in turn`torii
Elernente de acustic`
a) Definitii, clasific`ri
Un corp care vibreaz` transmite o parte din etier[zia sa rnediului inconjurator provoc`nd o penturba]ie, care se propag` din aproape \n aproape sub forma undelor elastice. Undele acustice sunt unde elastice, care din punct de vedere aI frecven]ei [i al senza]iei pe care o produc asupra organului auditiv uman se \mpart \n:
– unde infrasonore, care au frecvente mai mici dec\t 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 depa[esc frecven]a 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 necesar` aplicarea Iegilor mecanicii cuantice (10 ‘~. .10 ‘4Hz).
Zgomotul reprezinta o suprapunere dezordonat` a sunetebor de frecvent` [i intensitate difenite.
Corpunile care “radiaz`” unde sonore poarta denumirea de surse sonore. Undele sonore (eapabile sa produca senzatii auditive) se propag` \n mod continuu [i \n toate direc]iile \n mediile omogene, in rnediile neomogene au loc fenornene de reflexie, refrac]ie [i absorb]ie.
Din punct de vedere aI caracteristicilor spectrului zgomotele se clasific` \n:
– zgornote cu spectru continuu [i uniform;
– zgomote cu spectru par]ial continuu [i uniform;
– zgomote cu spectru par]ial continuu [i neuniform;
Dup` compozi]ia spectral` se pot deosebi:
– zgomote de frecven]a joasa (max. 350Hz);
– zgornote de frecvent` medie (350 800Hz),
– zgomote cu frecven]a \nalta (> 800Hz)
b) M`rimi acutstice
Undele acustice sunt caracterizate de viteza particulei [i presiunea acustic`, dar, \n analiza acestor unde se mai folosesc [i urm`toarele marimi:
– tmpedanta acustic` specifica, Z, definit` ca raportul dintre presiunea acustic` de amplitudine complex` (neuniforrna) P [i viteza particulei \n bungub direc]iei de propagare V
p
V = ______
V
– densitatea de energie acustica, E. Dac` intr-un punct al inediului elastic se produce o perturba]ie, energia nu r`mâne localizata [i se propag` odat` cu propagarea undei. Energia din unitatea de voburn din mediul de propagare a undei poarta denurnirea de densitate de energie acustic`.
Atunci c\nd o und` se propag` intr-un mediu elastic [i toate particulele se misca cu aceea[i vitez` v intr-un element de volum dv, energia cinetic` dW elementar` este data de relatia:
dwk=1/2 . V 2 dV
find densitatea mediului de propagare.
Energia poten]ial` elementar` dWp are expresia:
1
dWp = dWk = ___ ____ dV
2 c2
\n care c este coeficientul de amortizare vâscoas`.
Rezult`:
1
dWtotal` = dWk + dWp = ____ (V
2 c
Densitatea de energie acustic` va fi:
dWtotal` 1 p2
E = __________ = ____ (pV2 + ________)
dV 2 pc2
– intensitatea acustic`. 1. Dac` nu exista pierderi de energie in mediu, energia care trece printr-o suprafa]` dat` din zona de propagare a undelor acustice \n unitatea de timp define[te puterea acustic` a sursei.
Intensitatea acustic` se ob]ine prin raportarea fluxului de energie acustic` intr-un punct Ia aria suprafe]ei din jurul acestuia.
I=P•v
P find presiunea acustic` in punctul luat in considerare, iar v — viteza particulei.
In afar` de aceste m`rimi absolute, \n practic` se mai utilizeaza [i alte m`rimi, relative, definite prin Iogaritmul zecimal al raportului dintre dou` m`rimi absolute.
M`rimile relative cel mai frecvent folosite sunt:
• Nivelul de presiune acustic` Lp definit de rela]ia:
Lp = 20 lg • p/po
\n care p este presiunea acustic` efectiv` a unui sunet;
Po — presiunea acustic` de referin]` (\n cazul undelor acustice care se propag` \n aer Po s-a ales ca fiind egal` cu 2• 10-5 Pa (Pascal) = 20 Pa reprezentând valoarea medie corespunz`toare pragului de audibiIitate.
• Nivelul de intensitate acustic` L1
l
L1 = 101g ________
l0
in care I este intensitatea sunetului
l0 — intensitatea de referin]` (l0 se alege egal` cu 10 W/m2 , intensitate egal` cu intensitatea minim` a unui sunet de 1000 Hz, care se propag` prin aer Ia 200C [i este perceput de om (otologic normal).
Din analiza acestor rela]ii rezult` c` pentru p>po [i l> l0 m`rimile Lp [i L1 sunt pozitive.
Daca p<po [i l< l0 are loc o atenuare a energiei acustice.
Pentru acela[i sunet, \n condi]ii de presiune [i temperatur` normale, diferen]a \ntre Lp [i L1 este de circa 0.2 dB, diferen]` care \n calcule se poate neglija.
• Nivelul de putere acustica Lp
P
LW = 101g ________
P0
\n care Po este puterea acustic` de referin]` (P0 = 10-12 W)
Energia vibra]iilor este propor]ional` cu produsul dintre p`tratele frecven]ei [i amplitudinii.
Pentru probleme practice s-a \ntocmit o scar` logaritmic` a nivelului de intensitate sonor`, având ca unitate de m`sura decibelul (dB), dup` care domeniul intensit`]ilor sonore se \mparte \n 120 dB pentru un sunet de 1000Hz, conform rela]iei:
10-4
N = 10 lg ________ = 120dB
10-6
Urechea umana reac]ioneaz` Ia cre[teriIe relative ale frecven]ei sunetului. Astfel, cre[terea frecven]ei de doua ori (de Ia 100 Ia 200Hz sau de Ia 2000 Ia 4000 Hz) este perceput` ca aceea[i varia]ie a sunetului. Considerând frecven]a minim` de percep]ie a sunetului de 16 Hz se iau, de obicei \n considera]ie 10 octave delimitate de urm`toarele frecven]e: 16, 32, 64, 128, 256, …,16384 Hz.
