Laserhitsaus on eri maata. Teollisen mittaluokan laserlaitteesta pelkän lasersäteen hajaheijastuman osuminen verkkokalvoille voi aiheuttaa pysyviä näkövammoja kerrasta, siispä erinäiset suojatoimenpiteet ovat paikallaan ja huolellisuutta ja varovaisuutta ei voi kyllin korostaa. Teollisuuskäytössä laserit eivät myöskään toimi näkyvän valon aallonpituudella, eli niiden sädettä ei voi havaita paljaalla silmällä.

Laserturvallisuus standardeissa ja lainsäädännössä

Euroopan unionin direktiivi (EU 2006/25/EG) asettaa turvallisuuteen ja terveyteen liittyen vaatimuksia, sekä eri standardeilla asetetaan vaatimuksia suojavarusteille (esim. suojalasit ja vaatteet) ja työympäristölle (esim. laserprosessit ja suojaseinät). Kuvasta 2 löytyy oleellisimmat standardit EU-direktiivin alla.

Laserlaitteiden turvallisuusstandardina tunnetaan yllä mainittu SFS-EN 60825-1. Standardissa kuvataan laserlaitteistoille erilaisia turvallisuusluokkia riippuen laitteen ominaisuuksista.

Laserturvallisuus jaotellaan erilaisiin luokkiin riippuen laitteiston vaarallisuudesta. Luokat ovat

– Luokka 1: Laserin aiheuttama säteily ei tuota vaaraa pitkässäkään altistumisessa

– Luokka 1M: Lasersäteen halkaisija on suuri ja koko teho ei voi heijastua verkkokalvoille suoraan missään käyttötilanteessa

– Luokka 1C: Laite on turvallinen silmille, mutta pitkäkestoisempi altistuminen iholle voi johtaa vaurioihin

– Luokka 2: Laser toimii näkyvän valon aallonpituudella ja normaalissa tilanteessa silmän suojarefleksi estää vauriot

– Luokka 3R: Luokan laserit voivat ylittää suojaamattoman silmän altistuksen raja-arvot ja silmävaurioiden riski on mahdollinen, mutta ei kovin todennäköinen

– Luokka 3B: Luokan 3B lasersäde suoraan tai peiliheijastuman kautta voi aiheuttaa silmävaurion tai lievän ihovaurion. 3B-luokassa laserin käytölle on työturvallisuusvaatimuksia

– Luokka 4: Käytännössä kaikki teollisuuslaserit menevät luokkaan 4. Se sisältää käytännössä kaikki laitteet, joiden raja-arvot eivät mene alempiin luokkiin. Luokan 4 lasersäde voi polttaa iholle palovamman hetkessä ja on vaarallinen silmälle jopa hajaheijastuksesta, sekä voi sytyttää materiaaleja palamaan

Laserhitsauslaitteistot lukeutuvat käytännössä siis aina luokkaan 4.

Valtioneuvoston asetuksessa VN146/2010 asetetaan turvalliset altistumisrajat säteen intensiteetille, iholle 10 kW/m^2 ja silmälle 50 W/m^2. Käytännössä tämä tarkoittaa käsilaserien tapauksessa, että jopa hajaheijastuma lasersäteestä voi olla paljaalle silmälle vaarallinen yli sadan metrin päässä. Lasersäde toimii aallonpituudeltaan tyypillisesti infrapuna-alueella, joten säde läpäisee silmän verkkokalvon ja absorboituu silmäpohjaan tuhoten sieltä näköhermoja ja -soluja.

Miten lasersäteeltä suojaudutaan?

Tärkeimmät suojatoimet hitsaajan ja ympäröivän henkilöstön turvaksi ovat

– Hitsaajalle lasersäteen aallonpituuden estävät suojalasit ja metallinen maski

– Hitsaustyöhön sopiva suojavaatetus ja hanskat

– Aktiiviset tai passiiviset suojaseinät ja tarvittaessa katto hitsaustilaan

– Turvakytkin suojahuoneen oveen

Muita hyviä käytäntöjä ovat

– Riittävä ilmanvaihto / savunpoisto hitsaukseen

– Valvontakamera, jolla ulkopuoliset näkevät mitä suojahuoneessa tapahtuu

– Merkkivalo suojahuoneen ulkopuolella, joka näyttää milloin säde on aktiivinen

– Hätäseis-kytkimet

– Varoitusmerkit (ks. Kuva 3)

Lasersuojalasit luokitellaan sekä niiden suodattaman aallonpituuden että suodatuskyvyn (OD-luokituksen) perusteella. Laserlaitteiston säteen aallonpituus määräytyy resonaattorissa käytetyn aktiivisen väliaineen mukaan. Kuitu- ja kiekkolaserit käyttävät yleensä ytterbiumia, jolloin säteen aallonpituus on noin 1064 nm. Hiilidioksidilaserilla aallonpituus on kuitenkin noin kymmenkertainen, joten sen kanssa tarvitaan erilaiset suojalasit. Laserhitsauksessa on tärkeää valita suojalasit, jotka vastaavat käytettävää aallonpituutta ja tarjoavat riittävän suojan laserlaitteen tehon mukaan.

