Le forgeage permet d'obtenir une pièce métallique de forme voulue par déformation du métal en appliquant une force importante, à froid ou à chaud, par choc ou par pression à l'aide d'un marteau-pilon, d'une presse de forge ou d'une machine à forger. Le forgeage est une activité industrielle très accidentogène ...
Le forgeage permet d'obtenir une pièce métallique de forme voulue par déformation du métal en appliquant une force importante, à froid ou à chaud, par choc ou par pression à l'aide d'un marteau-pilon, d'une presse de forge ou d'une machine à forger.
Le forgeage est une activité industrielle très accidentogène : aux risques élevés des fortes émissions sonores, des coupures et écrasements des mains, des projections de poussières de métal et de calamine, des fumées des lubrifiants des matrices, s'ajoutent les expositions aux fortes températures et aux brûlures thermiques et les exigences de manutentions et de postures contraignantes.
Les risques physiques et chimiques des forges peuvent être maîtrisés par l'utilisation de machines et d'équipements conformes aux normes, avec des dispositifs de protection et de signalisation et des barrières physiques et immatérielles, la captation de gaz et de poussières au plus près de leur point d'émission, une ventilation efficace, et par le respect des exigences essentielles de sécurité (lutte contre le bruit, hygiène des locaux…) et de protection individuelle, avec une attention soutenue pendant les périodes de mise en place des outillages et de démarrage de production, ou lors des opérations de maintenance et de réparation des machines.
Les principaux risques professionnels dans les forges industrielles
Le forgeage est un procédé de mise en forme de métaux malléables par martelage ou pressage, le plus souvent par déformation plastique à chaud. Le métal forgé est plus résistant et plus ductile que le métal coulé, et apte à de grandes variations thermiques et contraintes mécaniques.
Il y a plusieurs types d'opérations de forgeage (martelage, estampage, matriçage, extrusion …). C'est ainsi que la mise en forme de pièces métalliques (à partir de barres, d'ébauches ou de lopins de métal) par application de puissants chocs ou efforts de compression est une opération réalisée :
- Soit à chaud, par un dispositif de frappe (martelage) contre un support (enclume) ou par pression entre deux blocs (matrices d'estampage).
- Soit à froid, par une très forte pression exercée par un poinçon (extrusion) dans une matrice.
Dans l'industrie automobile, le forgeage est utilisé pour produire des pièces en acier forgé, de moteur (bielles, vilebrequins, …), de transmissions (arbres et couronnes de différentiel, … ) et de suspensions, et s'effectue au moyen de billettes chauffées par induction placées sur des presses à forger ou par un forgeage sur des marteaux-pilons.
Dans l'industrie aéronautique, des composants à haute résistance (longerons d'aile, disques de turbine et éléments des trains d'atterrissage) sont forgés et pilonnés en aciers spéciaux, en aluminium, titane ou alliages de nickel et d'acier.
Les températures de forgeage à chaud sont de l'ordre de 1250°C pour l'acier, 700°C pour le laiton, 900°C pour le titane et la chauffe du métal avant frappe est réalisée grâce à des générateurs par induction ou à des fours fonctionnant au mazout ou au gaz.
On utilise des presses de forge verticales ou horizontales, à vis ou hydrauliques, entièrement ou partiellement automatisées, des machines à forger horizontales manuelles selon la taille des séries à fabriquer.
Les marteaux-pilons utilisent un cylindre à vapeur ou à air comprimé pour soulever le marteau.
Les forgerons occupent plusieurs postes spécialisés : pilonnier, conducteur de presse à forger, opérateur de matriçage, cariste de four, graisseur … : ils travaillent dans des conditions difficiles propres à cette industrie lourde, en ambiance très bruyante et chaude. Les travaux de forge utilisent des fours pour chauffer les pièces brutes qui exposent à de fortes chaleurs et aux rayons infrarouges et les forgerons utilisent de nombreux produits chimiques, dont certains sont allergènes et cancérogènes, notamment les produits de dégradation de la combustion de lubrifiants. Les risques thermiques liés au métal chaud, chimiques liés aux produits utilisés et physiques liés aux manutentions, aux machines… font de la forge une activité très accidentogène.
