2   Verfahren und Schutzmaßnahmen

In diesem Abschnitt werden für die verschiedenen Verfahren und Maschinen spezifische Schutzmaßnahmen beschrieben. Bei den Maschinen der Zerspanung wird unterschieden zwischen Maschinen mit geometrisch bestimmter Schneide (z. B. Drehmaschinen) und Maschinen mit geometrisch unbestimmter Schneide (z. B. Schleifmaschinen). Außerdem wird aufgrund der hierbei unterschiedlichen Rahmenbedingungen zwischen Einzelfertigung und Serienfertigung differenziert.

2.1   Maschinen der Zerspanung: Werkzeugmaschinen (z. B. Bearbeitungszentren, Dreh-, Fräs-, Bohr- und Schleifmaschinen)

2.1.1   Trockenbearbeitung, Einzelfertigung (ausgenommen Schleifmaschinen)

Bei der Trockenbearbeitung in Einzelfertigung sind leicht entzündliche Späne als wesentliche Gefahr anzusehen.
Die Späne müssen leicht zu beseitigen sein, damit die Brandlast im Bereich der Maschine gering gehalten wird. Regelungen zur Spänebeseitigung sind im Reinigungsplan festzulegen. Bearbeitungszentren sind vor der Bearbeitung gründlich von anderen Werkstoffen (besonders eisenhaltige Werkstoffe) zu reinigen.
Das Abblasen mit einer Druckluftpistole zur Beseitigung von Spänen im Maschineninnenraum mit der Gefahr des Aufwirbelns der Späne ist grundsätzlich nicht zulässig und daher zu vermeiden.
Der Maschinenbereich und die Umgebung der Maschine müssen trocken gehalten werden.
Zündquellen im Arbeitsbereich sind zu vermeiden. Dazu werden zum Beispiel auch die Werkzeuge auf ihren Zustand und speziell auf ihren Verschleiß geprüft. Außerdem muss der Arbeitsbereich von weiteren Zündquellen freigehalten und mit dem Verbotszeichen P003 (keine offene Flamme; Feuer, offene Zündquelle und Rauchen verboten – Quelle: ASR A1.3) gekennzeichnet werden. Das Verbot von offenen Flammen, Feuer, offenen Zündquellen und Rauchen muss umgesetzt werden (Sicherheitskennzeichnung nach ASR A1.3).

2.1.2   Trockenbearbeitung in der Serienfertigung sowie Schleifen, Bürsten, Polieren

Bei der Trockenbearbeitung in der Serienfertigung sowie beim Schleifen, Bürsten und Polieren von Magnesiumbauteilen können zusätzlich zu den Spänen auch vermehrt Stäube als wesentliche Gefahr auftreten (Gefahr einer Staubexplosion).
Die Schutzmaßnahmen bei der Trockenbearbeitung in Einzelfertigung gelten auch für die Serienfertigung.
Neben den oben genannten Maßnahmen sind wegen der anfallenden Stäube zusätzlich folgende Schutzmaßnahmen erforderlich:
  • Die Stäube müssen leicht zu beseitigen sein, damit sich keine größeren Mengen im Bereich der Maschine ansammeln. Regelungen zur Staub- und Spänebeseitigung sind im Reinigungsplan festzulegen.
  • Generell müssen Späne und Stäube sowie Mg-Abfall möglichst schnell aus dem Arbeitsbereich entfernt werden. Die (eher kleinen) Spänebehälter müssen daher regelmäßig entleert werden.
    Abb. 4 Brennendes Magnesium im Spänebehälter
     Brennendes Magnesium im Spänebehälter
  • Das Abblasen mit einer Druckluftpistole zur Beseitigung von Staub im Maschineninnenraum mit der Gefahr des Aufwirbelns der Stäube muss ausgeschlossen werden. Das Reinigen der Arbeitskleidung von Stäuben mit Druckluft muss verboten werden (TRGS 500).
Absaugungen, Absauganlagen sowie Staubsauger zur Reinigung müssen für Magnesiumstäube hinsichtlich Brand- und Explosionsgefahren geeignet und zugelassen sein (siehe Abschnitt „bestimmungsgemäße Verwendung“ in der Betriebsanleitung der betreffenden Produkte).
Das gilt besonders für die
  • Strömungsgeschwindigkeit (min 20 m/s),
  • Überwachung des Mindestluftvolumenstroms,
  • Vermeidung von Staubablagerungen,
  • Erfassung der Stäube.
In der Regel werden alle Anlagen, z. B. zum Schleifen und Bürsten von Magnesium, über Nassabscheider abgesaugt. Der abgesaugte Luftstrom läuft bei der Bearbeitung permanent und wird überwacht (Strömungsgeschwindigkeit: v > 20 m/s). Der Nassabscheider hat Entlüftungsöffnungen, damit zwangsläufig entstehender Wasserstoff entweichen und sich nicht anreichern kann. Ein durchgehender Potenzialausgleich (Erdung von der Schleifkabine bis zum Nassabscheider inkl. Blitzschutz gemäß EN 60204-1) ist ebenfalls Voraussetzung.
Je nach Risikobeurteilung werden in der Praxis, zum Beispiel bei Gefahr von größeren Späneansammlungen, im Maschineninnenraum eine Branddetektion sowie außerhalb der Maschine eine zusätzliche manuelle Brandmeldeeinrichtung (Handauslösung) installiert. Die Signalweiterleitung erfolgt in der Regel an die Werksfeuerwehr oder eine zentrale Leitstelle.
Um den Zugang zum manuellen Löschen oder Entfernen des Brandherds zu ermöglichen, sind an Zugangstüren Türsicherheitsschalter, z. B. mit verplombter Notentriegelung, installiert.
Abb. 5 Türsicherheitsschalter/Positionsschalter mit Notentsperrung mittels Bowdenzug
 Türsicherheitsschalter/Positionsschalter mit Notentsperrung mittels Bowdenzug
Pfeil
   Hinweis
Soll bei einem Brand manuell gelöscht werden, darf die Maschinentür nur von speziell unterwiesenem Personal oder von der Feuerwehr geöffnet werden. Ein Aufwirbeln durch den Einsatz des Löschmittels muss unbedingt verhindert werden (Gefahr der Staubexplosion). Hilfen zur Unterweisung siehe auch DGUV Information des Fachbereichs Holz und Metall (Infoblatt) Nr. 043. „Brand an Werkzeugmaschinen – Was ist zu beachten?“
Darüber hinaus muss die regelmäßige Wartung und Reinigung der Anlage gewährleistet sein. Auch die Reinigung im Umfeld der Maschine ist in einem Reinigungsplan festzulegen.
Die Aufnahme der magnesiumhaltigen Staubablagerungen darf nur über zugelassene Industriestaubsauger, gegebenenfalls mit Wasserstoffentlüftung, erfolgen. Bei wasserfeuchten Stäuben muss das freie Abströmen des gebildeten Wasserstoffs gewährleistet sein. Geeignet sind Industriesauger ohne innere Zündquellen (z. B. Kennzeichnung Typenschild: Typ 22, EPL Dc [1]), wobei die Staubsammelbehälter arbeitstäglich entleert werden sollten. Reinigungsintervalle und Methoden sind in einem Reinigungsplan zu dokumentieren. Hinweise zu Industriestaubsaugern und Entstaubern, siehe DGUV Information 209-084.
Eine besondere Gefahr besteht durch anhaftende Stäube und Späne auf der Arbeitskleidung. Die Stäube lassen sich sehr leicht entzünden, und führen bei einem Kleidungsbrand zu einer sehr schnellen und äußerst heftigen Brandausbreitung mit sehr hohen Temperaturen.
Um das Anhaften von Magnesiumstäuben bei Tätigkeiten (z. B. Entgraten von Werkstücken) zu minimieren, ist geeignete Schutzkleidung mit glatter Oberfläche ohne Taschen zu tragen (z. B. schwer entflammbare Gummi- oder Lederschürze mit glatter Oberfläche, siehe auch Abschnitt 3 Persönliche Schutzausrüstung).
In Abschnitt 6 ist das Sammeln und Lagern der trockenen Späne und Stäube beschrieben.
Fußnote (TRGS 500)
Hinweis zum Querverweis:
Die gewünschte Publikation wurde am 10.10.2019 abgelöst. Die neuen Inhalte weichen deutlich von den alten Inhalten ab.
Hier geht's weiter zur Publikation TRGS 500.

