محافظ هد لیزر جوشکاری

راهنمای جامع خرید محافظ هد لیزر جوشکاری

مقدمه

لیزر جوشکاری یکی از فناوری‌های پیشرفته در صنایع فلزی است که به دلیل بهره‌وری بالا، دقت زیاد و کیفیت بالای جوش، در حوزه‌هایی مانند الکترونیک، خودروسازی، تجهیزات پزشکی و قطعه‌سازی کاربرد گسترده‌ای دارد. با وجود مزایای فراوان، پرتو متمرکز لیزر خطراتی جدی برای چشم، پوست و تجهیزات اپتیکی دارد. بنابراین محافظت از بخش هد یا ناحیه خروج پرتو لیزر اهمیت حیاتی پیدا می‌کند.

«محافظ هد لیزر» بخشی است که جلوی هد یا اپتیک لیزر نصب می‌شود و از تابش مستقیم، بازتابی یا پراکنده جلوگیری می‌کند تا هم اپتیک‌ها سالم بمانند و هم ایمنی کاربر حفظ شود. در این راهنما به‌صورت گام‌به‌گام تمام نکات لازم برای انتخاب و خرید محافظ هد لیزر جوشکاری را بررسی می‌کنیم.

بخش اول: محافظ هد لیزر چیست؟

خطرات تابش لیزر

لیزرهای صنعتی معمولاً در کلاس‌های 3B و 4 قرار دارند و می‌توانند در زمان بسیار کوتاه موجب آسیب‌های شدید چشمی یا سوختگی پوستی شوند. تابش مستقیم یا بازتاب سطح فلزات می‌تواند شبکیه را بسوزاند، و نور مادون قرمز نیز حتی بدون دیده شدن خطرناک است. به همین دلیل، وجود محافظی مقاوم در برابر تابش ضروری است.

وظایف محافظ هد لیزر

محافظ هد لیزر چند وظیفه کلیدی دارد:

جلوگیری از عبور یا بازتاب تابش مستقیم لیزر.

محافظت از لنزها و عدسی‌های داخلی در برابر پاشش ذرات و گرما.

جلوگیری از نفوذ اشعه‌های پراکنده به محیط و کاربر.

افزایش عمر مفید اپتیک‌ها و کاهش نیاز به تعمیر و تعویض قطعات.

بدون محافظ مناسب، سیستم اپتیکی و حتی خود کاربر در معرض خطر قرار می‌گیرند.

بخش دوم: ویژگی‌ها و مشخصات فنی محافظ هد لیزر

۱. چگالی نوری (Optical Density)

چگالی نوری معیاری است برای اندازه‌گیری توانایی فیلتر در جذب نور. هرچه OD بیشتر باشد، میزان عبور نور کمتر می‌شود. برای لیزرهای صنعتی در محدوده ۱۰۶۰ تا ۱۰۹۰ نانومتر، مقدار OD باید حداقل ۶ باشد. این مقدار به این معناست که تنها یک میلیونم از شدت نور از فیلتر عبور می‌کند.

۲. سرعت پاسخ یا فیلتر خودتار شونده

در برخی مدل‌ها محافظ مجهز به فیلتر خودتار شونده است که هنگام تابش، در کسری از میلی‌ثانیه تیره می‌شود تا از چشم محافظت کند. سرعت پاسخ بالا (زیر یک میلی‌ثانیه) اهمیت زیادی دارد؛ زیرا هر تأخیر کوچکی ممکن است آسیب جدی به بینایی وارد کند.

۳. مقاومت در برابر تابش (رتبه LB)

رتبه LB نشان‌دهنده توانایی محافظ در تحمل تابش مستقیم است. برای مثال، محافظی با رتبه DLB برای لیزرهای موج پیوسته مناسب است، در حالی که ILB برای حالت پالسی به کار می‌رود. هرچه عدد LB بالاتر باشد، مقاومت محافظ در برابر تابش بیشتر است.

۴. بازه طول موجی قابل پوشش

هر محافظ باید مخصوص طول موج لیزر شما باشد. اگر دستگاه شما در طول موج ۱۰۶۴ نانومتر کار می‌کند، محافظ باید برای همین بازه طراحی شده باشد. محافظی که برای طول موج دیگری ساخته شده باشد، ممکن است هیچ حفاظتی ایجاد نکند. علاوه بر این، محافظ باید در برابر اشعه‌های فرابنفش (UV) و مادون قرمز (IR) نیز مقاومت داشته باشد.

