OFweek激光網(wǎng)訊：近幾年，固體激光在工業(yè)領(lǐng)域的應用隨著(zhù)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用方面更為突出。無(wú)論是傳統的Nd：YAG燈泵浦激光器(波長(cháng)1064nm)，還是近幾年普及的光纖激光器(波長(cháng)1070～1090nm)，隨著(zhù)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、機械、電子等行業(yè)的應用正逐漸替代傳統加工工藝，成為新的制造工藝標準。
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(cháng)范圍的特點(diǎn)，更易對人體造成傷害——位于近紅外光波段的固體激光對視力有很大影響，人眼將激光束聚焦到視網(wǎng)膜上會(huì )對視網(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 )對視力造成永久性傷害甚至失明。對大多數激光器而言，通常一秒鐘的時(shí)間就會(huì )造成傷害。當人體面對這樣的激光束，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(cháng)時(shí)間的激光輻射，但固體激光紅外光輻射對皮膚的傷害較大，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，一方面要求激光設備制造商設計制造安全性高的激光設備，另一方面使用激光設備的用戶(hù)需要嚴格遵守激光設備的安全操作規范。
具體而言，激光加工安全可分為以下幾類(lèi)：激光器輻射安全、設備防輻射裝置、設備安全設計、安全操作規范及工程技術(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，大多數固體激光器采用全封閉式設計，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計，如各種光纖傳導接口都制定了統一的接口標準，就是為了激光器和激光頭能夠無(wú)縫對接，避免對外輻射。
2.設備防輻射裝置
激光加工設備常分為機床結構和機器人結構兩種。設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。機床類(lèi)激光設備主要采用一體化防護罩和專(zhuān)業(yè)防護玻璃來(lái)減少輻射。
防護罩和機床整體設計，通常采用不透光的鈑金材料，有效阻斷了激光輻射對操作者可能帶來(lái)的傷害，也能夠隔離機床和人體，防止高速運動(dòng)對人身的可能性撞擊。
專(zhuān)業(yè)防護玻璃常安裝在防護罩的觀(guān)察窗口位置，便于操作員觀(guān)察機床運行情況。防護玻璃要求過(guò)濾掉一定波長(cháng)范圍的激光輻射，所以二氧化碳激光和固體激光設備使用的防護玻璃類(lèi)型是不同的，前者主要過(guò)濾吸收10600nm波長(cháng)的激光，后者則主要過(guò)濾1070nm左右的激光。
3設備安全設計
設備安全設計更多的是通過(guò)對激光的控制來(lái)實(shí)現。
防護罩：每個(gè)激光產(chǎn)品必須裝有防護罩以防止人員接觸超過(guò)1類(lèi)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(lèi)別的可達發(fā)射極限AEL值，激光產(chǎn)品需要安全聯(lián)鎖，安全聯(lián)鎖的設計必須能防止擋板移開(kāi)。
鑰匙控制器：屬于3B類(lèi)和4類(lèi)的任何激光系統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(zhuān)人保管,鑰匙也可以是磁卡、密碼系統。
對于4類(lèi)激光產(chǎn)品宜采用遙控操作，避免工作人員直接進(jìn)入激光輻射區域。
激光安全連鎖控制、防護門(mén)開(kāi)關(guān)和安全光欄設計能有效提高設備的安全等級，求激光的出光控制信號必須同機床急停按鈕和防護門(mén)開(kāi)關(guān)信號聯(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、或防護門(mén)打開(kāi)后立即關(guān)閉激光輸出。防護門(mén)打開(kāi)或安全光欄觸發(fā)后，除激光輸出被禁止外，機床也會(huì )暫停運行。安全繼電器是獨立于設備主控制系統以外的控制單元，它通過(guò)實(shí)時(shí)監控急停按鈕、防護門(mén)開(kāi)關(guān)等信號，對激光出光控制信號進(jìn)行連鎖控制，確保激光控制安全可靠。
4、安全操作規范
操作激光器的工作人員必須接受專(zhuān)業(yè)教育和培訓，必須熟悉激光系統整個(gè)工作過(guò)程，操作過(guò)程中做好個(gè)人防護，正確執行危害控制程序，正確使用警告標記，建立事故報告程序，了解激光對眼和皮膚的生物效應。
5、工程技術(shù)管理管理使用激光器必須由專(zhuān)業(yè)專(zhuān)職人員來(lái)進(jìn)行，未經(jīng)培訓人員不得擅自開(kāi)啟使用激光器。在激光設備的觸發(fā)系統上裝設聯(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(xiàn)，人在明亮光線(xiàn)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。對于安放激光器的高度，激光束路徑應避開(kāi)正常人站立或坐著(zhù)時(shí)的視線(xiàn)水平位置，眼睛的視軸不能與出光口平行。
另外，按照設備操作規范來(lái)操作設備是保證人身和機器安全的關(guān)鍵所在。機器操作者和觀(guān)察者必須佩戴1.06μm波長(cháng)的OD8防護眼鏡，這樣可保護眼睛不受輻射，同時(shí)防止飛濺物濺入眼睛;操作者應配備手套，以防在工作臺上握加工材料時(shí)被切傷或燙傷;操作者還應配備鋼靴以防加工材料掉下打傷腳;為保護其它部位，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，存在火災隱患，如果采用的輔助氣體為氧氣則風(fēng)險更大，因此必須在就近的無(wú)障礙處設置滅火器裝置。同時(shí)，還需開(kāi)啟設備系統，減少激光加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣對人身的傷害。
機器上有高壓電，操作人員在維護期間，靠近電纜或在電氣柜內操作時(shí)一定要格外小心。
用激光切割任何一種新材料之前，操作者必須仔細了解材料制造商或供貨商提供的材料數據表，從而預計切割時(shí)是否會(huì )有某些危險的副產(chǎn)物，或提前采取安全應急措施以確保切割區域內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：
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)有嚴格的保護措施和良好的抽煙除塵系統，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(lèi)型材料時(shí)一定要采用良好的抽風(fēng)除塵系統。
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。
華工激光作為國家激光標準秘書(shū)處承擔單位，籌建了“全國光輻射安全和激光設備標準化委員會(huì )大功率激光器應用分技術(shù)委員會(huì )”，并牽頭組織制定相關(guān)激光國家標準。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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