教程之一-激光及激光加工设备的安全使用1

1、激光及激光加工设备的安全使用王瑞延 徐世璞 付百泉 编写10目录激光及激光加工设备的安全使用1第一章激光安全标准1第二章使用激光加工机的危险1一、激光辐照的危险1二、伴随危险2第三章激光产品的分类4三、可达发射极限（AEL）4四、激光产品分类5第四章安全和防护措施5一、禁止性措施61.严禁疲劳、酒后操作62.严禁直视激光束63.运行过程中严禁打开高频发生器机罩64.严禁敞开光路运行65.严禁佩戴金属物品操作66.严禁在无加工靶材时长时间输出激光束67.严禁在激光加工区堆放易燃物品6二、将激光设备所在位置划定为危险区6三、工作区保持通风、整洁、照明良好7四、穿戴防护镜和防护服7五、钥匙7六、导光

2、管7七、“两人同行制”8八、妥善处理损坏的光学器件8九、其他措施8十、急救8第五章安全标记8i本篇内容，关涉人身安全，务必全面理解并遵循。本应该在介绍了一些激光加工及设备的知识以后，再来介绍此部分内容，理解起来才能心领神会。但是，对于激光加工行业从业人员，安全问题实在太重要了，所以，无论如何，我们也要首先灌输安全方面的知识和观念。 第一章 激光安全标准在安全方面，激光加工设备应遵照下列标准，但不限于这些标准：1. GBT 1570611995机械安全 基本概念与设计通则 第1部分：基本术语、方法学2. GBT 1570621995机械安全 基本概念与设计通则 第2部分：技术原则与规范3. GB

3、T 522612002机械安全 机械电气设备 第1部分：通用技术条件4. GB7247.1-2001激光产品的安全 第1部分：设备分类、要求和用户指南（idt IEC 60825-1：1984 Safety of laser products - Part 1: Equipment classification, requirements and user's guide）5. GB18490-2001激光加工机械 安全要求(eqv ISO 11553:1996 Safety of machinery - Laser processing machines - Safety requi

4、rements)6. GB10320-1995激光设备和设施的电气安全（eqv IEC 820: Electrical safety of laser equipment and installations）7. GB1043589作业场所激光辐射卫生标准，卫生部1989年2月24日发布，1989年10月1日实施8. JB/T552491实验室激光安全规则，机械电子工业部1991年7月16日发布，1992年7月1日实施。第二章 使用激光加工机的危险一、 机械危险作为激光加工机作为机器之一种，自然具有一般机器的机械危险根据GBT 1570611995机械安全 基本概念与设计通则 第1部分：基本术

5、语、方法学，机械危险是指由于机器零件、工具、工件或飞溅的固体、流体物质的机械作用可能产生伤害的各种物理因素的总称。：r 挤压危险运动的横梁或工作台与固定的门、床身、底座等，可能产生挤压危险。r 冲击危险运动的横梁或工作台等可能产生冲击危险。r 刺伤或扎穿危险工作台上的支承条或支承顶针，可能刺伤或扎穿人体。二、 激光辐照的危险团结普瑞玛的激光加工设备采用大功率CO2激光器。整机属于4类激光产品，其中红光指示器属于2类激光产品。激光对人体的伤害主要是灼伤眼睛角膜和皮肤。激光辐照对于所有的生物系统引起损伤的机理，包括：热反应、热声瞬变和光化学相互作用的过程。引起损伤的程度与物理参数有关，最主要的是波

6、长、脉宽、聚焦尺寸、辐照度和辐照量。在超阈值照射中，主要的损伤机理与照射的持续时间有关。表 1 照射时间与损伤机理照射时间起主要作用的损伤机理纳秒和亚纳秒声瞬变效应100毫秒数秒热效应超过100秒光化学效应眼特别适合于接受和传导光辐照。紫外和远红外激光辐射致使角膜损伤，然而可见光与近红外晚上将被透射到视网膜上。表 2 过量光照的病理效应一览表CIE光谱范围眼睛皮肤备注紫外辐射C（180nm280nm）光致角膜炎红斑（阳光灼伤）、加速皮肤的老化过程紫外辐射B （280nm315nm）光致角膜炎色素沉着暗色、光敏感作用皮肤灼伤紫外辐射A（315nm400nm）光化学反应暗色、光敏感作用皮肤灼伤可见

7、光（400nm780nm）光化学和热效应所致的视网膜损伤暗色、光敏感作用皮肤灼伤红外辐射A（780nm1400nm）白内障、视网膜损伤皮肤灼伤红外辐射B（1.4m3.0m）白内障、水分蒸发角膜灼伤皮肤灼伤红外辐射C（3.0m1mm）角膜灼伤皮肤灼伤团结普瑞玛的机器的激光波长10.6m三、 伴随危险除了激光辐照产生的危险之外，激光加工设备还存在其它危险。1） 电气系统r 电击工业用激光器的供电电源为几千伏至几万伏高压。高电压可造成严重伤害，应特别注意电容器组贮有能量时的危险。激光器所用电压足以致命。进行任何维护前，应断开所有电源，确保释放电容器。如在接近高压部件开始工作前，没有断开所有电源，可能