۵. جنس و پوشش سطحی

جنس و نوع پوشش محافظ هد تأثیر زیادی در کارایی و عمر آن دارد.

پوشش ضد انعکاس برای کاهش بازتاب ناخواسته نور.

پوشش ضد خراش و ضد پاشش برای محافظت فیزیکی سطح.

مقاومت حرارتی بالا برای جلوگیری از تغییر خواص نوری در دمای زیاد.

سطح صاف و صیقلی برای جلوگیری از انحراف پرتو.

۶. ساختار چندلایه

بسیاری از محافظ‌ها از چند لایه تشکیل شده‌اند تا بتوانند عملکرد بهتری در جذب و بازتاب پرتو داشته باشند:

لایه بیرونی شفاف برای محافظت فیزیکی.

لایه بازتابی برای دفع بخش عمده تابش مادون قرمز.

لایه جذب‌کننده انرژی.

فیلتر UV و نور مرئی.

این ترکیب چندلایه باعث می‌شود محافظ هم تابش را جذب کند و هم بخش زیادی از آن را بازتاب دهد.

۷. ابعاد و دقت اپتیکی

محافظ باید دقیقاً با هد لیزر هم‌اندازه باشد تا هیچ نشت نوری یا شکست پرتو ایجاد نشود. ضخامت و انحراف اپتیکی نیز باید طوری باشد که تمرکز پرتو لیزر تغییر نکند.

بخش سوم: انتخاب محافظ بر اساس نوع لیزر و شرایط کار

نوع لیزر

هر نوع لیزر ویژگی‌های خاصی دارد:

لیزر فیبر (Fiber Laser): طول موج حدود ۱۰۶۴ نانومتر؛ محافظ باید مخصوص همین باند باشد.

لیزر CO₂: طول موج حدود ۱۰۶۰۰ نانومتر؛ نیاز به محافظ با جذب بالا در مادون قرمز بلند دارد.

لیزر YAG یا دیودی: طول موج‌های نزدیک به ۱۰۶۴ نانومتر.

انتخاب محافظ نامناسب می‌تواند منجر به عبور بخشی از پرتو شود که خطرناک است.

توان خروجی لیزر

هرچه توان لیزر بیشتر باشد (وات یا کیلووات)، باید از محافظ با OD و LB بالاتر استفاده شود تا در برابر انرژی زیاد مقاومت داشته باشد.

شرایط محیطی

در محیط‌هایی با پاشش زیاد، گرد و غبار یا رطوبت بالا باید محافظی انتخاب شود که دارای پوشش ضد خوردگی و مقاومت مکانیکی زیاد باشد. در دماهای بالا نیز باید از موادی استفاده شود که انبساط حرارتی کمی دارند.

نوع کار و دقت مورد نیاز

اگر جوشکاری روی قطعات ظریف یا پزشکی انجام می‌شود، محافظ باید شفافیت نوری بالایی داشته باشد تا تمرکز پرتو دقیق باقی بماند.

حالت تابش (پیوسته یا پالسی)

محافظ باید متناسب با نوع تابش طراحی شده باشد. محافظ مخصوص موج پیوسته ممکن است برای لیزر پالسی مناسب نباشد.

بخش چهارم: استانداردها و گواهی‌های ایمنی

برای اطمینان از کیفیت محافظ هد، بررسی استانداردهای بین‌المللی ضروری است.

ANSI Z136: استاندارد آمریکایی برای ایمنی لیزر و محافظت از چشم.

EN 207 و EN 208: استاندارد اروپایی مربوط به محافظ‌های نوری در برابر تابش لیزر.

ISO 19818: استاندارد بین‌المللی جدید برای محافظ‌های نوری صنعتی.

ISO 11553-1: دستورالعمل ایمنی ماشین‌های لیزری در محیط‌های صنعتی.

همچنین محافظ باید دارای گواهی‌هایی نظیر CE، RoHS و گزارش تست از آزمایشگاه معتبر باشد. این اسناد معمولاً شامل OD، LB، طیف عملکرد و مشخصات اپتیکی هستند. اگر محصولی فاقد این اطلاعات است، انتخاب آن ریسک بالایی دارد.