- Les risques thermiques des forges
Du fait des procédés de mise de la pièce brute à haute température, les locaux des forges sont particulièrement exposés à l'énergie rayonnante des infrarouges, aux températures élevées et aux risques de brûlures thermiques. La mise au four et la sortie des pièces, la proximité du métal chauffé, ainsi que des bennes où sont recueillies les pièces forgées à chaud, le contact avec des machines ou outillages chauds, et notamment pendant les périodes de montage, réglage et maintenance sont les principales sources de risque thermique.
Le contact direct de la peau avec des surfaces chaudes ou des métaux brulants peut bien entendu d'abord provoquer de très graves brûlures cutanées. Mais la proximité d'une source de chaleur peut aussi entrainer des céphalées, hypersudation, tachycardie, hypotension et, conjuguée à des températures de l'air élevée, provoquer des malaises dus à la déshydratation et des troubles circulatoires. Au-delà de 25 oC, l'inconfort se fait ressentir avec, de plus, toutes les conséquences psychologiques que cela peut avoir sur la précision des gestes, la vigilance et donc la sécurité (diminution des capacités de réaction, irritabilité, agressivité).
Les expositions au rayonnement infrarouge provenant du métal chaud, dont la densité de puissance transférable est beaucoup plus forte qu'en convection, peuvent augmenter le risque de cataracte et d'altération rétinienne et cornéenne ou de brûlures ou d'irritations cutanées. Les risques oculaires sont fortement aggravés par les rayons directs lorsque le travailleur fixe la source IR de manière prolongée, en restant immobile dans son axe, mais il faut aussi tenir compte des rayons indirects par réflexion sur des surfaces réfléchissantes.
Enfin, l'exposition chronique aux chaleurs intenses augmente le risque de développement de toutes les maladies cardio-vasculaires : c'est particulièrement le cas pour le travail auprès et face aux fours, dans les fours pendant les réparations, qui implique des efforts pénibles dans une ambiance surchauffée et provoque des troubles électrolytiques et déshydratation. - Les risques chimiques des forges
- Les poussières de métaux
Les poussières et vapeurs de métaux lourds, de calamine (mélange d'oxyde ferrique et autres oxydes métalliques) produites à la surface des pièces métalliques soumises à de hautes températures sont susceptibles de provoquer des irritations des voies aériennes supérieures et respiratoires (sinusites, bronchopathies). Les fumées d'oxydes métalliques sont par ailleurs allergisantes et peuvent être à l'origine de véritables asthmes professionnels.
Référencement maladie professionnelle :
Tableau n°44 : Affections consécutives à l'inhalation de poussières ou de fumées d'oxyde de fer
- Les lubrifiants
Des lubrifiants (graisse, gasoil) sont pulvérisés ou appliqués de diverses manières (tampon …) sur les matrices avant chaque passe et entre chaque phase de pilonnage : le contact direct du lubrifiant avec des pièces à haute température génère une pyrolyse et une vaporisation immédiates.
Les produits de dégradation de ces hydrocarbures sont irritants pour les yeux, et surtout les voies respiratoires en cas d'inhalation, notamment les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) formés lors de la pyrolyse de produits organiques et certains d'entre eux sont également classés comme cancérogènes.
Les brouillards d'huiles générés par le fonctionnement des presses de forge à air comprimé présentent d'autres risques cutanés et respiratoires.
- Les fibres céramiques réfractaires (FCR)
Les FCR sont utilisées comme isolant thermique pour le garnissage des fours à sole tournante.
Les poussières de fibres céramiques réfractaires FCR, ont un risque cancérogène moindre que l'amiante, mais sont néanmoins classées en catégorie 2 (phrase de risque R 49, c'est-à-dire possibilité pour ces produits d'être cancérigène pour l'homme). Par ailleurs, l'inhalation constante dans les poumons de FCR peut causer des rhinites allergiques ou des inflammations de la muqueuse nasale, des pneumopathies chroniques et de l'asthme.
Le risque est le plus important lors du renouvellement des FCR, soit de manière préventive lors de maintenance régulière sur les fours, soit de manière curative lors d'un constat d'usure. - Les risques sonores des forges
Les sources de bruits dans les forges sont nombreuses : les travaux de forgeage au marteau-pilon à vapeur ou au marteau à air comprimé en particulier, s'accompagnent de vibrations et de bruits à forte intensité impulsionnelle (plus de 100 dBA).
