教程之一-激光及激光加工設(shè)備的安全使用1分析

1、團(tuán)結(jié)普瑞瑪培訓(xùn)教程之一激光及激光加工設(shè)備的安全使用王瑞延徐世璞付百泉編寫上海團(tuán)結(jié)普瑞瑪激光設(shè)備有限公司2006年9月17日UNITY PRI M A目錄激光及激光加工設(shè)備的安全使用第一章激光安全標(biāo)準(zhǔn) 1第二章使用激光加工機(jī)的危險(xiǎn) 1一、激光輻照的危險(xiǎn)1二、伴隨危險(xiǎn)3第三章激光產(chǎn)品的分類5三、可達(dá)發(fā)射極限（AEL） 5四、激光產(chǎn)品分類5第四章安全和防護(hù)措施6一、禁止性措施61. 嚴(yán)禁疲勞、酒后操作 62. 嚴(yán)禁直視激光束 63. 運(yùn)行過程中嚴(yán)禁打開高頻發(fā)生器機(jī)罩 64. 嚴(yán)禁敞開光路運(yùn)行 65. 嚴(yán)禁佩戴金屬物品操作 66. 嚴(yán)禁在無加工靶材時(shí)長(zhǎng)時(shí)間輸出激光束 77. 嚴(yán)禁在激光加工區(qū)堆放易燃物

2、品 7二、將激光設(shè)備所在位置劃定為危險(xiǎn)區(qū) 7三、工作區(qū)保持通風(fēng)、整潔、照明良好 8四、穿戴防護(hù)鏡和防護(hù)服 8五、鑰匙8六、七、"兩人同行制”9八、妥善處理?yè)p壞的光學(xué)器件 9九、其他措施9十、急救9第五章 安全標(biāo)記9本篇內(nèi)容，關(guān)涉人身安全，務(wù)必全面理解并遵循。本應(yīng)該在介紹了一些激光加工及設(shè)備的知識(shí)以后，再來介紹此部分內(nèi)容，理解起來才能心領(lǐng) 神會(huì)。但是，對(duì)于激光加工行業(yè)從業(yè)人員，安全問題實(shí)在太重要了，所以，無論如何，我們也要 首先灌輸安全方面的知識(shí)和觀念。第一章激光安全標(biāo)準(zhǔn)在安全方面，激光加工設(shè)備應(yīng)遵照下列標(biāo)準(zhǔn)，但不限于這些標(biāo)準(zhǔn)：1. GB/T15706.1 1995機(jī)械安全基本概念與設(shè)

3、計(jì)通則第1部分：基本術(shù)語、方法學(xué)2. GB/T15706.21995機(jī)械安全基本概念與設(shè)計(jì)通則第2部分：技術(shù)原則與規(guī)范3. GB / T 5226. 12002機(jī)械安全 機(jī)械電氣設(shè)備 第1部分：通用技術(shù)條件4. GB7247.1-2001激光產(chǎn)品的安全 第1部分：設(shè)備分類、要求和用戶指南(idtIEC60825-1 : 1984 Safety of laser products - Part 1: Equipment classification, requirements and user's guid)5. GB18490-2001 激光加工機(jī)械 安全要求(eqv ISO 1155

4、3:1996 Safety of machinery - Laser process ing mach ines - Safety requirements)6. GB10320-1995激光設(shè)備和設(shè)施的電氣安全(eqv IEC 820: Electrical safety of laser equipme nt and in stallati on7. GB10435- 89乍業(yè)場(chǎng)所激光輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，衛(wèi)生部1989年2月24日發(fā)布，1989年10月1 日實(shí)施8. JB/T5524-91實(shí)驗(yàn)室激光安全規(guī)則，機(jī)械電子工業(yè)部1991年7月16日發(fā)布，1992年7月 1日實(shí)施。第二章使用激光加工機(jī)的

