Các yêu cầu về loại bỏ bụi và khói trong hàn laser là gì?

Hàn laser, với mật độ năng lượng cao, độ chính xác cao và hiệu quả cao, đã trở thành phương pháp gia công không thể thiếu trong sản xuất hiện đại, được sử dụng rộng rãi trong gia công kim loại, sản xuất ô tô, điện tử và thiết bị chính xác. Tuy nhiên, trong khi tập trung vào tốc độ hàn và chất lượng mối hàn, khói và khí độc hại sinh ra trong quá trình hàn thường bị bỏ qua. Hơi kim loại, bụi mịn và khí phản ứng hóa học được giải phóng với số lượng lớn trong quá trình hàn. Những chất ô nhiễm này khó phát hiện bằng mắt thường nhưng tích tụ liên tục trong môi trường xưởng, tiềm ẩn nguy cơ đe dọa đến an toàn sản xuất và hoạt động ổn định của thiết bị.

Nếu hệ thống hút bụi và khói hàn được cấu hình không đầy đủ hoặc hoạt động không hiệu quả, các vấn đề sẽ dần dần phát sinh. Công nhân tiếp xúc với khói hàn trong thời gian dài có nguy cơ mắc các bệnh về sức khỏe nghề nghiệp như ho, đau đầu, tức ngực và khó thở. Các bộ phận quang học như thấu kính và cửa sổ bảo vệ của máy hàn laser Khói cũng có thể gây ô nhiễm, dẫn đến suy giảm năng lượng, hàn không ổn định và thậm chí làm giảm tuổi thọ của các bộ phận cốt lõi. Đồng thời, sự hình thành mối hàn không đồng đều, tăng hiện tượng bắn tóe và các vấn đề chất lượng khác dường như không rõ nguyên nhân thường liên quan chặt chẽ đến việc khói cản trở sự truyền dẫn tia laser. Do đó, một hệ thống hút bụi và khói toàn diện không phải là một tính năng tùy chọn mà là một yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng hàn laser, tuổi thọ thiết bị và an toàn sản xuất.

Cơ chế và thành phần của khói hàn laser

Để quản lý khói thải một cách hiệu quả, điều cần thiết là phải hiểu nguồn gốc và thành phần của chúng. Các chất gây ô nhiễm sinh ra từ quá trình hàn laser phức tạp hơn nhiều so với nhận định thông thường.

Các nguồn phát sinh khói chính

Vật liệu nền là nguồn chính tạo ra khói hàn. Khi tia laser chiếu vào bề mặt kim loại, nhiệt độ cục bộ có thể đạt đến hàng nghìn độ C, khiến kim loại nóng chảy hoặc thậm chí bay hơi nhanh chóng. Hơi kim loại bay hơi nguội đi và ngưng tụ trong không khí, tạo thành các hạt nhỏ li ti, là thành phần chính của khói hàn. Lượng và thành phần khói tạo ra rất khác nhau tùy thuộc vào loại kim loại; thép không gỉ, Chứa các nguyên tố hợp kim như crom và niken, tạo ra khói đặc biệt độc hại.

Vật liệu hàn cũng góp phần tạo ra khói trong quá trình sử dụng. Mặc dù nhiều mối hàn laser không sử dụng dây hàn, nhưng một số ứng dụng yêu cầu bổ sung kim loại hàn để cải thiện hiệu suất hàn hoặc lấp đầy các khe hở. Dây hàn cũng bay hơi dưới tác động của tia laser, tạo ra thêm khói. Hơn nữa, thành phần của dây hàn thường khác với vật liệu nền, có khả năng đưa thêm các nguyên tố độc hại mới vào.

Các lớp phủ bề mặt là một nguồn phát sinh khói độc hại thường bị bỏ qua. Nhiều bộ phận kim loại có lớp mạ kẽm, sơn, lớp phủ chống ăn mòn hoặc chất bôi trơn trên bề mặt. Các lớp phủ này bị phân hủy và bay hơi ở nhiệt độ cao của tia laser, tạo ra một lượng lớn khói và khí độc. Trong quá trình hàn các tấm thép mạ kẽm, sự bay hơi của kẽm tạo ra một lượng lớn khói trắng. Các hạt oxit kẽm trong khói này cực kỳ mịn và dễ dàng hít sâu vào phổi.

Mặc dù các chất gây ô nhiễm có vẻ nhỏ nhặt, nhưng tác động của chúng lại rất đáng kể. Dầu, rỉ sét, bụi và hơi ẩm trên bề mặt phôi sẽ bay hơi hoặc phân hủy trong quá trình hàn. Ngay cả khi bề mặt trông có vẻ sạch sẽ, một lượng nhỏ chất gây ô nhiễm cũng sẽ bị khuếch đại dưới mật độ năng lượng cực cao của tia laser. Những chất gây ô nhiễm này không chỉ tạo ra khói mà còn có thể gây ra các khuyết tật trong mối hàn, làm giảm chất lượng.

Phân tích thành phần hóa học của khói hàn

Oxit kim loại là thành phần rắn chính trong khói hàn. Các kim loại như sắt, crom, niken, mangan và nhôm phản ứng với oxy ở nhiệt độ cao để tạo thành các hạt oxit, thường có đường kính từ 0,1 đến 1 micromet. Crom hóa trị sáu là thành phần nguy hiểm nhất trong khói hàn thép không gỉ và được xếp vào nhóm chất gây ung thư loại 1.