2.1.3   Bearbeitung mit wassermischbaren Kühlschmierstoffen

Späne, Wasserstoffentwicklung und kühlschmierstoffbedingte Ablagerungen sind bei der Bearbeitung mit wassermischbaren Kühlschmierstoffen (KSS) als Gefahren zu berücksichtigen.
Schutzmaßnahmen
Die Späne müssen leicht zu beseitigen sein, damit die Brandlast im Bereich der Maschine gering gehalten wird. Sie sollten mit großen Mengen an wassermischbarem KSS weggespült werden (Schwallwasserspülung).
Der gesamte Maschineninnenraum sollte mit zusätzlichen Spüldüsen ausgestattet sein, damit Späne entfernt und Späneansammlungen vermieden werden können. Zur manuellen Reinigung und Entfernung von Spänen im Maschineninnenraum hat sich ein zusätzlicher Spülschlauch mit Emulsion bewährt.
Eine ausreichende KSS-Menge an der Bearbeitungsstelle (Schwallwasserspülung) ist sicherzustellen, z. B. durch Überwachung der Kühlschmierstoffzufuhr mit Druck- oder Strömungswächtern (allgemeine Hinweise zur Auslegung von Kühlschmierstoffkreisläufen siehe VDI 3035). Dadurch wird ein „Trockenlaufen“ verhindert und Späneansammlungen werden vermieden.
Generell sollen KSS mit Additiven (Inhibitoren) eingesetzt werden, die die Wasserstoffbildung weitgehend minimieren.
Im Laufe der Bearbeitung können Inhaltsstoffe ausgetragen werden, daher ist eine regelmäßige Überwachung und Pflege der Kühlschmierstoffe notwendig, am besten in enger Zusammenarbeit mit dem Kühlschmierstoff-Hersteller.
Pfeil
   Hinweis
Generell sind wassergemischte Kühlschmierstoffe gemäß DGUV Regel 109-003 regelmäßig (z. B. wöchentlich) zu überwachen (pH-Wert, Konzentration, Nitrit, siehe Abschnitt 7 Prüfung, Wartung).
Außerdem wird empfohlen, die Wasserhärte regelmäßig zu kontrollieren, um frühzeitig einem Anstieg entgegenzuwirken und somit starke Ablagerungen zu vermeiden.
Durch die Reaktion des Magnesiums mit dem Kühlschmierstoff kann es zu Problemen durch Bildung fester Magnesiumseifen und Erhöhung der Wasserhärte (Aufhärtung, Aufsalzung) kommen. Diese Ablagerungen (z. T. glasharte Krusten oder Schichten) können zu Verstopfungen der Pumpen- und Leitungssysteme führen und dadurch die Kühlschmierstoffzuführung erheblich einschränken.
Eine regelmäßige Reinigung der Emulsion von Magnesiumteilchen ist notwendig. Dies kann durch eine Filterung, z. B. über Filterflies/Druckbandfilter erreicht werden. Dadurch kann eine „Aufsalzung“ durch die Einlösung von Magnesiumionen minimiert/verzögert werden.
Die mit feuchten, feinen Magnesiumpartikeln belegten Filtervliese bilden eine reaktive Brandlast und müssen deshalb regelmäßig aus dem Arbeitsbereich entfernt und in geeigneten Behältern (z. B. nichtbrennbar, geschlossen mit Entlüftungsöffnung) gelagert werden.
Zur Entfernung des im Maschineninnenraum entstehenden Emulsionsnebels und zur Vermeidung der Ansammlung von gasförmigem Wasserstoff ist eine Absauganlage vorzusehen. Voraussetzung für den Maschinenstart ist eine laufende Absauganlage unter Einhaltung des vom Maschinenhersteller vorgegebenen Mindestvolumenstroms/Abluftstroms (Kontrolle z. B. mit Druck- oder Strömungswächter).
Bei Unterschreitung des erforderlichen Abluftstroms oder bei Störung muss eine Anzeige durch eine automatische Warneinrichtung erfolgen oder die Maschine außer Betrieb gehen. Nach dem Ende der Bearbeitung muss für den Nachlauf der Absauganlage gesorgt werden.
Auch bei Stillstand der Maschine und der Absauganlage müssen Wasserstoffansammlungen vermieden werden. Hierzu sind Entlüftungsöffnungen im oberen Bereich sowohl in der Maschine als auch in der Absauganlage (möglichst am höchsten Punkt) vorzusehen.
Es hat sich bewährt, die Deckenflächen aufsteigend zur Öffnung hin zu gestalten. Größere Hohlräume in den Maschinenfundamenten und Verkleidungen müssen mit Entlüftungsöffnungen versehen werden, um eine Wasserstoffansammlung zu verhindern.
Je nach Risikobeurteilung werden in der Praxis, z. B. bei Gefahr von größeren Späneansammlungen, im Maschineninnenraum eine Branddetektion sowie außerhalb der Maschine eine zusätzliche manuelle Brandmeldeeinrichtung (Handauslösung) installiert. Die Signalweiterleitung erfolgt in der Regel an die Werksfeuerwehr oder eine zentrale Leitstelle.
Abb. 6 Türsicherheitsschalter/Positionsschalter mit Notentsperrung mittels Bowdenzug
 Türsicherheitsschalter/Positionsschalter mit Notentsperrung mittels Bowdenzug
Um den Zugang zum manuellen Löschen oder Entfernen des Brandherds zu ermöglichen, sind an Zugangstüren Türsicherheitsschalter, z. B. mit verplombter Notentriegelung, installiert.
Pfeil
   Hinweis
Soll bei einem Brand manuell gelöscht werden, darf die Maschinentür nur von speziell unterwiesenem Personal oder von der Feuerwehr geöffnet werden.
Hilfen zur Unterweisung siehe auch DGUV Information des FB Holz und Metall (Infoblatt) Nr. 043. „Brand an Werkzeugmaschinen – Was ist zu beachten?“
Außerdem ist auf eine wirksame Be- und Entlüftung im Hallenbereich zu achten.
Es muss darauf geachtet werden, dass die aus der Maschine geförderten feuchten Schlämme aus dem Maschineninnenraum entfernt und einem Sammelbehälter mit begrenztem Volumen zugeführt werden.
Um die Mengen an feuchten Spänen (reaktionsfähige Brandlast) gering zu halten, sind nichtbrennbare Spänesammelbehälter mit Entlüftungsöffnung für austretenden Wasserstoff notwendig.
Es hat sich bewährt, die aus der Maschine geförderten Späne bei hohem Anfall möglichst direkt einer Brikettierung zuzuführen. Hierbei ist auf eine geringe Restfeuchte zu achten.
Der Arbeitsbereich, die Maschinen und der Spänebehälter müssen mit Warnzeichen gekennzeichnet werden (siehe Abschnitt 8 „Kennzeichnung ...“). Das Verbot von offenen Flammen, Feuer, offenen Zündquellen und Rauchen muss umgesetzt werden (Sicherheitskennzeichnung nach ASR A1.3).
Abb. 7 Brikettierte Späne
 Brikettierte Späne