En dehors des atteintes au système auditif (déficit auditif pouvant entrainer à la longue une surdité professionnelle, acouphènes…), le bruit ambiant peut entraîner une gêne ou un stress vecteur de troubles du psychisme et de pathologies qui nuisent non seulement à la santé du forgeron mais aussi à la sécurité de son travail par baisse de vigilance et de dextérité ou de concentration. - Les risques physiques dans les forges
Les énergies mécaniques colossales mises en œuvre dans les forges sont sources de risques physiques importants, liés aux mouvements de pièces métalliques et d'équipements lourds aux tailles impressionnantes. Des accidents très graves résultent souvent du fonctionnement des machines lors d'interventions imprévues (mauvais centrage par exemple) ou lors d'opérations d'entretien exécutées sur une machine sans respect de toutes les procédures de consignation efficaces.
- Risques liés aux machines et outillages
Les machines susceptibles d'avoir des organes en mouvement, les bords de pièces métalliques en mouvement, provoquent des risques de coupures aux mains, de lacérations des avant-bras, de coincements ou d'écrasements des mains, des doigts, en particulier lors des mises en marche intempestives, des arrêts anormaux suite à une rupture d'énergie ou lors des nettoyages par exemple.
La manipulation des pièces forgées, leur ébavurage, occasionnent des risques de coupures sévères.
- Risques liés aux manutentions
Si la mécanisation et l'automatisation des opérations ont beaucoup réduit les manipulations manuelles, subsistent encore des situations ou le port de lourdes charges et des contraintes posturales exigeantes du rachis sont à l'origine d'accidents de travail concernant la colonne vertébrale (dorsalgies, lombosciatiques).
Le décollement éventuel des pièces avec des barres à mine, la manipulation éventuelle de tenailles durant les passes de pressage ou de frappe accentuent les risques de troubles musculo-squelettiques.
Un trafic intense de chariots de manutention, est intrinsèquement dangereux, générant potentiellement des accidents graves. Les dangers concernent non seulement les conducteurs d'engins mais également tous les forgerons qui se trouvent à proximité, qui peuvent être heurtés par l'engin ou sa charge du fait de l'inattention, du manque de visibilité, ... Le danger de collision avec d'autres engins dans la même zone de travail est possible.
- Autres risques physiques
Chutes de plain pied sur sol glissant du fait de la graisse, huiles répandues …, inégal ou encombré, projections de corps étrangers dans les yeux, sont des risques omniprésents dans les forges.
Les mesures de prévention des risques dans les forges industrielles
Le process des grandes forges est mécanisé et automatisé, ce qui réduit considérablement les risques thermiques, physiques (manutention, coupures…), chimiques et acoustiques. Toutefois, des incidents dans l'automatisation des opérations, des fuites, nécessitent des interventions de maintenance qui restent dangereuses. Par ailleurs, dans les petites forges dans lesquelles les volumes traités sont bien inférieurs, les pratiques sécuritaires sont beaucoup moins mises en œuvre et maîtrisées.
Les ateliers des forges doivent faire l'objet d'une analyse poussée des risques pour permettre la rédaction du Document Unique de Sécurité (Décret du 5 novembre 2001) en appréciant à la fois l'environnement matériel et technique (outils, machines, produits utilisés) et l'efficacité des moyens de protection existants et de leur utilisation selon les postes de travail.
Les analyses de risques sont confiées à des spécialistes de la sécurité au travail (hygiéniste, ingénieur sécurité). Les rapports d'intervention et de maintenance seront aussi intégrés à la documentation de sécurité au travail de l'entreprise et communiquées au médecin du travail et au CHSCT.
Les salariés doivent être aussi informés à propos des produits dangereux mis en œuvre et formés aux pratiques professionnelles sécuritaires.
La prévention la plus efficace est la prévention primaire avec la mise en place de technologies qui permettent des actions sur les produits (suppression ou emploi de produits de substitution de moindre impact potentiel sur l'homme) et/ou des actions sur les procédés (emploi de matériels ou de machines supprimant ou limitant au maximum les impacts, par de très faibles rejets atmosphériques, par de bas niveaux sonores…).