5、危險(xiǎn)一、機(jī)械危險(xiǎn)作為激光加工機(jī)作為機(jī)器之一種，自然具有一般機(jī)器的機(jī)械危險(xiǎn)根據(jù)GB /T 15706. 1 1995機(jī)械安全 基本概念與設(shè)計(jì)通則 第1部分：基本術(shù)語、方法學(xué)，機(jī)械危險(xiǎn)是指由于機(jī)器零件、工具、工件或飛濺的固體、流體物質(zhì)的機(jī)械作用可能產(chǎn)生傷害的各種物理因素的總稱。:擠壓危險(xiǎn)運(yùn)動(dòng)的橫梁或工作臺(tái)與固定的門、床身、底座等，可能產(chǎn)生擠壓危險(xiǎn)。沖擊危險(xiǎn)運(yùn)動(dòng)的橫梁或工作臺(tái)等可能產(chǎn)生沖擊危險(xiǎn)。刺傷或扎穿危險(xiǎn)工作臺(tái)上的支承條或支承頂針，可能刺傷或扎穿人體。二、激光輻照的危險(xiǎn)團(tuán)結(jié)普瑞瑪?shù)募す饧庸ぴO(shè)備采用大功率 CO2激光器。整機(jī)屬于4類激光產(chǎn)品，其中紅光指示 器屬于2類激光產(chǎn)品。激光對(duì)人體的傷害主要是

6、灼傷眼睛角膜和皮膚。激光輻照對(duì)于所有的生物系統(tǒng)引起損傷的機(jī)理，包括：熱反應(yīng)、熱聲瞬變和光化學(xué)相互作用 的過程。引起損傷的程度與物理參數(shù)有關(guān)，最主要的是波長(zhǎng)、脈寬、聚焦尺寸、輻照度和輻照量。在超閾值照射中，主要的損傷機(jī)理與照射的持續(xù)時(shí)間有關(guān)。表1照射時(shí)間與損傷機(jī)理照射時(shí)間起主要作用的損傷機(jī)理納秒和亞納秒聲瞬變效應(yīng)100毫秒數(shù)秒熱效應(yīng)超過100秒光化學(xué)效應(yīng)眼特別適合于接受和傳導(dǎo)光輻照。紫外和遠(yuǎn)紅外激光輻射致使角膜損傷，然而可見光與近紅 外晚上將被透射到視網(wǎng)膜上。表2過量光照的病理效應(yīng)一覽表CIE光譜范圍眼睛皮膚備注紫外輻射C(180 nm 280nm)光致角膜炎紅斑（陽(yáng)光灼傷）、加速皮膚的老化過程

7、紫外輻射B(280nm 315 nm)光致角膜炎色素沉著暗色、光敏感作用皮膚灼傷紫外輻射A(315 nm 400nm)光化學(xué)反應(yīng)暗色、光敏感作用皮膚灼傷可見光(400nm 780nm)光化學(xué)和熱效應(yīng)所致的視網(wǎng)膜損傷暗色、光敏感作用皮膚灼傷紅外輻射A(780nm 1400nm)白內(nèi)障、視網(wǎng)膜損傷皮膚灼傷紅外輻射B（1.4 卩 m3.0 卩 m）白內(nèi)障、水分蒸發(fā)角膜灼傷皮膚灼傷紅外輻射C（3.0卩 m1mm）角膜灼傷皮膚灼傷團(tuán)結(jié)普瑞瑪?shù)臋C(jī)器的激光波長(zhǎng)10.6卩m三、伴隨危險(xiǎn)除了激光輻照產(chǎn)生的危險(xiǎn)之外，激光加工設(shè)備還存在其它危險(xiǎn)。1）電氣系統(tǒng)電擊工業(yè)用激光器的供電電源為幾千伏至幾萬伏高壓。高電壓可造