Deoarece nivelul de t`rie al zgomotului cre[te odat` cu num`rul de surse sonore simultan \in func]iune, intensitatea acustic` se poate \nsuma, cu condi]ia ca aceste surse s` aib` aceIea[i frecven]e. Astfel, pentru un num`r de n surse care emit \n aer Iiber, cu aceea[i frecven]`, dar cu intensit`]i diferite (I1, I2, I3 …. In) nivelul total de t`rie se ob]ine cu expresia:
I1+ I2+ I3 ….+ In
N = 10 lg ____________________
Io
Zgomotele [i vibra]iile pot produce o serie de boli profesionale cum ar fi angionevroza, modific`ri osteoarticulare, hipoacuzie [i surditate de percep]ie.
De Ia 110 decibeli \n sus omul \ncepe s` presimt` un disconfort. La 120 decibeli senza]ia devine dureroasă. Pierderea auzului survine \n 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 urm` intensitate a sunetului este perturbat a[a-zisul sistem al circuitului de reglare [i se ajunge Ia o lezare a sistemului nervos simpatic [i Ia epuizarea glandelor suprarenale.
|n func]ie de durata [i intensitatea zgomotului pot să apară efecte nedorite ca:
– tulbur`ri ale inteIigibilita]ii \n vorbire
– excita]ie digestiv`;
– cre[terea activit`]ii cardiace;
– tulbur`ri de aten]ie, sustragerea aten]iei, \ncordare, excita]ie nervoas`, oboseal`;
– reducerea ritmului mi[c`riIor [i cre[terea tensiunii muscuIare;
– asurzire temporar`, par]ial` sau total`, tulbur`ri de echilibru;
O analiz` diferen]iat` se poate face \n corela]ie cu propiet`]ile undelor acustice:
– sunetele cu frecven]e \nalte sunt mai d`un`toare decât cele cu frecven]e joase;
– zgomotele cu intermiten]e (cioc`nituri) sunt mai d`un`toare decât cele continue (Ia aceea[i intensitate);
– zgomotele monotone [i joase reduc mai mult capacitatea de Iucru [i aten]ie decat cele variate ca frecven]`:
– zgomotele puternice \ncetinesc ritmul activit`]ilor fizice [i reduc productivitatea cu circa 50% ca urmare a mic[or`rii aten]iei, sl`birea percep]iei semnalelor, apari]ia unei stari de oboseal` prematur`;
– sunetele puternice intluen]eaz` negativ procesul de \nva]are (perfec]ionare \n meserii), datorit` sc`derii sensibile a capacit`]ii de concentrare [i gândire.
La stabilirea valorilor admisibile pentru zgomot trebuie luate \n considera]ie urm`toarele:
– caracteristicile zgomotului;
– modul de percep]ie a acestuia de c`tre om;
– ac]iunile zgomotului asupra organismului uman;
– gradul \n care stânjene[te activitatea uman`.
Normele de zgomot cuprind valori maximale, deci, nu se refer` Ia asigurarea condi]iilor optime sau comfortabile, ci a celor suportabile, \n care ac]iunea d`un`toare a zgomotului asupra organismului nu se manifest` sau este nesemnificativ`.
|n general, se accept` zgomote cu nivele maxime de 70.. .90 dB.
Efectul nociv al vibra]iilor cons]` \n: sl`birea percep]iei, Iipsa de confort, teama, oboseala, durerea. Durerile apar de obicei \n regiunile: abdominal` [i toracic`.
Tulbur`rile sistemului nervos [i osos apar \n cazul vibra]iilor cu frecven]e cuprinse \ntre 4 [i 36 Hz, iar deregl`rile din aparatul circulator sunt provocate \n domeniul de frecven]e 4 ….250 Hz.
Gradul de percepere a vibra]iilor de c`tre om se apreciaz` prin nivelul vibra]iilor:
Z
P = 10Ig ____ (poli)
Z0
\n care: Z0 = 0,5 cm2 /s3 este valoarea de referin]` a intensit`]ii vibra]iei.
Pe baza acestei m`rimi (nivelul vibra]iilor) vibra]iile se pot \mp`r]i \n urm`toarele categorii:
– abia perceptibile < 5 poli
– bine perceptibile . 10 poli
– puternic perceptibile 20 poli
– sup`r`toare < 40 poli
Surse de zgomote [i vibra]ii \n turn`torii
|n turn`torii nivelul de zgomot este ridicat (95… 125dB), fiind provocat de func]ionarea unor agregate, instala]ii [i ma[ini cum ar fi: cuptoarele electrice cu induc]ie, ma[iniIe de formare, instala]iile de sablare, aparatele de sudare etc.
Trebuie f`cut` precizarea c` decibelul este o unitate logaritmic` pentru m`surarea intensit`]ii zgomotului. Prin urmare, de exemplu, un zgomot de 130 dB este de zece ori mai puternic decât unul de 120dB [i de 100 de ori mai puternic decât unul de 110 dB. 0 intensitate de 120 dB reprezint` un zgomot de un miliard de ori mai intens decât un sunet abia
perceptibil.
Nivelul maxim admis al zgomotului \n turn`torii este de 90 dB.
ParticuIarit`]iIe sectoarelor productive din turn`torii din punct de vedere al polu`rii sonore sunt urm`toarele:
– elaborare: 95… 105 dB \n cazul cuptoarelor electrice cu induc]ie;
– preparare: 75… 86 dB;
– formare mecanizat` (ma[ini de formare, gr`tare de dezbatere conven]ionale): 110…. 115 dB (ma[ini de formare prin scuturare), 95…. 110 dB (ma[ini de formare prin vibrare);
– miezuire (cu ma[ini de \mpu[care): 100…. 105 dB;
– dezbaterea pieselor folosind gratare vibratoare: 110…. 120 dB:
– cur`]ire: 105… 120 dB (ciocane pneumatice); 95.115 dB (discuri abrazive);
– instala]ii de aera]ie (cu ventilatoare): 90… 100 dB.
