Dzięki dostępności nowych przenośnych, chłodzonych powietrzem systemów spawania laserowego, zainteresowanie spawaniem laserowym gwałtownie wzrosło w ciągu ostatnich kilku lat. Nietrudno zrozumieć dlaczego: spawanie laserowe jest łatwe do nauczenia, szybko i wydajnie wytwarza spoiny doskonałej jakości i minimalizuje prace wykończeniowe po spawaniu. Korzyści dla firm i spawaczy są znaczące.
Często pojawia się jednak pytanie: co z bezpieczeństwem? W branży produkcyjnej tradycyjne metody, takie jak MIG i TIG, są dobrze znane. Doświadczeni spawacze wiedzą, że należy nosić odzież odporną na wysoką temperaturę, stosować ochronę oczu i ograniczać narażenie na opary. Z drugiej strony ręczne spawanie laserowe jest wciąż nowością dla wielu producentów i nie jest jeszcze tak dobrze rozumiane.
Na szczęście środki ostrożności stosowane podczas spawania łukowego i spawania laserowego w dużym stopniu się pokrywają. Istnieją jednak również pewne kluczowe różnice. W tym artykule omówimy wszystko, co musisz wiedzieć (i trochę więcej).
Czy spawanie laserowe jest bezpieczne?
Istnieje duża szansa, że jesteś tutaj, aby uzyskać prostą odpowiedź "tak" lub "nie" na to pytanie. Krótka odpowiedź brzmi: tak, pod warunkiem, że zastosujesz się do kilku wskazówek. Długa odpowiedź to, cóż, reszta tego artykułu.
Spawanie laserowe jest wykorzystywane w różnych zastosowaniach i branżach od dziesięcioleci. Ciągłe udoskonalanie technologii laserowej doprowadziło do wzrostu jej popularności - do tego stopnia, że prawdopodobnie niemal codziennie spotykasz się z produktami spawanymi laserowo. Wszystko, od pojazdów po akumulatory i od elektroniki po biżuterię, często opiera się na precyzji i jakości spawania laserowego.
Nic z tego nie byłoby oczywiście możliwe, gdyby lasery i bezpieczeństwo laserowe nie były dobrze rozumiane. Zacznijmy od zbadania, jak działa światło lasera.
Lasery mogą emitować światło w szerokim zakresie długości fal (często mierzonych w nanometrach). Lasery włóknowy używane do spawania ręcznego emitują światło podczerwone o długości fali około 1070 nanometrów. Światło podczerwone nie jest widoczne gołym okiem, ale może stanowić problem w przypadku bezpośredniego lub pośredniego kontaktu z niechronionymi oczami lub skórą.
Długość fali światła laserowego ma wpływ na to, jaka jego część jest pochłaniana, a jaka odbijana przez dany materiał. Światło o długości fali 1070 nanometrów jest dobrze pochłaniane przez większość metali, ale jego część jest odbijana.
Zaabsorbowane światło lasera jest szybko przekształcane w ciepło, tworząc stopione jeziorko spawalnicze. Odbite światło lasera jest rozpraszane z dala od materiału docelowego. Po odbiciu i rozproszeniu względna gęstość mocy wiązki szybko maleje w miarę oddalania się od palnika. Innymi słowy, istnieje niewielka szansa na uszkodzenie niepalnych materiałów po drugiej stronie pomieszczenia. Mimo to warto zachować ostrożność.
Podczas spawania laserowego należy zawsze trzymać uchwyt pod kątem od 30° do 70° od spawanej powierzchni i zawsze kierować uchwyt z dala od siebie. Wyższe kąty grożą uszkodzeniem optyki palnika lub odbiciem światła od spawacza. Niższe kąty wysyłają bardziej skoncentrowane światło z dala od części (i prawdopodobnie wpłyną na jakość spoiny). Niezależnie od zastosowanego kąta, należy pamiętać, że nikt nie powinien stać bezpośrednio przed spawaczem laserowym.