La prévention collective implique l'utilisation de systèmes de fabrication isolés et automatisés et de dispositifs mécaniques comme l'extraction de poussières et de vapeurs qui permettent de réduire l'exposition des travailleurs, en particulier lorsque l'on ne peut pas remplacer des produits chimiques dangereux par d'autres pour des raisons techniques.
Enfin, le port d'équipement de protection individuel (combinaison, gants, chaussures et lunettes de protection, masques…) est obligatoire pour réduire le risque d'exposition non totalement éliminé par les mesures de protection collectives, ainsi que la présence d'installations et de matériel de premier secours. De plus, un suivi médical renforcé et une bonne formation continue des forgerons à la sécurité sont indispensables.
- L'identification, la suppression / substitution des produits toxiques et procédés dangereux
La première étape consiste à repérer en particulier les agents chimiques cancérogènes ou dangereux dans le cadre de l'évaluation des risques du Document Unique de Sécurité (DUS). Les Fiches de Données de Sécurité (FDS), obligatoires pour tout produit chimique dangereux, comportent les renseignements relatifs à la toxicité des produits, donc notamment leur caractère cancérogène éventuel.
Choisir des produits les plus sûrs et adopter des procédés les plus sécuritaires sont les principes initiaux de la démarche de prévention : par exemple, réduction des concentrations de brouillards de lubrifiants de matrices en employant une application au tampon ou une pression d'air minimale pour les pulvérisations, remplacement du marteau-pilon par la presse à forger lorsque c'est techniquement réalisable. - Une ventilation des lieux de travail adéquate
La ventilation et l'aération des lieux de travail jouent un rôle essentiel pour limiter la concentration de l'ensemble des vapeurs dans l'air ambiant et les évacuer des lieux de travail, de façon à respecter les valeurs limites fixées par les réglementations et éviter ainsi les conséquences sur la santé des travailleurs. On procède par ventilation générale des ateliers et par aspiration continue à la source aux postes de travail.
La ventilation mécanique générale, extracteur d'air pour l'aspiration des vapeurs, doit assurer un renouvellement d'air en permanence afin de limiter les risques pour la santé, en évitant l'accumulation de vapeurs nocives et explosives, par extraction et soufflage : l'air est transporté dans le local par un ventilateur de soufflage et extrait du local par un ventilateur d'évacuation. L'extraction de l'air se fait grâce à un système de collecte par ces ventilateurs et des gaines de diffusion, réseau de conduits jusqu'aux filtres et aux épurateurs dans l'installation d'air soufflé qui permettent de nettoyer l'air, puis de l'évacuer à l'extérieur par rejet dans l'atmosphère.
Les composants aérauliques comme les ventilateurs, les conduits doivent être accessibles et faciles d'entretien et de nettoyage. En particulier, les réseaux s'encrassent rapidement avec de filtres hors d'usage, une évacuation des condensats obstruée… L'entretien régulier du système de ventilation (nettoyage des conduits d'extraction, changement des filtres) est une condition indispensable de bon fonctionnement.
Ces dispositifs doivent être complétés par une ventilation avec extraction localisée des vapeurs, des fumées et particules métalliques, brouillards d'huile … ou sur les équipements avec filtres, épurateurs ou autres collecteurs de poussières : par exemple, évacuation des gaz de combustion et des fumées émises par les fours, enceintes à dépression et collecteurs de brouillard, filtrage de l'air rejeté par les systèmes à haute pression des presses à forger …
Pour mesurer l'efficacité des installations de ventilation, la mesure périodique des agents chimiques par prélèvements d'atmosphère et analyses des vapeurs, gaz, poussières est importante.
La valeur limite correspond à sa concentration dans l'atmosphère dans laquelle une personne peut travailler pendant un temps donné sans risque d'altération pour sa santé.
La Valeur Limite d'Exposition (VLE) est la concentration maximum à laquelle un travailleur peut être exposée au plus pendant 15 mn sans altérations physiologiques : ce critère a pour but d'éviter les effets immédiats sur l'organisme. La Valeur Limite Moyenne d'exposition (VME) est la limite d'exposition d'un travailleur pour une exposition régulière de 8h par jour et de 40h par semaine : ce critère a pour objectif d'éviter les effets à long terme sur l'organisme.
