特种加工中的安全与环保技术

特种加工中的安全与环保技术

张广

关键词：电火花加工机床

一、电火花加工中的安全、防火技术

电火花加工直接利用电能，且工具电极等裸露部分有100~300∨的高电压。高频脉冲电源工作时间向周围发射一定强度的高频电磁波，人体离得过近，或受辐射时间过长，会影响人体健康。此外电火花加工用的工作液煤油在常温下也会蒸发、挥发出煤油蒸汽，含有烷烃、芳烃、环烃和少量烯烃等有机成分，它们虽不是有毒气体，但长期大量吸入人体，也不利于健康。

1.电火花加工中的技术安全规程

①电火花机床应设置专用地线，使电源箱外壳、床身及其他设备可靠接地，防止电气设备绝缘损坏而发生触电。

②操作人员必须站在耐压20kv以上的绝缘物上进行工作，加工过程中不可碰触电极工具，一般操作人员不得较长时间离开电火花机床、重要机床每班操作人员不得少于两人。

③经常保持机床电气设备清洁，防止受潮，以免降低绝缘强度而影响机床的正常工作。

④加添工作介质煤油时，不得混入类似汽油之类的易燃物，防止火花引起火灾。油箱要有足够的循环油量，使油温限制在安全范围内。

⑤加工时，工作液面要高于工件一定距离（30~100mm），如果液面过低，加工电流较大，很容易引起火灾。为此，操作人员应经常检查工作液面是否合适。

⑥根据煤油的混浊程度，要及时更换过滤介质，并保持油路畅通。

⑦电火花加工间内，应有抽油雾、烟气的排风换气装置，保持室内空气良好而不被污染。

⑧机床周围严禁烟火，并应配备使用于油类的灭火器，最好配置自动灭火器。

⑨电火花机床的电气设备应设置专人负责，其他人员不得擅自乱动。

⑩下班前应关断总电源，关好门窗。

2.正确执行电火花加工安全操作规程

①应接受有关劳动保护、安全生产的基本知识和现场教育，熟悉本职的安全操作规程的重要意义。

②坚决执行岗位责任制，做好室内外环境安全卫生，保护通道畅通，设备物品要安全放置，认真搞好文明生产。

③熟悉所操作机床的结构、原理、性能及用途等知识，按照工艺规程做好加工前的一切准备工作，严格检查工具电极与工件是否都已校正和固定好。

④调节好工具电极与工件之间的距离，锁紧工作台面，启动工作煤油泵，使工作煤油面高于工件加工表面一定距离后，才能启动脉冲电源进行加工。

⑤加工过程中，操作人员不能一手触摸工具电极，另一只手触碰机床，这样将有触电危险，严重时会危机生命。

⑥为了防止触电事故的发生，必须采取如下的安全措施。

⑦加工完毕后，随即关断电源，收拾好工、夹、测、卡等工具，并将现场清扫干净。

⑧操作人员应坚守岗位，思想集中，经常采用看、听、闻等方法注意机床的运转情况，发现问题要及时处理或向有关人员报告。不得允许杂撒人员擅自进入电加工室。

⑨定期做好机床的维修保养工作，使机床经常处于良好状态。

⑩在电火花加工场所，应确定安全防火人员，实行定人、定岗负责制，并定期检查消防灭火设备是否符合要求，加工场所不准吸烟，并要严禁其他明火。

二、电气化加工中的技术防护和环境保护

1.空气污染。在机床工作时，电化学过程中阴极会释放出大量的氢气，极间电压过高时，可能会产生氧气、一氧化碳、氯气等。此外，电解液的气态产物、带悬浮颗粒的液态气体，以及属于工件成分的金属微粒将会进入空气介质。所有这些物质都有刺激作用，当呼吸时对工作人员的器官产生不良的影响。放出的氢气排泄不畅，与氧混合引燃后会引起爆炸。电解液中的食盐分子会随局部高温的水蒸气蒸发弥散到空间，锈蚀车间的钢梁等结构。为此应采取如下技术保安和环境保护措施。

①企业中如果拥有电解加工机群，则应建议将它们移装到单位隔离的工作间里去。

②为了防止爆炸性气体的聚集，在工段的各点应分别设置氢气信号装置的传感器。

③必须定期检查信号装置、通风机、连锁装置和排气管的良好性。

④工段中换气应不少于每天5次，并应规定直接从析出有害气体的源头排除空气。

2.电解液污染

（1）电解液中的电解质。电化学加工中常用氯化钠、硝酸钠、亚硝酸钠、氯酸钠等中性电解液，虽然它们对皮肤没有刺激、腐蚀等有害作用，但是要防止亚硝酸钠进入口腔、胃肠。此外氯酸钠是强氧化剂，蘸有氯酸钠电解液的棉砂、纸张、布头等干燥后遇到摩擦升温会自燃甚至爆炸。

（2）被电解金属材料形成的电解泥。含鉻镍等元素的合金钢电解加工后，废电解液形成的电解泥中含有大量的六价铬、镍的氧化物或氢氧化物，其中六合铬是剧毒物质，必须加以无害化处理。此外，电解泥中的铬、镍、钴、钨、钼等贵重金属元素，应加以处理回收再利用。

（3）电解液的除害处理

①六价Cr向三价Cr的转化可以在电解液离心脱水前、后进行。日本专家介绍，利用安装在电解加工机床供液系统中的装置可实现这种过程。在电解液中加入FeSO4溶液（pH为8~9），则可将有害的六价Cr转化成为无害的三价Cr。

Cr6++3Fe2+→Cr3++3Fe3+

②在硝酸钠电解液中随着氢的形成会发生硝酸钠变为有害的亚硝酸纳的还原过程。为此可用亚硫酸胺加以无害处理，使亚硝酸钠被亚硫酸胺化合成无害的硫酸氢钠，即

NaNO2+NH2SO3H→N2+NaHSO4+H2O

或17NaNO2+NH2SO3H+7H2SO4→18NO+3NaHSO4+7Na2SO4+7H2O

亚硝酸钠是否完全化合可根据余酸来测定，而六价Cr的还原程度则可根据氧化还原势测定。

③镍—基合金零件电解加工后的泥渣，经高温冶金处理后，在吹氧转炉中和镍冰铜冶炼中，可用来作为掺料和在电弧炉中用来获得新的合金。当水法冶金处理浸提电解泥时，由于将钨和钼转移到溶液中去，而在溶液中留下的镍渣和钴渣就可送去进行高温冶金再处理。

④钛合金的电解泥，经适当处理后，可用来作为清漆、涂料、颜料和电炉氧化铝的原料。根据国外先进经验，电解泥在石油化学工业中用于氨的生产和天然气的脱硫，配制它们的催化剂和吸附剂是最合理的和最有效的途径。

⑤电解液的配制和净化应在装备有换气通风装置的单独工作间内进行。

3.电磁污染及用电安全

①为防止直流磁场对工作人员的有害作用，对导电体应采用金属套屏蔽或用轴电缆将它们接地。

②为防止工作人员触电，在机床附近的地面上应设置用隔电胶垫覆盖的木踏脚板。

③为了防止气体爆炸，排气系统应制成防爆的，并与机床启动联动。电解加工工段的设备均需接地。电源中应设置在过载情况下切断工作电路的保护装置。在机床和装置结构中，应规定有自动切断电压、停止供液等的机构。

④为预防爆炸性气体偶然性爆炸，所有装置均应联锁，并按如下顺序接通，即从工作箱抽出氢气的通风机、供液泵、电源、机床传动机构。

参考文献：刘晋春，赵家齐，赵万生.特种加工[M].北京：机械工业出版社，2004.