Порошковая металлургия и композиционные материалы (стр. 3 )

Выбор метода получения металлического порошка проводят на основе анализа требований, предъявляемых к конечной продукции, и экономической оценки процессов, влияющих на его себестоимость (размер капиталовложе­ний, затрат энергии, стоимости исходного сырья и пр.).

В зависимости от размеров частиц порошки весьма условно подраз­деляют на следующие группы: нано - (размер частиц < 0,01 мкм), ультра - (0,01—0,1 мкм), высокодисперсные (0,1—10 мкм), мелкие (10—40 мкм), средние (40—250 мкм) и крупные (250—1 000 мкм).

Одновременно с разработкой порошков новых марок проводятся исследования по регулированию их гранулометрического состава, насыпной массой, сфероидизации частиц, повышению степени чистоты, а также изыскиваются пути снижения себестоимости как порошков, так и изделий и материалов из них.

Контрольные вопросы и задания

Из какого сырья получали железные изделия до XIV в.? Кто из наших соотечественников разработал в XIX в. способ полу­чения изделий из платины? Назовите причины возрождения интереса к порошковой металлур­гии в конце XIXв. Укажите основные переделы и преимущества порошковой метал­лургии перед традиционной металлургией. На какие основные группы делятся методы производства порош­ков? Перечислите механические методы получения порошков. Перечислите физико-химические методы получения порошков. Назовите основные группы порошков и их соответствие размерно­му ряду. Что определяют международные стандарты в области порошковой металлургии? Решению каких задач способствуют международные стандарты серии ИСО в области порошковой металлургии?

Охрана труда и окружающей среды в порошковой металлургии

План лекции

Основные операции процессов порошковой металлургии и виды воздействия на персонал производств. Пожаро - и взрывоопасность порошков. Мероприятия по охране труда и защите персонала.

Основные операции процессов порошковой металлургии и виды воздействия на персонал производств

Разработка защитных мероприятий по охране труда и окружающей среды на предприятиях порошковой металлургии связана со специфическими (для этой отрасли промышленности) факторами операций технологических процессов получения порошков и изделий на их основе.

Основными опера­циями технологий порошковой металлургии являются:

размол исходных материалов и полученной губки в производстве по­рошков методом восстановления;

распыление расплавленных металлов в порошок; смешивание и рассев металлических и неметаллических порошков; электролиз растворов при получении порошков методом электролиза и при нанесении гальванических покрытий;

формование изделий методами прессования, прокатки и др.; спекание изделий в газовых защитных средах;

термическая и механическая обработка изделий (резанием, шлифова­нием, калиброванием);

пропитка пористых изделий смазками, расплавленными металлами и др. При их выполнении возможно загрязнение воздуха различными веще­ствами в пыле - и газообразном состояниях, часть из которых являются вред­ными для человека или пожаро - и взрывоопасными.

В технологические процессы порошковой металлургии вовлекаются такие вещества, как порошки железа, меди, графита, вольфрама, молибдена, олова, цинка, свинца, порошки различных соединений - карбидов, нитридов, боридов, сульфидов, ферросплавов, оксидов железа, кремния, цинка, алюми­ния, порошки сложных соединений - асбеста, муллита, слюд и др.

К газовым средам относятся водород, диссоциированный аммиак, конвертированный природный газ, эндо - и экзогазы и др. Применяются и хи­микаты - серная и соляная кислоты, цианистые соли, едкий натрий, а также спирт, бензин и др.

Выполнение технологических операций осуществляется с помощью прессов, прокатных станов, вибросит, печей, металлообрабатывающих стан­ков и другого оборудования.

Для обеспечения безопасной работы в производствах порошковой ме­таллургии применяются меры по охране труда и технике безопасности, су­ществующие в металлургическом и химическом производстве, в гальваниче­ских и механических цехах, а также правила, специально разработанные для технологических процессов порошковой металлургии.

Последние предусматривают защиту работающих от токсического, теплового, взрывного, шумового и вибрационного воздействий.

Производство изделий методами порошковой металлургии по степени вредности и безопасности можно отнести к категории «В».

Для технологии порошковой металлургии характерно загрязнение ат­мосферы на рабочих местах пылеобразными металлами или различными со­единениями. Загрязнения отмечаются при размоле, просеве и смешивании порошков, дозировании шихты, транспортировке порошковых материалов, прессовании, разгрузке и обработке спеченных изделий шлифованием. Пыль, загрязняющая атмосферу, имеет размер частиц менее 4 мкм. Содержание пы­ли на рабочих местах определяется соответствующей операцией производст­ва порошков или изделий (табл. 1.2). Систематическое вдыхание металлических и неметаллических порош­ков и газов может приводить к профессиональным заболеваниям.

