OFweek激光網(wǎng)訊：近幾年，固體激光在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用隨著激光器技術(shù)的提高得到迅猛發(fā)展，特別是在激光切割和激光焊接應(yīng)用方面更為突出。無(wú)論是傳統(tǒng)的Nd：YAG燈泵浦激光器(波長(zhǎng)1064nm)，還是近幾年普及的光纖激光器(波長(zhǎng)1070～1090nm)，隨著功率的增大和光束質(zhì)量的提高，激光加工技術(shù)及裝備在汽車(chē)、航空航天、機(jī)械、電子等行業(yè)的應(yīng)用正逐漸替代傳統(tǒng)加工工藝，成為新的制造工藝標(biāo)準(zhǔn)。
與此同時(shí)，激光加工的安全也備受重視。固體激光由于其波長(zhǎng)范圍的特點(diǎn)，更易對(duì)人體造成傷害——位于近紅外光波段的固體激光對(duì)視力有很大影響，人眼將激光束聚焦到視網(wǎng)膜上會(huì)對(duì)視網(wǎng)膜造成損傷，這與用放大鏡將太陽(yáng)光聚焦可在紙上燒洞的原理是一樣的，而且聚焦在視網(wǎng)膜上的激光功率密度是角膜上激光功率密度的10萬(wàn)次方倍，視網(wǎng)膜燒洞或損傷均會(huì)對(duì)視力造成永久性傷害甚至失明。對(duì)大多數(shù)激光器而言，通常一秒鐘的時(shí)間就會(huì)造成傷害。當(dāng)人體面對(duì)這樣的激光束，連眨眼的時(shí)間都來(lái)不及。一般情況下，皮膚比眼睛更能忍受較長(zhǎng)時(shí)間的激光輻射，但固體激光紅外光輻射對(duì)皮膚的傷害較大，能使皮膚燒焦、燒傷、曬黑，若激光功率很高還會(huì)使皮下器官受損。
為了保證激光加工的安全，一方面要求激光設(shè)備制造商設(shè)計(jì)制造安全性高的激光設(shè)備，另一方面使用激光設(shè)備的用戶需要嚴(yán)格遵守激光設(shè)備的安全操作規(guī)范。
具體而言，激光加工安全可分為以下幾類：激光器輻射安全、設(shè)備防輻射裝置、設(shè)備安全設(shè)計(jì)、安全操作規(guī)范及工程技術(shù)管理。
1.激光器輻射安全
激光器自身的輻射安全是第一步，大多數(shù)固體激光器采用全封閉式設(shè)計(jì)，就是為了避免直接激光輻射。激光出光接口也必須做密封設(shè)計(jì)，如各種光纖傳導(dǎo)接口都制定了統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，就是為了激光器和激光頭能夠無(wú)縫對(duì)接，避免對(duì)外輻射。
2.設(shè)備防輻射裝置
激光加工設(shè)備常分為機(jī)床結(jié)構(gòu)和機(jī)器人結(jié)構(gòu)兩種。設(shè)備的激光輻射主要來(lái)自于激光頭和加工工件之間的反射。機(jī)床類激光設(shè)備主要采用一體化防護(hù)罩和專業(yè)防護(hù)玻璃來(lái)減少輻射。
防護(hù)罩和機(jī)床整體設(shè)計(jì)，通常采用不透光的鈑金材料，有效阻斷了激光輻射對(duì)操作者可能帶來(lái)的傷害，也能夠隔離機(jī)床和人體，防止高速運(yùn)動(dòng)對(duì)人身的可能性撞擊。
專業(yè)防護(hù)玻璃常安裝在防護(hù)罩的觀察窗口位置，便于操作員觀察機(jī)床運(yùn)行情況。防護(hù)玻璃要求過(guò)濾掉一定波長(zhǎng)范圍的激光輻射，所以二氧化碳激光和固體激光設(shè)備使用的防護(hù)玻璃類型是不同的，前者主要過(guò)濾吸收10600nm波長(zhǎng)的激光，后者則主要過(guò)濾1070nm左右的激光。
3設(shè)備安全設(shè)計(jì)
設(shè)備安全設(shè)計(jì)更多的是通過(guò)對(duì)激光的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。
防護(hù)罩：每個(gè)激光產(chǎn)品必須裝有防護(hù)罩以防止人員接觸超過(guò)1類的激光輻射。
擋板和安全聯(lián)鎖：可接觸的發(fā)射水平不低于給定類別的可達(dá)發(fā)射極限AEL值，激光產(chǎn)品需要安全聯(lián)鎖，安全聯(lián)鎖的設(shè)計(jì)必須能防止擋板移開(kāi)。
鑰匙控制器：屬于3B類和4類的任何激光系統(tǒng)必須安裝鑰匙控制器，鑰匙控制器是指用鑰匙操作的總開(kāi)關(guān)。鑰匙必須是可取下的,并要由專人保管,鑰匙也可以是磁卡、密碼系統(tǒng)。
對(duì)于4類激光產(chǎn)品宜采用遙控操作，避免工作人員直接進(jìn)入激光輻射區(qū)域。
激光安全連鎖控制、防護(hù)門(mén)開(kāi)關(guān)和安全光欄設(shè)計(jì)能有效提高設(shè)備的安全等級(jí)，求激光的出光控制信號(hào)必須同機(jī)床急停按鈕和防護(hù)門(mén)開(kāi)關(guān)信號(hào)聯(lián)合，并通過(guò)安全繼電器控制。激光安全連鎖控制可防止激光誤輸出，確保急停按鈕按下后、或防護(hù)門(mén)打開(kāi)后立即關(guān)閉激光輸出。防護(hù)門(mén)打開(kāi)或安全光欄觸發(fā)后，除激光輸出被禁止外，機(jī)床也會(huì)暫停運(yùn)行。安全繼電器是獨(dú)立于設(shè)備主控制系統(tǒng)以外的控制單元，它通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控急停按鈕、防護(hù)門(mén)開(kāi)關(guān)等信號(hào)，對(duì)激光出光控制信號(hào)進(jìn)行連鎖控制，確保激光控制安全可靠。
