Lasersvetsning: Princip, egenskaper och säkerhetsaspekter
Efter att du läst den här artikeln kommer du att lära dig om: - 1. Introduktion till lasersvetsning 2. Princip och mekanism för lasersvetsning 3. Ruby Laser Equipment and Setup 4. Funktion 5. Processparametrar 6. Svetsegenskaper 7. Svetsfogad design 8. Applikationer 9. Varianter 10. Automation 11. Säkerhetsaspekter.
Introduktion till lasersvetsning:
Laser (ljusförstärkning genom stimulerad strålningsutsläpp) är kanske det senaste tillskottet till den ständigt växande svetsprocessen. Laserstrålen är högriktad, stark, monokromatisk (med en våglängd) och koherent, dvs alla vågor är i fas. En sådan stråle kan vara inriktad på en mycket liten punkt som ger en mycket hög energitäthet som kan nå 10 9 W / mm 2 .
Således kan en laserstråle smälta eller indunsta vilket känt material som helst, såsom elektronstrålen. Det finns tre grundläggande typer av lasrar, dvs solid state-lasern, gaslasern och halvledarlasern. Lasertypen beror på laskällan.
Solid-state-lasrarna använder sig av kristaller såsom rubin, safir och några artificiellt dopade kristaller, såsom neodymdopade yttriumaluminium granat (Nd-YAG) stavar. Solid State Laser var den första framgångsrika lasern och det är lätt att förklara mekanismen för lasing med en sådan laser, till exempel en rubinlaser.
Princip och mekanism för lasersvetsning:
Funktionen hos en laser är att förstärka ljuset. Vanligt ljus kan inte användas som laserljus eftersom strålningsenergi från en vanlig ljuskälla är inkoherent och fördelad över ett brett spektralområde och monokromatiska enfärgskällor existerar inte. På grund av variationer våglängder av olika färger som utgör vanligt ljus är det inte möjligt att kollimera det till ett skarpt fokus utan att offra intensiteten.
För dess funktion beror därför lasern på strålningsemissionen som stimuleras eller induceras genom absorptionen av elektromagnetisk energi, eller partiklar av energi som kallas fotoner, genom atomer. När denna energi absorberas ökar elektronerna i atomen sin snurr och expanderar sina banor vilket gör att atomerna går in i det exciterade tillståndet.
Detta upphetsade tillstånd är kortlivat och atomen droppar omedelbart tillbaka till en mellanliggande nivå eller metastabilt tillstånd. Vid denna släppning förlorar atomen sin värmeenergi men behåller sin foton energi. Snart faller atomen spontant och slumpmässigt tillbaka till marktillståndet, vilket frigör fotonenergin eller kvantenergin, i form av ljus som avbildas i fig 14.17. Denna automatisk släpper tillbaka till den ursprungliga energinivån, utan att stimuleras att göra det, kallas spontan utsläpp.
Så länge en atom ligger i ett upphetsat tillstånd kan det induceras eller stimuleras att avge en foton av en infallsvåg av yttre foton vars energi är exakt lika med den hos foton som frigörs av atomen vid spontan emission. Detta är vad som kallas inducerad eller stimulerad strålningsutsläpp.
Som ett resultat förstärks incidensvågen av den våg som emitteras av den exciterade atomen. För att producera en laserstråle är det viktigt att den utsända viken är exakt i fas med vågan som orsakar den. På detta sätt kan lasrar omvandla elektrisk ljus, termisk eller kemisk energi till monokromatisk, koherent strålning i de ultravioletta, synliga eller infraröda områdena i det elektromagnetiska spektrumet.
Bland de solid state lasrar som används för industriella ändamål är lassmaterialet ganska ofta rubin. Ruby är aluminiumoxid, i vilken ca 0-05% är kromatomer. Kromatomerna ger inte bara aktiva joner för laserverkan utan ger rubinen dess karakteristiska röda färg. Kromjoner avger rött ljus när det stimuleras av grönt ljus. För att laserverkan ska äga rum måste den stimulerade utsläppsprocessen ske oftare än den motsatta processen med fotonabsorption. Enligt kvantteori beror sannolikheten för dessa två processer endast på den relativa populationen av den energinivå som är inblandad enligt Boltzmanns förhållande.
