Mit der Verfügbarkeit neuer tragbarer, luftgekühlter, handgeführter Laserschweißsysteme hat das Interesse am Laserschweißen in den letzten Jahren rapide zugenommen. Es ist nicht schwer zu erkennen, warum: Laserschweißen ist leicht zu erlernen, erzeugt schnell und effizient Schweißnähte von hervorragender Qualität und minimiert die Nacharbeit nach dem Schweißen. Die Vorteile für Unternehmen und Schweißer sind erheblich.
Aber wie steht es um die Sicherheit? In der verarbeitenden Industrie sind traditionelle Methoden wie MIG und WIG gut bekannt. Erfahrene Schweißer wissen, dass sie hitzebeständige Kleidung tragen, einen Augenschutz verwenden und die Belastung durch Dämpfe begrenzen müssen. Das handgeführte Laserschweißen hingegen ist für viele Verarbeiter noch neu.
Glücklicherweise gibt es viele Überschneidungen zwischen den Vorsichtsmaßnahmen beim Lichtbogenschweißen und beim Laserschweißen. Aber es gibt auch einige wichtige Unterschiede. In diesem Artikel erfahren Sie alles, was Sie wissen müssen (und noch ein bisschen mehr).
Ist Laserschweißen sicher?
Es ist gut möglich, dass Sie auf diese Frage eine einfache Ja- oder Nein-Antwort erhalten möchten. Die kurze Antwort lautet: Ja, vorausgesetzt, Sie befolgen ein paar Richtlinien. Die lange Antwort ist, nun ja, der Rest dieses Artikels.
Das Laserschweißen wird schon seit Jahrzehnten in einer Vielzahl von Anwendungen und Branchen eingesetzt. Kontinuierliche Verbesserungen in der Lasertechnologie haben zu einer zunehmenden Verbreitung geführt - so sehr, dass Sie wahrscheinlich fast jeden Tag lasergeschweißten Produkten begegnen. Von Fahrzeugen über Batterien bis hin zu Elektronik und Schmuck: die Präzision und Qualität des Laserschweißens findet sich fast überall.
All dies wäre natürlich nicht möglich, wenn Laser und Lasersicherheit nicht gut bekannt wären. Beginnen wir damit, zu untersuchen, wie Laserlicht funktioniert.
Laser können Licht in einem breiten Spektrum von Wellenlängen (oft in Nanometern gemessen) aussenden. Die zum Handschweißen verwendeten Faserlaser strahlen Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von etwa 1070 Nanometern aus. Dieses Infrarotlicht ist mit dem bloßen Auge nicht sichtbar, kann aber dennoch ein Problem darstellen, wenn es direkt oder indirekt mit ungeschützten Augen oder der Haut in Berührung kommt.
Die Wellenlänge des Laserlichts hat Einfluss darauf, wie viel davon absorbiert und wie viel von einem bestimmten Material reflektiert wird. Licht mit einer Wellenlänge von 1070 Nanometern wird von den meisten Metallen gut absorbiert, aber ein Teil wird dennoch reflektiert.
Das absorbierte Laserlicht wird schnell in Wärme umgewandelt und bildet ein geschmolzenes Schweißbad. Reflektiertes Laserlicht wird vom Zielmaterial weggestreut. Nach der Reflexion und Streuung nimmt die relative Leistungsdichte des Strahls schnell ab, je weiter er sich vom Brenner entfernt. Mit anderen Worten: Die Wahrscheinlichkeit, dass nicht brennbare Materialien auf der anderen Seite des Raums beschädigt werden, ist gering. Trotzdem lohnt es sich, vorsichtig zu sein.
Halten Sie den Brenner beim Laserschweißen immer in einem Winkel zwischen 30° und 70° zur zu schweißenden Oberfläche und richten Sie den Brenner immer von sich weg. Bei größeren Winkeln besteht die Gefahr, dass die Optik des Brenners beschädigt oder das Licht auf den Schweißer reflektiert wird. Niedrigere Winkel senden konzentrierteres Licht vom Teil weg (und beeinträchtigen wahrscheinlich die Schweißqualität). Unabhängig vom verwendeten Winkel ist es wichtig, daran zu denken, dass sich niemand direkt vor einem Laserschweißer aufhalten sollte.