2.1.4   Bearbeitung mit nichtwassermischbaren KSS (Öl)

2.1.4.1   Konventionelle Nassbearbeitung

Wie bei allen klassischen Bearbeitungen von Werkstoffen mit nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen (Öl), kommt es infolge des Bearbeitungsprozesses zur Vernebelung (KSS-Luft-Gemisch) im Maschineninnenraum.
Es besteht die Gefahr der Zündung des KSS-Luft-Gemisches im Arbeitsbereich durch heiße Oberflächen oder Funken. Dadurch kann es zu Durchzündungen kommen. Brände im Innenraum der Maschine (z. B. Brand des Öls oder der ölbenetzten Späne) und Flammenaustritte (z. B. aus Undichtigkeiten, Gehäusetüren, Beschickungs- und Entnahmeöffnungen) in die Maschinenumgebung sind die Folge.
Im weiteren Brandverlauf kann sich infolge der Entzündung der ölgetränkten Magnesiumspäne ein Brand im Maschineninnenraum und schlimmstenfalls ein sekundärer Leichtmetallbrand der Magnesiumspäne entwickeln.
Schutzmaßnahmen:
Durch die Auswahl emissionsarmer Kühlschmierstoffe kann die Aerosol- und Dampfbildung im Arbeitsbereich reduziert werden.
Emissionsarme Kühlschmierstoffe zeichnen sich durch folgende Merkmale aus (siehe DGUV Regel 109-003, DGUV Information 209-026, VDI 3802, Blatt 2-03/2012):
  • aufgebaut auf Basis verdampfungsarmer Mineralöle oder synthetischer Ester oder Sonderflüssigkeiten (z. B. Polyalphaolefine),
  • Zusatz von Antinebeladditiven
Grundsätzlich wird empfohlen, den KSS mit dem geringsten Verdampfungsverlust und dem höchsten Flammpunkt zu wählen. Ist für einen Bearbeitungsprozess eine Bandbreite der Viskosität (Viskositätsindex) vorgegeben, sollte der KSS mit der höchsten Viskosität ausgewählt werden (siehe auch DGUV Information 209-026).
Tabelle 1 Kenndaten von brennbaren, nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen (Quelle: DGUV Information 209-026)
TendenzVis­ko­si­täts­klasse nach DIN EN 51519 (ISO 3448:1992)Viskosität bei 40 °C nach DIN 51562Flamm­punkt nach DIN EN ISO 2592 (Ver­fah­ren mit offe­nem Tie­gel nach Cleve­land)Ver­damp­fungs­ver­lust bei 250 °C nach DIN 51581-1, 2 (Ver­fah­ren nach Noack)Be­ar­bei­tungs­ver­fah­ren bei­spiel­haft
ISO VG 54,14–5,06 mm2/s> 120 °C< 85 %Honen, Reiben
ISO VG 76,12–7,48 mm2/s> 145 °C< 80 %Schlei­fen,Tief­boh­ren
ISO VG 109–11 mm2/s> 155 °C< 60 %Drehen, Fräsen
ISO VG 1513,5–16,5 mm2/s> 190 °C< 25 %Bohren
ISO VG 2219,8–24,2 mm2/s> 200 °C< 15 %Gewinde­schneiden
ISO VG 3228,8–35,2 mm2/s> 210 °C< 13 %Gewinde­rollen
ISO VG 4641,4–50,6 mm2/s> 220 °C< 11 %Räumen
Abb. 8 Luftabsperrklappe, Löschdüse und Strömungssensor
 Luftabsperrklappe, Löschdüse und Strömungssensor
Eine ausreichende KSS-Menge an der Bearbeitungsstelle (Überflutungsschmierung) ist sicherzustellen (allgemeine Hinweise zur Auslegung von Kühlschmierstoffkreisläufen siehe VDI 3035), zum Beispiel durch Überwachung der Kühlschmierstoffzufuhr mit Druck- oder Strömungswächter.
Zur Entfernung des entstehenden Ölnebels im Innenraum der Maschine ist eine Absauganlage vorzusehen. Voraussetzung für den Maschinenstart ist eine laufende Absauganlage unter Einhaltung des vom Maschinenhersteller vorgegebenen Mindestvolumenstroms/Abluftstroms (Kontrolle z. B. mit Druck- oder Strömungswächter/Strömungssensor).
Bei Unterschreitung des erforderlichen Abluftstroms oder bei Störung erfolgt eine Anzeige durch eine automatische Warneinrichtung und die Maschine geht außer Betrieb.
Bei nicht ausreichender Festigkeit der Verhaubung/Einhausung ist eine Druckentlastungseinrichtung vorzugsweise im Deckenbereich der Werkzeugmaschine vorzusehen. Dadurch sollen im Fall einer Zündung die entstehenden Flammen und heißen Verbrennungsgase in gefahrlose Bereiche für das Betriebspersonal abgeleitet werden.
Ziel ist es, eine Druckentlastung aufgrund der Durchzündung von Ölaerosolen auf möglichst kurzem Weg zu gewährleisten. Dadurch soll eine Gefährdung des Maschinenbedienpersonals durch herausschlagende Flammen vermindert werden.
Ist das Betreiben einer Werkzeugmaschine mit einem hohen Brandrisiko und mit der Gefahr von nachfolgenden Metallbränden verbunden, sind integrierte Brandmelde- und Löscheinrichtungen vorzusehen (siehe auch DIN EN ISO 19353).
Die Anforderungen an integrierte Brandmelde- und Löschanlagen sowie an die Art des Löschmittels sind ebenfalls ein entscheidender Bestandteil des Sicherheitskonzepts. Entsteht ein Brand in der Maschine, darf er sich keinesfalls auf die Magnesiumspäne übertragen, da sonst ein schwer beherrschbarer Metallbrand verursacht würde.
Daher werden erhöhte Anforderungen an eine sichere Detektion des Brands gestellt, beispielsweise durch eine Überwachung mit mehreren, miteinander kombinierten Brandsensoren (Flamm- und Wärmesensoren). Weiterhin soll die Brandlöschung schnell erfolgen, um eine Brandübertragung auf die Magnesiumspäne zu verhindern. Hierbei hat sich das Edelgas Argon als geeignetes Löschmittel bewährt.
Ist CO2 als Löschmittel für den Ölbrand vorgesehen, muss im Rahmen einer Einzelfallbetrachtung unbedingt sichergestellt werden, dass sich ein Brand in der Maschine keinesfalls auf die Magnesiumspäne übertragen kann.
Es muss sichergestellt sein, dass sich im Maschineninnenraum keine Ansammlungen von Magnesiumspänen bilden können, zum Beispiel durch ausreichende Spüleinrichtungen.
Zur Reduzierung der Brandgefahr sollte die Brandlast in der Werkzeugmaschine und in der Arbeitsumgebung möglichst gering gehalten werden. Späne sind aus dem Maschineninnenraum zu entfernen, z. B. durch Späneförderer und Schwallspülung. Spänebehälter müssen in regelmäßigen Abständen und bei Bedarf (am besten mindestens 1-mal pro Tag) entleert werden.
Abb. 9 Prinzipdarstellung Schutzkonzept für Ölbearbeitung (nichtwassermischbarer Kühlschmierstoff), Bearbeitungszentrum für automatisches Be- und Entladen der Werkstücke
 Prinzipdarstellung Schutzkonzept für Ölbearbeitung (nichtwassermischbarer Kühlschmierstoff), Bearbeitungszentrum für automatisches Be- und Entladen der Werkstücke
Abb. 10 Prinzipdarstellung Schutzkonzept für Ölbearbeitung (nichtwassermischbarer Kühlschmierstoff), Bearbeitungszentrum für automatisches Be- und Entladen der Werkstücke; Draufsicht
 Prinzipdarstellung Schutzkonzept für Ölbearbeitung (nichtwassermischbarer Kühlschmierstoff), Bearbeitungszentrum für automatisches Be- und Entladen der Werkstücke; Draufsicht
Abb. 11 Löschdüse und Wärmemelder/Temperatursensor im Maschineninnenraum
 Löschdüse und Wärmemelder/Temperatursensor im Maschineninnenraum
Der Arbeitsbereich muss von weiteren Zündquellen freigehalten und mit dem Verbotszeichen P003 (keine offene Flamme; Feuer, offene Zündquelle und Rauchen verboten – Quelle: ASR A1.3) gekennzeichnet werden (siehe Abschnitt 8 „Kennzeichnung“). Das Verbot von offenen Flammen, Feuer, offenen Zündquellen und Rauchen muss umgesetzt werden (Sicherheitskennzeichnung nach ASR A1.3).

