Laserhitsauksen työturvallisuus

Transkriptio

1

2 Laserhitsauksen työturvallisuus Satelliittiseminaari Joonas Pekkarinen, TkT LUT Laser Turku

3 Lasertyöstön riskit Lasersäde, silmät ja kudokset Korkeajännitteiset piirit Työstössä vapautuvat aineet: Hitsaus-/leikkaushuurut Kaasut (muovien työstö) Säteilyhaitat (UV) Tulipalo

4 Lasereiden luokitus Luokka Määritelmä 1 Turvalliset laserit < 0,2 mj 1 ns pulssissa tai <0,7mJ 1 s:n pulsissa 2 Silmän suojaus räpäytys refleksillä < 1mW CW laser 3A 3B Suojaus räpäytys refleksillä ja säteen koolla < 5mW 25W/m 2 (esim 16 mm halkaisija 5mW:n teho) Heijastumaa voi katsoa <2,4 mj 1 ns:n pulssissa tai < 0,5 CW näkyvää valoa 4 Kaikki suurteholaserit Vaarallista katsoa suoraan tai heijastumaa Voi aiheuttaa tulipalon Standardi turvallisuus varokeinot on huomioitava

5

6 Suorat laser vaarat: Silmät UV- laserit nm Excimer laserit Valo on vahingollista linssille

7 Suorat laser vaarat: Silmät Näkyvä ja IR-A valo nm Nd:YAG, kuitu, kiekko, diodi Melkein kaikki modernit suurteho työstölaserit kuuluva tähän ryhmään Valo on vahingollista silmän pohjalle

8 Suorat laser vaarat: Silmät IR-B ja IR-C >1400 nm aallonpituus CO 2 - Laser Valo vahingollista sarveiskalvolle

9 Suorat laser vaarat: Kudos vammat Suora kontakti laser valoon on vaarallista ihokudokselle Tehosta ja aallonpituudesta riippuen tuloksena yleisesti palovamma Fokusoitu säde aiheuttaa tyypillisesti 3 asteen palovamman Polttaa kudoksen ja hermot Heijastumat eivät tyypillisesti aiheuta vaaraa Lähde Oregon State University CO W 25 mm/s

10 Suorat laser vaarat: Valosäteily Hitsaus prosessista voi syntyä voimakasta valosäteilyä Tämä loiste voi aiheuttaa iho tai silmä vaurioita Hybridihitsauksessa vastaava suojautuminen hitsauksen UVvaloa vastaan kuin kaarihitsauksessa

11 Välilliset laser vaarat: Kemikaalit ja höyryt Varsinkin avaimenreikä laser hitsauksessa laser höyrystää hitsattavaa materiaalia jolloin syntyy huuruja ja höyryjä Seosaineet esim. Cr tai Co Nanopartikkelien syntyminen mahdollista Höyryjen poisto hitsaustilasta erityisen tärkeää Pinnoitus hitsauksessa huurujen lisäksi mahdollinen pinnoite jauheen aiheuttama riski Jauhe pienirakeista ja helposti hengitysteihin kulkeutuvaa Hengityssuojaus! Muovien hitsaus Myrkyllisiä muoviyhdisteitä/palokaasuja voi muodostua

12 Välilliset laser vaarat: Sähkö Laser resonaattoreissa käytetään korkeaa jännitettä säteen synnyttämiseen Tämä luo mahdollisen vaaran sähkö turmille esim. DC viritteinen CO V Laseri on pääsääntöisesti vesijäähdytteisiä joten jäähdytys kanavien vuodot voi aiheuttaa vaarratilanteen Iso osa onnettomuuksista Tyypillisin turma sattuu huollon yhteydessä

13 Toissijaiset vaarat: Tulipalo 4. luokan laserien tehotiheydet suuria, joten pelkkä heijastuma voi aiheuttaa tulipalon Orgaaninen materiaali absorboi hyvin CO 2 laserin aallonpituutta, paperi Kuitu- / kiekkolaserin aallon pituus ei absorboidu aivan niin hyvin orgaaniseen materiaaliin Kuitenkin riittävästi, että tulipalo on mahdollista syttyä heijastuksesta Esim. titaanin höyry voi palaa räjähdyksenomaisesti Työaseman järjestys ja siisteys tärkeää