Der Schweißbereich muss auch unter dem Gesichtspunkt der Reflexion gesichert werden. Dies bedeutet, dass die üblichen Maßnahmen ergriffen werden müssen, um zu gewährleisten, dass sich keine brennbaren Materialien in der Nähe befinden oder diese ausreichend geschützt sind. Im Falle des Laserschweißens muss auch sichergestellt werden, dass sich keine stark reflektierenden oder empfindlichen Materialien in der Nähe und direkt im Reflexionsweg befinden.
Persönlicher Schutz beim Laserschweißen
Wie beim Lichtbogenschweißen ist auch beim Laserschweißen die PSA ein Eckpfeiler der Sicherheit. Folgendes wird benötigt:
Laserschutzbrillen: Ein ungeschützter Blick in den Strahl, ob reflektiert oder nicht, sollte vermieden werden. Während Schweißer bereits wissen, dass sie nicht direkt in Schweißbögen schauen dürfen, ist die relative Intensität des Laserlichts viel höher. Das absolute Minimum für alle, die direkt oder indirekt auf den Laserstrahl blicken, ist eine Laserschutzbrille oder eine Schutzbrille.
Laserschutzbrillen schützen Ihre Augen, indem sie bestimmte Wellenlängen des Lichts blockieren, während sie andere wie gewohnt durchlassen. Es gibt keine Laserschutzbrille, die für alle Wellenlängen und Intensitäten geeignet ist. Für das handgeführte Laserschweißen benötigen Sie eine optische Dichte (OD) von 7+ und Schutz vor einer Reihe von Wellenlängen, einschließlich 1070 nm.
Es sei darauf hingewiesen, dass handelsübliche Laserschutzbrillen nur begrenzten Schutz vor dem hellen sichtbaren Licht bieten, das beim Laserschweißen entsteht. Das bedeutet, dass Beobachter mit Schutzbrillen es vermeiden sollten, über längere Zeit direkt in das Licht zu schauen. Glücklicherweise sind Schweißer (die nicht wirklich wegschauen können) durch Laserschweißhelme noch besser vor sichtbarem Licht geschützt.
Laserschweißhelm: Schweißer müssen auch einen Schweißhelm tragen, der für das Laserschweißen ausgelegt ist. Laserschweißhelme enthalten neben herkömmlichen Gläsern, die vor UV- und sichtbarem Licht schützen, auch Gläser, die infrarotes Laserlicht reflektieren und/oder absorbieren.
Es ist wichtig zu wissen, dass Laserschweißhelme nicht für das Lichtbogenschweißen geeignet sind. Gleichermaßen sind Lichtbogenschweißhelme nicht für das Laserschweißen geeignet.
Das Tragen eines lasersicheren Schweißhelms und einer Laserschutzbrille bietet dem Schweißer mehrere Schutzschichten. Und wie alle Schweißhelme schützen auch die Laserschweißhelme die Schweißer vor Funken, Hitze und Stößen.
Geeignete Kleidung: Der Bereich, in dem Hautschäden auftreten können, ist viel geringer als der Bereich, in dem Augenschäden auftreten können, aber Laser können dennoch Verbrennungen und Reizungen auf der Haut verursachen. Die von Ihnen gewählte Kleidung sollte Sie vor versehentlichem Kontakt mit reflektiertem Laserlicht und allgemeineren Gefahren wie noch heißen Teilen und Schweißfunken schützen.
Glücklicherweise funktioniert die Kleidung, die für das Lichtbogenschweißen geeignet ist, genauso gut für das Laserschweißen. Sie sind abgesichert, wenn Sie hitzebeständige Kleidung tragen, die alle freiliegenden Hautpartien bedeckt. Wie üblich sollten Sie sich von synthetischen Stoffen oder Kunststoffen fernhalten.
Atemschutzmasken: Atemschutzmasken sind optional, je nach Schweißumgebung. Wenn ein ausreichender Luftstrom, eine ausreichende Belüftung oder eine Rauchabsaugung vorhanden ist, ist eine persönliche Atemschutzmaske möglicherweise nicht erforderlich. Andernfalls sollten Schweißer (wie bei jeder Art von Schweißen) Vorsichtsmaßnahmen sowohl gegen Partikel als auch gegen Gase treffen.