2.1.4.2   Minimalmengenschmierung (MMS)

Die Minimalmengenschmierung (MMS) ist eine Verlustschmierung. Der Schmierstoff wird entweder über Düsen von außen auf das Werkzeug aufgesprüht (äußere Zuführung) oder durch die Innenkanäle des Werkzeugs zugeführt (innere Zuführung). In der industriellen Serienfertigung wird hauptsächlich die innere Zuführung angewendet.
Im Gegensatz zur konventionellen „Nassbearbeitung“ werden bei der Minimalmengenschmierung für den Bearbeitungsprozess durchschnittlich nicht mehr als 50 ml Schmierstoff je Prozessstunde und Werkzeug eingesetzt. In Ausnahmefällen können dem Prozess kurzzeitig durchaus mehr als 150 ml/h Schmierstoff zugeführt werden (siehe auch DGUV Information 209-024).
Durch Störungen (z. B. Fehlbewegungen, Werkzeugcrash, stumpfes Werkzeug) können Funken entstehen. Infolgedessen kann sich zunächst das Öl der ölbenetzten Späneablagerungen/Spänenester entzünden und einen Brand im Innenraum der Maschine und eventuell in der unmittelbaren Umgebung auslösen. Im weiteren Brandverlauf kann durch die Entzündung der Magnesiumspäne/-rückstände ein sekundärer Metallbrand entstehen.
Schutzmaßnahmen:
Für eine reibungslose und emissionsarme Metallbearbeitung mit Minimalmengenschmierung hat sich der Einsatz von Schmierstoffen mit möglichst gutem Schmiervermögen und hoher thermischer Stabilität bewährt.
In der industriellen Fertigung werden synthetische Esteröle und sogenannte Fettalkohole mit günstigem Verdampfungsverhalten und einem hohen Flammpunkt verwendet (siehe auch DGUV Information 209-024).
Folgende Richtwerte haben sich zur Auswahl eines emissionsarmen Schmierstoffs bewährt.
Tabelle 2 Richtwerte zur Auswahl eines emissionsarmen Schmierstoffs
(Quelle: IFA-Arbeitsmappe „Messung von Gefahrstoffen“, Sachgruppe 6)
Vis­ko­si­tät bei 40 °C nach DIN 51562 Teil 1Flamm­punkt offener Tiegel nach DIN EN ISO 2592Ver­dampfungs­ver­lust nach Noack bei 250 °C DIN 51581 Teil 1
> 10 mm2/s> 150 °C< 65 %
Um die Brandgefahr zu verringern, wird der Einsatz von Schmierstoffen mit einem Flammpunkt von mindestens 150 °C und einer hohen Viskosität (> 10 mm2/min bei 40 °C) empfohlen.
Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden die Auswirkungen von Zündereignissen bei der Minimalmengenschmierung auf die Brand- und Explosionsgefahr unter praxisnahen Bedingungen untersucht (siehe auch DGUV Information des FB Holz und Metall 088 „Minimalmengenschmierung – Risiko von Bränden und Explosionen“).
Bei Einhaltung der beiden folgenden Eckpunkte ist eine MMS Bearbeitung mit Schmierstoff-Mengen bis zu 1000 ml pro Prozessstunde und pro m3 Arbeitsraum/Maschineninnenraum (~ etwa 15 ml pro Minute pro m3 Arbeitsraum/Maschineninnenraum) ohne die Gefahr einer Zündung des Aerosol-Luft-Gemischs möglich.
1. Verwendung emissionsarmer MMS-Schmierstoffe
Für den Einsatz in Werkzeugmaschinen wird die Verwendung emissionsarmer MMS-Schmierstoffe mit den in Tabelle 2 genannten Eigenschaften gemäß DGUV Information 209-024 empfohlen.
Vom Einsatz von niedrigsiedenden Flüssigkeiten wie Ethanol ist dringend abzuraten.
2. Absaugung mit kontinuierlichem Volumenstrom und Überwachung
Der Absaugvolumenstrom sollte so hoch eingestellt sein, dass sowohl ein leichter Unterdruck als auch eine nach innen gerichtete Strömung im Maschineninnenraum herrschen, damit keine Emissionen aus der Einhausung austreten können.
In der Industrie hat sich ein Absaugvolumenstrom von 400–600 m3/h pro m3 Maschineninnenraum bewährt. Hinweise zur optimalen Einstellung enthalten die VDI 3802 Blatt 2 und die VDI 2262 Blatt 4.
Generell ist zur Entfernung des entstehenden Ölnebels im Innenraum der Maschine eine Absauganlage vorzusehen.
In der Werkzeugmaschine sollte eine Späneabfuhr, z. B. durch kontinuierlichen Austrag über Späneförderer, erfolgen.
Späneansammlungen können durch die spezielle Gestaltung des Arbeitsinnenraums (z. B. durch schräg und steil angebrachte Verkleidung, glatte Oberflächen (z. B. aus Edelstahl)) verringert werden.
Je nach Risikobeurteilung werden in der Praxis, z. B. bei Gefahr von größeren Späneansammlungen, im Maschineninnenraum eine Branddetektion sowie außerhalb der Maschine eine zusätzliche manuelle Brandmeldeeinrichtung (Handauslösung), installiert. Die Signalweiterleitung erfolgt in der Regel an die Werksfeuerwehr oder eine zentrale Leitstelle. Um den Zugang zum manuellen Löschen oder Entfernen des Brandherds zu ermöglichen, sind an Zugangstüren Türsicherheitsschalter, z. B. mit verplombter Notentriegelung, installiert.
Abb. 12 Türsicherheitsschalter/Positionsschalter mit Notentsperrung an Schutztür Magazinwartung
 Türsicherheitsschalter/Positionsschalter mit Notentsperrung an Schutztür Magazinwartung
Pfeil
   Hinweis
Soll bei einem Brand manuell gelöscht werden, darf die Maschinentür nur von speziell unterwiesenem Personal oder von der Feuerwehr geöffnet werden. Ein Aufwirbeln durch den Einsatz des Löschmittels muss unbedingt verhindert werden (Gefahr der Staubexplosion).
Hilfen zur Unterweisung, siehe auch DGUV Information des FB Holz und Metall Nr. 043. „Brand an Werkzeugmaschinen – Was ist zu beachten?“
Darüber hinaus muss die regelmäßige Wartung und Reinigung der Anlage gewährleistet sein. Die Intervalle sind in einem Reinigungsplan festzulegen (z. B. Muster-Reinigungsplan, siehe Anhang 2 der DGUV Information 209-024).