N 2 / N 1 = exp E 1 - E 2 / kT ....... (14, 3)
var,
N 1 = Antal atomer vid lägre energinivå E 1,
N 2 = Antal atomer vid högre energinivå E 2,
T = Absolut temperatur,
k = Boltzmanns konstant.
Laserutsläpp erhålls när den övre nivån befolks på bekostnad av den nedre. En sådan situation kallas populationsinversion och metoden för att uppnå detta kallas PUMPNING. Solid-state lasrar pumpas optiskt med ett blixtrör.
Mängder atomer, molekyler eller joner i det aktiva mediet absorberar energi när de pumpas, vilket de håller för en mycket kort men slumpmässig livstid, när deras livstid löper ut ger de upp sin energi i form av en foton varje och återgår till deras tidigare tillstånd tills pumpas igen. De frigjorda fotonen reser i alla riktningar i förhållande till laserens optiska axel.
Om en foton kolliderar med en annan energiserad atom, etc., får den att släppa foton i förtid och de två fotonen kommer att färdas i fas till nästa kollision. Fotoner som inte rör sig parallellt med laserens optiska axel förloras snabbt från systemet.
De som rör sig parallellt med axeln har sin väglängd avsevärt utsträckt med den optiska återkopplingen som tillhandahålls av speglarna innan de lämnar laserkaviteten genom den partiellt sändande spegeln. Denna åtgärd hjälper till att få en starkt kollimerad sammanhängande ljusstråle av den önskade effektnivån.
Strålkraft och läge:
Effektdensiteten över en laserutmatningsbalks diameter är inte likformig och är beroende av det laseraktiva mediet, dess inre dimensioner, optisk återkopplingsdesign och det använda exciteringssystemet. Den tvärgående tvärsnittsprofilen för en laserstråle, som visar sin effektfördelning, kallas det transversella elektromagnetiska läget (TEM). Många olika TEM kan utformas för och varje typ är klassad av ett nummer.
Generellt är ju ju högre antalet desto svårare är det att fokusera laserstrålen till en fin punkt för att uppnå en hög effektdensitet, vilket är mycket viktigt när lasersvetsning. Lasrar med TEM 00, TEM 10, TEM 11, TEM 11 och TEM 20 och kombinationer av dessa lägen används ofta. Fig. 14.17 (A) visar de grundläggande formerna för strålkraftprofilerna för dessa lägen. Vissa lasrar producerar flera olika lägen och dessa brukar kallas multi-mode operation.
Ruby Laser Utrustning och installation av lasersvetsning:
Ruby-laser utrustning består i grunden av ett laserhuvud och en strömförsörjning. Fig. 14.18 visar en schematisk bild av en sådan laser. Den består av en rubinstång av ca 5-15 mm i diameter och en längd av ca 100 till 200 mm. Rubinstångens diameter och längd bestämmer kraften för laserutsläpp.
Dess ändar är polerade till optiska lägenheter och sedan försilvrade för att erhålla en 100% reflekterande yta i ena änden och 90-98% som reflekterar på den andra änden som ger laserstråleutgången. Avståndet mellan de två reflekterande ändarna ger resonanshåligheten vid frekvenser för vilka avståndet är ett integrerat antal halva våglängder.
De reflekterande ytorna framställs av någon av de två typerna av beläggningar. En typ av beläggning tillverkas genom att deponera ett tunt lager av metall, såsom aluminium, silver eller guld. En sådan metallbeläggning kan dock brinna med användning och därigenom förlora sin reflekterande kvalitet.
En reflekterande beläggning med högre prestanda kan framställas genom att belägga ändarna av löstagningsmaterial med flera icke-ledande filmer som producerar dielektrisk spegel. Den dielektriska spegeln beror på störningen mellan ljusvågorna som reflekteras av flerskiktiga filmer, som huvudsakligen består av sulfider och fluorider.
Den polerade rubinstaven placeras i mitten av laserhuvudet och är innesluten i ett transparent glasrör. Kall kvävgas cirkuleras över rubinstångens yta och strömmar ut genom en returväg utanför glasröret. Mellan glasröret och blixtröret är ett evakuerat dubbelväggigt glasrör för att ge en vakuumsköld.
