了解激光切割机的副作用:综合指南

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发布日期: 3 月 8, 2024

I.简介

作为一种非接触式热加工技术,激光切割技术一直是工业制造中不可或缺的工具。

它利用高功率密度的激光束熔化、蒸发、烧蚀或点燃材料,并采用高速气流吹走熔融物质,实现工件切割。

然而,任何技术都有其局限性和缺点。激光切割机可能会对人体产生不良影响。

此外,最重要的是要深入研究激光切割机的副作用和安全使用问题,确保工业生产的安全性和有效性。

II.激光切割基础知识

什么是激光切割?

定义 和基本原则

激光切割是一种用高功率密度激光束照射工件的工艺,可使材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点。

同时,在光束的高速流动辅助下,熔融材料被吹走,从而切割工件。

这项技术几乎可以切割任何材料,包括二维和三维薄金属。

激光切割的基本工作原理涉及激光束与工件之间的相互作用,包括动力场、热化学反应、流动动力学和空气动力学变化等要素。

B简史

激光切割机的历史可以追溯到 1964 年,当时电气工程师库马尔-帕特尔(Kumar Patel)在新泽西的贝尔实验室首次发明了使用二氧化碳混合物的气体激光切割工艺。

此后,激光切割技术在中国迅速发展起来。

1976 年,CO2 由中国科学院长春光学与力学研究所和长春第一汽车制造厂轿车分厂等单位联合研制的激光切割机成功切割 "红旗 "汽车覆盖件。

此外,光纤激光器已成为切割应用的主流,整个市场的平均装机功率也在逐年增加。

类型

激光器的主要类型有 CO2纤维、掺钕钇钕石榴石(Nd: YAG)。CO2 因其效率高、寿命长,特别是在高速切割方面,被广泛应用于工业领域。

Nd: YAG 因其出色的光束质量和更高的切割效率而被高端用户所青睐。

每种激光器都有自己的特点和应用范围,因此用户应根据实际应用需求和材料特性来确定可以使用哪种类型的激光器。

激光切割机

激光切割的应用

受益于激光切割的行业

汽车制造业: 激光切割机已广泛应用于汽车制造业。它主要用于汽车车门、排气管等部件的加工。这些零件在加工过程中会留下一些不需要的边缘或毛刺,传统的手工或传统加工难以保证精度和效率。激光切割可以处理更小、更窄的材料区域,明显减少热量和材料浪费,提高汽车部件的精度和效率。

