激光焊的安全和防護(hù)知識(shí)

發(fā)布日期:2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽:1793

前言
  激光是受激輻射放大的光,與傳統(tǒng)的光源相比,它的四個(gè)顯著特點(diǎn)是方向性好、亮度高、單色性強(qiáng)、相干性好。激光具有良好的時(shí)空特性,聚焦后功率密度可達(dá)l05W/cm2以上,對(duì)材料的作用既可以是連續(xù)式的,又可以是準(zhǔn)連續(xù)的,還可以脈沖式的。脈沖寬度可以短至μ s、ns、甚至更短:其作用在材料上的面積、形狀、功率(或能量)均可以方便調(diào)節(jié)。波長為1.06μm的YAG激光還可用光纖傳輸,千瓦級(jí)的YAG激光光纖傳輸時(shí)的光纖直徑僅幾百μm,激光的這些特點(diǎn)使其在焊接及其相關(guān)領(lǐng)域諸如切割、打孔、打標(biāo)、熔覆等領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用,并受到了越來越多的關(guān)注。
  另外,激光也像一般光一樣有生物效應(yīng),這種生物效應(yīng)一方面可給人類帶來益處,諸如育種、醫(yī)療,另一方面,無防護(hù)的大功率激光輻射,也會(huì)造成人體組織直接或間接的損害。因此,了解激光對(duì)生物體可能造成的損傷,對(duì)從事激光焊接的工作者是十分必要的。
  1 激光的生物效應(yīng)
  激光對(duì)生物機(jī)體的效應(yīng)主要有熱效應(yīng)、光效應(yīng)、壓力效應(yīng)以及電磁場效應(yīng)。
  1.1熱效應(yīng)
  熱效應(yīng)是指高功率密度的激光輻照生物體時(shí)所引起的生物體組織蛋白質(zhì)的破壞、燒傷、炭化、氣化、穿孔等。
  研究表明,用100焦耳的激光照射到0.1cm3的生物體上,在幾μm的時(shí)間內(nèi)可升溫至200℃。然而,溫度下降的速度卻很慢,溫度的急升和緩冷會(huì)引起基因的突變。通常情況下,基因約由1000個(gè)原子組成,原子受高熱會(huì)改變其位置,變成異構(gòu)分子。
  1.2 光效應(yīng)
  是指激光照射生物體所引起的刺激、抑制以及分解等作用,激光對(duì)人體的光效應(yīng)與激光波長、照射時(shí)間、照射劑量等有關(guān)。
  1.2.l光敏作用
  是指激光對(duì)生物體的刺激或抑制作用。He-Ne激光的波長為0.6328μm,mw級(jí)的He一Ne激光照在人體上幾乎沒有溫升的感覺,然而,卻能刺激酶的活性,增強(qiáng)血液中的吞噬細(xì)胞、紅血球和血色素的含量。
     l.2.2光致?lián)p傷
  高度單色性的激光會(huì)使分子里的化學(xué)鍵受激發(fā)而引起分子分解。例如核糖酸吸收0.25~0.26.μm的紫外光會(huì)引起細(xì)胞死亡。
  1.2.3 壓力效應(yīng)
  光照射在物體上,把光的動(dòng)量傳遞給物體即形成光壓,光壓與功率密度成正比。激光的壓力來自兩個(gè)方面,一是輻射壓力,當(dāng)功率密度為:108 W/cm 2時(shí),輻射壓力可達(dá)3400 Pa,二是功率密度超過人體損傷的閾值時(shí),組織蒸發(fā)、氣化產(chǎn)生的沖擊壓力。輻射壓力和沖擊壓力構(gòu)成了總壓力。
  l.2.4電磁場效應(yīng)
  正常機(jī)體細(xì)胞和組織有一定的游離電荷儲(chǔ)備,存在一特殊的生物場。激光作為一種很強(qiáng)的電磁波,其照射人體組織時(shí),其電磁場會(huì)對(duì)人體組織的生物場產(chǎn)生干擾,影響其生理狀態(tài)。
  激光光波的電磁場主要影響機(jī)體的原子和分子狀態(tài),進(jìn)而影響生物電位,生物電位對(duì)神經(jīng)脈沖傳遞有重要作用,所以,激光輻照會(huì)引起神經(jīng)脈沖傳遞受刺激、抑制或破壞。