8、导致严重的电击甚至死亡。在激光器的高压区域附近工作时，应始终遵守以下安全预防措施：a.不得单独或疲倦时在高压区域工作。b.身体出汗，不得在高压区域工作 (潮湿身体的电阻会大大下降) 。c.切勿在口袋中装金属物品；不要戴金属皮带扣。另外，应脱去所有首饰(手表、戒指、项链)。2） 保护和辅助气体r 可能引起缺氧激光加工时，为了保护镜片，常采用氮气作为保护。切割某些工件时，常采用氮气作为辅助气体。在闭塞的空间内，过量的氮气可能引起缺氧。r 可能导致火灾切割碳钢时，以氧气为辅助气体。过量的氧气可能导致火灾。r 熔融金属飞溅在高压辅助气体的强烈气流作用下，熔融金属物向四周飞溅。r 聚焦镜破裂聚焦镜在高压

9、氮气（10大气压以上）以及高功率激光束作用下，可能炸裂，并可能产生碎片并飞迸而出。r 高压管路爆裂高压管路爆裂后可能猛烈迸出，并同时引起其他物品迸出。3） 光学器件r 剧毒物质CO2 激光器所用的聚焦镜等光学器件，用化学气相沉积(CVO)法制造，多采用ZnSe，超过燃点时，产生有毒的Se蒸气，为剧毒物质。r 放射性物质为了提高透射率，在透镜上涂有放射性物质钍的化合物膜。透镜损坏时，应妥善处理，而不能按常规废物处理。4） 大气污染激光切割时的靶材气化物和反应产物，如一氧化碳、二氧化碳、金属蒸汽（或飞溅物）等，不仅可能造成大气污染，而且容易使工作区周围的可燃性物质（布料、油料等）燃烧而造成火灾。5

10、） 激光器工作气体中的CO成分Rofin激光器工作气体混有一定量的一氧化碳（CO），当更换气体时，这些CO会从谐振腔排放到大气中。必须保持激光器周围通风并确保气瓶密闭！6） 材料加工在充分了解工艺参数并有相应安全措施的条件下，机器可切割以下材料：ü 碳钢ü 不锈钢ü 木材ü 塑料如果切割其他材料，则务必了解该材料可能导致的危险，并采取相应的防范措施。r 某些材料会在加工过程中产生有毒气体r 切割木材、PVC板、有机玻璃等，可能产生明火r 某些材料会爆炸r 某些材料（如铝、镜面不锈钢）对激光的反射率很高，从而引起反射激光辐射7） 紫外线焊接过程中会产生等离

11、子云，这种物质会严重损害眼睛和皮肤，操作时应穿戴防护服，并与焊接工作区保持必要的距离。8） 高温物体激光加工物体，温度很高，不能马上徒手拿取，那样会造成灼伤。可以戴阻燃手套拿取，或者等充分冷却以后再拿取。第三章 激光产品的分类由于激光束的波长、能量及脉冲特性可能涉及的范围很广，所以使用时危害程度很悬殊。根据危害程度，激光产品分为1类、2类、3A类、3B类、4类共5类。其中1类危害程度最小，4类产品危害程度最大。团结普瑞玛的激光加工设备整机属于4类激光产品，其中红光指示器属于2类激光产品。红光指示器起辅助定位作用，虽然对人类皮肤没有伤害，但对眼睛有严重伤害，切记不要直视。四、 可达发射极限（AE

12、L）可达发射极限（Accessible Emission Limit，简写AEL），所定类别内允许的最大发射水平。团结普瑞玛使用的激光器的波长为10.6m。此波长激光的各类可达发射极限如下表。表 3 10.6m波长的激光可达发射极限1类2类3A类3B类4类发射持续时间t(秒)可达发射极限发射持续时间t(秒)可达发射极限发射持续时间t(秒)可达发射极限发射持续时间t(秒)可达发射极限发射持续时间t(秒)可达发射极限<10-91011W·m-2同1类<10-91011W·m-2<10-91.25×108W10-910-7100J·m-210

13、-910-7100J·m-210-90.251.25J超过3B类10-71035.6×103t0.25J·m-210-7105.6×103t0.25J·m-21033×104103W·m-2103×104103W·m-20.253×1040.5W五、 激光产品分类表 4 激光器的分类激光产品类别定义备注1类在合理可预见的工作条件下是安全的。2类发射波长为400nm700nm可见光的激光器，通常可由包括眨眼发射在内的回避反应提供眼睛保护。3A类用裸眼观察是安全的。对发射波长为400nm700nm的