航空航天工业: 这项技术被应用于飞机机身、机翼和其他关键部件的生产,确保了材料的高精度加工,降低了机械应力的影响。

电子和半导体工业: 激光切割技术还可应用于电子和半导体的精密加工。激光切割可以实现高精度和小公差制造,满足这些行业对高精密产品的需求。

医疗器械和设备行业激光切割:激光切割主要用于医疗器械和设备行业的高精度切割和制造。这包括但不限于手术器械、牙科设备、医疗设备等。

装饰行业: 激光切割机用于切割复杂的图案和图形,如汽车内饰板等,以满足快速定制和个性化产品开发的要求。

激光切割机加工的常见材料

激光切割机可以切割不同种类的材料,包括金属、塑料、木材等。

此外,它还可以切割非金属材料。例如,连续激光切割技术主要适用于切割非金属材料。

激光切割技术的优势在于加工对象广、变形小、精度高、节能和自动化。

与其他切割方法相比,激光切割的切割精度和准确度更高,热影响区更小,材料变形更小,可减少材料浪费和污染,降低维护成本,提高操作安全性。

III.健康和安全副作用

物理危害

眼睛损伤

激光切割

在激光切割机的加工过程中,由于激光的高浓度和单色性,可能会对眼睛造成直接伤害。

长时间盯着切割头观察火花可能会导致眼睛刺痛。

更重要的是,激光可通过聚焦在视网膜上形成图像,从而大大提高视网膜上的能量强度,造成眼睛角膜或视网膜损伤。

尤其是红外线激光。由于人体的保护性眩光厌恶反应,即 "眨眼反射",可能会对眼睛造成直接伤害。

皮肤损伤

如果激光照射皮肤时能量(功率)过大,可能会造成皮肤损伤。

这种损伤可以通过组织修复进行修复,虽然功能可能会下降,但不会影响整体功能和结构。

但是,如果皮肤长时间暴露在激光下,可能会造成灼伤和疤痕。激光会通过光化学灼伤或热灼伤伤害皮肤。

根据波长的不同,光束可以穿透表皮和真皮,造成不同程度的伤害。例如,紫外线激光可导致灼伤、皮肤癌和加速皮肤老化。

呼吸系统风险

激光切割机在使用过程中可能会对呼吸道造成损伤,特别是在加工特殊金属材料时,高温和气体的结合会产生大量粉尘。

大多数烟雾都含有大量化学成分。意外吸入会对呼吸系统造成损害。

长期吸入这些粉尘和气体不仅会引起呼吸系统粘膜刺激和炎症,还会导致肺组织纤维化。

这就是焊工尘肺病,通常伴有锰中毒、氟中毒和金属烟雾热。

长期暴露在空气污染中可能会增加呼吸系统感染、哮喘、支气管炎和肺癌的风险,尤其是孩子和老人,他们更容易受到伤害。

听觉副作用

一个不可否认的问题是,机器在工作过程中会产生大量噪音。

噪音不仅会影响听力,还会对工作环境造成不良影响。研究表明,长期暴露在高噪音环境中会对人的听力和健康造成深刻影响。

一般来说,噪音一旦超过 85-90 分贝,就会对耳蜗造成损害。当音量增大到 100 分贝时,长期暴露在噪音环境中将导致不可逆转的听力损失。

IV.环境和机械影响

激光切割机

空气质量问题

施工过程中会产生大量灰尘和烟雾 激光切割工艺.这些粉尘可能含有重金属和有机化合物等有毒物质。

如果不能有效控制粉尘的排放,就会污染周围的空气和水源。此外,激光切割产生的烟雾和有害气体以空气的形式在车间内流动,如果不加以有效控制,会威胁工人的健康。

材料浪费与效率

在激光切割过程中,材料浪费是一个不可否认的问题。在传统切割中,由于切割间隙大、距离长,会浪费大量材料。

不过,激光切割技术可以通过优化零件排列和使用 Fabricaide 等工具有效减少材料浪费。

能源消耗

激光切割机的主要耗能部件有机床主机、水冷却器、除尘装置等。

V.操作危险

设备故障

打开后无法返回原点。切割的圆不圆。面板显示屏上出现 "超出极限数据错误"。激光管的高压顶水管泄漏并点燃。

预防性维护

预防性维护是防止设备故障的重要方法,包括定期检查、维护、修理和帮助设备正常运行。

实施预防性维护需要精心策划和安排,包括安排维护计划、定期检查设备以及维护和修理设备。

此外,最重要的是记录设备检查和维护报告,以便跟踪和管理设备的运行状态。

安全检查

除了预防性维护之外,定期的安全检查也必不可少。这包括检查激光切割机的电力系统和液压系统,确保所有连接稳定可靠,没有松动或损坏的部件。

同时,应采取足够的预防措施来检查设备,如防止切割火花飞溅的挡板等。

火灾风险

虽然 激光切割机的用途 虽然它是一种低风险激光器,但也可能因灰尘和碎屑引起火灾。

一旦发生火灾,应采取以下措施:如果火势较小,可用灭火器将火扑灭。

开始灭火前,应切断电源。如果火势较大,应通过最近的警报器寻求帮助,迅速转移到最近的出口,并沿途通知和协助其他人撤离。

不乘坐电梯,关闭通往着火区域和周围的门,控制火势和烟雾,但不锁门。

操作员失误与培训

操作人员的不当操作可能会引发事故。因此,定期的技术更新和培训课程很有必要,可以帮助工人更好地适应工作环境,有效防范安全风险。

激光切割机

VI.减轻副作用

安全设备和规程

安全设备是重中之重,包括激光防护镜、防护眼罩、防护服等,它们能有效保护你的眼睛、皮肤和手免受激光辐射和飞溅物质的伤害。

此外,还应遵守特定的安全程序,例如禁止在切割区吸烟,尤其是在氧气瓶附近。

此外,还应使用许多灭火器和其他安全设备。还必须选择信誉良好的供应商的机器,确保其符合 FDA 的规定。

培训和认识

提供持续的安全教育资源至关重要。这可能包括但不限于理论培训、安全操作程序、操作技术和预防措施、安全和维护知识以及护眼措施。

技术进步

激光切割技术在过去几年中取得了明显的进步,尤其是超高功率光纤激光切割技术的发展,可以快速实现厚板的高质量切割,并利用空气作为辅助气体进行切割。

同时,平面激光切割机的使用还带来了减少浪费和提高剩余材料利用率的积极副作用。

此外,激光切割应用于无血切口、微创手术,既能降低手术风险,又能提高手术效率。

随着技术的快速发展,激光切割机将逐渐向自动化和智能化方向发展。

VII.结论

虽然 激光切割机 虽然在提高生产效率方面起到了很大作用,但不可否认的是,它会对人体造成潜在的伤害。

因此,强化安全意识,采取有效的保护措施,不断进行技术创新,具有举足轻重的意义。

通过这些努力,我们可以减少激光切割对人体的影响,促进激光切割技术的健康发展。

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