Det dubbelväggiga vakuumröret innehåller flytande kväve som ger en tillförsel av kall gas som förtjänas av en isolerad slang till laserhuvudet. Vakuumröret förhindrar värmeflödet från blixtröret till rubinstången, men ljusöverföringen påverkas inte mycket.
Ett yttre skal inom ett dubbelt elliptiskt reflekterande cylindriskt hölje är anordnat att innesluta hela aggregatet för att ge den maximala mängden ljus till rubinstången som visas i fig 14.19. En undertryckare finns för att förhindra bågning mellan Xenon-blixtlampan och det yttre skalet. Blixtlampan är mest effektiv när den är varm. Därför, för att hålla den varm och samtidigt förhindra bågning på grund av fuktighet cirkuleras varm luft kontinuerligt över blixtlampan.
Lasersvetsaggregatets strömförsörjningssystem består av effektenheten för blixtröret, den magnetventilerade luckan och en belysnings transformator på en bänk och laserhuvudet. Blixtröret aktiveras med 18 KV-matning. Blixtrörkretsen innehåller justerbara spolar för att variera utlösningstiden, vilket i sin tur varierar längden på ljuspulsen som avfyras av blixtröret.
För pumpning av en rubinlaser används vanligtvis Xenon flash-rör som består av en glödlampa tillverkad av optiskt transparent kvarts som omsluter två volframelektroder. När lampan är avstängd är trycket inuti glödlampan 10 atmosfär. Ström för Xenon-lampan levereras av en DC-källa med en nollspänning på minst 70 volt och en dragande volt-ampere-egenskap.
Xenon-blixtlamporna kan användas kontinuerligt i hundratals timmar med en hastighet på tusentals blinkningar per sekund. En intensiv enda flashkälla kan ha en uteffekt upp till tiotals miljoner topp ljusstyrka, och en kort ljuskälla kan ha en flash-varaktighet på så kort som 1μ.sec (en mikrosekund). Genom att arbeta på detta sätt blir lampan en effektiv anordning för att omvandla elektrisk energi till ljusenergi vilket är processen för pumpning av lasern.
Eftersom laserljuset är praktiskt taget monokromatiskt, väsentligen kollimerat och sammanhängande, är det lätt att fokusera det med de vanliga optiska enheterna som prismor och linser. Strålen är dock också fokuserad av halide linser och ett spegelsystem.
Lasrar klassificeras som laserskrivare med låg effekt (10 KW).
Användning av lasersvetsning:
Rubinlasern pumpas av ett Xenon eller ett Krypton-flashrör. När blixtröret lyser upp stången drivs de flesta kromatomerna till ett spännande tillstånd. Laserverkan sker i rubinstaven när väl över hälften av kromatomerna har pumpats till den höga energinivån eller det metastabila tillståndet som orsakar inversion av befolkningen. Laseraverkan börjar om en exciterad atom spontant avger en foton längs rubinstångens axel.
Denna foton kommer att stimulera en annan upphetsad atom att avge en andra (eller inducerad) foton. Denna process fortsätter kumulativt eftersom fotonen reflekteras från stångändarna och spårar resonanshålan upprepade gånger och bildar en vågfront. Som ett resultat av dessa multipla reflektioner från båda ändarna av rubinstången är strålkraften uppbyggd till en enorm nivå.
Om ljusintensiteten från blixtröret överskrider en viss kritisk nivå, sker lasningsverkan och en stark stråle fotoner med en våglängd på 6943A utsänds på några få tusenedelar av en sekund. Utgångsljusstrålen är högriktad, stark, monokromatisk och sammanhängande.
Energitätheten hos en ljusstråle vid linsens lokus ges av ekvationen:
ρ = E / V ......... .. (144)
var,
p = energitäthet,
E = stråleenergi,
V = fokusvolym.
Fokusvolymen för en laserstråle är väldigt liten. Därför kan energitätheten hos en sådan stråle vid fokuset vara mycket högt upp till 10 7 W / cm 2 . Varaktigheten av en laserpuls är kort, som är i storleksordningen 10-9 sekunder.