Par exemple : pour les fibres céramiques réfractaires 0,1 fibre par cm3 sur 8 heures.
La norme EN 481 concerne l'échantillonnage de poussières ou d'aérosols sur les lieux de travail et donne les caractéristiques des instruments à utiliser pour déterminer les concentrations.
Les mesures et analyses peuvent être faites par l'employeur ou par un laboratoire extérieur et le respect des valeurs limites doit être vérifié au moins annuellement.
Si la valeur limite d'exposition est dépassée, cela permet d'imposer un arrêt temporaire d'activité pour remédier à la situation, puis il faut réaliser un nouveau contrôle sans délai.
Ces rapports d'analyses métrologiques, d'intervention et de maintenance seront intégrés à la documentation de sécurité au travail de l'entreprise (Document Unique de Sécurité). - L'utilisation de machines et équipements adaptés
La protection contre les risques thermiques nécessite une bonne isolation thermique et l'inaccessibilité des parties chaudes des installations en installant des écrans thermiques, et en diminuant le nombre nécessaire de manipulations des pièces dans les zones où il règne une forte chaleur.
Toute machine doit porter les avertissements, signalisations et dispositifs d'alerte indispensables pour assurer la sécurité des travailleurs afin de supprimer ou réduire au minimum les risques de coupure, d'entraînement, d'écrasement, de cisaillement. Cette identification doit être réalisées par des pictogrammes et couleurs normalisées. Les éléments de travail doivent être disposés, protégés, commandés ou équipés de façon telle que les opérateurs ne puissent atteindre la zone dangereuse (carters de protection des organes en mouvement…).
Les panneaux de signalisation seront choisis et disposés de façon à être perçus et compris facilement sans ambiguïté. Chaque machine doit être munie d'un ou plusieurs dispositifs d'arrêt d'urgence et en cas d'ouverture clairement identifiables, accessibles et en nombre suffisant, permettant d'éviter les situations dangereuses en train de se produire.
Les machines et équipements doivent être conçues et fabriquées de façon à ce que les émissions sonores soient réduites au niveau le plus bas possible en application d'une directive européenne 2003/10/CE du 6 février 2003 concernant les prescriptions minimales de sécurité et de santé relatives à l'exposition des travailleurs aux risques dus aux agents physiques liés au bruit.
Par le choix ou l'achat de machines et par l'utilisation de procédés silencieux, les émissions sonores peuvent être maintenues à un bas niveau : encoffrement et insonorisation des souffleries, des embrayages pneumatiques, des conduites d'air et des équipements de manutention des pièces …
Les machines bruyantes doivent être munies de capots insonorisants et pour réduire les bruits transmis par les sols et les structures, des blocs anti-vibrations peuvent être placés entre la machine et la surface d'appui. En ce qui concerne les locaux, les réflexions sur les murs entraînent une augmentation du niveau sonore dans le local et des mesures préventives de correction acoustique comme la mise en place d'un plafond ou faux-plafond absorbant, de cloisons amovibles recouvertes de produit anti-réverbérant à proximité des installations, réduisent à la fois le niveau sonore et protègent les postes de travail avoisinants.
Les installations électriques doivent être conformes aux normes de sécurité : mise à la terre appropriée de l'équipement pour dissiper et diriger à la terre en toute sécurité les charges électriques accumulées, protection contre les contacts avec les masses mises accidentellement sous tension par un dispositif de coupure automatique en cas de défaut d'isolement et utilisation de disjoncteurs différentiels 30 mA de grande sensibilité…
Le respect des recommandations des constructeurs et un entretien régulier des installations sont des éléments essentiels pour limiter les risques accidentels et pour prévenir des émanations. Ainsi, l'utilisation et l'entretien des machines doivent être effectués par un personnel qualifié, spécifiquement formé.
Des machines utilisées de manière non conforme ou mal entretenues et non vérifiées périodiquement créent un risque supplémentaire.