4、安全操作規(guī)范
操作激光器的工作人員必須接受專業(yè)教育和培訓(xùn)，必須熟悉激光系統(tǒng)整個(gè)工作過(guò)程，操作過(guò)程中做好個(gè)人防護(hù)，正確執(zhí)行危害控制程序，正確使用警告標(biāo)記，建立事故報(bào)告程序，了解激光對(duì)眼和皮膚的生物效應(yīng)。
5、工程技術(shù)管理管理使用激光器必須由專業(yè)專職人員來(lái)進(jìn)行，未經(jīng)培訓(xùn)人員不得擅自開(kāi)啟使用激光器。在激光設(shè)備的觸發(fā)系統(tǒng)上裝設(shè)聯(lián)鎖鑰匙開(kāi)關(guān)，確保只有用鑰匙打開(kāi)聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)后才能觸發(fā)啟動(dòng)，拔出鑰匙就不能啟動(dòng)。在安放激光器的房間要有明亮的光線，人在明亮光線的環(huán)境下，眼睛瞳孔會(huì)縮小，能在激光光束射入眼睛時(shí)減少透射到視網(wǎng)膜上的進(jìn)光量。對(duì)于安放激光器的高度，激光束路徑應(yīng)避開(kāi)正常人站立或坐著時(shí)的視線水平位置，眼睛的視軸不能與出光口平行。
另外，按照設(shè)備操作規(guī)范來(lái)操作設(shè)備是保證人身和機(jī)器安全的關(guān)鍵所在。機(jī)器操作者和觀察者必須佩戴1.06μm波長(zhǎng)的OD8防護(hù)眼鏡，這樣可保護(hù)眼睛不受輻射，同時(shí)防止飛濺物濺入眼睛;操作者應(yīng)配備手套，以防在工作臺(tái)上握加工材料時(shí)被切傷或燙傷;操作者還應(yīng)配備鋼靴以防加工材料掉下打傷腳;為保護(hù)其它部位，操作者最好穿上工作服或全棉衣物;在高壓氣體切割時(shí)，操作者要戴上耳罩，防止產(chǎn)生耳鳴。
激光切割或焊接是一種熱處理過(guò)程，存在火災(zāi)隱患，如果采用的輔助氣體為氧氣則風(fēng)險(xiǎn)更大，因此必須在就近的無(wú)障礙處設(shè)置滅火器裝置。同時(shí)，還需開(kāi)啟設(shè)備系統(tǒng)，減少激光加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣對(duì)人身的傷害。
機(jī)器上有高壓電，操作人員在維護(hù)期間，靠近電纜或在電氣柜內(nèi)操作時(shí)一定要格外小心。
用激光切割任何一種新材料之前，操作者必須仔細(xì)了解材料制造商或供貨商提供的材料數(shù)據(jù)表，從而預(yù)計(jì)切割時(shí)是否會(huì)有某些危險(xiǎn)的副產(chǎn)物，或提前采取安全應(yīng)急措施以確保切割區(qū)域內(nèi)操作者及其他人員的安全。以下是常見(jiàn)的幾種切割材料注意事項(xiàng)：
用激光加工鍍鋅或電鍍金屬時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣狀氧化鋅，若人體吸入較多可能會(huì)引起中毒。
激光切割不銹鋼時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氧化鉻，對(duì)皮膚有刺激性和腐蝕性，甚至很可能致癌。
激光加工特氟綸(PTFE)時(shí)，材料會(huì)釋放出有毒氣體氟化氫，危害很大，若沒(méi)有嚴(yán)格的保護(hù)措施和良好的抽煙除塵系統(tǒng)，決不能進(jìn)行特氟綸加工。
用激光進(jìn)行來(lái)克桑(聚碳酸脂)和ABS(丙烯碃)塑料加工時(shí)，均會(huì)釋放出具有刺激性的有毒濃煙，因此在加工此種類型材料時(shí)一定要采用良好的抽風(fēng)除塵系統(tǒng)。
進(jìn)行PVC(聚氯乙稀)激光切割時(shí)會(huì)產(chǎn)生HCl劇毒氣體，此氣體溶解于水即成鹽酸，對(duì)金屬和組織均有破壞作用。
激光切割石棉時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量灰塵，建議任何環(huán)境下都不要在激光設(shè)備上直接進(jìn)行石棉加工。
另外，有些材料上的涂層或涂油在激光加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生有害毒煙，塑料上的紙質(zhì)層會(huì)燃燒。
華工激光作為國(guó)家激光標(biāo)準(zhǔn)秘書(shū)處承擔(dān)單位，籌建了“全國(guó)光輻射安全和激光設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)大功率激光器應(yīng)用分技術(shù)委員會(huì)”，并牽頭組織制定相關(guān)激光國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。我們呼吁全球關(guān)注激光安全問(wèn)題，共同營(yíng)造健康安全的激光加工環(huán)境，推動(dòng)激光行業(yè)健康發(fā)展。 |
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