Hầu hết các hạt bụi mịn sinh ra từ quá trình hàn laser đều có kích thước dưới micromet. Kích thước hạt càng nhỏ, chúng càng dễ bị hít sâu vào phổi và thậm chí đi qua phế nang vào máu. Các hạt PM0.1 độc hại hơn PM2.5, đó là lý do tại sao khói hàn laser đặc biệt nguy hiểm.

Khí thải bao gồm ozon, carbon monoxide và oxit nitơ. Ozon được tạo ra do sự chuyển hóa oxy thông qua bức xạ tia cực tím, và nồng độ của nó có thể vượt quá giới hạn an toàn. Sự cháy của các lớp phủ hữu cơ tạo ra các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, bao gồm các chất độc hại và gây kích ứng như benzen, toluen và formaldehyd.

Các mối nguy hiểm về sức khỏe và an toàn do khói hàn gây ra

Hiểu rõ tác hại của khói hàn là điều vô cùng quan trọng để nhận ra sự cần thiết của việc loại bỏ bụi và khói. Đây không phải là một khoản đầu tư tùy chọn mà là một biện pháp thiết yếu để bảo vệ người lao động và doanh nghiệp.

Các nguy cơ mắc bệnh đường hô hấp

Sốt do hít phải khói kim loại là một phản ứng cấp tính xảy ra trong vòng vài giờ sau khi hít phải một lượng lớn oxit kim loại, với các triệu chứng giống cúm: sốt, ớn lạnh và đau nhức cơ bắp. Mặc dù các triệu chứng này sẽ giảm dần trong vòng 24-48 giờ, nhưng các đợt tái phát có thể dẫn đến các vấn đề mãn tính. Nguy cơ cao nhất khi hàn các tấm thép mạ kẽm.

Các bệnh hô hấp mãn tính là hậu quả của việc tiếp xúc lâu dài. Thợ hàn có tỷ lệ mắc viêm phế quản mãn tính, khí phế thủng và hen suyễn cao hơn đáng kể so với dân số nói chung. Các hạt mịn trong khói hàn gây viêm mãn tính, dần dần làm suy giảm chức năng phổi. Nguy cơ ung thư phổi tăng lên đáng kể; Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế đã phân loại khói hàn là chất gây ung thư nhóm 1.

Tác động đến sức khỏe toàn thân

Tổn thương hệ thần kinh chủ yếu liên quan đến phơi nhiễm mangan và nhôm, gây ra các triệu chứng tương tự như bệnh Parkinson. Tổn thương thận và gan là biểu hiện của nhiễm độc kim loại nặng; phơi nhiễm lâu dài có thể dẫn đến bệnh thận mãn tính. Các vấn đề về tim mạch liên quan đến bụi siêu mịn; thợ hàn có nguy cơ mắc bệnh tim mạch vành cao hơn 30-40% so với người không hàn.

Tiêu chuẩn và yêu cầu pháp lý về kiểm soát bụi và khói

Nhiều quốc gia đã thiết lập các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về sức khỏe nghề nghiệp. Việc tuân thủ không chỉ là yêu cầu pháp lý mà còn là điều cần thiết để bảo vệ danh tiếng của người lao động và công ty.

Tiêu chuẩn OSHA của Hoa Kỳ

OSHA đặt ra các giới hạn phơi nhiễm cho phép (PEL) có tính ràng buộc pháp lý. Ví dụ, giới hạn đối với crom hóa trị sáu là 5 microgam trên mét khối, và đối với mangan là 5 miligam trên mét khối. Vượt quá các giới hạn này là bất hợp pháp và có thể dẫn đến các hình phạt. OSHA yêu cầu ưu tiên áp dụng các biện pháp kiểm soát kỹ thuật như hệ thống thông gió hút cục bộ, giám sát và ghi chép chất lượng không khí bắt buộc, đào tạo người lao động và công khai thông tin.

Tiêu chuẩn ACGIH và NIOSH

Mặc dù giới hạn ngưỡng (TLV) của ACGIH không có tính ràng buộc pháp lý, nhưng chúng được tôn trọng rộng rãi và nhìn chung nghiêm ngặt hơn so với OSHA. Giới hạn khuyến nghị của NIOSH đối với crom hóa trị sáu là 0,2 microgam trên mét khối, nghiêm ngặt hơn 25 lần so với OSHA. Các tổ chức này cũng cung cấp các hướng dẫn kỹ thuật để giúp các công ty thiết kế hệ thống kiểm soát bụi hiệu quả.

Quy định của EU

Liên minh châu Âu điều chỉnh vấn đề sức khỏe nghề nghiệp thông qua nhiều chỉ thị, và đã giảm đáng kể giới hạn cho các chất gây ung thư vào năm 2017. Dấu CE và chứng nhận ISO 45001 rất quan trọng ở châu Âu, vì thiết bị phải tuân thủ Chỉ thị về máy móc và các yêu cầu về tương thích điện từ.

Phương pháp và công nghệ kiểm soát bụi và khói

Sau khi đã hiểu rõ các yêu cầu tiêu chuẩn, chúng ta hãy xem xét các công nghệ cụ thể có thể đạt được hiệu quả kiểm soát khói. Các tình huống ứng dụng khác nhau đòi hỏi các giải pháp khác nhau.

Hệ thống thông gió hút cục bộ

Hệ thống thông gió hút cục bộ (LEV) là tuyến phòng thủ đầu tiên chống lại khói hàn. Chúng sử dụng các chụp hút hoặc ống dẫn khí đặt gần khu vực hàn để thu giữ các chất gây ô nhiễm ngay tại nguồn trước khi chúng lan rộng. Ý tưởng cốt lõi của LEV là loại bỏ khói ngay tại điểm phát sinh, ngăn chúng lan rộng khắp xưởng. Hệ thống LEV hiệu quả có thể loại bỏ hơn 901 tấn khói, khiến nó trở thành phương pháp kiểm soát hiệu quả nhất.