Таблица 1.2 Содержание пыли на рабочих местах при изготовлении изделий методами порошковой металлургии, мг/м3

Операции	Изделия на основе
железа	меди
Просев порошка железа	10,2
Просев порошка графита	15,8
Загрузка вибросита вручную и просев материа­
ла (без укрытия)	166,6
Просев бронзографитовой смеси в укрытии	11,3
Прессование железографитовых изделий:
на полуавтоматических прессах	0,32
на гидравлических прессах	2,7
Ручная дозировка железографитовой смеси	19,5
Загрузка бункера полуавтоматического пресса	58,9
Прессование изделий:
на полуавтомате	69,5
вручную	86,3
Шлифовка изделий:
влажная	16,6
сухая	584,6

Пыль медного порошка способствует заболеванию органов дыхания, сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, может вызы­вать отравления с поражением органов дыхания, печени и др. Еще более вредное влияние на организм человека оказывает оксид меди, который кроме токсичного оказывает фиброгенное воздействие.

Особое внимание должно быть уделено вопросам охраны труда при производстве медного порошка методом электролиза. На основных операци­ях производства - электролизе, промывке, стабилизации, сушке, размоле, просеве, смешении и упаковке - часто допускается большое количество руч­ных трудоемких операций. Все операции обработки медного порошка сопро­вождаются значительным пылеобразованием.

Вредное воздействие медного порошка на организм человека является причиной повышенной заболеваемости рабочих гриппом, острым гастритом и бронхитом.

Порошки и пыль чистого железного порошка малотоксичны. Однако при систематическом их вдыхании они могут быть причиной пневмокониотических изменений и способствовать развитию хронических бронхитов. Со­единения железа обладают значительной токсичностью.

Токсичны порошки свинца. Стабилизированный свинец находится в виде тонкодисперсного порошка и легко переходит в пыль при встряхивании и перемешивании.

Допустимая концентрация свинца по утвержденным в нашей стране нормам составляет 10 мг/м воздуха, что в пять раз ниже норм, принятых в некоторых зарубежных странах.

Свинец может быть причиной острых и хронических отравлений, со­провождающихся поражением многих систем и органов человека. При рабо­те со свинцом должны быть разработаны четкие инструкции по упаковке, хранению и обработке порошка, снижающие содержание пыли свинца в воз­духе. Необходимо также обеспечить систематический медицинский контроль и обслуживание работающих.

Аналогичным токсическим действием обладают порошки марганца и ферромарганца, которые при попадании в организм человека могут быть причиной острых и хронических заболеваний.

Пыль никеля и оксида обладает выраженным общетоксическим дей­ствием и может вызвать острые и хронические отравления с преимуществен­ным поражением легких, в основе которого лежит резкое сосудистое рас­стройство. Возможно также появление аллергической сыпи. Допустимое со­держание пыли этих веществ в воздухе составляет 0,5 мг/м3.

Из всех порошков, используемых в производстве твердых сплавов, наибольшей токсичностью обладает кобальт. Смеси пылевидных частиц вольфрама, титана и кобальта действуют аналогично кобальту, однако в при­сутствии вольфрама активность кобальта увеличивается.

Возгоны цинка, образующиеся при нанесении цинковых покрытий методом напыления и при термообработке изделий с цинковыми покрытия­ми, вызывают в человеческом организме лихорадочное состояние.

Порошки хрома могут быть причиной аллергической сыпи и появле­ния язв на коже и в носовой полости. Фиброз легких может быть следствием длительного контакта с порошками алюминия.

Титан и его диоксид имеют слабо выраженную токсичность. Гидрид титана проявляет умеренно выраженное пневмокониотическое и общетокси­ческое действие, превышающее таковое титана и его оксида. Рекомендуемая предельно допустимая концентрация (ПДК) гидрида титана составляет 6 мг/м3.

В производстве тарированного вольфрама используется азотнокислый торий или диоксид тория, которые являются источником радиоактивного из­лучения. Радиационный фактор меньше в том случае, когда используется азотнокислый торий, а не диоксид тория.

Пыль диоксида кремния, особенно с дисперсностью менее 5 мкм, спо­собствует заболеванию силикозом, пыль асбеста приводит к легочным заболе­ваниям, пыль олова и оксида олова способствует заболеванию туберкулезом.