Nivelul zgomotului in turn`torii difer` \n diferite sectoare ale acestora [i depinde de gradul de mecanizare, instala]iile folosite [i evident m`surile de protec]ie fonic` utilizate.
Posibilit`]i de monitorizare a factorilor poluan]i
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 polu`rii
\n cadrul tehnologiei de turnare a reperului
Propuneri de \mbun`t`]ire a condi]iilor de mediu din
sectorul de ob]inere 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.
|n cazul de fa]` 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 developan]ilor 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 neetan[eitati;
– 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 polu`rii \n tehnologia de ob]inere prin turnare a reperului “Paleta Directoare”, propun schimbarea tehnologiei de turnare prin folosirea unui model gazeificabil din polistiren expandat.
Particularit`]ile realiz`rii formei [i construc]ia piesei turnate
La proiectarea tehnologiei de turnare [i a construc]iei piesei turnate trebuie s` se aib` \n vedere urm`toarele particularit`]i:
Lipsa suprafe]ei de separa]ie la model [i la form`; consecin]e: nu apar bavuri, piesa poate avea orice pozi]ie la turnare, se modific` substan]ial sistemul de maselotare [i re]eaua de turnare, cur`]irea este mult simplificat`;
Absen]a miezurilor propriu-zise (cu marc`); consecin]e: se ob]in piese cu interior deosebit de complex, f`r` pericolul dezax`rilor [i cu toleran]e dimensionale mult mai restrânse;
Eliminarea opera]iei de demulare; consecin]e: eliminarea \nclin`rilor constructive [i chiar utilizarea modelelor cu conicitate invers`, cre[terea indicelui de scoatere cu 3…18%.
Eliminarea lemnului din model`rii; consecin]e: evitarea rebutului datorit` contragerii –deform`rii garniturii de model [i mic[orarea substan]ial` a costurilor \n model`rie;
Absen]a opera]iei de \nt`rire a formei, prin uscare; consecin]e: eliminarea sectoarelor de preparare a amestecurilor de forme [i miez, sectoarelor de formare – miezuire, uscare [I dezbatere.
|n varianta REPLICAST CS se utilizeaz` cruste ceramice realizate cu modele din polistiren (sorturi dense [i foarte dense, cu d= 35…40 g/l), groase de numai cca 4 mm, ob]inute prin depunerea a 3…4 straturi succesive de compozi]ie ceramic` (scufundarea modelelor \n barbotin`). Calcinarea se face la aproximativ 9000C, timp de numai circa 10 min., turnarea realizându-se \n formele coji, chiar ne\nc`lzite. |nainte de turnare formele coji se \mpacheteaz` \n nisip uzat vidat, pentru m`rirea rezisten]ei mecanice [i evitarea deform`rilor.
Din analiza schemei prezentat` \n fig. 1 (anexa) se poate deduce esen]a procedeului REPLICAST FM: geometria piesei rezult` concomitent cu eliminarea modelului de polistiren din forma construit` din nisip uscat, f`r` liant.
Sunt utilizate modele vopsite, astfel \ncât crusta refractar`, sub ac]iunea presiunii gazelor rezultate la termodistruc]ia modelului, men]in rigiditatea formei [i p`starea configura]iei cavit`]ii – amprent`, evitând surparea nisipului. Stratul de vopsea se impune s` aib` o permeabilitate optim`, astfel \ncât s` asigure atât evacuarea corespunz`toare a gazelor rezultate prin descompunerea polistirenului, cât [i evitarea form`rii de sulfuri exogene.
Dup` cum rezult` din schema prezentat` \n fig. 1 se observ` c` nu exist` un contact direct \ntre aliajul lichid [i stratul de nisip al formei, pe de o parte [i nici \ntre metal [i modelul de polistiren, pe de alt` parte; Spa]iul D poart` denumirea de “volum de control” [i are o m`rime de aproximativ 1 mm.
La turnare, \n acest spa]iu, con]inutul de carbon [i hidrogen cre[te considerabil, concomitent cu procentul de monomer stiren [i al]i polimeri cu greutate molecular` sc`zut`, \n combina]ie [i cu al]i componen]i de piroliz`; \n final, \n aceast` zon` vor fi prezente hidrocarburi alifatice (aromatioce) [I resturi catenice cu greutatea molecular` redus` (cu 1 …3 atomi de carbon).
Pentru cre[terea vitezei de gazeificare, \n compozi]ia polistirenului expandat, \n procesul de sintez`, se introduc diferi]i compu[i ce contribuie la ruperea complet` [i rapid` a leg`turilor din lan]ul polimerului \n procesul de termodistruc]ie. Obi[nuit, ace[ti compu[i sunt de tipul peroxizilor (ca de exemplu peroxid de dicumil, peroxid de benzonil), precum [i substan]e ce contribuie la reducerea degaj`rii de funingine la distruc]ie termic` (de exemplu tricis-dibrom-propil-fosfat).
Tot cu scopul \mbun`t`]irii propriet`]ilor tehnologice ale acestor modele, se introduc substan]e ce contribuie la cre[terea vitezei de topire, evaporare [i de gazeificare a polistirenului expandat, la contactul cu aliajul lichid.