8、成嚴(yán)重傷害，應(yīng)特別注意 電容器組貯有能量時(shí)的危險(xiǎn)。激光器所用電壓足以致命。進(jìn)行任何維護(hù)前，應(yīng)斷開所有電源，確保釋放電容器。如在接近高壓部件開始工作前，沒有斷開所有電源，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的電擊甚至死亡。 在激光器的高壓區(qū)域附近工作時(shí)，應(yīng)始終遵守以下安全預(yù)防措施：a. 不得單獨(dú)或疲倦時(shí)在高壓區(qū)域工作。b. 身體出汗，不得在高壓區(qū)域工作 （潮濕身體的電阻會(huì)大大下降）。c. 切勿在口袋中裝金屬物品；不要戴金屬皮帶扣。另外，應(yīng)脫去所有首飾（手表、戒指、項(xiàng)鏈）。2）保護(hù)和輔助氣體可能引起缺氧激光加工時(shí)，為了保護(hù)鏡片，常采用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)。切割某些工件時(shí)，常采用氮?dú)庾鳛?輔助氣體。在閉塞的空間內(nèi)，過量的氮?dú)饪赡芤?/p>

9、起缺氧?？赡軐?dǎo)致火災(zāi)切割碳鋼時(shí)，以氧氣為輔助氣體。過量的氧氣可能導(dǎo)致火災(zāi)。熔融金屬飛濺在高壓輔助氣體的強(qiáng)烈氣流作用下，熔融金屬物向四周飛濺。聚焦鏡破裂聚焦鏡在高壓氮?dú)猓?0大氣壓以上）以及高功率激光束作用下，可能炸裂，并可能產(chǎn)生 碎片并飛迸而出。高壓管路爆裂高壓管路爆裂后可能猛烈迸出，并同時(shí)引起其他物品迸出。3）光學(xué)器件劇毒物質(zhì)CO2激光器所用的聚焦鏡等光學(xué)器件，用化學(xué)氣相沉積 （CVO）法制造，多采用ZnSe,超 過燃點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生有毒的Se蒸氣，為劇毒物質(zhì)。放射性物質(zhì)為了提高透射率，在透鏡上涂有放射性物質(zhì)釷的化合物膜。透鏡損壞時(shí)，應(yīng)妥善處理， 而不能按常規(guī)廢物處理。4）大氣污染激光切割時(shí)的靶材

10、氣化物和反應(yīng)產(chǎn)物，如一氧化碳、二氧化碳、金屬蒸汽（或飛濺物）等, 不僅可能造成大氣污染，而且容易使工作區(qū)周圍的可燃性物質(zhì)（布料、 油料等）燃燒而造 成火災(zāi)。5）激光器工作氣體中的CO成分Rofin激光器工作氣體混有一定量的一氧化碳（CO），當(dāng)更換氣體時(shí)，這些CO會(huì)從諧振 腔排放到大氣中。必須保持激光器周圍通風(fēng)并確保氣瓶密閉！6）材料加工在充分了解工藝參數(shù)并有相應(yīng)安全措施的條件下，機(jī)器可切割以下材料：碳鋼不銹鋼木材塑料如果切割其他材料，則務(wù)必了解該材料可能導(dǎo)致的危險(xiǎn)，并采取相應(yīng)的防范措施。某些材料會(huì)在加工過程中產(chǎn)生有毒氣體切割木材、PVC板、有機(jī)玻璃等，可能產(chǎn)生明火某些材料會(huì)爆炸某些材料（如鋁、