Obszar spawania musi być również zabezpieczony przed odbiciami. Oznacza to podjęcie normalnych kroków w celu upewnienia się, że w pobliżu nie znajdują się materiały łatwopalne lub są one wystarczająco chronione. A w przypadku spawania laserowego oznacza to również upewnienie się, że w pobliżu i bezpośrednio na drodze odbić nie znajdują się żadne wysoce odblaskowe lub wrażliwe materiały.
Ochrona osobista podczas spawania laserowego
Podobnie jak w przypadku spawania łukowego, środki ochrony indywidualnej stanowią podstawę bezpieczeństwa podczas spawania laserowego. Oto, czego będziesz potrzebować.
Laserowe okulary ochronne: Należy unikać oglądania wiązki bez ochrony, odbitej lub innej. Podczas gdy spawacze wiedzą już, że nie należy patrzeć bezpośrednio na łuki spawalnicze, względna intensywność światła laserowego jest znacznie wyższa. Absolutnym minimum dla każdego, kto znajduje się w bezpośrednim lub pośrednim zasięgu wiązki laserowej, są okulary lub gogle ochronne.
Laserowe okulary ochronne chronią oczy, blokując niektóre długości fal światła, a innym pozwalając normalnie przechodzić. Nie ma czegoś takiego jak laserowe okulary ochronne, które działają dla każdej długości fali i intensywności - do ręcznego spawania laserowego szukasz gęstości optycznej (OD) 7+ i ochrony przed zakresem długości fal, który obejmuje 1070 nm.
Warto zauważyć, że standardowe laserowe okulary ochronne zapewniają ograniczoną ochronę przed jasnym światłem widzialnym wytwarzanym podczas spawania laserowego. Oznacza to, że obserwatorzy w okularach ochronnych powinni unikać patrzenia bezpośrednio na światło przez dłuższy czas. Na szczęście spawacze (którzy nie mogą odwrócić wzroku) są dodatkowo chronieni przed światłem widzialnym przez przyłbice do spawania laserowego.
Przyłbica do spawania laserowego: Spawacze muszą również nosić przyłbice spawalnicze przeznaczone do spawania laserowego. Przyłbice do spawania laserowego zawierają soczewki, które odbijają i/lub pochłaniają światło lasera w podczerwieni, a także tradycyjne soczewki chroniące przed promieniowaniem UV i światłem widzialnym.
Należy pamiętać, że przyłbice do spawania laserowego nie nadają się do spawania łukowego. Podobnie przyłbice do spawania łukowego nie nadają się do spawania laserowego.
Noszenie zarówno laserowego przyłbicy spawalniczej, jak i laserowych okularów ochronnych pomaga zapewnić spawaczowi wielowarstwową ochronę. Podobnie jak inne przyłbice spawalnicze, przyłbice do spawania laserowego chronią spawaczy przed iskrami, gorącem i uderzeniami.
Odpowiednia odzież: Zakres, w którym może dojść do uszkodzenia skóry jest znacznie mniejszy niż zakres, w którym może dojść do uszkodzenia oczu, ale lasery nadal mogą powodować oparzenia i podrażnienia odsłoniętej skóry. Wybór odzieży powinien chronić przed przypadkową ekspozycją na odbite światło lasera i bardziej powszechnymi zagrożeniami, takimi jak wciąż gorące części i iskry spawalnicze.
Na szczęście odzież, która sprawdza się podczas spawania łukowego, działa równie dobrze podczas spawania laserowego. Wystarczy nosić odzież odporną na ciepło, która zakrywa całą odsłoniętą skórę. Jak zwykle, trzymaj się z dala od tkanin syntetycznych lub tworzyw sztucznych.
Respiratory: Respiratory są opcjonalne, w zależności od środowiska spawania. Jeśli przepływ powietrza, wentylacja lub system odciągania oparów są wystarczające, osobisty aparat oddechowy może nie być wymagany. W przeciwnym razie spawacze powinni podjąć środki ostrożności zarówno przed cząstkami stałymi, jak i gazami (jak w przypadku każdego rodzaju spawania).