2.1.5   Bearbeitung mit handgeführten Schleifmaschinen

Beim Schleifen, Bürsten und Entgraten von Magnesiumbauteilen entstehen zündfähige Magnesiumstäube und feine Späne. Magnesiumstäube sind leichtentzündlich und im aufgewirbelten Zustand in Luft explosionsfähig.
Abgelagerte Stäube im Arbeitsbereich stellen eine Brandlast dar. Höchste Vorsicht ist geboten, wenn die Gefahr besteht, dass Stäube und Späne auf der Arbeitskleidung anhaften. Anhaftende Stäube lassen sich sehr leicht entzünden und führen bei einem Kleiderbrand zu einer äußerst schnellen und heftigen Brandausbreitung mit extrem hohen Temperaturen.
Häufig sind zündfähige Funken Auslöser von Kleiderbränden. Die Funken können durch unbeabsichtigte Kontakte von handgeführten Bearbeitungswerkzeugen (z. B. Ablegen des auslaufenden Handschleifgeräts) mit funkenreißenden metallischen Teilen (z. B. Werkzeugablagen, Verkleidungen, Rahmenteile, Absaughauben etc.) entstehen.
Schutzmaßnahmen
Die entstehenden trockenen Schleifstäube müssen möglichst nah an der Bearbeitungsstelle abgesaugt werden. Zusätzlich ist eine speziell für Magnesiumstaub geeignete Absauganlage am Arbeitsplatz einzusetzen (siehe Beschreibung der Eignung für Magnesiumstäube im Kapitel „Bestimmungsgemäße Verwendung“ in der Betriebsanleitung der betreffenden Produkte. Anforderungen an Absauganlagen für trockene Magnesiumstäube, siehe Abschnitt 2.1.2).
In der Praxis werden Arbeitsplätze zum Schleifen von Magnesium (z. B. bestehend aus Arbeitstisch, Arbeitsfläche und Randabsaugung sowie handgeführte Schleifmaschinen) in der Regel über Nassabscheider abgesaugt. Die Absauganlage läuft bei der Bearbeitung permanent und der abgesaugte Luftvolumenstrom wird kontinuierlich überwacht (Strömungsgeschwindigkeit: v > 20 m/s). Der Nassabscheider hat Entlüftungsöffnungen, damit zwangsläufig entstehender Wasserstoff entweichen und sich nicht anreichern kann. Ein durchgehender Potenzialausgleich (Erdung von der Schleifkabine bis zum Nassabscheider inkl. Blitzschutz) ist ebenfalls Voraussetzung.
Eine weitere Voraussetzung ist das Tragen von zusätzlicher geeigneter Schutzkleidung mit glatter Oberfläche ohne Taschen (z. B. schwer entflammbare Gummi- oder Lederschürze mit glatter Oberfläche). Dadurch wird das Anhaften von Magnesiumstaub auf der Arbeitskleidung minimiert. Kleidung aus Strickfaser- und Fleecematerialien sind absolut ungeeignet.
Zündquellen, zum Beispiel Schleiffunken durch funkenreißende Werkzeuge, sind im Arbeitsbereich auszuschließen. Im direkten Umfeld des Arbeitsbereichs sollten daher Metallteile (Rahmenteile, Absaughauben etc.) möglichst aus „nicht funkenreißendem“ Material (z. B. Aluminium oder Kupfer) bestehen. Es dürfen nur druckluftbetriebene Werkzeuge und keine elektrischen Schleifgeräte, zum Beispiel Winkelschleifer, eingesetzt werden.
Von der Absaugung nicht erfasste Stäube sind durch regelmäßige Reinigung des Arbeitsbereichs zu entfernen. Dabei ist das Aufwirbeln der Stäube mit Druckluft zu vermeiden. Hierzu sind geeignete Industriesauger ohne innere Zündquellen (z. B. Kennzeichnung Typenschild: Typ 22, EPL Dc [1]) und gegebenenfalls mit Wasserstoffentlüftung einzusetzen, wobei die Staubsammelbehälter arbeitstäglich entleert werden sollten. Reinigungsintervalle und Methoden sind in einem Reinigungsplan zu dokumentieren. Hinweise zu Industriestaubsaugern und Entstaubern siehe DGUV Information 209-084.
Der Arbeitsbereich muss durch das Verbotszeichen „Offene Flammen, Feuer, offene Zündquellen und Rauchen verboten“ gekennzeichnet werden.
Es sind Löschmittel der Brandklasse D für Metallbrände bereitzuhalten. Auf keinen Fall darf mit Wasser gelöscht werden!
Siehe hierzu auch DGUV Information des FB Holz und Metall Nr. 051 „Trockenschleifen von Magnesium“.