Suojalasien lisäksi suositellaan metallista maskia, sillä lasersäteen heijastumat voivat aiheuttaa palovammoja tai sulattaa tavallisen muovisen hitsausmaskin. Laserhitsauksessa käytetään myös suojaseiniä, joita on saatavilla laserlaitteiden toimittajilta tai ne on mahdollista valmistaa itse. Aktiiviset suojaseinät koostuvat kahdesta kerroksesta, joiden välissä on laserantureita. Jos säde lävistää sisemmän seinän, anturit havaitsevat sen ja katkaisevat laitteen virran välittömästi. Jos suojaseinät valmistaa itse, kannattaa olla tietoinen standardin EN 60825-4 vaatimuksista.

Vaaran paikkoja

Suojatoimista huolimatta hitsaajan, työnjohdon ja suojahuoneessa toimivan henkilöstön kannattaa olla tietoisia erityisistä vaaran paikoista, joissa säteestä voi aiheutua vaaraa. Kaikilla henkilöillä, jotka ovat lasersuojahuoneessa säteen ollessa päällä, tulee olla riittävä suojavarustus. Yleisesti tulee olla aina tietoinen lasersäteen heijastuman suunnasta, sekä heijastavista pinnoista. Lasersäde heijastuu ideaalisesti pinnan normaalin suhteen tulokulmassa vastapuolelle. Kiillotettu ruostumaton teräs, kupari ja alumiini heijastavat lasersädettä huomattavan paljon, varsinkin jos säde ei osu materiaaliin kohdistuspisteessä. Pinnan epätasaisuus ja kaarevuus voi myös aiheuttaa niin sanottuja hajaheijastumia odottamattomiinkin suuntiin (kuva 4).

Tyypillisimpiä lievän vamman riskipaikkoja on hitsattavan tuotteen silloituksessa, jos osia pidetään paikoillaan käsin. Suositeltavaa on käyttää erinäköisiä puristimia tai muita kiinnittimiä, ettei saada sormiin palovammoja. Hitsausasennoiksi suositellaan yleensä jalko- ja alapiena-asentoa, siltä varalta, että lasersäde läpäisee työkappaleen tai menee siitä ohi. Riskinä asentohitsauksessa on säteen osuminen suoraan työkaveriin, johonkin palavaan tai esim. kaasuletkuihin.

Kannattaa suosia laitteita, joissa polttimessa käytetään ns. kaksiliipaisin-toimintoa, sekä maadoitusjärjestelmää, jolloin polttimella on pakko koskettaa työkappaletta, jotta säde saadaan ulos. Näillä vältetään merkittävästi ”vahingonlaukauksia” hitsauksessa.

Turvallisuus, asenteet ja työkulttuuri

Markkinoilla liikkuu tällä hetkellä monenlaisia käsilaserhitsauslaitteita. EU-alueella tulee huolehtia, että laitteilla on olemassa CE-merkki, (huom. ei china export). Muutoinkin suosittelemme välttämään halvimpia laitteita, joiden toiminnasta ei ole takeita tai kokemusta pitkältä aikaväliltä. Jos haluatte lähteä kokeilemaan käsilaserhitsausta, valitkaa tunnettu laitetoimittaja, joka ymmärtää laserturvallisuuden edellytykset hyvin, tarjoaa niihin kunnollisen perehdytyksen ja kunnolliset turvaratkaisut.

Laserhitsauksesta on saatu nyt kokemuksia omasta takaa, sekä yrityskentältä ja moni sanoo prosessin olevan tavallaan ”liian siisti”. Se ei pidä kovaa meteliä, ei roiski eikä ole kirkas, joten kaikki eivät automaattisesti osaa pitää sitä niin vaarallisena. Käsilaserilla tekeminen on muutoinkin melko erilaista kuin TIG- tai MAG-hitsaus, joten asennoitumista uuteen tarvitaan, mikäli halutaan pysyä kehityksessä mukana.

Lopuksi

Savonialla on aloitettu laserhitsauksen tutkiminen vuonna 2015 hankitun automatisoidun kaari- ja laserhitsausjärjestelmän myötä. Nyt meneillään olevassa HitLeap-hankkeessa laserhitsaus on ollut jälleen yhtenä teemana ja robotisoidun laserhitsauksen lisäksi olemme päässeet testaamaan käsilaserlaitteistoja usean viikon ajan eri materiaaleille ja liitosmuodoille.

Mikäli haluat olla jatkossa yhteistyökumppanina tulevissa hankkeissa, tai laserhitsaus kiinnostaa muuten, olkaa yhteydessä niin voimme pohtia tulevaisuuden haasteita yhdessä!

Lisää luettavaa ja yhteystietoja:

Hankesivut – www.hitleap.fi

Savonian konealan tutkimus- ja testauspalvelut yrityksille

Säteilyturvakeskuksen tietoa laserlaitteista

Kirjoittaja:

Jussi Asikainen, DI

TKI-asiantuntija

jussi.asikainen(at)savonia.fi