Gazeificarea modelului, evaporarea produselor de piroliz` ale acestuia [i umplerea locului r`mas astfel liber de c`tre aliajul lichid este un proces complex [i depinde \n mare m`sur` [i de tensiunea fazei lichide nemetalice (temperatura de topire a polistirenului = 1640 C) din sistem;
Procesul de termodistruc]ie al modelelor gazeificabile \ncepe odat` cu ac]iunea termic` de iradiere a modelului de c`tre aliajul turnat [i const` \n apari]ia primei faze, cea lichid`, de polistiren topit (la cca 164 0 C), care apoi, ulterior, sufer` \n continuare procesul propriu-zis de gazeificare.
Dac` gradul de iradiere a suprafe]ei modelului este suficient de mare, topirea total` a modelului are loc \ntr-un timp relativ scurt (1,5 …4s). Concomitent cu topirea are loc [i gazeificarea produselor din pic`tura lichid` format`.
Totu[i, \n situa]ia \n care viteza de topire este prea mare \n raport cu viteza de gazificare, faza lichid` se depune pe oglinda aliajului lichid unde continu` procesul de gazeificare (evaporare). Deoacere procesul de evaporare a fazei lichide se face cu un consum de c`ldur` pe care \l preia de la aliajul lichid, acest proces determin` subr`ciri locale ale oglinzii de metal lichid, ceea ce face ca la zona de contact \ntre produsele lichide de termodistruc]ie [i aliajul lichid s` apar` cruste fine de faz` solid` din masa aliajului, deci o diminuare a temperaturii de contact dintre cele dou` faze lichide (de produse de termodistruc]ie [i aliaj) [i apari]ia, \n consecin]`, a celei de-a treia faze, solid`, de aliaj solidificat. Dac` volumul fazei lichide de termodistruc]ie a polistirenului este suficient de mare, oglinda aliajului lichid poate fi acoperit` \n \ntregime de c`tre aceasta, ceea ce determin` o reducere a intensit`]ii (puterii) de iradiere a aliajului lichid. |n aceast` situa]ie, frontul de iradiere (al aliajului lichid) [i cel de topire (al modelului) se apropie. Condi]ia limit` a aproprierii este atunci când cele dou` fronturi vin \n contact direct; \n aceast` situa]ie, valoarea D a grosimii stratului de faz` gazoas` (a volumului de control) tinde c`tre valoarea zero.
|n aceast caz limit`, fie c` se produc ruperi locale ale filmului de faz` lichid` [i crust` metalic` solid` [i deci oglinda aliajului lichid va iradia local anumite zone ale modelului care vor continua s` se topeasc` \ns` f`r` a p`stra planitatea, fie c` frontul de aliaj lichid se r`ce[te puternic, iar rezisten]a crustei formate \mpiedic` curgerea aliajului [i deci asist`m la procesul de oprire a procesului de umplere, de[i topirea modelului poate continua pân` când c`ldura iradiant` devine insuficient` pentru continuarea procesului de topire.
La suprafa]a de separa]ie \ntre aliajul lichid [i faza gazoas` (de termodistruc]ie) trebuie s` existe un echilibru al presiunilor. Altfel, \n afara echilibrului, \n masa pieselor turnate apar o serie de defecte.
Ex[presia matematic` a echilibrului dintre presiuni este dat` de rela]ia:
P f (M___f) = PM + Pg + Pn = Pct,
Unde P f (M___f) este presiunea la suprafa]a metal – form`;
PM – presiunea metalostatic` a coloanei de aliaj;
Pg – presiunea gazului din pa]iul D
Pn – presiunea datorat` greut`]ii coloanei de nisip.
Dac`
P f (M___f) > Pct, se produce fenomenul de erup]ie, adic` coloana de aliaj lichid va proce ridicarea stratului de nisip de la suprafa]a modelului (dup` ce modelul a fost gazeificat complet) [i deci se schimb` configura]ia piesei.
Dac` P f (M___f) < Pct , ca urmare a presiunii, gazele vor p`trunde \n faza lichid` a aliajului, producând incluziuni de gaze.
Experimental s-a constatat c` exist` o plaj` destul de larg` \n domeniul presiunii pentru care P f (M___f) = Pct . Acest lucru se explic` prin faptul c` formele din nisip, f`r` liant, utilizate la turnarea cu modele gazeificabile, realizeaz` o autoreglare a acestui echilibru, ca urmare a corela]iei directe \ntre presiunea gazelor din cavitatea formei [i permeabilitatea acesteia.
Matematic se poate determina corela]ia care trebuie s` existe \ntre presiunea atmosferic` Po, permeabilitatea formei la gaze, m`rimea suprafe]ei de contact dintre aliaj [i form`, precum [i timpul c de topire al modelului din polistiren.
Alt caz caracteristic de apari]ie a defectelor la piesele turnate este cel datorat re]inerii fazei lichide de termodistruc]ie \n anumite zone ale suprafe]ei se separa]ie aliaj lichid – form`.
Aceste pic`turi lichide \n prim` faz` vor produce subr`ciri locale cu formarea de cruste care, dac` nu vor fi retopite de coloana de aliaj, vor ap`rea cu denivel`ri pe suprafa]a piesei turnate. |n continuare, de asemenea, dac` aceast` faz` lichid` nu se gazeific` complet [i nu este preluar` astfel de peretele permeabil al formei (din nisip), f`r` liant, va conduce tot la apari]ia de excrescen]e, ca urmare a depunerilor de produse de cocsificare rezultate.
Ca urmare a faptului c` prin termodistruc]ia modelului apare o faz` gazoas` bogat` \n combina]ii carbonice [i chiar negru de fum, compozi]ia aliajului turnat va putea suferi unele modific`ri (carbur`ri). Problema carbur`rii aliajelor se pune \n cazul o]elurilor cu carbon sc`zut; totu[i experimental s-a dovedit c` valoarea carbur`rii este relativ redus` ( de la 0,01…0,05%) [i pe o adâncime limitat`, \n raport de suprafa]a de contact aliaj lichid – form`.