Thiết kế và vị trí của chụp hút khí rất quan trọng. Miệng chụp hút khí nên càng gần điểm hàn càng tốt, thông thường trong khoảng 10-30cm để đạt kết quả tốt nhất. Hình dạng của miệng chụp hút khí cần tính đến hướng lan tỏa của luồng khí hàn. Luồng khí hàn laser thường di chuyển lên trên; cả chụp hút khí phía trên hoặc bên hông đều phù hợp, điều quan trọng là phải che phủ được đường lan tỏa của luồng khí. Tốc độ hút khí phải đủ cao để khắc phục lực nổi nhiệt, nhưng không được quá cao để tránh gây nhiễu với khí bảo vệ.

Cần hút di động mang lại sự linh hoạt. Đối với các ứng dụng mà vị trí hàn không cố định, có thể sử dụng cần hút có khớp nối vạn năng, cho phép người vận hành điều chỉnh chúng đến vị trí phù hợp. Đường kính trong, chiều dài và bán kính uốn cong của cần hút ảnh hưởng đến lưu lượng khí và tổn thất áp suất, đòi hỏi phải lựa chọn cẩn thận. Cần hút tự cân bằng dễ định vị nhưng đắt hơn.

Việc tính toán lưu lượng khí chính xác là rất quan trọng. Lưu lượng khí không đủ sẽ không thể thu gom khói và bụi hiệu quả, trong khi lưu lượng khí quá mức sẽ lãng phí năng lượng và có thể gây nhiễu. Các tính toán cần xem xét các yếu tố như diện tích chụp hút, vận tốc điều khiển và điện trở ống dẫn. Nói chung, vận tốc điều khiển của chụp hút nằm trong khoảng 0,5-1,0 mét/giây, tương ứng với lưu lượng khí từ 100-500 mét khối/giờ cho mỗi điểm hàn, tùy thuộc vào kích thước chụp hút và cường độ mối hàn.

Vai trò bổ trợ của thông khí tổng thể

Thông gió tổng thể giúp giảm nồng độ chất gây ô nhiễm trong không khí xưởng bằng cách pha loãng chúng. Nó không thể thay thế hệ thống thông gió hút cục bộ, nhưng có thể đóng vai trò là biện pháp bổ sung để xử lý khói và bụi còn sót lại trong xưởng, duy trì chất lượng không khí tổng thể. Thông gió tổng thể cũng cải thiện sự thoải mái về nhiệt độ và loại bỏ nhiệt dư thừa.

Tỷ lệ trao đổi không khí là một chỉ số quan trọng của hệ thống thông gió tổng thể. Các xưởng hàn thường cần 6-20 lần trao đổi không khí mỗi giờ, tùy thuộc vào cường độ hàn, thể tích xưởng và hiệu quả của hệ thống thông gió hút cục bộ. Tỷ lệ trao đổi không khí quá thấp sẽ không làm giảm nồng độ chất ô nhiễm; tỷ lệ quá cao sẽ dẫn đến tiêu thụ năng lượng cao và tăng gánh nặng sưởi ấm vào mùa đông. Cần tìm ra giá trị phù hợp thông qua tính toán và đo lường thực tế.

Việc phối hợp giữa luồng khí cấp và khí thải là rất quan trọng. Lý tưởng nhất là nên duy trì một áp suất âm nhẹ trong xưởng để ngăn khói và bụi thoát ra các khu vực khác. Thể tích khí thải nên lớn hơn một chút so với thể tích khí cấp, phần chênh lệch được bù đắp thông qua các khe hở ở cửa và cửa sổ. Các cửa thoát khí cấp nên được đặt cách xa khu vực hàn để tránh luồng khí thổi trực tiếp vào người lao động hoặc các điểm hàn, gây khó chịu hoặc cản trở quá trình hàn. Các cửa thoát khí thải nên được đặt phía trên nguồn gây ô nhiễm.

Hệ thống thu hồi năng lượng giúp cải thiện hiệu quả kinh tế của toàn bộ hệ thống thông gió. Vào mùa đông, không khí nóng thải ra có thể được làm nóng trước bằng bộ trao đổi nhiệt để làm ấm không khí tươi, và vào mùa hè, nó có thể được làm mát trước. Mặc dù điều này làm tăng chi phí đầu tư ban đầu, nhưng chi phí vận hành được giảm đáng kể. Đối với các xưởng hàn hoạt động quanh năm, hệ thống thu hồi nhiệt có thể thu hồi vốn trong vòng 1-3 năm.

Hệ thống hút khói tích hợp cho mỏ hàn

Hệ thống hút khói hàn tích hợp cổng hút vào mỏ hàn hoặc đầu hàn, thu gom khói ngay tại chỗ khi chúng được tạo ra. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả đối với hàn laser cầm tay vì mỏ hàn và nguồn khói di chuyển đồng bộ, dẫn đến hiệu quả thu gom cao. Nhược điểm là trọng lượng của mỏ hàn tăng lên, có thể ảnh hưởng đến tính linh hoạt trong vận hành.

