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    自動變光焊接面罩及對焊工的意義

    2011-08-26 14:19:19 我要評論(0) 字號:T | T
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    自動變光焊接面罩及對焊工的意義,電弧焊輻射的危害已被焊接作業者所廣泛認識,然而每年仍有大量關于電光性眼炎病例的報道,涉及到電焊輻射危害的防護經常被忽視。自焊接面罩出現100多年來,電弧造成的眼傷害依然是焊工所遭受的最大的危害因素;僅僅在美國,包括醫療、賠償和


    3M 中國有限公司 歐澤兵

        【摘要】自動變光焊接面罩相比于傳統黑玻璃焊接面罩,具有諸多的優勢,特別是在對焊接質量的提高、降低焊接成本、降低焊工培訓成本及降低焊工職業危害方面。響應時間、變光穩定性和可靠性、濾光屏的光學性能、功耗,以及佩戴舒適度等是選擇自動變光焊接面罩時需要重點考慮的因素。自動變光焊接面罩對焊接質量的改進、焊接效率的提高及焊工的職業保護具有積極的意義。
        【關鍵詞】自動變光;焊接面罩;電弧焊接 ;質量;效率;職業危害;防護

        電弧焊輻射的危害已被焊接作業者所廣泛認識,然而每年仍有大量關于電光性眼炎病例的報道,涉及到電焊輻射危害的防護經常被忽視。自焊接面罩出現100多年來,電弧造成的眼傷害依然是焊工所遭受的最大的危害因素;僅僅在美國,包括醫療、賠償和誤工等在內,平均每年因眼傷害所需的支出超過3億美元。造成電光性眼炎的原因包括沒有使用焊接面罩、或使用不合格的焊接面罩、或者使用方法不正確,還有一個原因就是使用傳統黑玻璃焊接防護面罩。
        焊接弧光引發的焊工電光性眼炎被列為是塵肺病之外的第二大職業病。孫艷翎等對長期接觸電弧光的調查表明在使用“性能尚好的傳統電焊防護面罩”的情況下,接觸組晶狀體混濁檢出率隨工齡延長呈明顯漸進性增高。在使用傳統黑玻璃焊接面罩的條件下,造成焊工傷害的原因有:一、引弧過程,某些焊工通常采用裸眼引弧以避免焊點的偏差,雖然有生理性眨眼反射保護,但起弧的瞬間弧光的直接作用不可能完全避免;二、存在多人同時進行焊接作業的環境中,電焊弧光的交叉輻射;三、電弧輻射的反射及散射作用,對焊接作業者的影響。
        在起弧瞬間,輻射強度達到極大值,在焊接過程中焊條與母材經常發生著接觸和電氣短路,電弧也不斷發生且瞬間熄滅。藥皮焊條每秒鐘要發生10~15次瞬間短路,即弧光輻射會有10~15次達到極大值,在每兩次起弧的間隔中存在短暫沒有弧光的狀態。
        基于提高焊接質量及效率,降低培訓成本和焊接成本,以及保護焊工免受焊接弧光的傷害,裝備自動變光濾光屏的焊接面罩應運而生;自動變光濾光屏(圖1)通常包括控制電路、弧光探測器、外保護片、紫外及紅外線濾光片、光閥(液晶和偏振片組件)、內保護片及其他結構件。當焊接瞬間產生電弧時,自動變光濾光屏可以自動將遮光號從較低值(亮態遮光號,通常為3)轉換成較高值(暗態遮光號),以保護作業者;未焊接時呈亮態遮光號狀態,便于焊工觀察焊接部位作好焊前準備;在焊接停止時,濾光片由暗態遮光號轉回到亮態遮光號,焊工可以清晰地觀察焊接效果,并準備下一次的焊接作業。

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    圖1  自動變光濾光片的結構

        置于外保護片內側的紫外及紅外線濾光片,無論在焊帽的控制電路是否正常工作,都具有永久的紅外及紫外輻射防護功能,相當于遮光號為12或13的濾光片防護紅外線及紫外線輻射的能力。在評價自動變光濾光片的性能時,有效視野、響應時間、靈敏度、延遲設置、亮態遮光號、暗態遮光號、功耗、電路抗干擾能力,以及濾光屏的光學性能等參數都必須予以重視,此外維護的便利性也是重要因素之一。
        響應時間是自動變光焊接面罩的一個重要參數,指自動變光濾光屏亮態時,從弧光探測器接受弧光信號到變為光閥完全達到預定暗態時所需要的時間,響應時間是越短越好。因為響應時間關系到焊工引弧時受到的強可見光瞬間照射傷害的程度,響應時間越短,光閥從亮態變暗的速度就越快,焊工遭所受傷害的可能性就越小。在從亮態到暗態的轉變過程中,液晶材料的性能及控制電路的響應時間會直接影響變光屏的響應時間。廠家提供的數據顯示Speedglas的變光屏響應時間達到了0.1毫秒。

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    圖2 弧光探測器的性能


        弧光探測傳感器是變光屏由亮態遮光號到暗態遮光號轉變的觸發器件,其響應特性(圖2)及可靠性會直接影響焊接濾光屏的工作穩定性和靈敏度,特別是在小到1安培甚至更小穩定焊接電流的情形及受到其他作業者電弧焊接干擾的環境中。具備由暗態遮光號到亮態遮光號的延遲設置的自動變光焊接面罩,可減少熾熱熔池的強余光對焊工眼睛的影響。
        按EN379標準要求,自動變光焊接濾光屏需要標注出亮態遮光號、暗態遮光號、生產廠商及濾光屏的光學性能,光學性能按光學等級、散光特性、透光性能和可視角度依次排列,最后應注明相應的標準編號。如Shade 3/5,8/9-13,3M,1/1/1/2/379;對于濾光屏的光學性能,數字1表示最好,2表示較好,3表示合格。光學性能好的濾光屏更適合焊工長時間使用?梢暯嵌葘ψ詣幼児夂附用嬲忠彩且豁椇苤匾膮,可視角度越大,焊工工作時可視焊件的范圍就越大,這樣就越有利于提高工作效率和質量。
        了解了自動變光濾光屏的工作原理,就不難理解自動變光焊接面罩對于焊工的意義。

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    自動變光焊接面罩及對焊工的意義

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