11、鏡面不銹鋼）對(duì)激光的反射率很高，從而引起反射激光輻射7）紫外線焊接過程中會(huì)產(chǎn)生等離子云，這種物質(zhì)會(huì)嚴(yán)重?fù)p害眼睛和皮膚， 操作時(shí)應(yīng)穿戴防護(hù)服，并 與焊接工作區(qū)保持必要的距離。8）高溫物體激光加工物體，溫度很高，不能馬上徒手拿取，那樣會(huì)造成灼傷。可以戴阻燃手套拿取, 或者等充分冷卻以后再拿取。第三章激光產(chǎn)品的分類由于激光束的波長(zhǎng)、能量及脈沖特性可能涉及的范圍很廣，所以使用時(shí)危害程度很懸殊。根 據(jù)危害程度，激光產(chǎn)品分為1類、2類、3A類、3B類、4類共5類。其中1類危害程度最小，4 類產(chǎn)品危害程度最大。團(tuán)結(jié)普瑞瑪?shù)募す饧庸ぴO(shè)備整機(jī)屬于 4類激光產(chǎn)品，其中紅光指示器屬于 2類激光產(chǎn)品。紅 光指示器起輔

12、助定位作用，雖然對(duì)人類皮膚沒有傷害，但對(duì)眼睛有嚴(yán)重傷害，切記不要直視。四、可達(dá)發(fā)射極限（AEL）可達(dá)發(fā)射極限（Accessible Emission Limit，簡(jiǎn)寫AEL），所定類別內(nèi)允許的最大發(fā)射水平。團(tuán)結(jié)普瑞瑪使用的激光器的波長(zhǎng)為 10.6卩m。此波長(zhǎng)激光的各類可達(dá)發(fā)射極限如下表。表3 10.6卩m波長(zhǎng)的激光可達(dá)發(fā)射極限1類2類3A類3B類4類發(fā)射持 續(xù)時(shí)間t（秒）可達(dá)發(fā)射極限發(fā)射持 續(xù)時(shí)間t（秒）可達(dá)發(fā)射極限發(fā)射持 續(xù)時(shí)間t（秒）可達(dá)發(fā)射極限發(fā)射持 續(xù)時(shí)間 t（秒）可達(dá)發(fā)射極限發(fā)射持 續(xù)時(shí)間 t（秒）可達(dá)發(fā)射極限-9<101110 W -2 m同1類-9<101110 W

13、-2 m-9<101.25 X810 W10-910-7100J -m-2-9-710 10100J -m-2-910 0.251.25J超過3B類10-71035.6X103嚴(yán)5J m-2-710 105.6 X103嚴(yán) 5j m-21033 X104103W -2 m103 X104103W -2 m0.253X 1040.5W五、激光產(chǎn)品分類激光產(chǎn)品類別定義備注表4激光器的分類激光產(chǎn)品類別定義備注1類在合理可預(yù)見的工作條件下是安全的。2類發(fā)射波長(zhǎng)為400nm700nm可見光的激光器，通?？捎砂ㄕＱ?發(fā)射在內(nèi)的回避反應(yīng)提供眼睛保護(hù)。3A類用裸眼觀察是安全的。對(duì)發(fā)射波長(zhǎng)為 400nm

14、700nm的激光，由 包括眨眼災(zāi)難的回避反應(yīng)提供保護(hù)。對(duì)于其他波長(zhǎng)對(duì)裸眼的危害 不大于1類激光器。用光學(xué)裝置（如：雙目鏡、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡） 直接進(jìn)行3A類的光束內(nèi)視觀察可能是危險(xiǎn)的。3B類直接光束內(nèi)視是危險(xiǎn)的。觀察漫反射一般是安全的。觀察此類可 見激光漫反射的安全條件是：光屏到角膜的最短距離為13cm,最長(zhǎng)觀察時(shí)間為10秒。4類能產(chǎn)生危險(xiǎn)的漫反射?？赡芤鹌つw灼傷、火災(zāi)。使用這類激光 產(chǎn)品應(yīng)特別小心。第四章安全和防護(hù)措施團(tuán)結(jié)普瑞瑪?shù)募す庠O(shè)備為大功率的 CO2激光加工機(jī)，屬于4類激光產(chǎn)品，使用、操作、 維修這類機(jī)器，必須確保落實(shí)以下安全措施（但不限于此）。一、禁止性措施1. 嚴(yán)禁疲勞、酒后操作激