Vid lasersvetsning är det viktigt att pulser har maximal längd och minsta avstånd, det vill säga en högpulsrepetitionsfrekvens (PRF). Rubinlaser har dock låg effektivitet och en stor del av pumpenergin omvandlas till värme. Det gör att rubinstången blir mycket het och därför kan blixtröret inte fungera korrekt vid höga PRF.
Detta kräver att så mycket av värmen som alstras av optisk pumpning är möjligt, till exempel för en solid state-laser med en genomsnittlig uteffekt på 400 W, måste kylsystemet ta bort cirka 15 KW av spillvärme. Således begränsas PRF och effektutbyte av lasrar av sina kylsystem. Effektiviteten av rubinlaser är mycket låg; ca 0-1%. Trots detta faktum används rubinlaser ofta som svetsverktyg.
Med befintliga svetslasrar kan PRF ligga mellan 1 och 100 per minut. Området penetrerat av en enda laserpuls är en bråkdel av en mm. Det är därför som sådana lasrar används mer populärt för att endast göra spotanslutningar.
På grund av sin låga PRF och låg effekt, kan lasrarna ännu inte vie med EBW-processen, som kan göra mycket smala och djupa penetrationssvetsar i tungmetaller. Laserstrålesvetsning jämfört med elektronstrålesvetsning är emellertid mer mångsidig eftersom det kan svetsa metaller i luften, i gasskärmen och även i vakuum. Dessutom kan en laserstråle svetsa genom transparenta material eftersom de inte hindrar passagen av laserljus.
Mycket av ljuset från en laser passerar genom rubinstångens sidor och blir inte en del av laserstrålen. Trots den resulterande extremt låga effektiviteten är dessa energiförluster godtagbara, eftersom den fokuserade ljuspunkten från en laser är miljoner gånger intensivare än ljuset från blixtlampan som initierar lasingåtgärder och är infact många gånger intensivare än ljuset av den våglängden emitterad från ett ekvivalent område av solens yta.
Laserljuset som emitteras av rubinstången formas på lämpligt sätt och riktas till arbetet med ett optiskt system som består av ett prisma, en lins och en tillbehörslins. Flera tillbehörslinser kan inkluderas om det behövs i det optiska systemet för att fokusera strålen till en punkt mellan 0-25 och 0-05 mm i diameter. Energitätheten vid den fokuserade punkten är så hög att vilket känt material som helst kan smältas, förångas eller svetsas med en sådan fokuserad laserstråle.
En laserstråle reflekteras eller avböjs delvis av släta metallytor medan en elektronstråle inte är. När betydande del av en laserstråle reflekteras kan det hämma energiöverföring till arbetsstycket. När energitätheten hos en fokuserad laserstråle överstiger 10 KW / mm 2 sker dock en markant förändring i andelen energi som absorberas av ytan som visas i fig 14.20.
När denna tröskelvärde överskrids sker en förbättrad energiöverföring och laserstrålen orsakar penetration av nyckelhål. Denna förbättring av energiöverföringen är associerad med utvecklingen av plasma över arbetsytan. Även om detta är en fördel vid det inledande skedet, blir genereringen av överdriven plasma över svetspolen i slutändan ett hinder för strålen.
För att producera släta välformade pärlor är det viktigt att skydda svetspumpen med viss inert gas och helium har funnits som den bästa.
Svetsning med en laserstråle är inte praktiskt möjligt under en effektnivå på 1, 5 kw; medan över denna nivå är maximal penetreringsförmåga ca 2 mm / kw.
Processparametrar för lasersvetsning:
Val av processparametrar är baserad på tre faktorer, viz .:
(i) Antal kondensatorer och motsvarande spänning för att erhålla önskad energinivå, baserat på förhållandet,
E = 1 / 2CV2 ......... .. (14-5)
var,
C = kapacitans
V = spänning
(iii) Korrekt val av optik för att styra storlek och form av strålpunkten,
(iii) Val av strålpunkten antingen på eller över arbetsstyckets yta.