Kabinen und kontrollierte Laserbereiche
Bei den für das handgeführte Laserschweißen üblichen Laserleistungen besteht die Gefahr von Augenschäden bis zu einer Entfernung von mehreren hundert Metern. Obwohl Laserschutzbrillen den Passanten Schutz bieten, ist es weder praktisch noch sicher zu erwarten, dass alle Personen in diesem Bereich sie ständig tragen.
Daher sind für Laserschweißarbeitsplätze so genannte Laserkontrollbereiche erforderlich. Laserkontrollierte Bereiche sind ausgewiesene Räume, in denen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um Personen vor den potenziellen Gefahren des Laserlichts zu schützen.
Im Folgenden finden Sie einen Überblick darüber, was Sie beim Schutz Ihres Arbeitsplatzes beachten müssen.
Gehäuse: Nicht handgehaltene Laserbearbeitungssysteme sind oft in ein Gehäuse integriert, das die Einwirkung von Laserlicht verhindert. Bei handgeführten Lasergeräten ist dies nicht der Fall. Welche Optionen haben Sie also?
Es gibt eine Vielzahl von Ansätzen, und welcher für Sie der beste ist, hängt von Ihrem Arbeitsbereich ab. Eigenständige Barrieren, Vorhänge, bestehende Wände und eloxierte Aluminiumplatten können alle funktionieren. Letztendlich müssen die Barrieren für die Verwendung von Lasern der Klasse 4 bis zur Wattleistung des Lasers geeignet sein, und die Kabine sollte so "lichtdicht" wie möglich sein.
Kabinen benötigen nicht unbedingt ein eigenes Dach und müssen in der Regel nicht bis zum Boden reichen, obwohl sie dies tun können, wenn Arbeiter und Passanten von oben oder unten eine Sichtverbindung haben können. Eine Überdachung kann beispielsweise erforderlich sein, wenn Ihr Arbeitsbereich über einen Laufgang im zweiten Stockwerk verfügt, wie z. B. ein Zwischengeschoss oder eine Gangway.
Sicherheitsverriegelungen: Automatisierte Lasersysteme verwenden oft verriegelte Zugangstüren, um zu verhindern, dass Bediener das System versehentlich öffnen, während der Laser eingeschaltet ist. Sicherheitsverriegelungsschnittstellen sind in seriösen handgeführten Laserschweißgeräten eingebaut, die allerdings mit einem separaten Sicherheitsverriegelungsschalter verkabelt werden müssen. Diese Integration stellt sicher, dass der Laser bei geöffneter Tür nicht gezündet werden kann und dass der Laser sofort abgeschaltet wird, wenn die Tür geöffnet wird, während der Laser in Betrieb ist.
Eine Sicherheitsverriegelung ist nicht unbedingt erforderlich, wird aber für viele Arbeitsbereiche empfohlen. Eine verschlossene Tür kann jedoch auch ausreichen, wenn zusätzlich auf eine angemessene Schulung und ein Zugangsverbot für nicht befugtes Personal geachtet wird.
Laser-Sicherheitsschilder: Als Lasergeräte der Klasse 4 erfordern handgeführte Laserschweißgeräte die Verwendung von Laserschutzschildern, um die Anforderungen der ANSI Z136.1 für einen sicheren Betrieb zu erfüllen. Diese Schilder müssen sowohl außerhalb als auch innerhalb des Raums, in dem der Laser verwendet wird, sichtbar sein.
Es gibt einige Normen, denen die Laserschutzschilder entsprechen müssen, obwohl ihre genaue Gestaltung flexibel ist. Die Schilder sollten das Wort "Gefahr" oder "Warnung" sowie ein Laserschutzsymbol enthalten. Außerdem müssen sie mit der Laserklassifizierung (Klasse 4) sowie mit Worten wie "Vermeiden Sie die Exposition der Augen oder der Haut gegenüber direkter oder gestreuter Strahlung" beschriftet sein. Obwohl technisch fakultativ, können die Schilder auch die Ausgangsleistung (gemessen in Watt) und die Wellenlänge (gemessen in Nanometern oder Mikrometern) angeben.