15、光設(shè)備的使用，存在較大風(fēng)險(xiǎn)，如果麻痹大意，極可能招致傷害。因此，嚴(yán)禁疲勞、酒后 操作激光設(shè)備。2. 嚴(yán)禁直視激光束激光是不可見光。CO2激光器波長(zhǎng)為10.6卩m,位于光譜上的紅外線范圍。開機(jī)后，激光束發(fā)射，沿光路傳播。由于不可見，很容易被忽視。此時(shí)絕對(duì)不要直視光路！紅光指示器是2類激光產(chǎn)品，對(duì)眼睛可造成傷害。切記不要直視！3. 運(yùn)行過程中嚴(yán)禁打開高頻發(fā)生器機(jī)罩Rofin激光器是射頻（Rf）激勵(lì)方式，在激光器運(yùn)行過程中，嚴(yán)禁打開高頻發(fā)生器機(jī)罩。4. 嚴(yán)禁敞開光路運(yùn)行光路敞開，導(dǎo)致激光束暴露在外，易引起人體物品與激光束的意外接觸；同時(shí)光學(xué)器件暴露 在大氣中，造成污染。故禁止敞開光路運(yùn)行激光器。維修

16、過后，也應(yīng)及時(shí)將光路封閉好。5. 嚴(yán)禁佩戴金屬物品操作維修或調(diào)整激光器時(shí)嚴(yán)禁配戴戒指、手鐲、 手表等飾物。這些物品含有金屬，極易引起觸電6. 嚴(yán)禁在無加工靶材時(shí)長(zhǎng)時(shí)間輸出激光束加工結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉激光束。否則，激光束直接照射到主機(jī)上，會(huì)引起設(shè)備和人身事故7. 嚴(yán)禁在激光加工區(qū)堆放易燃物品嚴(yán)禁在激光設(shè)備附近堆放諸如紙張、 油布、油品等易燃物品。采用氧氣作為切割輔助氣體時(shí), 材料表面不得有油污。否則，極易釀成火災(zāi)。8. 嚴(yán)禁在機(jī)器工作時(shí)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)2激光切割機(jī)的危險(xiǎn)區(qū)是整個(gè)工作臺(tái)，如果是敞開式工作臺(tái)，則向外延伸500mm。加工區(qū)3是主要危險(xiǎn)區(qū)。在此區(qū)域內(nèi)，運(yùn)動(dòng)的橫梁可能對(duì)人體產(chǎn)生沖擊；運(yùn)動(dòng)的橫梁與

17、固定的床身、門、底 座，可能擠壓人體；鋸齒狀的支承條或針狀的支承頂針可能刺傷、 扎穿人體；高功率密度的激光, 可能對(duì)人體造成致命危害。二、將激光設(shè)備所在位置劃定為危險(xiǎn)區(qū)在調(diào)試或維修激光設(shè)備時(shí)，應(yīng)將設(shè)備所在區(qū)域安圈定為危險(xiǎn)區(qū)，用伸縮隔離帶將該區(qū)域圍起來，且保證危險(xiǎn)區(qū)外泄漏的激光在 1類可達(dá)發(fā)射極限以下。在危險(xiǎn)區(qū)的出入口處設(shè)立警告牌，內(nèi) 容包括：不可見激光輻射4類激光產(chǎn)品激光加工機(jī)功率禁止外人進(jìn)入注意保護(hù)眼睛激光工作時(shí)，嚴(yán)禁任何人員接近危險(xiǎn)區(qū)根據(jù)GB/T 15706. 1 1995機(jī)械安全基本概念與設(shè)計(jì)通則第1部分：基本術(shù)語、方法學(xué)，危險(xiǎn)區(qū)是指使人面臨損傷或危害健康風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)械內(nèi)部和根據(jù)GB/T18

