【摘要】自動(dòng)變光焊接面罩相比于傳統(tǒng)黑玻璃焊接面罩，具有諸多的優(yōu)勢(shì)，特別是在對(duì)焊接質(zhì)量的提高、降低焊接成本、降低焊工培訓(xùn)成本及降低焊工職業(yè)危害方面。響應(yīng)時(shí)間、變光穩(wěn)定性和可靠性、濾光屏的光學(xué)性能、功耗，以及佩戴舒適度等是選擇自動(dòng)變光焊接面罩時(shí)需要重點(diǎn)考慮的因素。自動(dòng)變光焊接面罩對(duì)焊接質(zhì)量的改進(jìn)、焊接效率的提高及焊工的職業(yè)保護(hù)具有積極的意義。
【關(guān)鍵詞】自動(dòng)變光；焊接面罩；電弧焊接 ；質(zhì)量；效率；職業(yè)危害；防護(hù)
電弧焊輻射的危害已被焊接作業(yè)者所廣泛認(rèn)識(shí)，然而每年仍有大量關(guān)于電光性眼炎病例的報(bào)道，涉及到電焊輻射危害的防護(hù)經(jīng)常被忽視。自焊接面罩出現(xiàn)100多年來(lái)，電弧造成的眼傷害依然是焊工所遭受的最大的危害因素；僅僅在美國(guó)，包括醫(yī)療、賠償和誤工等在內(nèi)，平均每年因眼傷害所需的支出超過(guò)3億美元。造成電光性眼炎的原因包括沒(méi)有使用焊接面罩、或使用不合格的焊接面罩、或者使用方法不正確，還有一個(gè)原因就是使用傳統(tǒng)黑玻璃焊接防護(hù)面罩。
焊接弧光引發(fā)的焊工電光性眼炎被列為是塵肺病之外的第二大職業(yè)病。孫艷翎等對(duì)長(zhǎng)期接觸電弧光的調(diào)查表明在使用“性能尚好的傳統(tǒng)電焊防護(hù)面罩”的情況下，接觸組晶狀體混濁檢出率隨工齡延長(zhǎng)呈明顯漸進(jìn)性增高。在使用傳統(tǒng)黑玻璃焊接面罩的條件下，造成焊工傷害的原因有：一、引弧過(guò)程，某些焊工通常采用裸眼引弧以避免焊點(diǎn)的偏差，雖然有生理性眨眼反射保護(hù)，但起弧的瞬間弧光的直接作用不可能完全避免；二、存在多人同時(shí)進(jìn)行焊接作業(yè)的環(huán)境中，電焊弧光的交叉輻射；三、電弧輻射的反射及散射作用，對(duì)焊接作業(yè)者的影響。
在起弧瞬間，輻射強(qiáng)度達(dá)到極大值，在焊接過(guò)程中焊條與母材經(jīng)常發(fā)生著接觸和電氣短路，電弧也不斷發(fā)生且瞬間熄滅。藥皮焊條每秒鐘要發(fā)生10～15次瞬間短路，即弧光輻射會(huì)有10～15次達(dá)到極大值，在每?jī)纱纹鸹〉拈g隔中存在短暫沒(méi)有弧光的狀態(tài)。
基于提高焊接質(zhì)量及效率，降低培訓(xùn)成本和焊接成本，以及保護(hù)焊工免受焊接弧光的傷害，裝備自動(dòng)變光濾光屏的焊接面罩應(yīng)運(yùn)而生；自動(dòng)變光濾光屏（圖1）通常包括控制電路、弧光探測(cè)器、外保護(hù)片、紫外及紅外線(xiàn)濾光片、光閥（液晶和偏振片組件）、內(nèi)保護(hù)片及其他結(jié)構(gòu)件。當(dāng)焊接瞬間產(chǎn)生電弧時(shí)，自動(dòng)變光濾光屏可以自動(dòng)將遮光號(hào)從較低值（亮態(tài)遮光號(hào)，通常為3）轉(zhuǎn)換成較高值（暗態(tài)遮光號(hào)），以保護(hù)作業(yè)者；未焊接時(shí)呈亮態(tài)遮光號(hào)狀態(tài)，便于焊工觀(guān)察焊接部位作好焊前準(zhǔn)備；在焊接停止時(shí)，濾光片由暗態(tài)遮光號(hào)轉(zhuǎn)回到亮態(tài)遮光號(hào)，焊工可以清晰地觀(guān)察焊接效果，并準(zhǔn)備下一次的焊接作業(yè)。
圖1 自動(dòng)變光濾光片的結(jié)構(gòu)
置于外保護(hù)片內(nèi)側(cè)的紫外及紅外線(xiàn)濾光片，無(wú)論在焊帽的控制電路是否正常工作，都具有永久的紅外及紫外輻射防護(hù)功能，相當(dāng)于遮光號(hào)為12或13的濾光片防護(hù)紅外線(xiàn)及紫外線(xiàn)輻射的能力。在評(píng)價(jià)自動(dòng)變光濾光片的性能時(shí)，有效視野、響應(yīng)時(shí)間、靈敏度、延遲設(shè)置、亮態(tài)遮光號(hào)、暗態(tài)遮光號(hào)、功耗、電路抗干擾能力，以及濾光屏的光學(xué)性能等參數(shù)都必須予以重視，此外維護(hù)的便利性也是重要因素之一。