2.2   Schmelzen

Magnesiumschmelzen besitzen im Bereich der Gießtemperatur eine dem Wasser vergleichbare Viskosität und entzünden sich spontan bei Kontakt mit Luftsauerstoff. Technische Magnesiumlegierungen schmelzen bei Temperaturen im Bereich von etwa 420 °C bis 650 °C (Selbstentzündung ab ca. 400 °C, die meisten Legierungen schmelzen ab 530 °C).
Ohne Abdeckmittel oder Schutzgase entzündet sich die Schmelze an der Luft und brennt an der Oberfläche sofort unter starker Entwicklung weißen Rauchs und grellem weißen Lichts.
Abb. 13 Brand von Magnesiumschmelze
 Brand von Magnesiumschmelze
Der entstehende gesundheitsschädliche Rauch besteht aus Magnesiumoxid mit einer Partikelgröße < 10 μm. Dieser Rauch sollte nicht eingeatmet werden und fällt unter den Arbeitsplatzgrenzwert für die alveolengängige Staubfraktion (TRGS 900).
Ein Erkennungsmerkmal des Magnesiumbrands ist die gleißend helle und, aufgrund der Wärmestrahlung im Infrarot-Bereich, blendende Flamme. Darüber hinaus können UV-/IR- und sichtbare Strahlungsanteile in der Flamme auftreten. Durch ungeschütztes Hineinsehen kann es zu Schädigungen der Augen kommen (z. B. grauer Star). Ein Visier, zum Beispiel mit Goldbedampfung, sollte benutzt werden.
Beim Zusammentreffen von Schmelze mit Feuchtigkeit, Wasser oder auch Rost etc. läuft eine heftige Reaktion ab, durch die Schmelze verspritzt wird. Dadurch können Folgebrände entstehen, die Personen- oder Sachschäden bewirken. Deshalb muss unbedingt der Kontakt der Schmelze mit Wasser und Feuchtigkeit verhindert werden!
Die hohen Verbrennungstemperaturen des Magnesiums von bis zu 3000 °C haben bei Zutritt von Wasser eine Aufspaltung in Sauerstoff und Wasserstoff zur Folge (Thermolyse). Dies kann eine explosionsartig verlaufende Knallgasreaktion mit möglicherweise fatalen Auswirkungen nach sich ziehen.
Abb. 14 Schmelzeauswurf bei eingebrachtem Wasser, ca. 50 ml
 Schmelzeauswurf bei eingebrachtem Wasser, ca. 50 ml
Abb. 15 Abmasseln/Herstellung von Masseln
 Abmasseln/Herstellung von Masseln
Tätigkeiten/Schutzmaßnahmen
Masseln einbringen
Beim Einbringen von Masseln muss jeglicher Feuchteeintrag verhindert werden. Die Masseln sind zur Vermeidung von anhaftender Feuchtigkeit zu trocknen, zum Beispiel durch Vorwärmstationen (Temperatur und Mindestzeit nach Herstellerangabe). Ein vorsichtiges Einbringen der Magnesiummasseln von Hand oder durch eine Schleuse in das Metallbad (z. B. durch Durchrutschschleuse, geeignete Körbe) schützt vor Beschädigung des Tiegels.
Begasen/Schutzgase
Beim Öffnen von Tiegelklappen und Einbringen von Masseln, Fühlern, Pumpen und Ähnlichem besteht immer die Gefahr des Eindringens von Luftsauerstoff und Feuchtigkeitsspuren in das System.
Um das zu verhindern, wird Schutzgas im Überdruck in Form einer Begasung aufgegeben. Jegliche Schmelzbadstörung und der damit verbundene Zutritt von Luft sollte so kurz wie möglich gehalten werden. Es entstehen dadurch oftmals Turbulenzen durch Konvektion, so dass Luft eindringen und das Schutzgas verdrängen kann.
An der Oberfläche der Schmelze oxidiert das Magnesium mit dem Sauerstoff der Luft zu Magnesiumoxid. Das Magnesiumoxid ist instabil (Sauerstoff diffundiert), hat ein kleineres Volumen als die Magnesiumschmelze und lässt somit die Schicht oberhalb der Schmelze immer wieder aufbrechen. Dementsprechend kann es zur Selbstentzündung auf der Oberfläche kommen. Damit das nicht passiert, wird ein Schutzgas auf die Oberfläche der Schmelze gegeben. Dafür kommen unterschiedliche Gase in Frage.
Derzeit verwendete Schutzgasatmosphären bestehen zum Beispiel aus folgenden Gasen:
R 134a oder SO2 (wenige Prozent) im Gemisch mit absolut trockener Luft oder reinem Stickstoff.
Abkrätzen/Tiegelreinigung
Verfahrensbedingt entsteht beim Schmelzen oder Warmhalten auch unter Schutzgas an der Badoberfläche von Magnesiumtiegeln durch Oxidation körnige Schlacke.
Abb. 16 Krätzebehälter aus Stahl ...
 Krätzebehälter aus Stahl ...
Abb. 17 ... mit dichtschließendem Deckel
 ... mit dichtschließendem Deckel
Abb. 18 Behälter für Werkzeuge zum Abkrätzen, offen
 Behälter für Werkzeuge zum Abkrätzen, offen
Abb. 19 Behälter für Werkzeuge zum Abkrätzen, geschlossen
 Behälter für Werkzeuge zum Abkrätzen, geschlossen
Diese so genannte Krätze bildet eine heterogene Masse, die regelmäßig abgezogen werden muss (Abkrätzen).
Die bei der Entnahme der Krätze anhaftende Magnesiumschmelze entzündet sich an der Luft außerhalb des Tiegels sehr schnell unter Rauchentwicklung. Daher sollte sie, wie auch das Werkzeug, in einen absolut trockenen nicht brennbaren geeigneten Behälter (z. B. aus Stahl) mit dicht schließendem Deckel verbracht werden, in dem der Brand schnell zum Erlöschen kommt. Alternativ kann der Brand auch durch Abdecken mit speziellem Schmelzsalz gelöscht werden.
Die für die Tiegelreinigung verwendeten Werkzeuge sollten ebenfalls in geeigneten Gefäßen beziehungsweise sauber und trocken aufbewahrt werden, damit sich die daran anhaftenden Rückstände nicht entzünden.
Krätze aus nicht löslichen Oxiden der Legierungsbestandteile tritt in erster Linie an der Schmelzbadoberfläche auf, aber auch am Boden und an den Wänden des Tiegels. Sie muss ebenfalls regelmäßig entfernt beziehungsweise „gezogen“ werden. In regelmäßigen Abständen müssen Krätze/Zunderablagerungen auch an Seitenwänden und am Boden der Tiegel beseitigt werden.
Abb. 20 Gießereibekleidung auf der Ofenbühne beim Abkrätzen (schwer entflammbare Silberkleidung, gegebenenfalls Atemschutz, goldbedampftes Visier)

Gießereibekleidung auf der Ofenbühne beim Abkrätzen (schwer entflammbare Silberkleidung, gegebenenfalls Atemschutz, goldbedampftes Visier)
Das Entfernen von Krätze an der Oberfläche oder von Oxiden aus dem Tiegel darf nur unter folgenden Bedingungen durchgeführt werden.
  • Es wird geeignete Schutzkleidung getragen (z. B. schwerentflammbare „Silberkleidung“, gegebenenfalls Atemschutz, goldbedampftes Visier). Siehe Abschnitt 3 „Persönliche Schutzausrüstung“
  • Es werden vorgewärmte, speziell für die Einsatzbedingungen geformte Werkzeuge verwendet. Die Werkzeuge müssen aus Vollmaterial bestehen, trocken und frei von Rost, Nickel und Verunreinigungen sein.
  • Es muss verhindert werden, dass beim Öffnen der Tiegelklappen eventuelle Anbackungen aus Oxiden des Abbrands in größeren Brocken in die Schmelze fallen (Gefahr der Thermitreaktion Mg/Fe2O3). Eine mögliche Schutzmaßnahme ist die regelmäßige Kontrolle und Reinigung.
Die Ablagerungen am Boden und an den Wänden des Tiegels (Unterschlacke) müssen in regelmäßigen Abständen entfernt werden, da in diesen Bereichen Überhitzungen entstehen und zu einem Tiegeldurchbruch führen können.
Pumpenziehen und Pumpenreinigung
Ein Brand durch Schmelzeanhaftungen kann auch beim Herausziehen von Metallpumpen, Rührmotoren oder Temperatursonden auftreten. Solche Brände können auch durch Abdecken mit dicken Lagen silikatfreier Mineralwolle auf Basis von Magnesium- und Calciumoxid erstickt werden. Sobald kein Sauerstoff mehr an einen solch überschaubaren Brand gelangt und das Magnesium erstarrt, erlöschen die Flammen.
Beim Herausziehen der Pumpe oder des Gießbehälters besteht die Gefahr der Entzündung des anhaftenden, zum Teil flüssigen, Magnesiums. Deshalb sollten die Bauteile zügig in einem bereitgestellten Stahlbehälter mit Deckel abgelegt werden.
Um die Flammen zu löschen, wird in der Praxis das Bauteil mit geeigneten Abdeck-/Löschmitteln (z. B. Keramikfaserwolle/trockener Sand/Hohlglasgranulat (Siliciumdioxid)) abgedeckt und der Deckel des Behälters geschlossen. Zusätzlich sollten bei diesen Tätigkeiten geeignete Löschmittel der Brandklasse D in ausreichender Menge vorhanden sein.
Schmelzofen/Tiegel
Bei der Verwendung von fluorhaltigen Schutzgasen hat sich eine Beschichtung der Innenseite des Tiegels auf Höhe des Flüssigkeitsspiegels mit nickelfreiem Chromstahl zur Steigerung der Korrosionsbeständigkeit als vorteilhaft erwiesen.
Ausmauerungen im Tiegelbereich müssen mit feuerfestem Material, das frei von Silikaten und Eisenoxid ist, ausgeführt sein, da Magnesiumschmelze mit diesen Oxiden reagieren kann. Die Ausmauerung/Auffangwanne sollte möglichst aus Stahl oder aus Material mit hohem Aluminiumoxid-Gehalt bestehen.
Eine möglichst gleichmäßige Temperatureinstellung und -überwachung mit mehreren Temperaturfühlern in den verschiedenen Abschnitten eines Tiegels zur Vermeidung von größeren Schwankungen ist erforderlich. Zusätzlich ist der Flüssigkeitsspiegel des Tiegels mit Füllstandssonden zu überwachen. Der Flüssigkeitsspiegel sollte konstant gehalten werden, damit vor allem der obere Randbereich des Ofentiegels nicht überbeansprucht wird.
Eine routinemäßige Überwachung der Tiegelwandstärke mit Ultraschall- oder anderen zerstörungsfreien Verfahren muss ebenso durchgeführt werden wie die visuelle Kontrolle der Wände auf Risse und Verformungen. Die Lebensdauer der Tiegel liegt je nach Qualität nach bisherigen Erfahrungen bei ca. 4–6 Jahren, was allerdings immer im Einzelfall zu prüfen ist. Bei einer Verringerung der Wandstärke ist auf die Angaben des Tiegel- bzw. Ofenherstellers zu achten. Generell sind regelmäßige Prüfungsintervalle vom Betreiber unter Berücksichtigung der Herstellerinformationen festzulegen.
Beim Einsatz von R134a als Schutzgas ist auf die Korrosionswirkung von zwangsläufig entstehender Flusssäure (HF) im Bereich des Metallspiegels auf den Tiegelrand zu achten. Eine regelmäßige Kontrolle der Wandstärke des Tiegels sowie dessen baulichen Zustands ist ebenfalls notwendig.
Eine mechanische Überbeanspruchung des Tiegels durch zu heftiges Einbringen der Masseln in die Mg-Schmelze sollte vermieden werden. Besser ist ein langsames Einbringen und Abschmelzen der Masseln.
Die Versorgung des Schmelzofens mit elektrischer Energie, Gas sowie Hydraulikflüssigkeit sollte außerhalb des Gefahrenbereichs separat abschaltbar sein. Im Notfall muss die Versorgung mit Schutzgas aufrechterhalten werden. Deswegen brauchen Gießzellen in der Regel eine eigene Notstromversorgung.
Abb. 21
Druckgussanlage
Druckgussanlage
Abb. 22 Schematische Darstellung zum Ablauf des Druckgießverfahrens: (a) Warmkammer-Druckgießmaschine, (b) Kaltkammer-Druckgießmaschine
 Schematische Darstellung zum Ablauf des Druckgießverfahrens: (a) Warmkammer-Druckgießmaschine, (b) Kaltkammer-Druckgießmaschine