Des sols exempts de trous ou d'aspérités, avec des revêtements antidérapants, un drainage satisfaisant et des caillebotis qui évitent le dépôt de liquides, diminuent les risques de glissades et chutes de plain-pied : les sols doivent être de plus nettoyés régulièrement et tout produit accidentellement répandu, lors d'une fuite ou déversement, immédiatement épongé. - Le respect des règles d'hygiène
Des lavabos, postes de rinçage oculaire et des douches de sécurité doivent se trouver à proximité des postes de travail. Celles-ci permettent les mesures d'hygiène générale : lavage des mains fréquent avec moyens adaptés, douche en fin de poste... En effet, le respect des règles d'hygiène s'étend aux comportements individuels : ne pas avoir les mains sales afin de ne pas ingérer par inadvertance un produit toxique et ne pas manger sur le lieu de travail.
Le personnel doit avoir à sa disposition des vestiaires et des sanitaires correctement équipés et en nombre suffisant. Des vestiaires doubles doivent être mis à la disposition des travailleurs : l'entreposage des tenues de travail doit avoir lieu à l'abri de la poussière et des souillures (le rangement des tenues de ville et des tenues de travail doit être séparé).
Des procédures de travail en ambiance chaude doivent être édictées et respectées de manière à réduire la contrainte thermique : absorption en quantité suffisante d'eau et de boissons renfermant des sels minéraux, rythme travail-repos aménagés en zone tempérée avec un temps de récupération minimum obligatoire. - Le port d'équipements de protection individuel adéquat
Les équipements de protection individuelle sont nécessaires pour réduire le risque d'exposition non totalement éliminé par les mesures de protection collectives précédentes : casque, gants, vêtements de protection dont tablier contre les projections et la chaleur, chaussures antidérapantes et lunettes de sécurité, différents et adaptés à la tâche effectuée.
S'il y a possibilité de contact avec la main lors des transvasements de produits chimiques par exemple, il s'avère indispensable de porter des gants de protection adaptés au produit manipulé : il n'existe pas de gant de protection universel. Le type de gants conseillé, imperméables, à longues manchettes, pour éviter la pénétration des produits à l'intérieur, doit être adapté aux différents produits manipulés selon leur composition qui figure sur la Fiche de Sécurité (FDS). Des gants appropriés doivent être aussi utilisés pour éviter les coupures aux mains, d'autres pour la protection contre la chaleur ainsi que des manchettes en isolant thermique.
En cas d'urgence ou pour des travaux exceptionnels d'entretien de courte durée, si le système de ventilation ne suffit pas à empêcher l'accumulation de vapeurs ou de poussières, un appareil de protection respiratoire adéquat doit être fourni pour éviter l'exposition à une concentration élevée : masque à cartouche FFP3 avec un filtre adapté au produit.
De même, des protections auditives sont recommandées pour compléter les mesures collectives de lutte contre le bruit qui s'avéreraient insuffisamment efficaces ou à proximité des zones les plus bruyantes.
Des protections des yeux et du visage contre le rayonnement infrarouge (lunettes de sécurité avec verres filtrant les infrarouges ou écran facial de protection) sont nécessaires à proximité des fours.
Des postes de rinçage oculaire et les douches de sécurité doivent se trouver à proximité des postes de travail pour ôter les projections de poussières ou autres corps étrangers dans les yeux. - La surveillance médicale
Pour les forgerons exposés aux poussières de métaux, aux agents cancérogènes, au bruit, et travaillant de nuit, il faut réaliser des visites médicales régulières dans le cadre d'une surveillance médicale renforcée :
- Tests respiratoires (spiromètre) à l'embauche pour détecter une déficience des fonctions pulmonaires et tous les 2 ans pour dépister l'apparition des troubles respiratoires.
- Radiographie thoracique si nécessaire, épreuves fonctionnelles respiratoires (EFR) conseillées,
- Audiogramme et examen cardiovasculaire si nécessaire. - La formation et l'information du personnel
La formation des forgerons, par un organisme agréé, sur les dangers des produits utilisés et sur les moyens de se protéger, est indispensable : par exemple, comprendre les étiquettes du contenant des produits, informer sur le risque potentiel de maladies pulmonaires et sur les moyens de les prévenir, connaître l'attitude à adopter en cas de fuite ou de déversement accidentel, savoir utiliser les E.P.I adéquats, formation aux premiers secours et incendie, formation PRAP (Prévention des Risques liés à l'Activité Physique), formation à la conduite des chariots automoteurs (CACES) pour les caristes …
Janvier 2016
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