Thiết kế kênh hút phải cân bằng giữa lực hút và trọng lượng. Ống quá mỏng sẽ gây ra lực cản lớn, trong khi ống quá dày sẽ quá nặng. Hệ thống hút khói hàn điển hình sử dụng ống mềm có đường kính 10-20 mm để nối mỏ hàn và bộ thu bụi. Ống phải mềm dẻo nhưng không quá mềm để tránh bị gập khúc trong quá trình hoạt động. Khớp nối nhanh giúp việc thay thế mỏ hàn hoặc ống dễ dàng hơn.

Hệ thống hút khói hàn cũng phù hợp với hàn laser tự động. Mỏ hàn robot có thể được trang bị vòi hút tích hợp tự động thu gom khói khi mỏ hàn di chuyển. Phương pháp này đặc biệt phù hợp với các trạm hàn kín, vì nó có thể tạo ra môi trường áp suất âm bên trong trạm làm việc để đảm bảo khói không thoát ra ngoài. Kết hợp với việc bịt kín vỏ ngoài của trạm làm việc, tỷ lệ thu gom có thể đạt trên 95%.

Ứng dụng của bàn làm việc hút gió xuống

Bàn làm việc hút bụi kiểu hướng xuống thiết kế toàn bộ bề mặt bàn làm việc thành bề mặt hút, với bộ thu bụi được kết nối bên dưới. Các chi tiết gia công được đặt trên bề mặt lưới để hàn, và khói sinh ra sẽ được hút xuống dưới. Phương pháp này phù hợp để gia công các chi tiết nhỏ, đặc biệt là trong sản xuất hàng loạt, vì nó loại bỏ sự cần thiết phải điều chỉnh vị trí chụp hút cho từng chi tiết.

Độ đồng đều của luồng không khí từ bàn làm việc ảnh hưởng đến hiệu quả hút bụi. Một hộp gió được thiết kế tốt bên dưới bàn làm việc là rất cần thiết để đảm bảo lực hút đồng đều trên toàn bộ bề mặt. Nếu bàn làm việc quá lớn, lực hút ở các cạnh có thể không đủ. Có thể sử dụng các ống dẫn khí theo vùng hoặc các tấm chắn điều chỉnh được để tối ưu hóa sự phân bố luồng không khí. Tỷ lệ diện tích hở của bàn làm việc cũng rất quan trọng; khe hở quá nhỏ dẫn đến lực cản cao, trong khi khe hở quá lớn lại không đủ lực nâng.

Việc đỡ và định vị phôi cần có thiết kế đặc biệt. Mặc dù bề mặt dạng lưới cho phép thông gió, nhưng diện tích đỡ hạn chế của chúng có thể khiến chúng không phù hợp với các phôi rất nhỏ hoặc mỏng. Có thể sử dụng kẹp kết hợp để cố định phôi mà không cản trở luồng không khí. Kẹp từ tính tiện lợi cho các phôi có từ tính, nhưng cần phải cẩn thận để đảm bảo từ trường không gây nhiễu quá trình hàn.

Cần phải nhận thức được những hạn chế của bàn làm việc hút gió từ trên xuống. Đối với các chi tiết gia công lớn hoặc các vị trí hàn không nằm trên bàn làm việc, việc hút gió từ trên xuống có hiệu quả hạn chế. Hơn nữa, việc hút gió từ trên xuống ngược lại với xu hướng tự nhiên hướng lên của khói và bụi, đòi hỏi lưu lượng gió lớn hơn để đạt hiệu quả. Bàn làm việc hút gió từ trên xuống thường yêu cầu lưu lượng gió lớn hơn 50-100% so với hệ thống hút gió từ trên xuống hoặc từ bên cạnh, dẫn đến tiêu thụ năng lượng tăng lên.

Ưu điểm của máy hút khói di động

Máy hút khói di động là các thiết bị thu gom bụi độc lập có thể di chuyển đến nơi cần thiết. Chúng tích hợp quạt, bộ lọc và bộ điều khiển, chỉ cần nguồn điện để hoạt động. Chúng rất thiết thực trong các trường hợp vị trí hàn thường xuyên thay đổi, hoặc nhiều trạm làm việc được chia sẻ, vì một máy hút khói có thể phục vụ nhiều điểm hàn ít thường xuyên hơn.

Tính linh hoạt là một ưu điểm lớn của máy hút khói di động. Chúng có thể được di chuyển đến các vị trí khác nhau tùy theo lịch làm việc trong ngày mà không cần hệ thống đường ống phức tạp. Được trang bị bánh xe và tay cầm, chúng có thể dễ dàng di chuyển bởi một người. Dây nguồn và cần hút có thể được kết nối và ngắt kết nối nhanh chóng, giúp rút ngắn thời gian di chuyển.

Máy hút bụi cầm tay thường sử dụng bộ lọc dạng hộp, có hiệu quả chống lại các hạt siêu nhỏ. Các bộ lọc này có diện tích bề mặt lớn, lực cản thấp và tuổi thọ cao. Khi bộ lọc bị tắc, bảng điều khiển sẽ hiển thị tín hiệu làm sạch hoặc tự động thực hiện quá trình làm sạch bằng cách xả ngược xung. Việc thay thế bộ lọc cũng rất đơn giản và thường không cần đến kỹ thuật viên chuyên nghiệp.

Tuy nhiên, các thiết bị cầm tay cũng có những hạn chế. Khả năng xử lý của chúng bị hạn chế, thường chỉ phục vụ 1-2 điểm hàn. Lưu lượng khí nói chung là 500-1500 mét khối/giờ, không phù hợp cho việc hàn khối lượng lớn. Mức độ tiếng ồn có thể cao hơn so với các hệ thống tập trung vì quạt được đặt gần khu vực làm việc. Khi sử dụng lâu dài, cần chú ý đến độ bão hòa của bộ lọc, cần thay thế hoặc vệ sinh kịp thời.