2.3   Druckgießen

Eine Druckgießmaschine für Magnesiumlegierungen ist in zwei Teileinheiten gegliedert. Man unterscheidet den Schmelz- und Warmhaltebereich, in dem das Magnesium aufgeschmolzen wird und den eigentlichen Druckgussbereich, in dem das flüssige Material aus einer Gießkammer mit sehr hohen Drücken in die geschlossenen Formhälften gedrückt wird (DIN EN 869). Darüber hinaus sind Zusatzeinrichtungen, zum Beispiel Entnahme- und Sprüheinrichtungen, am Prozess beteiligt.
Die beiden relevanten Verfahren für NE-Metalle sind das Warmkammer- und das Kaltkammerdruckgießverfahren. Beim Warmkammerdruckgießverfahren steht die eigentliche Gießkammer über das Gießmundstück ständig in direkter Verbindung mit dem flüssigen Metall im Schmelzofen.
Im Unterschied dazu wird die Schmelze beim Kaltkammerdruckgießverfahren bei jedem Gießvorgang aus dem Schmelzofen über ein Zuleitungsrohr oder andere Dosiersysteme in die eigentliche Gießkammer verbracht und mit dem Gießkolben unter hohen Drücken in die geschlossenen Formhälften gepresst.
Gefahren und Schutzmaßnahmen
Ein besonders kritischer Bereich beim Warmkammerdruckguss ist die Verbindung vom beheiztem Gießmundstück zum eigentlichen Druckgussteil der Anlage. Hier kann es durch Ablagerungen leicht zu Undichtigkeiten kommen.
Als Schutzmaßnahmen sind trennende Schutzeinrichtungen, zum Beispiel Abdeckungen, und regelmäßige Wartung/Kontrolle der kritischen Stellen vorzusehen.
An vergleichbarer Stelle ist es auch beim Kaltkammerdruckguss wiederholt zu Unfällen durch Herausspritzen von Metallschmelze gekommen. Die beheizten Überleitungsrohre zwischen Schmelzofen und Füllkammer müssen in regelmäßigen Abständen instandgesetzt werden, da sie sich im Laufe der Zeit zusetzen können.
Bei der Demontage der Überleitungsrohre ist daher darauf zu achten, dass es nicht zum Kontakt mit eventuell noch anstehendem flüssigen Magnesium kommt. Dieses kann außerdem, je nach Zuführungssystem, noch unter leicht erhöhtem Druck stehen und beim Abnehmen des Rohrs herausspritzen.
Für beide Verfahren gilt, dass Materialanhaftungen zwischen den Formhälften in Form von dünnem „Flitter“ aus herausgedrückter erkalteter Magnesiumschmelze auftreten können. Die Anbackungen können zu Undichtigkeiten der Form führen. Daher ist darauf zu achten, dass diese Reste beim Auftragen des Trennmittels möglichst vollständig entfernt werden.
Die anfallenden dünnen Flitter fallen in den unteren Maschinenbereich und sind aufgrund ihrer großen Oberfläche leicht entzündbar. Darüber hinaus ist das anfallende Magnesium-Flittermaterial durch den Kontakt mit wässrigen Formtrennmitteln feucht und es muss mit Wasserstoffentwicklung gerechnet werden.
Die Ablagerungen müssen aufgrund der Brandlast regelmäßig entfernt werden. Am einfachsten kann dies durch herausziehbare Sammelbleche umgesetzt werden, die unterhalb des Formenraumes angebracht sind.
Ansammlungen/Rückstände von Flittern, Schmiermitteln, Wasser oder Hydraulikflüssigkeiten unterhalb der Form müssen regelmäßig entfernt werden (Wartungs-Reinigungsplan).
Abb. 23 Formhälften
 Formhälften
Beim Herausspritzen von flüssiger und sofort brennender Magnesiumschmelze kann es zu Sekundärbränden oder Verletzungen des Bedienpersonals kommen. Daher müssen Schutzeinrichtungen, zum Beispiel Blechabdeckungen, gemäß DIN EN 869 „Druckgießanlagen“ vorhanden sein, besonders an der Trennebene der Druckgießform sowie im Bereich zwischen Gießkammer und Gießkolben.
Sofern feste trennende Schutzeinrichtungen nicht ausreichen, müssen verriegelte trennende Schutzeinrichtungen vorgesehen werden (s. DIN EN 869; z. B. Kap. 5.11 und 5.13).
Abb. 24 Fässer mit Entlüftungsöffnungen
 Fässer mit Entlüftungsöffnungen
Abb. 25 Fässer mit Entlüftungsöffnungen
 Fässer mit Entlüftungsöffnungen
Risse in der meist temperierten Form oder in Schläuchen können dramatische Folgen haben, wenn Wasser in die Form eindringt und mit der Magnesiumschmelze in Kontakt kommt. Es empfiehlt sich daher, die Kühlkreisläufe der Formen zu überwachen, zum Beispiel mit Durchfluss-Wächter oder Druckwächter. Wenn es technisch möglich ist, sollte auf schwer entflammbares Öl als Kühlmedium in der Form umgestellt werden.
Allgemein gültige sicherheitsgerechte Vorgaben zu Tätigkeiten mit Trennmittel (z. B. müssen geeignete Trennmittel sparsam aufgetragen werden, nach dem Auftragen des Trennmittels muss das Wasser vollständig verdampft sein, herauslaufendes Wasser darf sich auf Grund einer möglichen Brandgefahr nicht im Untergestell sammeln, ...) sind auch bei der Verarbeitung von Magnesium zu berücksichtigen.
Entsorgung/Lagerung
Das anfallende Magnesium-Flittermaterial ist durch den Kontakt zu den meist wässrigen Formtrennmitteln feucht und muss ähnlich behandelt werden wie mit Kühlschmierstoffemulsion behaftete Späne. Das Material (Flitter) muss bis zur Aufbereitung oder bis zum Abtransport zum Recycling in verschlossenen, gekennzeichneten Fässern mit Entlüftung separat in geschützten Bereichen außerhalb der Gießhalle gelagert werden.

