铸铁业中,热固法工艺用于壳型造型和制芯。这种工艺是将通常用煤气加热至450℃左右的金属模板钳送至一料斗或倾卸箱处,斗箱内装有由酚醛热固树脂配成的型砂。将斗或箱倾倒,使混有树脂的型砂洒落在倒置的模板上,保持约30秒钟,使其粘结。再经过进一步短暂的固化,使变成坚硬的薄壳,能被内装的顶杆推离模板。也可将型砂吹入芯盒内制作型壳。显然,酚醛树脂和热的模板接触时,会产生热分解产物,工人有暴露在这种产物中的危险,也有可能在凝固和硬化过程中蒸发出具有挥发性的有机化合物。避免酚或酚醛树脂与皮肤或眼睛接触至关重要,因为它们具有刺激性和过敏性,足以引起皮炎,多用热水洗涤有助于减轻这一病患。任何树脂一旦被摄入体内,应立即就医。
在冷硬法这一类造型工艺中,目前有多种常用的硬化系统,包括:酸性催化的呋喃类化合物和酚类化合物、醇酸树脂和酚异氰酸酯;发斯库特快速冷硬;自凝硅酸盐,依诺赛特无机不烘粘结剂;水泥砂和流态砂。所有这些系统的共同点是都不需要依靠外部加热来促使其凝固。用作粘结剂的异氰酸盐一般是以亚甲双苯基异氰酸酯为基料,一旦被吸入,就会产生呼吸系统刺激剂和过敏剂的作用,引起气喘病症。[为此,多数国家都将此列为严格立法的项目。]在使用和处理这种化合物时,涂敷护肤膏及戴护目镜是行之有效的措施。在处理含树脂的型砂时,特别当型砂处于热态时,建议采用局部排风装置。应将异氰酸酯谨慎地存放在密封容器中,并置于温度为10~30℃的干燥处。任何用空的容器应注满5%碳酸钠溶液,浸泡24小时,使容器中残存的任何化学药品得到中和。使用酚醛树脂和醇酸树脂油的树脂造型工艺中,应严格贯彻最普通的保管工作原则,但在处理作为凝固剂的催化剂时,应极其小心谨慎。作为酚醛和油性异氰酸酯树脂的催化剂,应极其小心谨慎。作为酚醛和油性异氰酸酯树脂的催化剂,通常是以吡喧化合物的芳香胺为基本部分。这种吡喧化合物是一种带刺鼻味的液体,它们能强烈刺激皮肤,造成肾和肝的损害,还会影响中枢神经系统。在市场上,这些化合物或是以单独的添加剂(三组分粘结剂)形式、或是以和油料掺和的形式供应。在拌和、造型、浇注,以及落砂各阶段中,都应保持良好的局部排气通风。在其他一些不需烘烤的工序中,使用的催化剂也是有毒的磷酸或各种磺酸,故在运输和使用过程中应采取防护措施,以免发生事故。
最后一类造型工艺是气体硬化,主要有:CO2水玻璃法和气雾冷芯盒法,或称阿西兰特法工艺。CO2水玻璃工艺从50年代就开始使用,并据此发展了多种工艺,这一工艺一般用于生产大、中型铸型和型芯(见下节)。其所用的硅酸钠粘结剂是由氧化钠和二氧化硅反应而生成的一系列化学品。这种粘结剂通常添加诸如糖蜜之类 的物质作为分解剂来加以改进。硅酸钠是一种碱性物质,如果和皮肤、眼睛接触,或摄入人体,都会造成伤害。最好能在处理大量硅酸钠区域附近提供应急淋浴设施,并要保持涂搽护肤膏。凡使用硅酸盐的铸造区,应配备取用方便的洗眼瓶,常使可能发生的严重事故化险为夷。供应的二氧化碳可以是固态、液态或气态,若以气瓶或压力桶的形式供应,则在保管上应采取许多安全措施,如气瓶的贮存、阀门的维修、气瓶的搬运等,同时对气体本身的危害也必须加以防护。
不管采用何种形式的造型工艺,凡使用型砂的场合,就可能有吸入粉尘的危险。但是在造型工序,通常使用湿砂或与液态树脂拌合的砂子,所以不太可能成为可吸入粉尘的主要尘源。为了使铸模易于从铸型中取出。有时加入脱模剂。最常用的脱模材料是滑石粉。这些易被吸入的滑石粉粉尘有引起滑石肺——一种尘肺的危险。在手工造型中,脱模剂的应用更为广泛,而在大型的、自动化程度较高的造型工艺中,则很少见。
为了使铸件表面光洁,常在铸型表面喷涂化学品,它们溶解或悬浮在异丙醇中,然后把异丙醇燃尽,使在铸型上留下一层化合物,这种化合物通常是一种石墨。这一作业有直接发生火灾的危险,所有与喷涂作业有关的工作人员均应配备阻燃防护服和手套,因为有机溶剂也会引起皮炎。喷涂作业应在装有通风的小室内进行,以防止有机物质的蒸气逸散至工作场所。应遵守严格的规程,确保异丙醇的安全贮存和使用。即时要用的异丙醇应灌入小容器内,而将较大容器放在远离燃化作业的地方。铸铁车间的这部分地区附近,应严禁吸烟。