Obudowy i obszary kontrolowane laserowo
Przy mocach lasera powszechnie stosowanych do ręcznego spawania laserowego istnieje ryzyko uszkodzenia wzroku w odległości nawet kilkuset stóp. Chociaż laserowe okulary ochronne zapewniają ochronę przechodniom, nie jest praktyczne ani bezpieczne oczekiwanie, że wszyscy w okolicy będą je nosić przez cały czas.
W rezultacie miejsca pracy spawania laserowego wymagają tak zwanego obszaru kontrolowanego laserem. Obszary kontrolowane laserem to wyznaczone przestrzenie, w których podejmowane są środki ostrożności w celu ochrony osób przed potencjalnymi zagrożeniami związanymi ze światłem lasera.
Oto przegląd tego, co należy wziąć pod uwagę podczas ochrony miejsca pracy.
Obudowy: Nieręczne systemy obróbki laserowej są często zintegrowane z obudową zbudowaną w celu zapobiegania ekspozycji na światło lasera. To samo nie dotyczy ręcznych urządzeń laserowych. Jakie są więc dostępne opcje?
Istnieje wiele różnych podejść, a najlepsze z nich zależy od przestrzeni roboczej. Samodzielne bariery, zasłony, istniejące ściany i panele z anodyzowanego aluminium mogą się sprawdzić. Ostatecznie bariery muszą być bezpieczne do użytku z laserami klasy 4 do mocy lasera, a obudowa powinna być jak najbardziej "szczelna".
Obudowy niekoniecznie wymagają dedykowanych dachów i zwykle nie są wymagane, aby sięgały ziemi, chociaż mogą, jeśli pracownicy i przechodnie mogą mieć linię wzroku z góry lub z dołu. Na przykład dach może być konieczny, jeśli miejsce pracy ma przejście nadrugim piętrze, takie jak antresola lub trap.
Blokady bezpieczeństwa: Zautomatyzowane systemy laserowe często wykorzystują blokowane drzwiczki dostępu, aby uniemożliwić operatorom przypadkowe otwarcie systemu, gdy laser jest włączony. Interfejsy blokad bezpieczeństwa są wbudowane w renomowane ręczne spawarki laserowe, chociaż muszą być one wyposażone w oddzielny przełącznik blokady bezpieczeństwa. Taka integracja zapewnia, że laser nie może zostać uruchomiony, gdy drzwiczki są otwarte i że laser zostanie natychmiast wyłączony, jeśli drzwiczki zostaną otwarte, gdy laser jest używany.
Blokada bezpieczeństwa nie jest bezwzględnie wymagana, ale jest zalecana w wielu miejscach pracy. Zablokowane drzwi mogą być jednak również wystarczające, jeśli dodatkowo zadba się o odpowiednie przeszkolenie i ograniczenie dostępu dla personelu, który nie jest niezbędny.
Znaki bezpieczeństwa lasera: Jako urządzenia laserowe klasy 4, ręczne spawarki laserowe wymagają stosowania znaków bezpieczeństwa lasera, aby spełnić wymagania ANSI Z136.1 dotyczące bezpiecznej pracy. Znaki te muszą być widoczne zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz pomieszczenia, w którym laser jest używany.
Istnieją pewne standardy, których muszą przestrzegać znaki bezpieczeństwa lasera, choć ich dokładna konstrukcja jest elastyczna. Znaki powinny zawierać słowo "Niebezpieczeństwo" lub "Ostrzeżenie", a także symbol bezpieczeństwa lasera. Muszą być również oznaczone klasyfikacją lasera (klasa 4), a także słowami takimi jak "unikaj narażenia oczu lub skóry na bezpośrednie lub rozproszone promieniowanie". Chociaż z technicznego punktu widzenia jest to opcjonalne, znaki mogą również zawierać moc wyjściową (mierzoną w watach) i długość fali (mierzoną w nanometrach lub mikronach).
