Безопасность при ручной лазерной сварке на производстве

Видеоролики, размещенные в интернете, стали одновременно благословением и проклятием для технологии ручной лазерной сварки. Они распространяют информацию о том, насколько хорошо волоконный лазер может сваривать, даже если манипулировать им вручную. Некоторые из новейших волоконных лазерных аппаратов для сварки позволяют сварщикам сваривать пластины толщиной 6,35 мм за рекордное время. Во многих случаях послесварочная обработка не требуется.

С другой стороны, в некоторых видеороликах можно увидеть, как лазерные сварочные аппараты используются в цехе рядом с аппаратами сварки плавящимся электродом и аппаратами аргонодуговой сварки, иногда за сварочными шторами, иногда совершенно открыто. Сварщики надевают лазерные защитные очки, но на этом все. Вы никогда не узнаете, что они работают с волоконным лазером мощностью 1,5 кВт и длиной волны 1 мкм, тем же самым лазером, который повсеместно устанавливают фабрики для резки металла - только лазерные лучи в станках для резки работают в корпусе за защитным от лазерного излучения стеклом.

Качество ручной лазерной сварки неоспоримо, как и ее скорость. Некоторые системы даже имеют импульсный режим с более низкой средней мощностью, чтобы замедлить скорость подачи и иногда воспроизвести внешний вид аргонодуговой сварки. Для многих преимущества этой технологии в плане производительности и качества просто слишком велики, чтобы их игнорировать, особенно учитывая, казалось бы, бесконечную нехватку квалифицированной рабочей силы.

Но вот в Интернете появляются видеоролики со всего мира, демонстрирующие ручную лазерную сварку - на открытом воздухе или просто за сварочными шторами, предназначенными для дуговой сварки. Их интересно смотреть, но для тех, кто знаком с протоколами безопасности волоконных лазеров, все это немного пугает.

"Они пренебрегают любой заботой о безопасности операторов и прохожих", - говорит Дэниел Эрли, менеджер по продукции LightWELD в IPG Photonics Corp., Мальборо, штат Массачусетс. "Это не очень хорошо для отрасли в целом. У нас многосторонний подход к безопасности. Мы обучаем наших торговых партнеров, другие дочерние компании и конечных пользователей тому, что ожидается в плане безопасности, и стандартам, которые применяются. И мы работаем с нашими коммерческими партнерами, чтобы предоставить комплексное решение по безопасности".

Растет новый рынок защитных средств для ручной лазерной сварки. По мере того, как все больше тех, кто следует передовым методам обеспечения безопасности, внедряют эту технологию, хорошие показатели безопасности, в свою очередь, будут способствовать более широкому внедрению ручной лазерной сварки. Эту цель разделяют как поставщики оборудования, так и производители металлоконструкций.

При ручной лазерной сварке, как и при любой другой производственной технологии, на предприятии лежит ответственность за обеспечение безопасной рабочей среды для своих сотрудников. Задача состоит в том, чтобы каждый был информирован об возможной опасности и внимательно к ним относился, что требует обучения - особенно для тех, кто раньше не работал с промышленными лазерами любого типа.

В сварочном цехе знают правила безопасности при дуговой сварке, поэтому там аналогичным образом обустраивают участок ручной лазерной сварки. Оператор ручной лазерной сварки откидывает в сторону защитные шторки (предназначенные для дуговой сварки, а не для 1-мкм лазерного излучения), надевает защитные очки и приступает к работе. В конце концов, этот процесс не бросается в глаза, как дуговая сварка или плазменная резка. Свет кажется сдержанным, искры и испарения минимальны. Что же вызывает беспокойство?

"Люди не могут увидеть лазерный свет с длиной волны 1 мкм", - говорит Рич Грин, специалист по лазерной безопасности из компании Kentek Corp. "Зная какой опасности вы можете подвергнуться вы никогда не захотите входить в камеру лазерной сварки без каких-либо средств защиты. Луч может сильно поразить сетчатку глаза. Травмы сетчатки - одни из самых страшных травм, которым вы можете быть подвержены. Если задет зрительный нерв или макула, вы можете лишиться зрения".

Он добавил, что некоторые системы имеют определенные средства защиты, встроенные в аппарат. Например, LightWELD компании IPG имеет электрическую блокировку при контакте с деталями, которая отключает питание лазера, если сварочная головка не находится в контакте со свариваемыми деталями. Также имеется оптоволоконная блокировка, которая проходит по всей длине кабеля до сварочной головки; если она повреждается, лазерный модуль отключается.

Как объяснил Дэвид Фишер, старший директор по глобальному маркетингу компании IPG, "Это новый процесс для сварщиков. Они годами занимаются сваркой MIG и TIG и знают меры безопасности. При переходе на ручную лазерную сварку самая большая проблема заключается в том, что многие люди не понимают, что лазерный свет, используемый в этом процессе, невидим для человеческого глаза. Поскольку они его не видят, они считают, что его там нет".

Для рынка ручной лазерной сварки разрабатываются средства защиты - от блокируемых ограждений с защитным от лазера стеклом, лазерных защитных очков и специализированных сварочных шлемов. Все это предназначено для того, чтобы позволить предприятиям безопасно эксплуатировать оптоволоконные сварочные аппараты.

