Лазерный мир

А.М. Дожделев, А.Ю. Лаврентьев // Международный журнал гуманитарных и естественных наук, 2021

Рассмотрен вопрос техники безопасности при проведении работ на лазерном оборудовании. Приведены ключевые опасные факторы, возникающие при лазерной резке. Перечислены материалы, которые нельзя подвергать такому виду обработки с указанием причин и перечислением выделяемых опасных веществ. Помимо стандартных процедур по периодической проверке оборудования приведены дополнительные мероприятия, целью которых является предупреждение нештатных ситуаций.

Оборудование для лазерной резки характеризуется повышенной степенью опасности. Существует классификация опасности лазерного оборудования [1]:

I — лазерные системы крайне малой мощности, не представляющие опасности даже при долговременном воздействии (к ним могут относиться как лазерные указки, так и оборудование, имеющее надежную защиту от выхода луча за пределы корпуса);

II — маломощные лазерные системы, способные причинить повреждение человеческому глазу при длительном и непосредственном воздействии (видимые лазеры мощностью до 1 милливатта);

IIa — к данному классу относятся лазерные системы, в которых попадание лазерного луча в глаза исключено конструкцией оборудования;

IIIa — лазерное оборудование мощностью до 5 милливатт с видимым излучением, не представляющим опасности для незащищенных глаз только при кратковременном воздействии

IIIb — лазерное оборудование мощностью свыше 5 милливатт и представляющее опасность для незащищённых глаз при прямом воздействии даже на незначительном промежутке времени;

IV — лазерные устройства, представляющие серьезную опасность как для глаз, так и для кожи человека.

Последний класс лазерного оборудования может представлять опасность и с точки зрения воздействия отраженного лазерного луча на легковоспламеняющиеся материалы. Именно поэтому помещение для подобного оборудования должно соответствовать его классу. Установки IV класса монтируются в отдельном цеху и управляются дистанционно.

Любое лазерное оборудование должно размещается в предварительно подготовленном помещении согласно классу лазерной системы и по установленным правилам техники безопасности [2, 3]. Важно отметить, что стены и потолки в таких помещениях должны быть матовыми для предотвращения отражения лазерного луча в случае нештатной ситуации. Если в помещении работает оборудование третьего и более высокого класса, то двери должны быть закрыты изнутри, а снаружи должны быть размещены специальные знаки («Осторожно, лазер» и «Посторонним вход воспрещен»).

Кроме общих требований к технике безопасности, которые изложены, в том числе, в инструкции к лазерному станку, хочется отдельно рассмотреть вопрос грамотного выбора обрабатываемых материалов. Зачастую лазерной резке поддаются различные металлы (углеродистая и легированная сталь, цветные металлы), пластик, стекло, оргстекло, бумага и картон, сухое дерево, в том числе фанера, ДСП и ДВП и т.д. Ряд материалов может быть подвергнут лазерной резке, однако при этом возможны трудности: ПЭТ пластик (оплавление края), войлок (крайне неприятный запах), керамическая плитка (требуется большая мощность и длительное время реза), полистирол (оплавляется край).

Помимо проблем с качеством реза существует еще и риск для рабочих, связанный с выделением вредных веществ в процессе работы лазерного станка. К примеру, при резке дерева помимо прочих вредных компонентов выделяется уксусная кислота, которая негативно сказывается на состоянии оборудования. Наличие эффективной вытяжки при этом обязательно, однако в ряде случаев даже она может не справляться. К таким случаем следует отнести резку и гравировку ПВХ происходит ощутимое оплавление и пожелтение кромки реза, материал ощутимо хуже режется, чем его аналоги, которые можно обрабатывать таким способом. При резке ПВХ материала, о чем зачастую предупреждает производитель лазерного оборудования, выделяется диоксин, который имеет кумулятивное действие и даже способен влиять на геном человека, а также хлороводород, взаимодействующий с влагой с образованием соляной кислоты.