  2 激光焊接引起的危害
  激光焊接時(shí),工作人員處于強(qiáng)激光的附近,如防護(hù)不好,可能會(huì)對(duì)眼睛、皮膚以及神經(jīng)系統(tǒng)引起危害。
  2.1激光對(duì)眼睛的危害
  人對(duì)物體的視覺形成過程是:物體發(fā)出的可見光刺激視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞,然后經(jīng)視神經(jīng)傳給大腦。
     我國規(guī)定的眼睛直視激光束的最大允許照射量見表1。
  2.2 激光對(duì)神經(jīng)的影響
  激光對(duì)神經(jīng)的影響系通過電磁效應(yīng)而產(chǎn)生。激光可通過皮膚對(duì)神經(jīng)末梢起作用,國外許多從事相關(guān)研究的專家通過對(duì)家兔、豚鼠的研究證實(shí)了這一點(diǎn)。
  2.3 激光對(duì)皮膚的損傷
  當(dāng)視網(wǎng)膜受到光強(qiáng)很大的激光照射時(shí),輕則使視神經(jīng)發(fā)痛,重則使視網(wǎng)膜損壞。
  人的眼睛作為一個(gè)生物聚焦系統(tǒng),聚焦后作用在視網(wǎng)膜上的功率密度較進(jìn)入角膜前可提高2~5×105倍。顯然,高度平行的激光對(duì)人眼可能引起的損傷必須高度重視。
  激光對(duì)眼睛的損傷與激光波長、功率或能量、脈寬、環(huán)境等有關(guān)。
  功率越大,波長越短,損傷越嚴(yán)重;夜間或在暗室時(shí),瞳孔大,進(jìn)入眼睛的能量大,危害大。
  激光對(duì)皮膚的損害主要是燒傷。研究表明,深色皮膚較淺色皮膚的吸收率高;皮膚對(duì)CO2激光的吸收率高:吸收的能量主要沉積在皮膚淺層。   3 激光輻射時(shí)危害的控制
  為了確保激光焊接時(shí)的安全與防護(hù),對(duì)激光危害必須嚴(yán)加控制,控制方法主要是工程控制、個(gè)人防護(hù)以及安全管理等。
  3.1 工程控制
  工程控制是指對(duì)激光器或激光加工系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上所采取的安全措施,主要包括:
  (1) 防護(hù)罩:用以防止工作人員接受超過最大允許照射量。
  (2) 安全連鎖:是指與防護(hù)罩相連的、在移開防護(hù)罩時(shí)可避免輻射的自動(dòng)裝置。
  (3) 鑰匙開關(guān):這是一個(gè)廣義概念,泛指取下鑰匙時(shí),激光器轉(zhuǎn)。
  (4) 安全光路:對(duì)輻照可能引起燃燒或次級(jí)輻射的光路予以封閉。
  (5) 光束終止:為了使激光束不超越受控的加工作業(yè)區(qū),可使用光束終止器或衰減器。
  3.2 個(gè)人防護(hù)
  個(gè)人防護(hù)主要是指:
  (1) 配戴激光防護(hù)眼鏡:激光防護(hù)眼鏡的濾光片選擇性地衰減特定的激光波長,并盡可能多地透過非防護(hù)的可見輻射。激光防護(hù)眼鏡可分為普通眼鏡型、邊框不透光的防側(cè)光型以及邊框部分透光的半防側(cè)光型。
  (2) 配戴激光防護(hù)面罩:主要用于紫外激光源,激光防護(hù)面罩不僅可以保護(hù)眼睛,尚可保護(hù)面部皮膚。
  (3) 激光防護(hù)手套:高功率、高能量的激光無論直射或散射均會(huì)造成損害,因而,佩戴激光防護(hù)手套也是必要的。
  (4) 穿戴激光防護(hù)服:對(duì)工作人員皮膚可能受到最大允許照射量的崗位,應(yīng)提供防護(hù)服,防護(hù)服應(yīng)耐火、耐熱。
  3.3 安全管理
  安全管理主要包括設(shè)置專門機(jī)構(gòu)或人員,明確職責(zé)、權(quán)利:包括安全培訓(xùn)以及醫(yī)學(xué)監(jiān)督等。

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