铸型制作过程中,需要搬动大而笨重的物件,铸型本身就很重,砂箱也一样。这些重物往往要用人力进行提升、搬运和堆放,搬运工人应意识到提起重物会使背部受到极大负担,因此必须注意,不应搬动超过安全限度的重物。
型芯制作 型芯制成后,将嵌入铸型内,用以决定空心铸件的内部形状。型芯必须有足够的强度,经得起浇注,但同时又不应过于结实,以致在脱模时不易从铸件内清除,传统的型芯混合料包括砂和诸如亚麻仁油、糖蜜或糊精之类的粘合剂,以获得足够的强度。混合料在烘箱内烘干,制成型芯。虽然型芯最初干硬而结实,但遇到溶融金属时会变脆而后松散,以致在落砂时易于清除。在用烘炉烘干型芯的场所,会受到有毒烟气毒害的危险,所以应在型芯烘炉上方装设合适的、维护良好的排烟系统。在正常情况下,烘炉内的对流足以能保证烟气的充分排除,成品型芯从烘炉中取出放在架上冷却时,会冒出少量烟气,但危害性较小。然而,在某些情况下,烟气中的少量丙烯醛,可能造成相当大的危险。型芯可以涂以“上光涂层”来提高铸件表面的光洁度,对此需要采取与铸型相同的预防措施。
在修整型芯时,可能需要使用锉刀,进行锉削作业时会产生较多粉尘,以致有引起尘肺的危险,锉型芯的工人应戴手套,以防手部擦伤。
许多用于制作铸型的工艺,也适用于制造型芯,这些工艺可分为三类:热固法、自硬法、气体硬化法。在这些工艺过程中用作粘结剂或与粘结剂混合的材料有:苯酚甲醛、脲醛、糠醇、苯酚甲醛糠醇、苯酚甲醛/脲醛、聚氨酯、三乙胺、有机磺酸,以及在最近研制成的SO2工艺中使用的丁酮过氧化物和许多其他有机化合物。用热固法(空气固化、壳型造型、热芯盒和传统的型芯粘结)制成的型芯能产生许多热降解产物,必须注意,避免过多暴露于这种未经调查研究过的化合物中。在用冷态自硬法及气体硬化法制芯时,也要采用与铸型制作相同的预防措施,因为两者产生的危害在许多方面都很相似。有一种既可用于制作型芯,又可用于制作铸型,且使用方便的工艺,即气雾冷芯盒法或称阿西兰特法。这是一种气体硬化法,是用一种树脂——通常是聚氨酯——与二异氰酸酯相混合,然后用胺作吹气处理,使用的胺通常是三乙胺或二甲基乙胺,以促使交联固化反应。常用的是桶装出售的胺,是一种无色的液体,有强烈的氨味,其蒸气比空气重,故总是沉积在靠近地面处,具有非常现实的火灾和爆炸危险,必须十分小心对待,特别是在成批贮存该材料的场所尤应注意。这些胺的生理作用主要是影响中枢神经系统,能造成痉挛、瘫痪,有时会导致死亡。当眼睛或皮肤接触到胺时,抢救措施应是首先用大量清水至少冲洗15分钟,并立即进行医疗。在气雾冷芯盒法中所用的胺呈蒸气状,由于有泄漏的可能,因而更加危险,在处理这种材料时,必须倍加小心,并应安装适当的排风设备,以排除工作区内的烟气。
落砂 熔融金属注入已合箱的、有时还带有型芯的铸型内,经冷却后,必须取出毛坯铸件。这是一个噪声很大的工序,它所产生的等效连续声级大大超过建议的8小时工作制条件下的声级值90分贝。如果实际上无法降低噪声,则应提供听力保护用具。通常用振击法使铸件脱离铸型的主体。把砂箱、铸型和铸件放在振动的格栅子台上,突然撞击和持续振动可振落大部分砂,这些砂通过格栅落入一漏斗内或落在输送带上,可用磁铁进行分离,然后重新研磨、处理、供再使用,或者堆放起来。接着,取出铸件,并转入落砂作业的下一阶段。由于型砂已与近1500℃温度的熔融金属接触,因而变得十分干燥,更易产生粉尘。如果铸型中或型芯中曾使用过树脂或油,则在落砂阶段仍然存在热分解产物。金属本身和砂一样仍然很热。若可能存在眼睛受热砂损伤的危险,则应配备和使用护目用品。铸造厂落砂工段应严格坚持常规的保管整理工作。对工作疏忽的人灼热的金属大件会构成很大的危险。人所共知,铸铁车间发生的事故中,最常见的是绊倒、跌撞在车间内到处堆放的物件上。如果物件正好是凹凸不平或灼热的金属件,或者周围堆放着大量干而滑的砂料,则问题更为严重。