К материалам, непригодным для лазерной резки из-за выделения опасных газов или пыли при их обработке, относятся и следующие: кожа и кожзаменители с содержанием хрома, политетрафторэтилен (ПТФЭ/тефлон), карбон, эпоксидные смолы, а также материалы, содержащие оксид бериллия, фтор, хлор, бром, йод, астат, фенольную смолу. Особенно токсичными при лазерной резке являются материалы, содержащие в своем составе марганец, никель, кобальт, медь и свинец. Важно также не подвергать лазерной резке материалы с высокой отражающей способностью.

Как было сказано выше, даже при резке рекомендованных для лазера материалов выделяется довольно большое количество веществ, оседающих на элементах станка. В связи с этим требуется периодическая очистка направляющих, рабочего стола, системы зеркал и линз оборудования, юстировка станка, проверка давления потока рабочего газа, системы водяного охлаждения и т.п. К примеру, наличие смоляных загрязнений на ламелях рабочего станка при прохождении по ним лазерного луча может стать причиной кратковременного воспламенения. Подобное может привести как к наличию копоти или прочих повреждений на обрабатываемом материале, а в особо тяжких случаях может стать причиной пожара.

Стоит отметить, что оборудование следует защитить от скачков напряжения в сети при помощи установки дополнительного стабилизатора напряжения соответствующей мощности. Отсутствие стабилизатора в случае скачка напряжения может привести к выходу из строя компонентов оборудования, к примеру, к поломке воздушного компрессора. Такая поломка в свою очередь может повлечь за собой возгорание не удалённых из зоны реза продуктов. Также выход из строя по аналогичным причинам системы охлаждения станка может привести к выходу из строя лазерной трубки (в случае со станком для лазерной резки неметаллов).

Своевременная очистка вентиляции от продуктов сгорания также важна, т.к. загрязнения приводят к потере производительности вытяжки, а также к риску её возгорания. Как уже неоднократно было сказано выше, рисков возгорания при работе лазерного станка довольно много, поэтому рабочее место должно быть оснащено углекислотным огнетушителем (порошковый огнетушитель использовать не рекомендуется, т.к. он может повредить детали станка). К сожалению, на рынке практически не представлено автоматических систем пожаротушения, интегрированных в лазерное оборудование. Зачастую это связано со сложностью идентификации факта пожара или нештатной ситуации на ранних этапах возгорания, т.к. при резке выделяется большое количества дыма, а также имеет место большое количество малых возгораний обрабатываемого материала. Перспективной альтернативой углекислотным огнетушителям при тушении возгораний на дорогостоящем оборудовании может стать сухая вода, которая эффективно устранит пожар и не повредит ния, своевременный и регулярный ин-оборудованию [4]. структаж по технике безопасности, про-

На производстве, где задействовано в верка оборудования и знаний персонала -том числе и лазерное оборудование, руко- вот далеко неполный перечень необходи-водство должно обращать основное вни- мых мероприятий, призванных обезопа-мание на безопасность рабочего персона- сить людей от опасных факторов произ-ла. Оснащение рабочего места средствами водственной среды. индивидуальной защиты и пожаротуше-

Библиографический список

1. Классификации лазеров. — [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.artem-tools.ru/articles/klassifikatsii-lazerov_84119/.

2. ГОСТ 12.1.040-83 ССБТ. Библиографическая ссылка. Лазерная безопасность. Общие положения, 1984. 8 с.

3. СанПиН 5804-91. Библиографическая ссылка. Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров, 1991. 95 с.

4. Сухая вода. Все, что вы хотели бы знать. — [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.3mrussia.ru/3M/ru_RU/novec-ru/resources/hot-topics/sukhaya-voda-novec-1230/.

SAFETY AND MAINTENANCE OF LASER CUTTING MACHINES

A.M. Dozhdelev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor A.Yu. Lavrentiev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Tver State Technical University (Russia, Tver)

Abstract. The issue of safety precautions when working on laser equipment is considered. The key hazards associated with laser cutting are given. Materials that cannot be subjected to this type of treatment are listed, indicating the reasons and listing the hazardous substances emitted. In addition to the standard procedures for the periodic inspection of equipment, additional measures are given, the purpose of which is to prevent abnormal situations. Keywords: laser cutting, safety engineering, production.

Полное содержание статьи: https://cyberleninka.ru/article/n/tehnika-bezopasnosti-i-tehnicheskoe-obsluzhivanie-stankov-dlya-lazernoy-rezki/pdf