焊接面罩对焊工及焊接的影响-精益生产-QPDCA质量论坛

发表于 2012-10-29 18:10:48 | 显示全部楼层 |阅读模式

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焊接作为重要的组装工艺之一，对产品质量具有决定性作用。在工业发达国家，焊接用钢量基本达到其钢材总量的60%~70%；近年来我国焊接材料行业保持较快发展，1996~2007 年焊接材料产量复合增长率达到17.1%，2007 年我国焊接材料产量为375 万吨，成为焊接材料产量最大的国家【1】。焊接面罩作为重要的焊接防护用具，帮助焊接作业者防护来自弧光的伤害。焊接面罩可分为手持式（图1）、组合式（图2）和头戴式（图3）三类；依其工作原理又可分为传统焊接面罩（又称为黑玻璃焊接面罩）和自动变光焊接面罩两类。

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图1 传统手持焊接面罩图2 组合式焊接面罩图3 头戴式自动变光焊接面罩

在电弧焊接过程会产生强光、紫外线（依波长的不同分为UVA，UVB，UVC）和红外线等辐射，辐射对焊接作业者的眼睛和皮肤造成直接威胁；强可见光可能引发短暂失明，甚至视力下降；红外辐射可引发白内障；紫外线会对眼睛的角膜和晶状体造成危害，导致失明和白内障。UVA通常还可能引发皮炎，UVB可能引发皮肤癌【2，3】；Anthony Dixon【4】的研究表明，即使对于偶尔接触焊接弧光辐照的焊接辅助作业者，如不采取适当防护措施也可能导致皮肤癌；红外辐射也可加速皮肤的老化过程。

表1【5】显示的现场采样不同焊接方法紫外线辐照强度，均远高于GBZ 2.2-2007《工作场所有害因素职业接触限值》关于焊接紫外线8小时职业接触限值不高于2.4mW/m2的要求【6】；在引弧时的紫外线辐照强度会更高【7】，如手工焊可达8000～10000 mW/m2，CO2气体保护焊可达30000～40000 mW/m2，氩弧焊甚至可达150000～200000 mW/m2。在这样高强度辐照下，如不采取适当的防护措施，即使是短时间暴露，焊接作业者将受到严重的职业伤害。

表1 不同焊接方法的紫外线辐射强度测定结果（mW/m2）

焊接方法	焊件	电流（A）	紫外线强度
CO2	法兰	130	39205.5
氩弧焊	法兰	200	9837.5
手工弧焊	钢板	200~350	542.0

偶尔的配合失误或受周围其他焊接操作的影响，会使焊工短时间暴露于极高红外线、紫外线和强光辐照下，对于长期进行焊接的作业者，其眼睛及皮肤将遭受严重伤害。

除焊工可能受到的职业危害外，传统焊接面罩会影响焊接质量。在焊接初始阶段，焊工为看清楚焊接部位，通常会移开焊接面罩以观察焊接部位，为避免弧光伤害焊工会在起弧前放下焊接面罩以保护眼面部，不可避免地存在盲焊过程，破坏了非焊接表面的平整性和粗糙度，使焊接质量降低（图4），影响总成品率。

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andyjin

楼主| 发表于 2012-10-29 18:12:25 | 显示全部楼层

自动变光焊接面罩的滤光片的IR/UV反射层无论在控制电路是否工作的状态下，均有同等的IR/UV阻隔能力。使用自动变光焊接面罩，不存在焊工直接暴露于强紫外线、红外线和强可见光辐照的情况（图8）。

图7 Speedglas 9100自动变光滤光片图8 自动变光焊接面罩对焊工脸面部的防护

自动变光焊接面罩的应用，最大限度地提高了焊接质量、降低了焊接成本，保护了操作者眼睛及面部不受电弧辐射的伤害，企业也降低了因焊工职业伤害所需的支出，焊工的职业满意度也大幅上升。伴随对更高的焊接质量和企业经济效益，以及降低焊接相关的职业伤害的要求，自动变光焊接面罩逐步被国内的重型装备制造、造船等企业的焊接作业者所广泛接受。

表2 传统焊接面罩与自动变光焊接面罩的对比

	传统焊接面罩	自动变光焊接面罩
防护UV/IR能力	固有	固有
防护强可见光能力	固有	具备并可调节
焊接时有无暴露于电弧辐射的风险	有	无
盲焊	存在	不存在
滤光片的遮光号	单一	多选，遮光号可调节
焊接滤光片的光学性能	差	好
提高焊接效率	否	是
焊工的劳动强度	相对高	相对低
对焊工经验技术的要求	高	低
观察焊接部位和质量	需移开焊接面罩	不需移开焊接面罩
用于打磨作业	不能	能
初始购买价格	低	高

图7&图8

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andyjin

楼主| 发表于 2012-10-29 18:13:04 | 显示全部楼层

自动变光焊接面罩使焊工避免了盲焊，提高了焊接质量，降低了返工量或废品率。
   其次，整个焊接过程中，使用自动变光焊接面罩的焊工无需频繁掀起及放下焊接面罩，在短焊缝点焊模式下提升焊接工作效率达20%以上；效率的提高意味着同样的工作，更少的焊工就能够胜任。考虑到部分自动变光焊接面罩还具备打磨作业模式，对作业效率的提升将更明显。
   培训一个合格的、特别是经验丰富的焊工需要花费大量的时间和资金，盲焊和焊接作业效率是导致培训费用增加的重要因素。自动变光焊接面罩的使用，解决了焊接对象的清晰观察问题，培训周期也将缩短，带来的是培训费用的降低。在同等焊接工艺要求条件下，自动变光焊接面罩还可降低对焊工技术经验的要求。
   相比于传统焊接面罩，自动变光焊接面罩仍存在价格相对较高的不足，此外早期的自动变光焊接面罩存在可靠性相对低，功能设计单一，以及灵敏度不够等，更是降低了自动变光焊接面罩被接受的程度。随着技术的进步和不同焊接工艺的要求，自动变光焊接面罩技术也有着很大的进步（表3），特别是在抗干扰、可靠性、电路功耗、人机工程等方面。而由亮态到暗态的响应时间不再是鉴别焊接面罩技术参数的首选要素。自动变光焊接面罩需要更细化的技术要求，如低维护要求、高可靠性、强抗干扰能力、更多的遮光号选择、多种灵敏度设置以适应不同焊接工艺的要求、由暗态到亮态返回时间的延迟设置、与其他个体防护装备完美配合等；此外，具备固定暗态设置的自动变光焊接面罩还可以作为打磨用防护面屏，实现了一机多能，经济性更加明显。
      表3 自动变光焊接面罩滤光片技术的变化

  传统自动变光焊接面罩    新型自动变光焊接面罩
控制技术模拟数字
由暗态到亮态的延迟时间调节，档位少可调节，档位多
灵敏度设置档位少，甚至只有一个档位多达7个，适合极小焊接电流操作
可靠性低高
抗干扰能力差好
光学性能好更好，眼睛不易疲劳
观察窗口大更大
能否用于打磨作业多数不能能
遮光号选择少多
配合使用的呼吸防护装备有有，更符合人机工程要求

   可以预见新型的自动变光焊接面罩将在各个领域得到更广泛的应用，对焊接作业产生积极、深远的影响。
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