手持激光焊的安全问题

在使用手持激光焊接机时,要特别要注意一点:那就是安全性。

手持激光焊接系统属于4类激光产品(大于mW),对皮肤、眼睛都可能造成不可逆的伤害,因此在使用时要特别注意防护,绝不能掉以轻心。

不同于传统的激光焊接设备,焊接过程在一个密闭防护空间进行;手持激光焊接过程中,人会暴露在有激光存在的环境中。在安全防护方面,国内很多企业和个人比较容易忽视,经常只是简单地佩戴上防护眼镜就开始操作。这是非常危险的做法。激光焊接过程中的激光辐射和烟雾微粒,都会对人体带来危害。

激光辐射的危害

在使用手持激光焊系统时,必须要佩戴防护眼镜。无论是直视激光束还是反射的光束,都可能对操作者或者周围的人造成眼部伤害。在焊接过程中,光束并不是与工件垂直,通常是有一定的角度;以用波长1μm的激光焊接钢材为例,大约有50%的光被材料吸收,而另外50%的能量则被反射到周围;如果是高反性材料,反射的能量会更多。一些激光系统的标称眼危害距离(NOHD)在几米范围内,有的可达几十米!因此,有时往往我们认为的安全距离,实际上并不安全。

手持激光焊机属于四类激光产品(大于mw),对皮肤、眼睛有一定的伤害性,但国内不少加工厂的工人因为看不见激光存在,加工时的火花也不刺眼,因此在进行手持焊操作时往往没有任何安全防护措施。这是非常不正确的做法。虽然人眼无法直接看到红外波段的激光(光纤激光器常见波长为nm),但手持激光焊接及的焊接头和工件表面有一定角度,会有一部分激光被反射出去,尤其是焊接铜、铝等高反材料时反射的激光能量更大,万一反射入眼会对视网膜造成不可逆的伤害。因此,手持激光焊机的长期使用者务必佩戴激光护目镜!

佩戴防护眼镜并不能确保任何地方都能得到完全保护,因为不但很多激光能在几秒钟内穿透防护镜,而且焊接过程中反射的光,不仅仅对眼睛有危害,它甚至能点着很多东西,比如头发、衣服、甚至是建筑物本身,进而引起火灾甚至爆炸,危及性命。

例如,在铝的焊接中,产生非常细的铝颗粒,一旦温度足够高,就会遇到空气中存在的氧并可能燃烧。因此,无论是对于操作员管理还是学生观看者,如果只佩戴防护镜并不存在安全,应该可以戴上头盔,手套,穿上阻燃的防护服,避免让头发、皮肤问题暴露在激光技术环境中。

烟雾微粒的危害

焊接过程中产生的烟雾颗粒比激光辐射造成的损伤更容易被忽视。事实上,它们是更加具有可怕的隐形企业杀手!

焊接后,工件表面和周围会有非常小的、致癌的、易燃的烟雾颗粒,虽然吸入这些烟雾不会立即死亡,但它们对人体的危害将潜伏10-20年。

例如,在焊接不锈钢的过程中,铬和镍会以微观粒子的形式被释放发展出来,如果手或其他社会皮肤可以接触到我们这些研究金属蒸汽,会引发学生接触相关性皮炎的风险;如果吸入这些金属蒸汽,虽然当时并没什么感觉,但是它们伤害会在今后10-20年内慢慢显现出来。

来自英国的一组数据显示:自有记录以来,英国还没有人因为被激光束击中而死亡;但是英国却有人死于激光点燃的火灾,每年至少有50人死于因吸入激光加工产物而引起的癌症或呼吸道疾病。

因此,在激光加工区域应该配备专用的烟雾排除装置。简单地在工作场所安装排风扇并不能解决问题,应该使用专用的烟雾排除系统,从空气中吸走这些烟雾,直到空气中的烟雾含量达到一个对人体安全的水平。至于空气中的烟雾含量为多少是安全的,这方面的相关法规仍有待建立和完善。

将4类产品转变成1类产品

如果在使用的过程中,最好能保持光束与加工表面垂直,这就意味着反射光也会沿与工件垂直的方向反射回来,这样就可以在整个加工位置上方放置一个防护装置,来收集反射及散热光。这个防护装置不但能捕获背向反射光,而且还包括了烟雾回收技术、接触传感器和背反射传感器。一旦有传感器探测到防护装置远离了加工表面,或者是激光束没有作用在目标上,系统就会在一微秒内关闭激光器。

这种防护装置非常有效,能将属于4类激光产品的手持焊接系统,转变为1类激光产品,这将意味着人们在使用手持激光焊系统时,不再需要佩戴防护镜、面罩,甚至也不需要任何烟雾回收技术。据悉,已经有公司在开发这样的防护装置,但是该公司不愿意透露关于防护装置的更多细节,只是表示这种防护装置不但有效,而且使用方便,价格经济。

相信随着人们日趋意识到手持式激光焊接系统所带来的潜在风险,这种防护装置将会作为手持焊接系统的标配出售。

就现阶段而言,手持激光焊使用中的安全防护,并不只是戴上防护镜那么简单,而是应该从手套、防护面罩、头盔、防护服、烟雾排除等方面全面入手,保证人身安全。

尽管手持式激光焊接很好用,但是必须承认它是有一些问题的。粗略统计一下目前国内至少数十家设备商提供这样的焊接机,流行的是采用连续光纤激光器,功率水平在从瓦、瓦、瓦到1瓦都有,是比较高的功率了。所以一个很重要的问题就是使用安全,焊工必须经过严格培训,激光不能打到人或者周边物品,否则会带来严重烧伤,甚至引发火灾;其次,尽管焊接加工是对着工件,但是会产生高亮度的反光,因此操作员必须配备特殊防护光眼罩。解决了这两个问题,那么手持式的激光焊接将会得到更多的认可,市场需求量会快速发展。




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