Lựa chọn hệ thống lọc

Bộ lọc cartridge thường được khuyến nghị sử dụng trong các ứng dụng hàn laser. Chúng nhỏ gọn, tiết kiệm năng lượng và hiệu quả trong việc lọc các hạt siêu nhỏ, đồng thời có thể được cấu hình từ các thiết bị di động phục vụ một trạm hàn duy nhất đến các hệ thống tập trung phục vụ nhiều trạm. So với bộ lọc túi, bộ lọc cartridge cung cấp diện tích lọc lớn hơn, điện trở thấp hơn, khả năng làm sạch bằng xung hiệu quả hơn và do đó có tuổi thọ cao hơn.

Không phải tất cả khói hàn laser đều giống nhau. Lượng khí thải thay đổi tùy thuộc vào vật liệu nền và bất kỳ lớp phủ hoặc chất bôi trơn nào có mặt. Việc lựa chọn vật liệu lọc phù hợp đảm bảo khả năng thu giữ hiệu quả và tuân thủ các giới hạn phơi nhiễm. Đối với khói hàn thông thường, bộ lọc MERV 15-16 là đủ, có khả năng thu giữ hơn 99% các hạt siêu nhỏ. Lớp phủ chống cháy thường được khuyến nghị để ngăn ngừa sự bắt lửa do tia lửa điện.

Đối với các quy trình sản xuất kim loại độc hại, chẳng hạn như crom hóa trị sáu từ thép không gỉ, bộ lọc HEPA có thể là cần thiết. Bộ lọc HEPA (High-Efficiency Particulate Air) giữ lại 99,971% các hạt có kích thước 0,3 micron và rất cần thiết để đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh nghiêm ngặt. Lọc HEPA cũng nên được sử dụng trong các ứng dụng hàn có yêu cầu vệ sinh cao, chẳng hạn như thiết bị y tế và thiết bị chế biến thực phẩm.

Khi các lớp phủ hoặc chất bôi trơn tạo ra khí thải, nên sử dụng bộ lọc than hoạt tính sau bộ lọc chính. Than hoạt tính hấp thụ hơi hữu cơ và một số khí vô cơ, loại bỏ mùi hôi và các thành phần khí độc hại. Bộ lọc than hoạt tính thường được đặt sau bộ lọc chính như giai đoạn lọc cuối cùng. Chúng cần được thay thế khi bão hòa và không thể tái tạo.

Mặc dù hàn laser tạo ra ít bụi hơn so với cắt hoặc mài, nhưng lượng khí thải vẫn có thể gây nguy cơ cháy nổ. Một số loại bụi kim loại, chẳng hạn như nhôm và magie, dễ cháy và có thể phát nổ khi tiếp xúc với tia lửa điện nếu chúng tích tụ đến một nồng độ nhất định trong hệ thống thu gom bụi. Do đó, thiết kế hệ thống phải xem xét các tính năng chống cháy nổ, bao gồm việc sử dụng động cơ chống cháy nổ, lắp đặt các tấm giảm áp suất nổ và lắp đặt các thiết bị phát hiện và dập tắt tia lửa điện.

Giải pháp buồng hàn tự động

Hàn laser robot có thể được đặt trong một khu vực kín để chứa và thu gom khói. Các trạm hàn kín sẽ bịt kín toàn bộ khu vực hàn, ngăn khói thoát ra ngoài xưởng. Đây là giải pháp phổ biến nhất cho các dây chuyền sản xuất tự động, giúp kiểm soát khói hiệu quả và ngăn ngừa rò rỉ laser, từ đó bảo vệ an toàn cho người làm việc xung quanh.

Phương pháp hiệu quả nhất là tích hợp hệ thống hút khí trực tiếp vào vỏ thiết bị, được trang bị các cổng và ống dẫn có kích thước phù hợp. Các nhà sản xuất thiết bị có thể thiết kế các chức năng này vào trạm làm việc, đảm bảo hệ thống quang học luôn sạch sẽ, giảm thiểu khí thải thoát ra ngoài và cân bằng luồng khí để không gây nhiễu với khí bảo vệ. Vị trí cổng xả khí cần được tối ưu hóa về mặt thủy động lực học để tránh các vùng chết hoặc xoáy khí bên trong vỏ thiết bị, có thể dẫn đến tích tụ khói và bụi.

Vỏ máy không được bịt kín hoàn toàn; cần có các cửa nạp/xả phôi và cửa sổ quan sát. Các lỗ này nên càng nhỏ càng tốt và được trang bị rèm mềm, cửa tốc độ cao hoặc thiết bị khóa liên động để giảm thiểu sự xâm nhập của khói và bụi. Vật liệu cửa sổ quan sát phải chặn được bước sóng laser, thường sử dụng kính hoặc acrylic đặc biệt. Thường xuyên vệ sinh cửa sổ quan sát để duy trì khả năng quan sát.

Áp suất âm bên trong buồng hàn phải được kiểm soát đúng cách. Áp suất âm quá cao sẽ tạo ra luồng khí mạnh khi phôi được đưa vào hoặc ra, có thể ảnh hưởng đến vị trí phôi hoặc gây cản trở quá trình hàn. Áp suất âm không đủ có thể khiến khói và bụi thoát ra từ các khe hở. Áp suất âm từ 5-20 Pa thường là đủ. Nên lắp đặt đồng hồ đo áp suất chênh lệch để theo dõi; chuông báo động sẽ vang lên nếu áp suất vượt quá phạm vi cho phép, báo hiệu cần kiểm tra xem có rò rỉ hoặc tắc nghẽn bộ lọc hay không.

