Технологический процесс холодной обработки металла. Вредные производственные факторы.

Современная промышленность характеризуется высоким уровнем применения сварки, наплавки и резки металлов.

Наряду с традиционной ручной дуговой сваркой большое распространение получили процессы механизированной-полуавтоматической сварки.

Существуют 2 разновидности сварки: сварка плавлением и сварка давлением.

Сварка плавлением – это дуговая сварка металлическим электродом с покрытием под флюсом, в среде защитных газов, электрошлаковая, плазменная, электролучевая, лазерная, термитная, газокислородная, электрошлаковая.

Сварка давлением – электроконтактные способы, газопрессовая сварка, сварка трением, ультразвуковая диффузионная в вакууме, сварка взрывом и др. наибольшее значение в практике имеют дуговые и контактные способы сварки.

Дуговая сварка. Наиболее распространенный способ дуговой сварки – ручная дуговая сварка – РДС – покрытыми электродами.

Сущность РДС плавящимся покрытым электродом состоит в том, что электрическая дуга расплавляет электрод, а также кромку свариваемого (основного) металла, образуя сварочную ванну, а после кристаллизации металла – сварной шов. По мере расплавления электрода последний вручную с помощью электродержателя постепенно подается в зону сварки.

Длина дуги контролируется сварщиком визуально. Стержень с покрытием, как правило, близок по составу к свариваемому металлу и содержит легирующие добавки. Газообразующие материалы (мрамор, магнезит) служат для создания в зоне плавления электрода, защитной газовой среды, снижающей парциальное давление азота, водорода, кислорода путем их оттеснения от поверхности расплавленного металла или связывания в нерастворимые в металле соединения (фторид водорода).

Шлакообразующие материалы (соли металлов типа оксидов, фторидов, карбонатов и их сочетания) служат для образования сварочного шва.

Легирующие и раскисляющие функции могут выполнять феррохром, ферромарганец, ферросицинит, ферротитан; роль стабилизаторов дугового размера – полевой шпат, силикат – глыба, нефелин. В состав покрытий электродов предназначенных для сварки стали, вводят порошок железа.

Одной из разновидностей РДС является сварка неплавящимся (вольфрамовым) электродом. При этом дуга поддерживается с помощью специальной ручной горелки; сопло, которой в зону дуги подаётся защитный газ. Сварщик одновременно держит присадочный прутик (проволоку), подавая его в зону дуги по мере расплавления.

Сущность наплавочных работ состоит в наплавке на поверхность изношенных деталей уплотняющего слоя металла, а также исправления дефектов чугунного и цветного литья.

РДС является весьма трудоёмким процессом. Применяются механизированные способы дуговой сварки и наплавки проволоки сплошного сечения, порошковыми проволоками, лентами, под флюсом.

При полуавтоматической и автоматической сварки под слоем флюса перед сваркой необходимо засыпать флюс на место будущего шва, а после сварки удалить его и шлак со шва. Сейчас всё большее применение получают механизированные способы сварки и наплавки металлов в среде защитных газов. Они осуществляются с помощью специальных горелок, через которые в зону подаются защитные (инертные и активные) газы, а по внутреннему центральному каналу – электронная проволока.

Плазменная (плазменно-дуговая) сварка – процесс, при котором в качестве источника тепла используют плазменную струю. Дуга в результате сжатия в плазмотроне принимают форму цилиндра (сжатая дуга). Плазмообразующий газ чаще аргон, защитный газ – аргон, гелий, смеси аргона с водородом и др.

Электронно-лучевая сварка (ЭЛС) – способ сварки плавлением основанный на использовании кинетической энергии электродов, движущихся с большой скоростью в вакууме.

При лазерной сварке в качестве источника тепловой энергии используют световые квантовые световые генераторы (лазеры), используют твердые (рубин, неодимовое стекло) и газовые (СО₂-N₂-H₂) лазера.

Контактная сварка основана на нагреве металла теплотой, выделяющейся при протекании электрического тока в месте контакта свариваемых деталей, обладающих омическим сопротивлением.

Всем процессам дуговой (плазменной) сварки металлов присуще возникновение вредных факторов физической и химической природы, источником которых является дуговой процесс. К числу вредных факторов физической природы относятся излучение сварочной дуги, производственный шум, а при ручных и полуавтоматических способах сварки - статическая работа. Оптическое излучение, спектр которого включает инфракрасное (ИК), видимое и ультрафиолетовое (УФ) излучения, имеет место при всех способах дуговой и плазменной сварки. При дуговой сварке внутри емкостей и объемных конструкций большое значение приобретает отраженное излучение, увеличивающее облучаемые поверхности одежды и тела. В ряде случаев дополнительными вредными факторами являются длительный контакт отдельных участков тела с охлажденным или нагретым металлом, в особенности, когда технологической необходимостью диктуется выполнение сварки в положении лежа или стоя на колене. При ручной дуговой и полуавтоматической сварке металлов рабочие испытывают статические нагрузки на руки и плечевой пояс, что обусловлено необходимостью удержания ручного инструмента. При сварке внутри емкостей малого объема нагрузка может резко возрастать.

При процессах плазменной сварки и резке металлов, при контактной сварке деталей большого сечения на работающих может оказывать отрицательное действие производственный шум. В числе вредных производственных факторов ведущая роль принадлежит сварочному аэрозолю. Дисперсной фазой сварочного аэрозоля являются мельчайшие частицы сконденсировавшихся паров металлов, веществ, входящих в состав сварочных, присадочных материалов и основного металла, дисперсионной средой – смеси газов, образующихся при термической диссоциации газошлакообразующих компонентов этих материалов. Частицы аэрозоля могут иметь размеры от 0,4-0,6 мкм и более. Они неоднородны по строению. Действие пыли может усиливаться выделяющимися газами (содержат соединения фтора).

На открытых участках цехов концентрации сварочной пыли в зоне дыхания сварщиков составляет несколько мг в 1м³ воздуха, при сварке внутри емкостей они могут значительно возрастать.

Процессы полуавтоматической и автоматической сварки цветных металлов плавящимся электродом сопровождается возрастанием сварочного аэрозоля.

При гигиенической оценке воздушной среды пробы отдираются в зоне дыхания рабочих сварочные профессий под наголовным или ручным щитом и в «нейтральной» зоне для характеристики общего фона загрязнения воздуха (метод. указания «Гигиеническая оценка сварочных материалов и способов сварки.»)

Основные мероприятия по оздоровлению условий труда являются: гигиеническое усовершенствование видов и способов сварки, стандартизация сварочных материалов, автоматические процессы сварки. Должны быть предусмотрены встроенные устройства для удаления сварочного аэрозоля с блокировкой вытяжных устройств, исключающий выполнение технологический операций при воздействии местной вытяжной вентиляции.

Стационарные рабочие места при сварке открытой дугой или плазменной сварке должны быть оснащены экранами, ширмами из негорючих материалов.

Плазменную сварку металлов следует проводить в помещениях, обеспеченных звукопоглощающей облицовкой стен и потолка.

Ручную плазменную сварку следует производить в укрытиях типа вытяжного шкафа. Внутренние поверхности шкафа должны иметь звукопоглощающую облицовку. Выбор средств индивидуальной защиты следует определять исходя из конкретных условий труда, то есть содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны и зоны дыхания, интенсивности излучений, шума, микроклимата на рабочем месте и характера выполняемой работы.