2.4   Sandformgießen

Das Gießen von Magnesium in Sand (Sandgussverfahren) ist ein seltenes Verfahren im Prototypen- und Kleinserienbereich. Gefährdungen gehen von der flüssigen Metallschmelze aus (ca. 700 °C). Außerdem bestehen Haut- und Atemwegsgefährdungen durch Kontakt mit dem Formstoff (z. B. Phenol-Formaldehydharze) und mit dem eingesetzten Quarzsand beim Formen, Auspacken und Putzen. Darüber hinaus entstehen durch den Gießprozess Pyrolyseprodukte aus dem eingesetzten Formstoff.
In der speziellen Variante des Magnesium-Sandgusses kann es beim Löschen eines fortgeschrittenen Brands mit Sand zu einer gefährlichen Thermitreaktion (silikothermische Reaktion) kommen. Dabei zieht sich das Magnesium den Sauerstoff aus dem Sand (SiO2) und es kommt zu einer heftigen Brandentfachung.
Spezielle Schutzmaßnahmen:
  • Als Formhilfsstoffe und Binder eignen sich nur völlig wasserfreie Systeme (getrockneter Kernsand und Phenolharz, Cold-Box-Kerne), Bentonit- oder furanharzgebundener Sand ist ungeeignet. Es empfiehlt sich die Zugabe eines Inertisierungsmittels, zum Beispiel Kaliumtetrafluoroborat (KBF4). Eine Wiederaufbereitung des Formsands ist in der Regel nicht möglich.
    Sand und abgussbereite Formen trocken lagern.
  • Form mit Schutzgas fluten (Argon), kurz vor dem Eingießen die Schutzgaszuleitung entfernen.
  • Die Anordnung und das Freihalten von Luftpfeifen beachten.
  • Nur vorgewärmte Gießwerkzeuge verwenden (150 °C, rostfrei und trocken).
  • Beim Aufschmelzen ab ca. 400 °C den Tiegel mit Schutzgas fluten, das Metall ständig überwachen.
  • Beim Überführen des flüssigen Magnesiums nach Möglichkeit die Überflutung mit Schutzgas gewährleisten.
  • Zu viel Schutzgas führt zu Ablagerungen im Tiegel und auf der Badoberfläche, die in Kontakt mit der Umgebungsluft brennen können.
  • Beim Transport des Gießmetalls nicht schwappen.
  • Zügig gießen; das Metall verliert schnell an Temperatur.
  • Speiser und Einguss im Falle eines beginnenden Brennens mit Schwefel bestäuben oder Schmelzsalz hinzugeben.
  • Löschmittel (Brandklasse D) bereithalten.

2.5   Weitere Gießverfahren

Gießwalzen zum Herstellen von Magnesiumblechen und Magnesiumband, zum Beispiel mit einer Bandstärke von ca. 5 mm ist ein eher seltenes Verfahren. Eine Gießwalzanlage besteht in der Regel aus einem Schmelzofen, einem Schmelzeauslauf in Spaltform sowie einer Walz- und Kühleinheit.
Die ca. 700 °C heiße flüssige austretende Schmelze wird mit Hilfe zweier gekühlter Walzen schlagartig auf ca. 250 °C „abgeschreckt“. An der Austrittsstelle der Schmelze wird Schutzgas zugeführt, um den Bereich gegen Luftsauerstoff zu schützen. Beim Umgang mit der Schmelze sind die in Abschnitt 2.2 beschriebenen Maßnahmen zu beachten.

2.6   Strahlen

Die beim Strahlen entstehenden Staubpartikel besitzen eine große Oberfläche und können neben der Brandgefahr auch zur Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre führen. Ein Brand entsteht, wenn sich abgelagerter Staub entzündet. Bei der Entzündung aufgewirbelter Stäube besteht schon bei geringen Mengen Explosionsgefahr.
Abb. 26 Nassabscheider
 Nassabscheider
Aufgrund der großen Explosionsgefahr werden die entstehenden Stäube über einen Nassabscheider geführt und abgeschieden. Hierbei kommt es zu einer Reaktion der Magnesiumpartikel mit Wasser. Dabei bildet sich so viel Wasserstoffgas, dass ein explosionsfähiges Gemisch entstehen kann. Das ist besonders kritisch, wenn zu wenig Wasser im Abscheidebehälter ist.
Ist die Arbeitskleidung durch Staub verschmutzt, besteht erhöhte Brandgefahr für die Beschäftigten.
Schutzmaßnahmen
Als Strahlmittel ist vorzugsweise kupferfreies Aluminium- oder Zinkdrahtkorn beziehungsweise Granulat oder Korund (inertisierende Wirkung bei Korundanteil > 50 % des Strahlstaubs) einzusetzen.
Stahl und Gusseisen sollten wegen der Funkenbildung und der erhöhten Korrosionsgefahr durch Anhaften von Eisenabrieb auf den Magnesiumteilen nicht als Strahlmittel verwendet werden. Auch Eisenoxide sind als Strahlmittel (z. B. Ferrosat) aufgrund der Gefahr aluminothermischer Reaktionen weniger geeignet.
Grundsätzlich werden Anlagen zum Strahlen von Magnesium über einen Nassabscheider abgesaugt. Der abgesaugte Luftstrom wird bei der Bearbeitung permanent überwacht (Druck- oder Strömungsmesser: Geschwindigkeit Absaugvolumenstrom > 20 m/s). Die Rohrleitungen müssen mit Revisionsöffnungen ausgestattet sein, um eine regelmäßige Kontrolle und Reinigung zu ermöglichen.
Der Nassabscheider ist mit Entlüftungsöffnungen auszustatten, damit entstehender Wasserstoff entweichen und sich nicht anreichern kann.
Ein durchgehender Potenzialausgleich (Erdung von der Strahlkabine bis zum Nassabscheider inkl. Blitzschutz) ist ebenfalls zu beachten.
Auch die Reinigung im Umfeld der Strahlanlage muss in einem Reinigungsplan festgelegt werden. Die Aufnahme der magnesiumhaltigen Staubablagerungen darf nur über zugelassene Industriestaubsauger erfolgen. Hierzu sind geeignete Industriesauger ohne innere Zündquellen (z. B. Kennzeichnung Typenschild: Typ 22, EPL Dc [1]) und eventuell mit Wasserstoffentlüftung einzusetzen, wobei die Staubsammelbehälter arbeitstäglich entleert werden sollten. Reinigungsintervalle und Methoden sind in einem Reinigungsplan zu dokumentieren. Hinweise zu Industriestaubsaugern und Entstaubern, siehe DGUV Information 209-084.
Abb. 27 Schlammwagen für Magnesiumrückstände aus Nassabscheider
 Schlammwagen für Magnesiumrückstände aus Nassabscheider
Beim Löschen von Magnesiumbränden an Strahlanlagen dürfen die Löschgase Kohlendioxid oder Stickstoff nicht verwendet werden. Generell soll das Löschgas nicht mit Hochdruck eingebracht werden, um ein Aufwirbeln der Stäube zu vermeiden. Das Löschgas oder -pulver wird schonend eingebracht.