Các biện pháp tốt nhất và bảo trì để loại bỏ bụi và khói

Có thiết bị thôi chưa đủ; sử dụng và bảo trì đúng cách là điều thiết yếu để đảm bảo hiệu quả lâu dài. Xây dựng quy trình quản lý có hệ thống là chìa khóa cho sự thành công lâu dài.

Các yếu tố cần xem xét khi thiết kế hệ thống

Hiệu quả thu gom bụi phụ thuộc vào việc lựa chọn máy hút bụi có kích thước phù hợp. Nếu máy hút bụi quá nhỏ, bộ lọc sẽ nhanh chóng bị quá tải và khói sẽ thoát ra ngoài; nếu quá lớn, năng lượng sẽ bị lãng phí. Khi lựa chọn máy, cần xem xét số lượng điểm hàn, lưu lượng khí trên mỗi điểm, hệ số hoạt động đồng thời và khả năng mở rộng trong tương lai. Tốt hơn hết là nên chọn máy có kích thước lớn hơn một chút so với kích thước nhỏ hơn, vì lưu lượng khí không đủ sẽ gây ra hậu quả nghiêm trọng hơn nhiều so với việc lãng phí năng lượng.

Thiết kế hệ thống đường ống ảnh hưởng đến hiệu quả và chi phí. Đường kính ống chính cần được xác định dựa trên tổng lưu lượng khí, duy trì vận tốc khí hợp lý, thường từ 10 đến 20 mét/giây. Vận tốc khí quá thấp sẽ gây tích tụ bụi trong ống; vận tốc khí quá cao sẽ dẫn đến lực cản lớn và tiếng ồn. Đường kính ống nhánh cần phù hợp với lưu lượng khí tại mỗi điểm hút. Giảm thiểu và làm phẳng các khúc uốn để giảm lực cản. Độ dốc của ống cần tính đến việc thoát nước ngưng tụ.

Việc lựa chọn quạt cần phù hợp với đặc tính điện trở của hệ thống. Quạt ly tâm có hiệu suất cao và độ ồn thấp, phù hợp với hầu hết các ứng dụng. Để khắc phục điện trở rất cao, có thể cần đến quạt thổi áp suất cao. Bộ điều khiển tần số biến đổi (VFD) có thể điều chỉnh lưu lượng gió theo nhu cầu thực tế, giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể. Khi nhiều quạt thổi được kết nối song song, việc lựa chọn cẩn thận là rất cần thiết để tránh gây nhiễu lẫn nhau.

Hệ thống điều khiển giúp cải thiện tính dễ sử dụng và hiệu quả. Các công tắc thủ công đơn giản phù hợp cho các ứng dụng độc lập, trong khi các hệ thống phức tạp hơn yêu cầu điều khiển tự động. Hệ thống có thể được kết nối với thiết bị hàn, tự động kích hoạt hệ thống thu gom bụi trong quá trình hàn và trì hoãn việc tắt máy khi dừng để đảm bảo loại bỏ hoàn toàn khói hàn còn sót lại. Chức năng cảnh báo lỗi, nhắc nhở thay thế bộ lọc và ghi lại thời gian hoạt động giúp tăng cường hiệu quả quản lý.

Kế hoạch bảo trì định kỳ

Kiểm tra và thay thế bộ lọc là những công việc bảo trì quan trọng nhất. Ngay cả với hệ thống loại bỏ bụi tự động, bộ lọc vẫn sẽ dần bị tắc nghẽn, làm tăng lực cản và giảm lưu lượng khí. Kiểm tra áp suất chênh lệch theo định kỳ khuyến cáo của nhà sản xuất; thay thế bộ lọc nếu vượt quá giới hạn cho phép. Một số công ty thay thế bộ lọc dựa trên thời gian hoạt động, chẳng hạn như sau mỗi 3000 giờ hoặc hàng năm. Bộ lọc đã qua sử dụng cần được xử lý đúng cách vì chúng có thể chứa các chất độc hại.

Vệ sinh đường ống thoát nước giúp ngăn ngừa tắc nghẽn và hỏa hoạn. Mặc dù luồng không khí mang theo hầu hết bụi, nhưng một số bụi vẫn sẽ tích tụ trong đường ống, đặc biệt là ở các khúc uốn và đoạn chuyển tiếp. Mở cửa thông gió vệ sinh sáu tháng một lần hoặc mỗi năm một lần để loại bỏ bụi tích tụ. Trong trường hợp nghiêm trọng, có thể cần đến dịch vụ vệ sinh đường ống chuyên nghiệp. Đối với bụi dễ cháy, cần vệ sinh thường xuyên hơn để ngăn ngừa sự tích tụ nguy hiểm.

Bảo trì quạt và động cơ giúp kéo dài tuổi thọ. Kiểm tra độ bôi trơn của ổ bi và lắng nghe xem có tiếng động bất thường nào không. Kiểm tra độ căng và độ mòn của dây đai (nếu có). Kiểm tra điện trở cách điện của động cơ để xác định các lỗi tiềm ẩn. Bụi bám trên cánh quạt có thể gây mất cân bằng và rung động; hãy vệ sinh thường xuyên. Ổ bi thường cần được thay thế sau mỗi 5-10 năm.