Modul \n care sunt influen]ate caracteristicile pieselor turnate din o]el, cu modele gazificate, este ilustrat de valorile din tabelele urm`toare.
Varia]ia caracteristicilor mecanice ale pieselor turnate din o]el aliat cu crom.
* Forme din nisip, f`r` liant
Industrial, la formare, nisipul uscat, f`r` liant, dup` opera]ia de \mpachetare (ambalare) a modelului, se poate suplimentar vida la 0,5…0,7 bar . |n acest caz sunt utilizate rame cu pere]i dubli, orificii de depresurizare cu site metalice [i instala]ii de vid, similare procedeului V.
Utilizarea vidului are drept scop rigidizarea suplimentar` a nisipului \n cazul pieselor de mari dimensiuni, când se consider` insificient` elasticitatea [i rezisten]a mecanic` a crustei de vopsea refractar`, absorb]ia gazelor rezultate la descompunerea polistirenului [i m`rirea fluidit`]ii aliajului. |n orice caz, se pare c`, la turnarea pieselor din o]el, aplicarea vidului este absolut necesar`.
Procesele de hidraulic`, influen]ate de procesul de gazeificare [I solidificarea aliajului duc la apari]ia unei noi opera]ii \n proiectarea tehnologic`m distinct`, cu valen]e noi [i con]inut \nc` insuficient definit, numit` “studiul formei”.
Gazeificarea modelului din polistiren
Sub ac]iunea c`ldurii metalului lichid turnat are loc gazeificarea modelului. Piroliza polistirenului produce deci datorit` radia]iei aliajului [i gazelor calde, care realizeaz` prin convec]ie transportul de c`ldur` \n sistem.
Descopunerea termic` a polistirenului, de[i descris` \ntr-un volum mare de date, nu este complet elucidat`, lucru par]ial justificat de faptul c` de aceast` problem` nu s-au ocupat exhaustiv chimi[tii ci tehnologii turn`tori.
Pentru studierea compozi]iei fazei gazoase, rezultate la gazificarea modelului de poate folosi metoda cromatografiei pirolitice. |n instala]iie sunt utilizate concomitent variantele lichido-gazoase [I de absorb]ie a gazelor din cromatografe (de exemplu cromatografele cu vacuum, tip “GRIFIN GEORG”, cu catarometru).
Celula pirolitic` este instalat` la intrarea coloanei de lichid [i gaz (fig.2, anexa).
Sursa de \nc`lzire a probei din polistiren este alc`tuit` dintr-o spiral` de platin` \n interiorul c`reia se a[az` acest e[antipn cercetat (cu masa de 19…25 mg). Distan]a dintre spire este astfel realizat` \ncât dup` topirea probei, faza lichid` s` nu se scurg` din dispozitivul de \nc`lzire. Un factor esen]ial al metodei \l constituie alegerea timpului de \nc`lzire a probei. |ntrucât procesul decurge la viteze suficient de ridicate, la cre[terea duratei de \nc`lzire va avea loc o descompunere avansat` a materialului, pân` la produse de baz` (hidrogen [i carbon). Chiar \n etapa de evaporare este posibil` formarea acestor produse terminale [i intermediare sub form` de gaz. De aceea, pentru determinarea componen]ei ini]iale reale a produselor de descompunere, durata de efectuare a experin]ei trebuie s` fie minimum posibil` (1,5…3s).
|n calitate de gaz purt`tor poate fi folosit heliu, ceea ce permite prevenirea arderii probei [i reproducerea mai fidel` a condi]iilor de termodistruc]ie a materialului \n forma de turnare. Faza gazoas` se \nregistrez` pe cromatograf prin vârf totalizator.
|n fig. 3 (anexa) se prezint` un montaj experimental care permite prelevarea probelor de faz` gazoas` rezultat` la termodistruc]ia modelelor gazeificabile din polistiren, \n condi]iile reale ale unei forme de turnare, \n vederea determin`rii compozi]iei acesteia.
Gazeificarea polistirenului este influen]at` de sc`zuta lui conductivitate termic`; din aceast` cauz` au loc sublim`ri ale acestuia \n alte frac]ii polimere deci apare starea de vapori, dar concomitent sunt prezente [i faze lichide de mare densitate.
Pe de alt` parte, solven]ii vopselei de acoperire contribuie la formarea fazei lichide care \nso]e[te descompunerea termic` a polistirenului.
|n condi]iile de [oc termic din cavitatea formei de turnare la temperaturi relativ joase de turnare (cazul aliajelor neferoase u[oare) pân` la 8000 C, \n produsele de termodistruc]ie a modelului din polistiren expandat predomin` faza lichid` [i faza de vapori [I cgaze. Cantitatea de produse solide nu este a[a de mare \ncât s` ridice probleme tehnologice deosebite (tabel)
Odat` cu cre[terea temperaturii de turnare (cazul aliajelor neferoase cu baz` de cupru sau a aliajelor feroase cu temperaturi de turnare de 1000….16000C ) \n compozi]ia produselor de termodistruc]ie cre[te ponderea fazei de vapori [i gaze [i \n mod special se remarc` prezen]a produselor solide (reziduu de cocs), iar cantitatea fazei lichide se reduce.
Odat` cu cre[terea duratei de \nc`lzire (turnarea cu viteze reduse) la temperaturi \nalte (peste 1000O C) cre[te brusc con]inutul de produse solide pe seama descompunerii fazei de vapori [i gaze, a c`rei cantitate se reduce \n mod corespunz`tor. Se reduce de asemenea [i cantitatea de faz` lichid`, care se evapor`.