Antalet kondensatorer som används för att erhålla den önskade energinivån är en kritisk övervägning. Ökning av antalet kondensatorer i kretsen resulterar i en längre pulscykeltid med följdminskning av pulsstrålens effekt.
För att få en full penetreringsljudsvetsning utan underskärning är det önskvärt att:
(i) Laserstråleffekten bör vara tillräcklig för att smälta metallen men inte tillräckligt hög för att förånga den vid den valda svetshastigheten,
(ii) Pulscykeltiden är tillräckligt lång för att värmen ska ledas genom materialets tjocklek.
En annan faktor är placeringen av strålens fokuspunkt i förhållande till arbetsstyckets yta. Maximal penetration sker när strålen fokuseras något under ytan. Penetration är mindre när strålen fokuseras på ytan eller djupt inuti arbetsstycket. Penningdjupet ökar med ökad strålkraft.
Svetsegenskaper för lasersvetsning:
Lasersvetsning har använts för att producera liknande och olika metallfogar med stål, koppar, nickel, rostfritt stål, aluminiumlegeringar, legeringar av järn-nickelbas, titan och eldfasta metaller och legeringar.
På grund av mycket låg specifik energitillförsel till arbetet minimeras den värmebestämda zonen och den termiska skada på materialet intill svetsen. Roten porositet har observerats i vissa skeppsbyggande stål och detta anses vara på grund av den otillfredsställande hastigheten på strålkraftförhållandet.
Rot porositet i dubbelpass svetsar är förknippad med gasutveckling och otillräcklig tid för borttagningen. Tillräcklig duktilitet har visats, vid sida böjtest, i de flesta svetsarna i dessa stål. Autogena djupträngningslasersvetsar uppvisar mekaniska egenskaper som jämförs positivt med konventionell bågsvetsning med användning av fyllnadsmetall.
Svetsmetallrening sker under vissa förhållanden under svetsning av stål på grund av företrädesvis absorption av strålen genom icke-metalliska införlivningar i metallen vilket resulterar i deras förångning och avlägsnande. Observationen av fusionszonrening under lasersvetsning av flera olika järnbaserade legeringar indikerar att detta kan vara en unik egenskap hos djup penetrerings, autogen lasersvetsning.
Metallografisk besiktning av stålsvetsar visade också en minskning av innehållsinnehåll som anses vara ansvarig för ökningen av charpyhylla energi och relativt grov kornstorlek och därmed hög övergångstemperatur.
Av de allmänt använda strukturella legeringarna har aluminiumlegeringar visat sig vara den svåraste för lasersvetsning på grund av deras höga initialreflektivitet och porositetsbildning liknande den vid bågsvetsning.
Studier i svetsning av korrosionsbeständiga stål och titanlegeringar har visat att högkvalitativa fogar kan tillverkas på ark 0-1 till 2 mm tjockt. Svetsarna är vakuumtäta och har 90% av förälderns styrka. Svetshastigheten som används för sådana svetsar är 17-25 cm / min.
Svets gemensam design för lasersvetsning:
Gemensamma konstruktioner och passform som används vid lasersvetsning är i allmänhet likartade de som används för elektronstrålesvetsning. Emellertid visas också några av de gemensamma konstruktionerna som används för lasersvetsning av plåt i fig 14.21. Ett gemensamt mellanrum som överstiger 3% av materialtjockleken kan normalt resultera i underfyllning. Liknande resultat erhålls om överdriven energi används för svetsning, vilket resulterar i genombrott. Underfyllning åtgärdas genom tillsats av fyllnadsmetall under antingen primärsvetspasset eller ett kosmetiskt andra pass. Fyllnadsmetall tillsätts ibland för att modifiera svetsmetallkemin. I ett sådant fall kan ett fyrkantigt spår med ett smalt gap eller ett spårspår utnyttjas för att åstadkomma den önskade tillsatsen av fyllmedel.
I allmänhet gäller också det väl etablerade förfarandet för svetsförberedande för lasersvetsning. Nedre eller platta svetsningsläget är att föredra, även om svetsning som är svetsbar, som horisontell, vertikal uppåtgående och överliggande svetsar kan göras under förhållanden långt inom nyckelhålsvetsningsläget.
