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激光加工作为21世纪最前沿的技术之一,激光安全我们应重视什么?

来源:焊接切割联盟

关键词:激光技术 使用安全 注意事项

2017-08-11

激光是指受激辐射光放大的产物,它具有单色、准直、相干及高能量密度等特性。正是由于激光这些优越的特性,人们才将激光广泛应用于人类生活中的方方面面,比如,打印、焊接、切割、通讯、存储等,可以说激光为人类的生产生活带来了质的飞跃。然而,与此同时,激光也给人类带来了很多安全的问题。
以工业加工制造中的焊接、切割应用为例,激光器功率大,生产加工环境复杂,激光生产的系统没有经过严格的激光安全评估,操作人员缺乏基本的激光安全的培训。这一系列的因素结合在一起可能会给企业或员工带来严重的损失,比如人员受伤、激光器的损坏、工厂设施的破坏等。

TÜV莱茵就此话题,采访了从事激光行业10年的刘喜强,他对激光在工业制造加工领域里的风险了如指掌,将会通过七个维度与加工制造企业一同探讨如何提升激光安全。

首先,让我们来了解,目前激光应用存在哪些问题?

1.激光器件或产品没有经过严格的安全评估和认证,存在光束危害以及电气、机械、火灾、有毒有害物质释放等非光束危害

随着激光应用技术的快速发展,许多传统的制造行业引入了激光技术,为产品、为企业带来了技术革新和新的动力,但是很多企业并没有做好激光产品安全认证的准备,对于激光的危害、激光安全的等级、评价的标准以及各国市场对于激光安全的要求规范比较陌生。

主要表现在以下几个方面:
*研发设计,生产加工人员没有激光工作的经验;
*企业规范中没有建立健全激光安全要求;
*人员和设施的激光安全防护不到位。

参考TÜV 莱茵2015-2016年度所做的激光产品认证数据分析,我们可以通过企业对于激光安全知识的调研和认证初期产品激光安全设计缺陷两个方面来了解这一问题的严重性。

 图1 TÜV 莱茵2015-2016年度激光安全知识调研结果(参与企业214家)


如果我们不清楚激光的危害和安全等级要求,不清楚产品目标市场的激光安全规范,就很难在产品设计之初将所有激光安全的要素考虑进来,生产出完全符合安全规范的产品。

在我们所有服务过的客户当中,其产品激光安全设计在认证之初的缺陷统计如下:

 

图2  TÜV 莱茵2015-2016年度认证初期产品激光安全设计缺陷统计


除此之外,由于激光安全是产品安全的一部分评估,以及部分地区和国家还没有专门针对激光安全设立强制性认证要求,这也让部分企业放松了警惕,甚至忽略了激光安全的重要性。比如,欧盟接受CE自我声明,即客户可以直接宣称产品符合欧盟的协调标准的要求,中国大陆还没有将激光安全作为强制性的认证要求;有相当一部分客户在产品出口到欧洲时,没有严格地做产品的安全测试,只做了自我声明,为企业埋下了很大的安全隐患。

2.激光器的最终应用系统缺乏系统的激光安全评估

激光器在客户端的应用往往需要结合激光防护屏、光纤、机器人、排风等附属设备构成复杂的激光加工生产系统。这些激光加工生产系统的系统性安全评估往往被企业所忽视。

相比于单一激光设备的安全要求来说,激光加工生产系统的安全评估要复杂得多:不仅要求激光光源的设计符合激光安全规范要求,而且要求系统各部分结合工作时防范所有可能产生的危害;不仅要考虑激光光束相关的危害,而且也要考虑电气危害、机械危害、化学危害、电离辐射危害、有毒有害物质的危害等。

以下是根据ISO 11553-1 <<激光加工设备—通用安全要求>>列举的典型的非光束危害:


以下是根据ISO 11553-1 《激光加工设备—通用安全要求》列举的加工材料或加工方式引起的有毒害物质:

同时,系统级的危害评估往往需要进行现场综合评估,不能简单地被激光光源的检测和认证所代替。在我们所做的调查当中,以汽车白车身加工制造领域为例,目前仍有约45%的激光生产系统没有经过全面的安全评估。

3.激光从业人员对激光危害以及防范措施缺乏全面认识

在我们所做的汽车工业激光生产系统评估中,往往会听到操作人员担心的问:“激光是核辐射吗?”,“激光会不会影响我们的生育” 之类让人啼笑皆非的问题。一方面反映了大家对激光的畏惧心理,另一方面反映了企业对员工没有做好最基本的激光安全知识培训。在激光生产系统完成后,企业应该为员工安排一系列培训,让员工了解并熟悉以下内容:
*激光生产系统的给各种危害及防范措施,如选择合适的激光护目镜;
*激光警示标识的含义;
*急停,远程控制开关,互锁开关等关键安全器件;
*大功率激光器的管理和操作授权;
*正常作业流程,故障排除程序等。

只有当所有员工都正确认识了激光,正确操作激光生产系统,注意防范激光生产系统所引起的各种危害,才能保证人员、设施和环境的安全。

4.激光生产加工企业没有建立激光安全负责人制度,缺乏系统性的激光安全管理

激光安全负责人是指企业指定的具有充足激光安全知识,能够为企业评估和管控激光危害的人员。激光安全负责人需要参与到所有可能发生激光危害的活动中,统筹管理企业内部的激光安全事项。企业需要将激光安全负责人引入到管理体系和组织架构中,赋予激光安全负责人充分的职权,形成企业内部重视激光安全的制度。

这一制度在欧美等激光生产企业很成熟,但可惜的是在国内,相当多的国内外企业都没有建立激光安全负责人制度。如果没有专门知识的人统筹管理,就不能有效地管控激光危害,并采取防范措施,也不能系统地组织人员培训,更不能从质上提高激光产品安全设计。

激光安全问题不容小视,我们要系统性地重视激光安全,不仅要正确认识激光的各种危害,花大力气设计符合安全规范的激光产品或系统,还要尽快在企业内部建立激光安全负责人制度,完善人员培训和作业规范。只有当我们真正做到了这些,我们的企业和人员才能在保证安全的前提下持续健康的发展。