Analiza cantitativ` a produselor de termodistruc]ie
a modelelor din polistiren expandat
Studierea vitezelor transform`rilor de faz` ale polistirenului expandat (ca model gazeificabil) cum sunt: topirea, vaporizarea fazei lichide, gazeificarea (din starea ini]ial` solid` pân` la produse finale) au ar`tat c` etapa de limitare a acestui proces o constituie vaporizarea fazei lichide. Procesele de topire [i de descompunere a vaporilor [i gazelor pân` la componentele finale (ca hidrogenul [i produse solide – negru de fum [i funingine – se desf`[oar` cu viteze mult mai ridicate. Vaporizarea fazei lichide a produselor de descompunere, alc`tuite din resturi ale lan]ului polimeric, nu se supune legilor generale de evaporare a lichidelor (legea lui LANGMUIR), ci este determinat` de viteza de rupere a leg`turilor lan]ului polimeric \n \ntregul volum al lichidului ce se evapor`. Una dintre c`ile reale de cre[tere a vitezei de vaporizare a fazei lichide o constituie introducerea \n compozi]ia polimerului de substan]e (combina]ii) peoxidice, ce formeaz` radicali.
Evolu]ia cantit`]ii de gaze degajate prin gazeificare modelului este func]ie de densitatea sorului de polictiren utilizat [I de temperatura de turnare (tipul aliajului turnat). |n general sunt utilizate sorturi de polistiren, care \n stare expandat` au o densitate de 16…24g/l, ceea ce face la la termodistruc]ia ce are loc la diferite temperaturi (\n fun]ie de tipul aliajului turnat) s` apar` o faz` lichid` de polistiren topit de diferite consisten]e (vâscozit`]i) care apoi \n continuare duce la apari]ia diverselor produse finale de gazeificare.
Pentru limitarea cantit`]ii de gaze degajate prin piroliza polistirenului pentru turnarea pieselor din aliaje cu baza din aluminiu se utilizeaz` sorturi de plistiren cu densitatea de 16…20 g/l, iar pentru piesele din font`, polistiren cu densitatea de 22,5…24 g/l.
La turnarea o]elului \n momentul turn`rii [i gazeific`rii modelului se aplic` depresurizarea formei (vidul) sau se utilizeaz` varianta de turnare cu gazeificare prealabil` a modelului de polistiren, \n crust` ceramic` (tip REPLICAST CS)
Pentru un acela[i tip de polistiren utilizat, cantitatea de gaze care apare \n unitatea de timp va fi propor]ional` cu raportul \ntre volumul [i suprafa]a modelului. Din aceast` cauz` rezult` importan]a deosebit` a proiect`rii re]elei de turnare, care pe lâng` curgere – umplere, asigur` concomitent [i procesul de gazeificare.
Polistirenul, substan]` compus` din 94% C [i 4% H2, sufer` piroliza [i gazeificarea \n func]ie de temperatur`. La turnarea aluminiului predomin` vapori de polistiren care traverseaz` crusta de vopsea [i condenseaz` \n straturile reci de nisip de lâng` model, iar la turnarea o]elului apar produse solide de carbon, denumite “c`rbune lucios” sau impropriu “carbon lucios”.
Din categoria produselor de termodistruc]ie, faz` gazoas`, produse lichide [i produse de cocsificare, o aten]ie deosebit` trebuie acordat` deci ultimei faze. Aceste produse de cocsificare influen]eaz` puternic termodionamica produselor de interac]iune metal – form`.
Raportul celor trei faze (gazoas`, lichid` [i solid` de cocsificare) la diverse temperaturi de turnare este redat \n tabel.
Temperatura de turnare influen]eaz` deci \n mod hot`râtor atât viteza de gazeificare cât [i volumul de faz` gazoas`.
Produsele de termodistruc]ie a polistirenului la diverse temperaturi
Tehnica securit`]ii muncii [i protec]ia mediului \nconjur`tor
Polistirenul are grad redus de toxicitate, dar trebuie avut \n vedere faptul c` el este combustibil [i deci prezint` un poten]ial pericol de inflamabilitate; vaporii de pentan sunt inflamabili la un amestec cu aerul \n concentra]ii de 1,4…1,8% (volume). De exemplu, \n acest sens, se indic` faptul c` la turn`toria firmei FIAT de la MESSINA din ITALIA, liniile de turnare sunt prev`zute cu captatoare, hote cu incineratoare ceramice, dotate cu arz`toare catalitice cu platin`, care realizeaz` combustia total` a vaporilor de polistiren. O alt` solu]ie este trecerea gazelor arse rezultate de la turnare (cu cca 600o C) prin cicloane, cu ploaie de ap` [i amestec de bioxid de carbon.
|n toate etapele de ob]inere [i prelucrare a polistirenului expandat \n vederea ob]inerii modelelor gazeificabile precum [i la depozitarea [i preg`tirea lor pentru realizarea formelor [i chiar \n timpul turn`rii [i dezbaterii pieselor turnate, \n mediul \nconjur`tor pot s` se degaje produse chimice cu ac]iuni d`un`toare asupra organismului uman.
|n plus, polistirenul expandat este \n general un material u[or inflamabil. Din aceste motive, la aplicarea acestei tehnologii trebuie luate m`suri de prevenire [i diminuare a pericolelor ce le prezint`. Pre\ntâmpinarea acestor pericole se poate face f`r` investi]ii [i eforturi deosebite, motiv pentru care acestei tehnologii i se acord` credit pentru viitor. Aprecierea igienic` a procesului a permis s` se stabileasc` compozi]ia produselor ce se degaj` \n fiecare etap` a procesului, s` se aprecieze gradul lor de toxicitate [i s` se recomande m`suri ce asigur` respectarea normelor de securitate cerute.