Cần kiểm tra cả hệ thống điện và điều khiển. Kiểm tra các đầu nối bị lỏng, lớp cách điện dây dẫn còn nguyên vẹn và điện trở nối đất đạt yêu cầu. Các cảm biến như đồng hồ đo áp suất chênh lệch và nhiệt kế cần được hiệu chuẩn thường xuyên. Kiểm tra chương trình điều khiển tự động trong các điều kiện hoạt động khác nhau để đảm bảo tính chính xác về mặt logic. Sao lưu chương trình và các thông số để khôi phục nhanh chóng sau khi xảy ra sự cố.

Tầm quan trọng của đào tạo nhân viên

Đào tạo vận hành đảm bảo nhân viên sử dụng hệ thống đúng cách. Nhiều hệ thống thu gom bụi hoạt động không hiệu quả, không phải do sự cố thiết bị, mà do vận hành không đúng cách. Vị trí chụp hút bụi được điều chỉnh không chính xác, lưu lượng gió không đủ, hoặc không khởi động hệ thống khi cần thiết - tất cả các yếu tố con người này đều ảnh hưởng đến hiệu suất. Nội dung đào tạo bao gồm: cách điều chỉnh chụp hút bụi, cách đọc các thiết bị đo và cách xác định xem hệ thống có hoạt động đúng cách hay không.

Huấn luyện an toàn nhấn mạnh vào các mối nguy hiểm và biện pháp bảo vệ. Người lao động phải hiểu rõ các rủi ro về sức khỏe do khói hàn gây ra – không chỉ là những lời nói suông, mà là mối đe dọa thực sự có thể gây bệnh tật và ung thư. Họ cần biết rằng hệ thống hút bụi được thiết kế để bảo vệ họ, chứ không phải gây rắc rối cho họ. Huấn luyện cũng nên bao gồm việc sử dụng thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE), khi nào cần đeo mặt nạ phòng độc, cách đeo và cách kiểm tra.

Đào tạo bảo trì giúp nhân viên thực hiện các công việc bảo trì hàng ngày. Nhân viên tuyến đầu là những người quen thuộc nhất với việc vận hành thiết bị. Việc đào tạo họ về các công việc bảo trì đơn giản, chẳng hạn như vệ sinh chụp hút, kiểm tra ống dẫn và ghi lại sự chênh lệch áp suất, là rất quan trọng. Báo cáo ngay lập tức bất kỳ sự bất thường nào, thay vì chờ đến khi hệ thống hỏng hoàn toàn. Bảo trì phòng ngừa này rẻ hơn nhiều và có thời gian ngừng hoạt động ít hơn so với sửa chữa khi bị sự cố.

Việc nâng cao nhận thức xây dựng văn hóa an toàn. Liên tục củng cố nhận thức về an toàn thông qua áp phích, video, nghiên cứu trường hợp và các phương pháp khác. Ghi nhận các hành vi an toàn tốt và sửa chữa những hành vi không an toàn. Biến an toàn thành thói quen của mọi người, chứ không chỉ là một quy tắc hay quy định. Khi nhân viên thực sự nhận ra rằng hệ thống hút bụi bảo vệ sức khỏe của họ, họ sẽ chủ động sử dụng và bảo trì nó đúng cách.

Giám sát và đánh giá vòng kín

Người sử dụng lao động phải tiến hành giám sát chất lượng không khí tại nơi làm việc để đánh giá mức độ phơi nhiễm thực tế của người lao động. Giám sát ban đầu thiết lập mức cơ sở và đánh giá hiệu quả của các biện pháp kiểm soát hiện có. Giám sát thường xuyên theo dõi xu hướng và xác minh hiệu quả liên tục của hệ thống kiểm soát. Việc giám sát cũng nên được thực hiện khi quy trình thay đổi, thêm điểm hàn hoặc phát hiện các vấn đề về sức khỏe.

Việc lấy mẫu cá nhân cung cấp đánh giá phơi nhiễm chính xác nhất. Máy lấy mẫu được đeo trong vùng hô hấp của người lao động để thu thập mẫu không khí trong suốt ca làm việc và phân tích nồng độ chất gây ô nhiễm. Điều này phản ánh mức độ ô nhiễm thực tế mà người lao động hít phải, có tính đến mô hình làm việc và thói quen cá nhân. Việc lấy mẫu tại điểm cố định đóng vai trò bổ sung cho việc giám sát chất lượng không khí tổng thể trong xưởng.

Công nghệ giám sát thời gian thực ngày càng trở nên thiết thực. Các thiết bị giám sát bụi mịn cầm tay có thể hiển thị nồng độ PM2.5 và PM10 theo thời gian thực, nhanh chóng xác định các khu vực có vấn đề. Một số hệ thống tiên tiến được trang bị chức năng giám sát trực tuyến đa điểm, ghi dữ liệu tự động và cảnh báo. Mặc dù đắt hơn, nhưng chúng rất có giá trị đối với các xưởng sản xuất lớn hoặc các ứng dụng có tiêu chuẩn nghiêm ngặt.

Việc theo dõi sức khỏe giúp phát hiện sớm các tác động đến sức khỏe. Công nhân tiếp xúc với khói hàn được khám sức khỏe định kỳ, bao gồm kiểm tra chức năng phổi, chụp X-quang ngực và xét nghiệm máu. Can thiệp kịp thời khi phát hiện các bất thường, bao gồm việc chuyển công tác khỏi các vị trí có nguy cơ phơi nhiễm cao hoặc tăng cường bảo hộ. Phát hiện và điều trị sớm các bệnh nghề nghiệp dẫn đến tiên lượng tốt hơn nhiều. Dữ liệu theo dõi sức khỏe cũng có thể xác minh hiệu quả lâu dài của các hệ thống loại bỏ bụi.