Bariery i obudowy bezpieczeństwa laserowego często zawierają niezbędne oznakowanie bezpieczeństwa laserowego. Dodatkowe znaki są również niedrogie i łatwe do nabycia z różnych źródeł. Jeśli chcesz zachować szczególną ostrożność, zalecamy również stosowanie podświetlanych znaków lub świateł "laser w użyciu" podczas spawania laserowego.
Oficerowie ds. bezpieczeństwa laserowego
Każdy zakład obsługujący urządzenia laserowe klasy 4, takie jak ręczne spawarki laserowe, jest zobowiązany przez normę ANSI Z136.1 do wyznaczenia osoby pełniącej funkcję specjalisty ds. bezpieczeństwa laserowego (LSO). Choć może to brzmieć skomplikowanie, ostatecznie LSO jest po prostu pracownikiem odpowiedzialnym za wdrożenie odpowiednich środków bezpieczeństwa lasera. Nie jest wymagana żadna certyfikacja, ale LSO musi zostać odpowiednio przeszkolony, aby prawidłowo stworzyć program bezpieczeństwa laserowego. Bardziej szczegółowe informacje można znaleźć w Załączniku A do normy ANSI Z136.1.
Bezpieczeństwo spawania laserowego: Podsumowanie i skrócona instrukcja
To może wydawać się dużo do zapamiętania, więc oto podsumowanie dla łatwego odniesienia.
Środki ochrony indywidualnej: Wszystkie osoby znajdujące się w zasięgu wzroku lasera spawalniczego lub jego odbić muszą nosić okulary ochronne. Zaleca się, aby spawacze nosili również przyłbice przystosowane do spawania laserowego. Należy również wziąć pod uwagę standardowe środki ochrony indywidualnej do spawania, takie jak odzież ognioodporna i maski oddechowe.
Odbicia: Światło lasera jest naturalnie odbijane od materiału docelowego. Światło to może uszkodzić oczy, skórę i pobliskie przedmioty. Nikt nie powinien stać przed spawarką, a znajdujące się w pobliżu wrażliwe przedmioty powinny zostać usunięte lub zabezpieczone. Należy również zwrócić uwagę na dodatkowe powierzchnie odbijające światło, takie jak lustra, i ewentualnie je przenieść.
Korzystanie z palnika: Palnik powinien stykać się z materiałem docelowym pod kątem od 30° do 70°. Latarka nigdy nie powinna być skierowana na kogokolwiek lub cokolwiek, co nie jest materiałem docelowym.
Obszary kontrolowane przez laser: Laser powinien być używany wyłącznie w zabezpieczonych obszarach otoczonych barierami lub ścianami przystosowanymi do laserów klasy 4. Obejmuje to samodzielne laserowe bariery bezpieczeństwa, laserowe kurtyny bezpieczeństwa, istniejące ściany konstrukcyjne i anodowane panele aluminiowe.
Oficerowie bezpieczeństwa lasera (LSO): Co najmniej jeden pracownik musi pełnić funkcję wyznaczonego LSO. LSO jest odpowiedzialny za wdrażanie środków bezpieczeństwa laserowego, takich jak szkolenia i sprzęt.
Pierwsze kroki w spawaniu laserowym
Dla wielu osób bezpieczeństwo spawania laserowego jest czymś nowym, mylącym lub niepokojącym. Rozumiemy to, dlatego w 100% poświęcamy się bezpieczeństwu laserowemu. Wykracza to poza wbudowanie funkcji bezpieczeństwa w każde urządzenie LightWELD i zapewnienie środków ochrony indywidualnej do spawania laserowego - przeprowadzimy Cię również przez podstawy, odpowiemy na Twoje pytania i pomożemy Ci zrozumieć, jak bezpiecznie wdrożyć spawanie laserowe w Twojej firmie.
UWAGA: Niniejsze informacje mają zastosowanie wyłącznie do spawaczy i kierowników warsztatów w Stanach Zjednoczonych Ameryki i nie zastępują oficjalnej dokumentacji dotyczącej bezpieczeństwa laserów. Należy zapoznać się z normą ANSI/LIA Z136.1 i rozważyć rozmowę z ekspertem ds. bezpieczeństwa laserów.