La p`starea perlelor de polistiren gazeificate [i a celor preexpandate, \n mediul \nconjur`tor se degaj` un monomer rezidual, stirenul, f`r` alte produse. La temperatura mediului ambiant (20oC) aceste degaj`ri sunt ne\nsemnate, dar ele cresc u[or cu cre[terea temperaturii mediului \ns` f`r` a dep`[i concentra]ia limit` admis`. Odat` cu cre[terea duratei de p`strare, intensitatea degaj`rii se reduce la temperatura de prelucrare a granulelor 95…110o C, intensitatea degaj`rii stirenului cre[te pân` la 0,016 …0,035g/m3 ceea ce poate s` duc` la dep`[irea normelor limite admisibile.
Din acest motiv, la execu]ia modelelor ca [i la preexpandare este necesar` amenajarea ventila]iei locale. Concomitent se tinde c`tre reducerea monomerului rezidual (stirenului) la producerea perlelor gazeificate \n industria chimic`.
De remarcat c` ponderea stirenului (monomerului rezidual) \n polistiren nu dep`[e[te 0,3%. Reducerea lui pân` la valori de 0,1% consituie rezerva esen]ial` la \mbun`t`]irea condi]iilor de munc` la executarea modelelor \n cazul prelucr`rii polistirenului expandat pe ma[ini-unelte. Concomitent cu buc`]ile m`runte de material se degaj` o cantitate de praf de polistiren care nu este toxic, dar ca orice alt praf poate s` duc` la iritarea mucoaselor ochilor, nasului, gâtului. Din acest motiv ma[inile trebuie dotate cu instala]ii de absorb]ie a pulberilor. Trebuie avut \n vedere faptul c` acest praf este u[or inflamabil [i poate s` poarte o important` sarcin` electric`, motiv pentru care ma[inile [i instala]iile trebuie legate de p`mânt iar screberele trebuie s` fie cur`]ate regulat.
La debitarea materialelor din poliseren expandat cu sârm` prin \nc`lzire electric` are loc topirea materialului [i evaporarea par]ial` a fazei lichide ceea ce duce la degajarea fazei de vapori [i gaze ce con]in stiren, benzen [i alte substan]e \n mediul \nconjur`tor. Pentru absorb]ia lor se impune utilizarea instala]iilor locale de absorb]ie (sorburi locale).
La preg`tirea modelelor pentru formare (\nciorchinare, asamblare re]ele de turnare [i acoperire cu vopsea refractar`), se vor respecta regulile generale pentru vopsire cu utilizare de vopsele sicative (care se usuc` repede).
|n cazul produc]iei de serie mic` [i unicate, cu realizarea formelor din amestecuri liate [I chiar nisipuri neliate se impun respectarea normelor specifice sec]iilor de turnare cu procedee clasice. |n cazul produc]iei de serie mare [i mas`, cu executarea formelor din material granular (nisip) uscat, locul de munc` trebuie s` fie dotat cu sistem local de aspira]ie. Modelele nu vor fi depozitate \n apropierea zonelor de turnare sau alte surse de foc pentru a evita aprinderea lor. Determin`ri ale cantit`]ilor de componente ce se degaj` \n atmosfer` \nainte, \n timpul turn`rii [i dup`, au pus \n eviden]` faptul c` variaz` con]inutul acestora \n func]ie de tehnologia adoptat` – cu maselote \nchise (oarbe) sau deschise. Rezultatele sunt prezentate \n tabel [i pun \n eviden]` faptul c` valorile pentru produsele d`un`toare sunt mai mari \n atmosfera de lucru la turnarea cu maselote deschise.
Valori ale con]inutului de produse de termodistruc]ie degajate
\n atmosfera de lucru la turnarea cu modele gazificabile din polistiren.
Cercet`rile efectuate au ar`tat c` reducerea cantit`]ii de adausuri d`un`toare ce se degaj` \n atmosfera sec]iei depinde de modul corect de preg`tire a formelor, \n special a pieselor turnate mari. Pentru reducerea cantit`]ii de substan]e d`un`toare ce se degaj`, orificiile de ventila]ie din form` nu trebuie s` comunice direct cu atmosfera ci s` fie \nchise cu nisip pe adâncimi de 30…50 mm, pentru a asigura filtrarea gazelor iar maselotele s` fie \nchise.
De asemenea, o reducere a concentra]iei de substan]e degajate se realizeaz` prin aprinderea lor \n timpul turn`rii.
Având \n vedere faptul c` la turnare se degaj` concomitent câteva gaze [i vapori, d`un`tori, calculul ventila]iei generale se va face prin \nsumarea volumelor de aer necesare pentru diluarea (rarefierea) fiec`rui gaz sau vapori iritan]i, \n parte, \n raport cu norma admis`. La degajarea concomitent` a câtorva gaze [I vapori (\n afara solven]ilor [I gazelor iritante) cantitatea de aer la calculul ventila]iei se determin` \n conformitate cu acea component` d`un`toare ce necesit` cel mai mare volum de aer. Sistemul de ventila]ie trebuie s` asigure reducerea con]inutului de vapori [I gaze \n atmosfera \nc`perilor de produc]ie sub limita concentra]iei admise pentru proiectarea \ntreprinderilor industriale. Schimbul de aer \n \nc`pere, pentru men]inerea concentra]iei limit` admisibil` de gaze d`un`toare poate fi determinat de rela]ia:
Qpr = Kgd/K2 – K1
Unde Qpr este cantitatea de aer proasp`t care trebuie s` fie introdus` \n \nc`pere, \n m3/h; Kgd este cantitatea de gaz d`un`tor ce se degaj` \n \nc`pere \n g/h; K2 – concentra]ia limit` admisibil` dfe gaz d`un`tor \n \nc`pere \n g/m3; K1 – concentra]ia de gaz d`un`tor \n aerul ce se introduce \n \nc`pere \n g/m3.