Phụ lục về Trang thiết bị Bảo hộ Cá nhân (PPE)

Phải sử dụng mặt nạ phòng độc khi các biện pháp kiểm soát kỹ thuật không đủ hiệu quả. Mặt nạ nửa mặt với bộ lọc P100 lọc được 99,971 TP3T bụi mịn và phù hợp với hầu hết các ứng dụng hàn. Đối với các chất cực độc như crom hóa trị sáu và niken, có thể cần mặt nạ toàn mặt hoặc mặt nạ phòng độc có hệ thống cung cấp khí để đạt được mức độ bảo vệ cao hơn. Việc lựa chọn và đeo đúng cách là rất quan trọng; kiểm tra rò rỉ là điều cần thiết để đảm bảo không bị rò rỉ.

Quần áo bảo hộ bảo vệ da và quần áo. Quần áo bảo hộ khi hàn phải được làm bằng vật liệu chống cháy để tránh bị bỏng do tia lửa điện. Áo tay dài và quần dài phải che kín da để giảm tiếp xúc với bụi. Găng tay phải chịu nhiệt và mềm dẻo, không gây cản trở thao tác. Giày phải chống va đập và chống đâm thủng, có bọc mu bàn chân để ngăn tia lửa điện xâm nhập. Giặt sạch quần áo bảo hộ thường xuyên và không mang chất bẩn về nhà.

Việc bảo vệ mắt và mặt cần nhiều lớp. Hàn laser đòi hỏi kính bảo hộ có khả năng chặn bước sóng laser nhưng vẫn cho phép ánh sáng nhìn thấy đi qua. Cần đeo thêm tấm chắn mặt bên ngoài kính bảo hộ để bảo vệ khỏi tia bắn và tia cực tím. Tấm chắn mặt phải che kín toàn bộ khuôn mặt và được làm bằng vật liệu chống cháy. Luôn luôn hạ tấm chắn mặt xuống khi quan sát quá trình hàn.

Thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE) không thể thay thế các biện pháp kiểm soát kỹ thuật; nó chỉ là tuyến phòng thủ cuối cùng. Việc hoàn toàn dựa vào PPE có nhiều vấn đề: sự khó chịu ảnh hưởng đến hiệu quả công việc, khó đảm bảo độ kín khít và nguy cơ say nắng tăng cao. Do đó, nhiệm vụ chính là đảm bảo hệ thống hút bụi đáng tin cậy; PPE chỉ là biện pháp an toàn bổ sung. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, chẳng hạn như bảo trì hoặc các hoạt động ngắn hạn, PPE thực sự cần thiết.

tóm tắt

Kiểm soát bụi và khói hàn laser không phải là tùy chọn mà là yêu cầu pháp lý và trách nhiệm đạo đức. Khói hàn chứa oxit kim loại, các hạt siêu mịn và khí độc, gây nguy hiểm nghiêm trọng cho hệ hô hấp, thần kinh và tim mạch. OSHA, ACGIH, NIOSH và EU đều đã thiết lập các tiêu chuẩn nghiêm ngặt yêu cầu các biện pháp kiểm soát kỹ thuật để giảm thiểu sự phơi nhiễm.

Kiểm soát bụi và khói hiệu quả đòi hỏi sự kết hợp toàn diện của nhiều công nghệ. Hệ thống thông gió cục bộ là phương pháp được ưu tiên, giúp thu giữ khói ngay tại nguồn. Hệ thống thông gió tổng thể đóng vai trò bổ sung, duy trì chất lượng không khí trong xưởng. Ống thông gió cho mỏ hàn, bàn làm việc hút gió xuống, máy hút khói di động và vỏ hàn tự động đều có những ứng dụng riêng. Hệ thống lọc cần được lựa chọn dựa trên đặc điểm của khói; bộ lọc HEPA và than hoạt tính xử lý các chất gây ô nhiễm nguy hiểm.

Thiết kế hệ thống, bảo trì định kỳ, đào tạo nhân viên và giám sát liên tục là bốn trụ cột của sự thành công lâu dài. Lựa chọn và lắp đặt đúng cách tạo nền tảng vững chắc; bảo trì tiêu chuẩn đảm bảo hiệu quả liên tục; đào tạo toàn diện đảm bảo sử dụng đúng cách; và giám sát khoa học xác minh hiệu quả kiểm soát và cho phép cải tiến kịp thời. Thiết bị bảo hộ cá nhân đóng vai trò là tuyến phòng thủ cuối cùng, cung cấp sự bảo vệ khi các biện pháp kiểm soát kỹ thuật không đủ.

Đầu tư vào hệ thống loại bỏ bụi và khói là điều cần thiết để bảo vệ sức khỏe nhân viên, tuân thủ các quy định và duy trì uy tín của công ty. Về lâu dài, chi phí phòng ngừa bệnh tật và tai nạn thấp hơn nhiều so với chi phí điều trị và bồi thường. Hơn nữa, môi trường làm việc sạch sẽ giúp cải thiện sự hài lòng và năng suất của nhân viên, giảm tỷ lệ vắng mặt và nghỉ việc. Bảo vệ hệ thống quang học laser cũng giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm thời gian ngừng hoạt động để bảo trì. Đây là một khoản đầu tư rất đáng giá mà mọi công ty sử dụng hàn laser nên xem xét nghiêm túc.

Thiết bị laser

Thông tin liên lạc

Nhận giải pháp Laser