Användning av lasersvetsning:
Bland de stora fördelarna med lasersvetsning är genereringen av intensiv värme som påverkar ett extremt litet område, vilket innebär att kraven på energiinmatning för svetsning är låga. På grund av denna egenskap hos processen kan den användas för att svetsa olika metaller med mycket varierande fysikaliska egenskaper. Även metaller med relativt hög elektrisk resistans och komponenter av väsentligt olika storlekar och massor kan svetsas.
Normalt används ingen fyllnadsmetall i lasersvetsning. Därför kan någon komponent i ett visst läge svetsas, förutsatt att laserstrålen kan fokuseras vid den punkten. Svetsar med hög precision kan göras även i en metalltjocklek på en bråkdel av en mm. På grund av mycket höga värden och kylning i lasersvetsning är korntillväxten begränsad såväl som spänningsavlastande och rätning av svetsningen elimineras.
En av de applikationer som är speciellt lämpade för dagens lasrar är tillverkningen av mikroanslutningar. Därför är lasersvetsning särskilt lämpad för radioteknik och elektronik för svetsning av fina ledningar till filmer på mikrokretskort, solid state-kretsar och mikromoduler.
Laserstrålen kan svetsa de mest olika komponenterna av metall som används i mikroelektronik, till exempel kan guld och kisel, guld och germanium, nickel och tantal, koppar och aluminium svetsas med laserstrålesvetsning.
Svetsning av nickeldiameter med 0, 5 mm diameter i parallellkonfiguration, punktsvetsning av 0, 125 mm tjocka nickelband, hermetisk tätning av elektroniska moduler och svetsning av titanrör med en tjocklek på 0, 25 mm till 0, 625 mm tjock titanskiva är några specifika applikationer som rapporterats om användningen av laserstrålesvetsning.
Varianter av laserstrålesvetsning:
Förutom de solida lasrarna som rubinlasern finns det även lasrar där löstagningsmaterialen är vätskor som lösningar av neodymoxid, vissa färgämnen etc. Oorganiska flytande lasrar är mycket nära kapaciteter och prestanda till pulserad solid state lasrar men överstiger dem när det gäller pulsutmatning eftersom deras lasselement är stora i volym.
Tredje och den mest effektiva klassen av lasrar är den där lösningsmaterialen är singelkristaller av halvledare som gallium och indiumarsenid, tillåter kadmium, selen och svavel etc. Halvledarlasrar är små i vikt, behöver låg ingång energi och har en hög effektivitet på upp till 70%.
Fjärde och kanske den viktigaste klassen av lasrar är den som använder gaser och blandningar som väte, kväve, argon och koldioxid. Gaslasrar har det bredaste spektrumet av strålning och högsta effektutgång vid kontinuerlig våg (CW) -operation i kombination med ganska hög effektivitet på 15-25%.
Bland alla dessa varianter används CO 2 -gaslaser och ND: YAG-lasrar mest för industriella applikationer, eftersom de är kapabla till hållbar multikilowattoperation och är därför de som diskuteras i detalj här.
Automatisering i laserstrålesvetsning:
Det mänskliga ögat kan användas för att observera laserstrålen förutsatt att den ligger inom den synliga regionen (dvs. våglängden mellan 0, 3 och 0, 7 μm) av spektret. Dock är laserljuset som används för svetsning oftast osynligt för det mänskliga ögat, vilket framgår av figur 14.45, vilket ger riktlinjer för spektrumplacering av några av de mer populära laserstrålvåglängderna. Det är därför absolut nödvändigt att använda automatisering för effektiv och framgångsrik användning av laserstråle för svetsning, annars kan det leda till oacceptabel kvalitetstillverkning eller kan även leda till allvarliga olyckor.
När automatisering eller större effektivitet krävs krävs laserstrålpositionsdetektorer för att lokalisera och placera laserstrålen. För detta ändamål är positionsdetektorer tillgängliga för en eller två dimensionell detektion av laserstrålen. Ett förenklat diagram över ett laserjusteringssystem med en kvadrantdetektor visas i fig 14.46. Varje kvadrant av detektorn är en separat fotodiod som producerar en elektrisk utsignal som är proportionell mot den ljuskraft som den mottar.