Multiplicitatea schimbului de aer \ntr-o or` Na se determin` cu rela]ia
Na = Qpr/V\nc
Unde V\nc este volumul \nc`perii (\n m3) \nainte de expulzare \n atmosfer`. Evacu`rile prin ventila]ie cu con]inut de praf, gaze [I vapori toxici vor fi supuse procesului de epurare. Pentru captarea particulelor de funingine se recomand` filtre cu pânz`.
Pozi]ionarea gurilor de absorb]ie a gazelor degajate se va face la partea interioar` sau superioar` a \nc`perii, dup` cum gazele nocive degajate au greutatea specific` mai mare respectiv mai mic` decât a aerului.
Concentra]iile maxime admise de substan]e toxice \n atmosfera zonei de munc`
Polistirenul expandat este o substan]` care arde u[or [i se aprinde chiar la surse de mic` putere. |n procesul de ardere se tope[te, c`zând \n pic`turi sau se \ntinde pe suprafa]`, arde cu degajarea unei cantit`]i mari de funingine [i fum negru. Viteza de r`spândire a fl`c`rii pe suprafa]a polistirenului expandat este de 1…1,5/min. Temperatura de aprindere a lui este de circa 400O C, c`ldura de ardere 7500 kcal/kg. Prin urmare, \n toate etapele procesului tehnologic trebuie s` se respecte regulile de paz` \mpotriva incendiilor. Poliesterul sub form` de pl`ci sau granule trebuie s` fie p`strat \n \nc`peri din cl`diri de c`r`mid` sau beton armat, la temperaturi de max. 32OC. |nc`perile trebuie prev`zute cu sistem de ventila]ie care s` asigure un schimb de aer de 6 ori pe or`. Sunt interzise foc deschis sau surse de foc \n \nc`peri \n care se prelucreaz` polistiren sau se depoziteaz`. Rezervele de material \n sectorul de prelucrare a polistirenului nu trebuie s` dep`[easc` consumul necesar \n 24 de ore.
Pulberile de polistiren exapandat, formate la prelucrarea mecanic` a lui, \mpreun` cu aerul formaz` o compozi]ie exploziv` pentru o concentra]ie de 20g/m3, temperatura de autoaprindere fiind de 670OC. |n consecin]` rezult` necesitatea dot`rii ma[inilor de prelucrat polistiren expandat, cu sisteme locale de aspira]ie pentru captarea pulberilor [i de[eurilor m`runte care se \ndep`rteaz` pe m`sura form`rii lor. Instala]iile pentru t`ierea polistirenului cu sârm` \nc`lzit` electric trebuie s` fie alimentate numai printr-un transformator coborâtor de tensiune sub valori de 36V.
P`strarea de[eurilor provenite din prelucrarea polistirenului expandat se va face numai \n containere deschise (de sârm`) foarte bine aerisite. Depozitele pentru polistiren vor fi compartimentte \n trei deschideri desp`r]ite prin pere]i gro[i, capabili s` pre\ntâmpine r`spândirea focului \n caz de incediu: primul pentru materiale ini]iale (polistiren granule gazeificate), al doilea pentru materiale de prelucrare, al treilea pentru materiale gata prelucrate.
Prelucrarea polistirenului \n atmosfer` umed` (deci cu ap` sau vapori) nu prezint` pericol de incendiu. Din punct de vedere al pericolului de incendiu, sec]ia de preexpandare [i expandare [iI prelucrare ulterioar` a produselor din polistiren expandat face parte din categoria V, iar din punct de vedere al regulilor de amenajare a instala]iiilor electrice, face parte din clasa P-11.
Stingerea polistirenului expandat se va face cu jet de ap`, dar mai bine cu agen]i de \nspumare. Centre mici de ardere se pot stinge cu spuman]i sau prin acoperire (sufocarea arderii).
BIBLIOGRAFIE
Petrovici, A. [.a. “|ndrumar de laborator pentru lucr`ri de turn`torie”. Litografia I.P.B., Bucure[ti, 1971
Sofroni, L., Chira, I. [I Ripo[an I. “Turnarea metalelor [I aliajelor”. Editura Didactic` [I Pedagogic` Bucure[ti, 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. [.a. Sisteme ultraacustice. Bucure[ti Editura Tehnicä, 1988
Buzdugan, Gh. [.a. Vibra]ii mecanice. Bucure[ti, E.D.P., 1982
“Protec]ia contra zgomotului. Protectia la sudare”. I.D.C.M., nr. 7, 1982
Junius, F.R. [i Ghioreanu, s. “Proiectarea turn`toriilor. Universitatea din Bra[ov, 1990
Ispas, C. [.a. Ergonomia ma[inilor-unelte. Bucure[ti, Editura Telmic`, 1984
Gafi]anu, M. [.a. Vibra]ii [i zgornote. Ia[i, Editura Junimea, 1980
Barhad, B. BoIile profesionale [i prevenirea lor. Bucure[ti, Editura {tiintific` [i Enciclopedic`, 1978
Ursu, P.D. Atmosfera [i poluarea. Bucure[ti, Editura {tiin]ific` [i Enciclopedic`, 1981
Voicu, V. “Noi procedee de combatere a noxelor in industrie prin sisteme de ventilare. Bucure[ti, Editura Tehnicit. 1985
Ripo[an, I [i Chi[amera, M. “Tehnologia elabor`rii [i turn`rii fontei”. Bucure[ti, E.D.P. 1981
Spepanov, Iu [.a. “Turnarea cu modele gazeificabile”. Moscova, Ma[inostroenie, 1976
Hodos, N. “Polistirenul”. Editura Tehnic`, Bucure[ti, 1970
Chira, I., Sofroni, L. [I Surdulescu, M. “Modele gazeificabile cu parametrii tehnologici \mbun`t`]I]I [I utilizarea lor”. Bucure[ti, dosar OSIM.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Procesul Tehnologic de Obtinere a Reperului Palet Directoare (ID: 161248)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.