Lasersicherheitsbarrieren und -gehäuse umfassen häufig die erforderliche Lasersicherheitsbeschilderung. Zusätzliche Schilder sind kostengünstig und leicht bei verschiedenen Anbietern zu erwerben. Wenn Sie besonders vorsichtig sein wollen, empfehlen wir Ihnen auch beleuchtete Schilder oder Leuchten mit der Aufschrift "Laser in use" (Laser in Betrieb) für den Fall, dass Laserschweißarbeiten durchgeführt werden.
Beauftragte für Laserschutz
Jede Einrichtung, die Lasergeräte der Klasse 4, wie z. B. handgeführte Laserschweißgeräte, betreibt, ist nach ANSI Z136.1 verpflichtet, eine Person als Laserschutzbeauftragten (LSB) zu benennen. Das mag zwar kompliziert klingen, aber letztlich ist ein LSB einfach ein Mitarbeiter, dem die Verantwortung für die Umsetzung geeigneter Laserschutzmaßnahmen übertragen wurde. Eine Zertifizierung ist nicht erforderlich, aber der LSB muss ausreichend geschult sein, um ein ordnungsgemäßes Lasersicherheitsprogramm zu erstellen. Ausführlichere Informationen finden Sie in Anhang A der ANSI Z136.1-Normen.
Sicherheit beim Laserschweißen: Zusammenfassung und Kurzreferenz
Das mag Ihnen viel erscheinen, deshalb hier eine Zusammenfassung zum Nachschlagen.
PSA: Alle Personen, die in Sichtweite des Schweißlasers oder seiner Reflexionen sind, müssen eine Laserschutzbrille tragen. Es wird empfohlen, dass Schweißer auch einen für das Laserschweißen geeigneten Helm tragen. Standard-Schweißer-PSA wie feuerfeste Kleidung und Atemschutzmasken sollten ebenfalls in Betracht gezogen werden.
Reflektionen: Das Laserlicht wird natürlich vom Zielmaterial reflektiert. Dieses Licht kann Augen, Haut und Gegenstände in der Nähe schädigen. Es sollte sich niemand vor dem Schweißgerät aufhalten und empfindliche Gegenstände in der Nähe sollten entfernt oder geschützt werden. Zusätzliche reflektierende Oberflächen in der Umgebung, wie z. B. Spiegel, sollten ebenfalls beachtet und möglicherweise entfernt werden.
Verwendung des Brenners: Der Brenner sollte das Zielmaterial in einem Winkel zwischen 30° und 70° berühren. Der Brenner sollte nie auf eine Person oder einen Gegenstand gerichtet werden, der nicht das Zielmaterial ist.
Laserkontrollierte Bereiche: Der Laser sollte nur in gesicherten Bereichen eingesetzt werden, die von Barrieren oder Wänden umgeben sind, die für Laser der Klasse 4 geeignet sind. Dazu gehören eigenständige Laserschutzwände, Laserschutzvorhänge, bestehende Gebäudewände und eloxierte Aluminiumplatten.
Laserschutzbeauftragte (LSO): Mindestens ein Mitarbeiter muss als LSO benannt werden. Der LSO ist für die Umsetzung von Laserschutzmaßnahmen wie Schulungen und Ausrüstung verantwortlich.
Erste Schritte beim Laserschweißen
Für viele ist die Sicherheit beim Laserschweißen neu, verwirrend oder beunruhigend. Wir verstehen das, und deshalb haben wir uns zu 100 % der Lasersicherheit verschrieben. Das geht über die Integration von Sicherheitsfunktionen in jeden LightWELD und die Bereitstellung von PSA für das Laserschweißen hinaus - wir führen Sie auch in die Grundlagen ein, beantworten Ihre Fragen und helfen Ihnen zu verstehen, wie Sie das Laserschweißen in Ihrem Betrieb sicher umsetzen können.
HINWEIS: Diese Informationen gelten nur für Schweißer und Werkstattleiter in den Vereinigten Staaten von Amerika und sind nicht als Ersatz für die offizielle Laserschutzdokumentation gedacht. Bitte beachten Sie die ANSI/LIA Z136.1 und ziehen Sie in Erwägung, einen Lasersicherheitsexperten zu konsultieren.
