2.2.1 Требования к промышленным и технологическим лазерам и лту
Лазерная технологическая установка должна удовлетворять определенным требованиям. Целью этих требований является обеспечение максимальных технико-экономических показателей промышленной эксплуатации, а так же реализация технических преимуществ лазерной техники и технологии.
Лазерная технологическая установка, как правило, работает в составе другого промышленного оборудования, производящего изделия или материалы. Поэтому лазерная технологическая установка должна удовлетворять, с одной стороны, общим требованиям, предъявляемым к любому промышленному оборудованию, с другой стороны, специфическим требованиям, предъявляемым со стороны лазерного технологического процесса.
Из числа общепринятых требований следует отметить такое, как обеспечение экономической целесообразности. Т .е. применение лазерных технологических процессов должно давать экономический эффект. Однако в некоторых случаях можно пренебречь этими требованиями, если применение лазерной техники обеспечивает большой социальный, экологический или технологический эффект.
Высокие технико-экономические показатели ЛТУ обеспечиваются следующими путями:
- применение модульной конструкции ЛТУ
- максимальное использование серийно выпускаемых комплектующих узлов и изделий
- унификация и стандартизация ЛТУ и его составных частей
- использование недорогих и недефицитных материалов в конструкции ЛТУ
- высокий уровень конструкторской проработки ЛТУ с целью обеспечения минимального числа блоков, максимальной технологичности при изготовлении и оптимального сопряжения с другим оборудованием.
Требования к ЛТУ со стороны лазерных технологических процессов.
ЛТУ должна иметь такие параметры излучения, которые обеспечивают физическую возможность того или иного лазерного технологического процесса, его высокое качество и производительность. При этом требования предъявляются к следующим параметрам излучения: интенсивность излучения на поверхности q Вт/
, длительность воздействия излучения
bc,
диапазон средней мощности излучения
кВт, угловая расходимость, апертура
пучка мм,
длина транспортировки излучения в м,
допустимая нестабильность мощности.
Численные значения этих параметров
для некоторых технологических лазерных
операций приведены в табл.1.1. в кн.
B.C.Голубев,
Ф.В.Лебедев. Инженерные основы создания
технологических лазеров. М. "Высшая
школа", 1988. Анализируя эти сведения
можно сделать вывод, что диапазон
мощностей ЛТУ 0,5÷5 кВт обеспечивает в
основном потребности промышленного
применения ЛТУ. Однако , на ведущих
предприятиях существует точка зрения,
что уже в ближайшее время потребуются
ЛТУ значительной мощности до 25 кВт и
более.ЛТУ должна обеспечивать высокие технико-экономические показатели лазерного технологического процесса. Для этого ЛТУ должна иметь полный ресурс работы не менее
ч (при среднем проценте использования
лазерного излучения не менее 90%), должна
быть экономичной в использовании
электрической энергии, рабочих газов,
жидкостей, эксплуатационных материалов,
деталей, оснастки, ЛТУ должна быть
полностью автоматизированной. И в
конечном итоге должна быть более
производительной, чем традиционные
технологические установки.Группа требований, предъявляемые к помещению, к инженерным и энергетическим системам предприятия, где применяется ЛТУ. Должны быть обеспечены надлежащие мощность и стабильность параметров электроэнергии питающей электросети, должны быть в пределах нормального уровня вибрации, шума, электромагнитных наводок, температуры, влажности и запыленности воздуха.
при использовании ЛТУ должны быть обеспечены требования санитарно-гигиенической и экологической безопасности при эксплуатации ЛТУ. Эти требования изложены в документе "Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров".
Рассмотрим кратко основные положения этого документа.
Правила отмечают следующие опасные для человека факторы при работе на ЛТУ:
- лазерное излучение (прямое, отраженное, рассеянное)
- высокое напряжение источника питания
- световое излучение от импульсных ламп накачки и зоны взаимодействия лазерного излучения с объектом обработки
- шум и вибрация
- ионизирующее излучение
- электромагнитные поля ВЧ и СВЧ диапазона генераторов накачки
- инфракрасное излучение и тепловыделение от оборудования
- запыленность и загазованность продуктами взаимодействия лазерного излучения с обрабатываемыми материалами
- агрессивные и токсичные вещества в конструкции лазера.
Все эти факторы, за исключением первого, рассматриваются в соответствующих нормативных документах, которые распространяются на ЛТУ (например, ВН- ПТЭ и ПТБ электроустановок потребителей).
Поэтому более подробно остановимся на вопросах опасности лазерного излучения.
Правила устанавливают предельно допустимые уровни лазерного излучения ПДУ в виде допустимой энергетической экспозиции в Дж/ облучаемых тканей: роговицы, сетчатки газа и кожи. Эти уровни в диапазоне λ=0,2÷20мкм определяется с помощью таблиц или эмпирических формул, приведенных в правилах.
Все лазеры по степени опасности их излучения разделяют на 4 класса:
1 класс - прямое излучение не опасно для глаз и кожи
2 класс - излучение опасно при прямом и зеркально-отраженном попадании на глаза
3 класс - излучение опасно для глаз при прямом и зеркальном, а также диффузно (на расстоянии 10 см) отраженном попадании. излучение опасно для кожи при прямом и зеркально отраженном попадании ;
4 класс - выходное излучение опасно для кожи при диффузно отраженном попадании на расстоянии 10см от отражающей поверхности.
Для лазеров 2 и 4 классов определение уровней облучения должно проводиться периодически, не реже одного раза в год.
В зависимости от класса лазера правилами предусмотрены соответствующие меры безопасности при работе на ЛТУ.
К ним относятся применение защитных контуров, экранов, барьеров, блокировок и др. в конструкции лазерных ТУ. Применение индивидуальных средств защиты. Выполнение организационных мер безопасности.