14 Laitteisto vaara: Takaisin heijastuma Takaisin heijastumalla tarkoitetaan tilannetta jossa säde heijastuu työkappaleesta takaisin optiikkaan Laserin takaisin heijastuma on vaara laser laitteistolle, mm. Diodi laser Takaisin heijastunut säde voi vahingoittaa diodi nippua Kuitu laser Takaisin heijastunut säde voi vahingoittaa kuitua tai laserin sisäistä optiikkaa tai pumppaus diodeita Optiikka tai suoja laitteet voivat vahingoittua Takaisin heijastumilta voidaan suojautua hitsauksen etukäteisellä suunnittelulla Esim. käytetään 90 kulmaa, kun hitsataan materiaaleja joilla takaisin heijastuma on todennäköinen

15 Laitteisto vaara: Huurut ja epäpuhtaudet Hitsauksessa syntyvät huurut voivat vahingoittaa optiikkaa Huurut voivat kertyvät optiikkaan, jolloin optiikan absorboima teho voi kasvaa merkittävästä Optiikan hajoaminen Optiikan puhtaus ja puhdistus ensisijaisen tärkeää Optiikan edessä oleva poikittaisvirtaus pienentää riskiä, että epäpuhtaudet pääsevät optiikkaan Optiikan riittävä paineistus ehkäisee lian pääsyä Likainen linssi voi pahimmillaan räjähtää Esim. CO2 laserilla käytetään sinkki ZnSe linssejä jotka ovat karsinogeenisia

16 Laserilta suojautuminen Laser työalueet tullee olla ns. 1-luokan alueita Laser ei saa aiheuttaa ympäristölle enemmän vaaraa kuin 1-luokan laser aiheuttaisi Tämä tarkoittaa että asemat tulee rakentaa siten, että työaseman sisältä ei pääse ulos laser säteilyä enempää kuin 1-luokka sallii Laserin päällä ollessa ja henkilön työskennellessä työasemassa sama 1- luokan sääntö pätee Tämä voidaan toteuttaa henkilökohtaisilla suoja välineillä

17 Laser turvallisen seinän vaatimukset Normaali käytössä laser seinän tulee kestää s (>8 h) laser valoa Häiriötilanteessa säde ei saisi tulla turvaseinän läpi 100 s ( Burnthrough time ) (Passiivi seinä) IEC/EN Standardi 3mm paksu Zn-pinnoitettu teräslevy 100 s de-fokusoitus sädettä CW Nd:YAG

18 Mahdolliset häiriöt Puuttuva työkappale ja siitä aiheutuva heijastus Normaali työkappaleen heijastuma käytössä Ohjelmointi virhe ja suora säteen kohdistus turvaseinään

19 Turva seinä ratkaisut Aktiivinen turvaseinä, Reis Lasespy Mittaa laserin aallonpituutta kennorakenteen sisällä Mikäli seinään tulee reikä, laser menee hätä seis tilaan

20 Turva seinä ratkaisut - Siirrettävät ja modulaariset ratkaisut

21 Henkilökohtaiset suojavarusteet Suojalasit Tärkein yksittäinen suojavaruste kun työskennellään työasemassa säteen ollessa päällä Suojalasien tulee olla tehty kyseisen laserin aallonpituutta varten! OD Arvo (Optical Density) Logaritminen, 1 taso päästää läpi 10 %, 2 taso 1 % jne.

22 Henkilökohtaiset suojavarusteet Suoja vaatteet Ei yleisesti käytössä Voidaan suojata työntekijä kun hän on laserin työstöalueella Tarjoaa vartalolle 1 tason suojan

23 Valmiit työasemat CE merkittyjä Tarjoaa aseman ulkopuolelle 1. tason suojan

24 Yhteenveto Laser hitsauksessa on paljon samoja terveys riskejä kuin perinteisessä kaarihitsauksessa Säde turvallisuus tulee perinteisen kaarihitsauksen turvallisuuden lisäksi Markkinoilta löytyy paljon valmiita turvaratkaisuja ja laitteita Laser hitsaaminen on pääsääntöisesti erittäin turvallista kunhan työasema on rakennettu standardien vaatimalla tavalla

25 Kiitos! Kysyttävää? Joonas Pekkarinen, TkT Lemminkäisenkatu Turku