Эрли описал два возможных сценария которые следует учитывать при лазерной сварке - лучший и худший. "В лучшем случае рассеянный или диффузный свет распространяется полусферой вокруг процесса. Однако при выполнении расчетов для оценки риска и смягчения последствий мы рекомендуем учитывать наихудший сценарий, называемый спекулярным отражением, которое представляет собой прямое отражение лазерной энергии. Поэтому основным способом снижения риска является создание контролируемой лазером зоны, чтобы минимизировать риск для прохожих. Вам также необходимо убедиться, что оператор носит правильные средства индивидуальной защиты".

На выставке FABTECH 2022 в Атланте, на демонстрационных стендах IPG показывался не только процесс лазерной сварки, но и то, что компания считает лучшей практикой безопасности. На полу стенда не было ни коврового покрытия, ни чего-либо другого легковоспламеняющегося, а четыре стены стенда имели защитное стекло от лазерного излучения, которое защищало зрителей. "У нас предусмотрена крыша на корпусе, чтобы смягчить любое возможное отражение, - говорит Эрли, - а двери оснащены системой блокировки. Открыв их, лазер сразу отключается".

Те, кто занимался лазерной сваркой, носили перчатки и куртку, закрывающую конечности. Они носили не только лазерные защитные очки, но и сварочный шлем, в линзах которого использовалось защитное от лазерного излучения стекло. "В защитных очках и шлеме есть защитное от лазера стекло, но мы рекомендуем использовать и то, и другое", - сказал Эрли, добавив, что такая схема обеспечивает дублирующую защиту глаз и предохраняет от искр и других опасностей.

"Мы рекомендуем кожаные перчатки, длинные рукава, длинные брюки и ботинки", - сказал Эрли, добавив, что хотя лазерная сварка выглядит как относительно "спокойная" сварка, "у вас все равно есть шанс, что полетят искры".

Как и при дуговой сварке, при ручной лазерной сварке также образуется сварочный дым, и идеальным вариантом является местное удаление дыма. Предприятия могут обратиться к экспертам для оценки дыма, образующегося в их конкретном цехе, но, как объяснил Грин, часто проще установить локальную вытяжку по умолчанию, как для безопасности, так и для комфорта работников.

"Если у вас нет человека, который точно знает, какие именно испарения и загрязняющие вещества в воздухе вы генерируете, то вы ничего не знаете", - сказал он. "Лучше перестраховаться, чем потом жалеть, поэтому мы рекомендуем всегда устанавливать системы вытяжки дыма".

Мастерские, использующие лазерную резку и, возможно, даже роботизированную лазерную сварку, знают все о необходимости обученных сотрудников по лазерной безопасности, но концепция лазерной безопасности может быть новой для сварочной мастерской, впервые приобретающей промышленный лазер. "Стандарт ANSI гласит, что любая организация, эксплуатирующая лазеры класса 3B или класса 4, должна иметь ответственного за лазерную безопасность, - говорит Грин, - а ручные лазерные сварочные аппараты — это лазеры класса 4".

Проходя учебный курс, онлайн или в классе, специалисты по лазерной безопасности изучают различные классы лазеров, опасности, методы смягчения и предотвращения опасностей, включая необходимые меры предосторожности и знаки.

"Специалист по лазерной безопасности является администратором и контролирует программу лазерной безопасности, чтобы убедиться, что меры контроля приняты", - сказал Грин. "Но конечным пользователям также требуется обучение - не такое глубокое, как требуетсяспециалисту, но они должны понимать, с чем они работают и каковы последствия несоблюдения правил безопасности. Обучение помогает им внимательно относиться к системе, которая может повредить их глаза или кожу".

Это обучение также включает основы безопасности. Как объяснил Грин, стандарт ANSI описывает три уровня допуска в зону использования лазера класса 4. Цель состоит в том, чтобы отделить остальную часть предприятия от зоны диффузной номинальной опасности вокруг лазерного луча. Первый — это блокируемый вход в зону поста лазерной сварки без возможности открыть его с внешней стороны. Опять же, когда кто-то открывает дверь, оборудование немедленно отключается.

"Затем есть доступ с возможностью поражения", - сказал Грин. "Блокировка все еще есть, но ее можно обойти с помощью кода с клавиатуры или карты, чтобы временно попасть в зону сварки, не прерывая работу".

Третий сценарий включает в себя двери на которых нет блокировки. "В этом случае существуют процедурные меры контроля", - сказал Грин. "Это включает в себя обучение, может включать барьер на входе, требования к СИЗ, предупреждающие знаки и световые сигналы за дверью, указывающие на то, что в этой зоне работает лазер".

"На самом деле все дело в распространении информации и обучении всех, включая дистрибьюторов и конечных пользователей, важности безопасности ручной лазерной сварки", - сказал Грин. "При правильном обучении и соблюдении мер предосторожности это очень безопасный процесс".

Эрли добавил, что производителям не следует устанавливать планку безопасности на уровне минимальных требований, а начать с изучения области применения, включая средний размер заготовок и сварочные позиции, которые, скорее всего, будут использовать операторы. "Мы применили наши рекомендуемые лучшие практики, используя стандарт лазерной безопасности класса 4. Советуем вам создать на предприятии полностью контролируемую зону для лазерной сварки и назначить ответственного за лазерную безопасность, который может помочь провести оценку рисков и дать рекомендации по снижению потенциальных опасностей".

Это переходный период, когда первые предприятия внедряют ручную лазерную сварку в цеха. Восприятия различны, но никто не может отрицать, что волоконный лазер вошел в сферу ручной сварки, и признание на рынке растет. В идеале, с распространением технологии должны распространяться и передовые методы обеспечения безопасности.

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Преимущества лазерной сварки»‎ и «‎Инструкция по ручной лазерной сварке [часть 1]»‎.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!