18、490-2001激光加工機(jī)械（或）周圍的某一區(qū)域。安全要求，加工區(qū)是激光光束與工件物料相互作用的區(qū)域。斗類鍛光產(chǎn)品 禁止進(jìn)入三、工作區(qū)保持通風(fēng)、整潔、照明良好激光工作區(qū)應(yīng)保證良好的通風(fēng)，以利于散發(fā)有害氣體（如由于管路爆裂或氣瓶泄漏而溢出的 CO）。保證加工過程中的有害氣體和物質(zhì)及激光工作氣體充分排放到室外。氣瓶均應(yīng)安放穩(wěn)固、整齊。在激光安全管理區(qū)域內(nèi)，應(yīng)保證良好的照明。四、穿戴防護(hù)鏡和防護(hù)服如果可能，激光加工機(jī)的操作者或在激光使用期間接近激光的人員，應(yīng)佩戴合適的防護(hù)鏡（應(yīng) 有邊罩），并穿著防護(hù)服（見 GB7247）。佩防護(hù)鏡的目的在于防止切割過程產(chǎn)生的金屬飛濺物、 因鏡片炸裂飛迸而出的碎片、因

19、高壓管路爆裂迸出而傷害眼睛。五、鑰匙離開時(shí)，應(yīng)取下設(shè)備控制電源的開關(guān)鑰匙，激光器鑰匙，應(yīng)一并取走，以防止其他人員誤用。六、導(dǎo)光管主機(jī)入光口的高度與人的身高接近（SLCF-X15 X 30的入光口高度為1.706m）,從激光器出光 口發(fā)出的激光束在進(jìn)入主機(jī)之間的距離（正常工作時(shí)是1.5m），足以容許人員通過，我們稱此區(qū)域 為第一激光束暴露區(qū)（Z軸/切割頭下方，稱為第二激光束暴露區(qū)）。在此區(qū)域可能發(fā)生激光束直 接照射人的頭部的惡性事件。激光器出光口與主機(jī)入光口之間必須用導(dǎo)光管連接，且保證堅(jiān)固。 如果不能連接，則千萬要設(shè)置可靠的隔離裝置，確保任何人員無法靠近/進(jìn)入激光器出光口與主機(jī) 入光口之間的區(qū)域

20、。1500圖1第一激光束暴露區(qū)七、“兩人同行制”激光器和光導(dǎo)系統(tǒng)的維修調(diào)整，是極度危險(xiǎn)的工作。為了防止發(fā)生意外，或者發(fā)生意外以后及時(shí)施救，應(yīng)實(shí)行“兩人同行制”。需要時(shí)，兩人配合工作；只需一人操作的情況下，另一人在安 全區(qū)域“警覺地”進(jìn)行觀察，隨時(shí)準(zhǔn)備施救。八、妥善處理?yè)p壞的光學(xué)器件聚焦鏡和反射鏡及其涂層，當(dāng)加熱過度或受到其他損傷時(shí)，會(huì)形成有毒物質(zhì)。處理時(shí)，要配 戴乳膠手套，切記不要徒手接觸。九、其他措施1) 開機(jī)前檢查導(dǎo)光系統(tǒng)的安全設(shè)施，尤其是光閘的開關(guān)。2) 加工高反射性材料，如鋁、不銹鋼等，務(wù)必進(jìn)行必要的防護(hù)。3) 了解滅火器及其他消防實(shí)施的布置情況，并掌握使用方法。4) 戴阻燃手套拿取加工后的高溫物體。千萬不要徒手拿取，那樣會(huì)引起灼傷。十、急救在眼受到明顯的或可疑的致傷照射，或其他部位受傷后，應(yīng)立即前往醫(yī)院。第五章安全標(biāo)記在機(jī)器上及靠近機(jī)器的位置設(shè)置有相應(yīng)的安全警告標(biāo)記和說明標(biāo)記。應(yīng)知曉這些標(biāo)記的含義,采取相應(yīng)的預(yù)防措施。警告標(biāo)記和