Om den infallande laserstrålen centreras på detektorn mottar varje segment av kvadrantdetektorn samma mängd effekt. När laserstrålen inte är centrerad kommer en eller två kvadranter av detektorn att få mer ljuskraft. System har utformats som använder utsignalerna från kvadrantdetektorer för att ge laserstråleposition relativt detektorcentralen. Nya framsteg inom datorvisningssystem har gjort tvådimensionella diod array detektorsystem allmänt tillgängliga inom industrin. För endimensionell centreringsfodral kan fotodioder användas.
Genom att använda en lämplig positionsdetektor i kombination med ett automatiserat / robotsystem är det möjligt att uppnå önskad kvalitet vid svetsad fabrikation.
Säkerhetsaspekter av lasersvetsning:
De normala riskerna med laserstrålesvetsning inkluderar ögonskador, hudbrännskador, påverkan på andningsorganen, elektriska stötar, kemiska faror och faror vid hantering av kryogena kylmedel.
Laserstrålar genererar inte röntgenstrålar under normal drift, men de producerar högintensivt ljus som kan skada ögonsyn eller orsaka svåra brännskador. Om våglängden är mellan 0, 4 och 1, 4 μm, fokuserar det mänskliga ögonsystemet den infallande strålen med så mycket som 10 5 gånger på näthinnan. Denna våglängdsområde kallas den okulära fokusregionen eller retinalfareområdet.
Den synliga andelen av den okulära fokusregionen i vilken ögat detekterar färg varierar endast från ca 0, 4 till 0, 7 um. Våglängder i intervallet 0, 7 till 1, 4 μm detekteras inte av näthinnan, de är osynliga för ögonsystemet, även om de kan fokuseras av ögat.
Om strålens våglängd är i ögonfokusområdet uppträder ögonskador i retinala vävnader eftersom mycket liten energi absorberas av hornhinnan, linsen och vattenhaltiga vävnader. Våglängder utanför den fokuserbara regionen absorberas emellertid av ögonets yttre komponenter, vilket skadar speciellt hornhinnan.
Det är därför absolut nödvändigt att ha förkunskaper om laserstrålens våglängd och fig 14.45 ger den nödvändiga informationen.
Försiktighet måste vidtas med hjälp av lämpliga glasögon för det specifika lasersystemet. Vid längre infraröda våglängder, till exempel 10, 6 μm våglängd av CO2-laser, är även vanligt glas ogenomskinligt.
Det är en vanlig praxis att säkerställa att arbetsområden kring lasrar är målade med ljusa färger och är starkt upplysta.
Hud absorberar alla laservåglängder men mycket mer energi krävs för hudskador än för ögonskador och mer energi från kontinuerliga våglasrar krävs för skador än från pulserande lasrar. Om en laser avger strålning kontinuerligt under minst 0, 25 sekunder anses den vara en kontinuerlig våglaser. Excimer och CO 2 lasrar är speciella i sin förmåga att skada huden. Flamhämmande långärmade skjortor och handskar ger ett adekvat skydd mot huden i de flesta fall.
Även om laserstrålen inte böjs av de elektrostatiska eller elektromagnetiska fälten, reflekteras balken delvis eller avböjas av släta metallytor som kan påverka ögat eller huden, och laserbrännskador kan vara djupa och mycket långsamma att läka.
De flesta av lasersystemen involverar användning av högspännings-högströmsström, därför är risken för dödlig elektrisk chock någonsin närvarande. Infact, nästan alla allvarliga eller dödliga olyckor med lasrar har varit att göra med elförsörjningen. Sålunda, arbeta aldrig ensam när du direkt driver en högeffektslaser.
Giftiga eller fina metalldammar kan bildas vid djup penetration och provsvetsning på plast. Allvarlig plasmagenerering kan producera ozon, vilket förutsätter tillräcklig avsättning för ventilations- och avgassystem.
Sammanfattningsvis kan det sägas att lasern är lika säker som något annat högeffektverktyg och bör hanteras ordentligt. Det är användarens ansvar att lära sig att hantera det korrekt.