14、激光，由包括眨眼灾难的回避反应提供保护。对于其他波长对裸眼的危害不大于1类激光器。用光学装置（如：双目镜、望远镜、显微镜）直接进行3A类的光束内视观察可能是危险的。3B类直接光束内视是危险的。观察漫反射一般是安全的。观察此类可见激光漫反射的安全条件是：光屏到角膜的最短距离为13cm，最长观察时间为10秒。4类能产生危险的漫反射。可能引起皮肤灼伤、火灾。使用这类激光产品应特别小心。第四章 安全和防护措施团结普瑞玛的激光设备为大功率的CO2激光加工机，属于4类激光产品，使用、操作、维修这类机器，必须确保落实以下安全措施（但不限于此）。一、 禁止性措施1. 严禁疲劳、酒后操作激光设备的使用，存在较大

15、风险，如果麻痹大意，极可能招致伤害。因此，严禁疲劳、酒后操作激光设备。2. 严禁直视激光束激光是不可见光。CO2激光器波长为10.6m，位于光谱上的红外线范围。开机后，激光束发射，沿光路传播。由于不可见，很容易被忽视。此时绝对不要直视光路！红光指示器是2类激光产品，对眼睛可造成伤害。切记不要直视！3. 运行过程中严禁打开高频发生器机罩Rofin 激光器是射频（Rf）激励方式，在激光器运行过程中，严禁打开高频发生器机罩。4. 严禁敞开光路运行光路敞开，导致激光束暴露在外，易引起人体物品与激光束的意外接触；同时光学器件暴露在大气中，造成污染。故禁止敞开光路运行激光器。维修过后，也应及时将光路封闭好

16、。5. 严禁佩戴金属物品操作维修或调整激光器时严禁配戴戒指、手镯、手表等饰物。这些物品含有金属，极易引起触电。6. 严禁在无加工靶材时长时间输出激光束加工结束后，应及时关闭激光束。否则，激光束直接照射到主机上，会引起设备和人身事故。7. 严禁在激光加工区堆放易燃物品严禁在激光设备附近堆放诸如纸张、油布、油品等易燃物品。采用氧气作为切割辅助气体时，材料表面不得有油污。否则，极易酿成火灾。8. 严禁在机器工作时进入危险区 根据GBT 1570611995机械安全 基本概念与设计通则 第1部分：基本术语、方法学，危险区是指使人面临损伤或危害健康风险的机械内部和(或)周围的某一区域。激光切割机的危险区

17、是整个工作台，如果是敞开式工作台，则向外延伸500mm。加工区 根据GB/T18490-2001 激光加工机械 安全要求，加工区是激光光束与工件物料相互作用的区域。是主要危险区。在此区域内，运动的横梁可能对人体产生冲击；运动的横梁与固定的床身、门、底座，可能挤压人体；锯齿状的支承条或针状的支承顶针可能刺伤、扎穿人体；高功率密度的激光，可能对人体造成致命危害。二、 将激光设备所在位置划定为危险区在调试或维修激光设备时，应将设备所在区域安圈定为危险区，用伸缩隔离带将该区域围起来，且保证危险区外泄漏的激光在1类可达发射极限以下。在危险区的出入口处设立警告牌，内容包括：Ø 不可见激光辐射&#

18、216; 4类激光产品Ø 激光加工机功率Ø 禁止外人进入Ø 注意保护眼睛激光工作时，严禁任何人员接近危险区。三、 工作区保持通风、整洁、照明良好激光工作区应保证良好的通风，以利于散发有害气体（如由于管路爆裂或气瓶泄漏而溢出的CO）。保证加工过程中的有害气体和物质及激光工作气体充分排放到室外。气瓶均应安放稳固、整齐。在激光安全管理区域内，应保证良好的照明。四、 穿戴防护镜和防护服如果可能，激光加工机的操作者或在激光使用期间接近激光的人员，应佩戴合适的防护镜（应有边罩），并穿着防护服（见GB7247）。佩防护镜的目的在于防止切割过程产生的金属飞溅物、因镜片炸裂飞迸而出

19、的碎片、因高压管路爆裂迸出而伤害眼睛。五、 钥匙离开时，应取下设备控制电源的开关钥匙，激光器钥匙，应一并取走，以防止其他人员误用。六、 导光管主机入光口的高度与人的身高接近(SLCF-X15×30的入光口高度为1.706m)，从激光器出光口发出的激光束在进入主机之间的距离(正常工作时是1.5m)，足以容许人员通过，我们称此区域为第一激光束暴露区（Z轴/切割头下方，称为第二激光束暴露区）。在此区域可能发生激光束直接照射人的头部的恶性事件。激光器出光口与主机入光口之间必须用导光管连接，且保证坚固。如果不能连接，则千万要设置可靠的隔离装置，确保任何人员无法靠近/进入激光器出光口与主机入光口之间的区域。图 1 第一激光束暴露区七、 “两人同行制”激光器和光导系统的维修调整，是极度危险的工作。为了防止发生意外，或者发生意外以后及时施救，应实行“两人同行制”