بخش پنجم: نکات مهم هنگام خرید محافظ هد لیزر

۱. انطباق با مدل هد

مدل و برند هد لیزر خود را بررسی کنید و محافظی انتخاب کنید که دقیقاً برای آن طراحی شده است. در غیر این صورت، ممکن است به درستی نصب نشود یا در محل اتصال نشتی نور ایجاد کند.

۲. بررسی کیفیت ساخت

سطح محافظ را از نظر صافی، رنگ، پوشش و نبود حباب بررسی کنید. هر نقصی می‌تواند باعث تغییر جهت یا تضعیف پرتو شود.

۳. درخواست نمونه یا تست

پیش از خرید عمده، یک نمونه تهیه و در شرایط کاری واقعی تست کنید تا از دوام و شفافیت آن مطمئن شوید.

۴. قابلیت تعویض سریع

در محیط‌های کاری پرمشغله، محافظ باید به‌گونه‌ای طراحی شود که در کمترین زمان قابل تعویض باشد. این ویژگی در کاهش زمان توقف تولید مؤثر است.

۵. مقایسه هزینه و عمر مفید

همیشه به هزینه کل مالکیت توجه کنید. محافظی که کمی گران‌تر است اما عمر طولانی‌تری دارد، در مجموع مقرون‌به‌صرفه‌تر است.

۶. خدمات پس از فروش

از فروشنده درباره مدت ضمانت، شرایط گارانتی و تأمین قطعات یدکی (به‌ویژه شیشه محافظ) سؤال کنید.

۷. تأثیر محافظ بر عملکرد نوری

برخی محافظ‌ها ممکن است باعث افت توان پرتو یا تغییر در نقطه تمرکز شوند. اطمینان حاصل کنید که محافظ انتخابی تأثیری منفی بر کیفیت جوش ندارد.

۸. رعایت الزامات ایمنی محیطی

در بسیاری از کشورها نصب حفاظ‌های ایمنی برای سیستم‌های لیزری الزامی است. محصول انتخابی باید با مقررات ملی یا بین‌المللی محل کار شما مطابقت داشته باشد.

بخش ششم: نگهداری و مراقبت از محافظ هد

۱. بازرسی منظم

پیش از هر بار استفاده، محافظ را از نظر وجود خراش، ترک، لکه یا تغییر رنگ بررسی کنید. کوچک‌ترین آسیب می‌تواند باعث کاهش حفاظت شود.

۲. تمیز کردن صحیح

از پارچه نرم و محلول‌های مخصوص اپتیکی استفاده کنید. استفاده از مواد شیمیایی قوی یا زبر ممکن است پوشش محافظ را از بین ببرد.

۳. نگهداری در محیط مناسب

محافظ را در محفظه تمیز و خشک نگهداری کنید. قرار دادن در معرض گرد و غبار یا رطوبت می‌تواند کیفیت آن را کاهش دهد.

۴. تعویض به‌موقع

در صورت مشاهده هرگونه آسیب، خراش، کدر شدن یا تغییر رنگ، محافظ باید فوراً تعویض شود. استفاده از محافظ آسیب‌دیده خطرناک است.

۵. ثبت سوابق نگهداری

بهتر است تاریخ نصب، دفعات تمیزکاری و زمان تعویض محافظ‌ ها ثبت شود تا بتوان در آینده عملکرد و دوام آنها را ارزیابی کرد.

بخش هفتم: نمونه فرآیند انتخاب

فرض کنید در کارگاه خود از لیزر فیبر ۱ کیلوواتی با طول موج ۱۰۶۴ نانومتر استفاده می‌کنید. برای انتخاب محافظ مناسب مراحل زیر را دنبال کنید:

تعیین طول موج و توان خروجی دستگاه.

انتخاب محافظ با OD ≥ 6 برای طول موج مذکور.

انتخاب پوشش ضد پاشش به دلیل محیط کاری پر ذرات.

بررسی گواهی استاندارد و رتبه LB برای اطمینان از مقاومت در برابر تابش مستقیم.

اطمینان از سازگاری ابعادی با دهانه هد.

تست محافظ در شرایط کاری واقعی.

مقایسه قیمت، عمر مفید و سهولت نصب.

بررسی خدمات پشتیبانی و موجود بودن شیشه یدکی.

منابع جهت مطالعه بیشتر:

1- How to Replace Protective Lens for Laser Welding? لینک مقاله

2- Protective glass for laser welding | Special glass for industry لینک مقاله