響應(yīng)時(shí)間是自動(dòng)變光焊接面罩的一個(gè)重要參數(shù)，指自動(dòng)變光濾光屏亮態(tài)時(shí)，從弧光探測(cè)器接受弧光信號(hào)到變?yōu)楣忾y完全達(dá)到預(yù)定暗態(tài)時(shí)所需要的時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間是越短越好。因?yàn)轫憫?yīng)時(shí)間關(guān)系到焊工引弧時(shí)受到的強(qiáng)可見(jiàn)光瞬間照射傷害的程度，響應(yīng)時(shí)間越短，光閥從亮態(tài)變暗的速度就越快，焊工遭所受傷害的可能性就越小。在從亮態(tài)到暗態(tài)的轉(zhuǎn)變過(guò)程中，液晶材料的性能及控制電路的響應(yīng)時(shí)間會(huì)直接影響變光屏的響應(yīng)時(shí)間。廠(chǎng)家提供的數(shù)據(jù)顯示Speedglas的變光屏響應(yīng)時(shí)間達(dá)到了0.1毫秒。
圖2 弧光探測(cè)器的性能
弧光探測(cè)傳感器是變光屏由亮態(tài)遮光號(hào)到暗態(tài)遮光號(hào)轉(zhuǎn)變的觸發(fā)器件，其響應(yīng)特性（圖2）及可靠性會(huì)直接影響焊接濾光屏的工作穩(wěn)定性和靈敏度，特別是在小到1安培甚至更小穩(wěn)定焊接電流的情形及受到其他作業(yè)者電弧焊接干擾的環(huán)境中。具備由暗態(tài)遮光號(hào)到亮態(tài)遮光號(hào)的延遲設(shè)置的自動(dòng)變光焊接面罩，可減少熾熱熔池的強(qiáng)余光對(duì)焊工眼睛的影響。
按EN379標(biāo)準(zhǔn)要求，自動(dòng)變光焊接濾光屏需要標(biāo)注出亮態(tài)遮光號(hào)、暗態(tài)遮光號(hào)、生產(chǎn)廠(chǎng)商及濾光屏的光學(xué)性能，光學(xué)性能按光學(xué)等級(jí)、散光特性、透光性能和可視角度依次排列，最后應(yīng)注明相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)。如Shade 3/5，8/9-13，3M，1/1/1/2/379；對(duì)于濾光屏的光學(xué)性能，數(shù)字1表示最好，2表示較好，3表示合格。光學(xué)性能好的濾光屏更適合焊工長(zhǎng)時(shí)間使用�？梢暯嵌葘�(duì)自動(dòng)變光焊接面罩也是一項(xiàng)很重要的參數(shù)，可視角度越大，焊工工作時(shí)可視焊件的范圍就越大，這樣就越有利于提高工作效率和質(zhì)量。
了解了自動(dòng)變光濾光屏的工作原理，就不難理解自動(dòng)變光焊接面罩對(duì)于焊工的意義。
自動(dòng)變光焊接面罩在開(kāi)機(jī)時(shí)呈暗度為3的亮態(tài)遮光號(hào)，焊工可以清晰觀(guān)察焊接部位，準(zhǔn)確定位，并可避免周?chē)附踊」獾母蓴_；在弧光探測(cè)器探測(cè)到起弧時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)由亮態(tài)遮光號(hào)轉(zhuǎn)換到預(yù)先設(shè)定的暗態(tài)遮光號(hào)，保護(hù)焊工免受弧光傷害。自動(dòng)變光焊接面罩的使用避免了盲焊，對(duì)保證焊接作業(yè)的精準(zhǔn)性，保護(hù)非焊接表面的平整性和光潔度，提高焊接質(zhì)量，降低焊接成本，降低焊工培訓(xùn)的成本具有積極意義。
自動(dòng)變光焊接面罩不用掀起和放下，降低了焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度，最大限度地避免了因焊接弧光造成的短暫失明，進(jìn)而引發(fā)盲焊的可能；避免焊工電光性眼炎，以及可能引發(fā)的焊工白內(nèi)障等疾�。槐苊鈴�(qiáng)熱輻射對(duì)眼睛晶狀體的傷害；避免了其他可能的機(jī)械傷害。
圖3 連接電動(dòng)送風(fēng)裝置的自動(dòng)變光焊接面罩
隨著技術(shù)的進(jìn)步，自動(dòng)變光焊接面罩的研發(fā)有了新的進(jìn)展。具備打磨模式的自動(dòng)變光焊接面罩除用于焊接防護(hù)外，還可以用于打磨作業(yè)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。有的還可以與電動(dòng)送風(fēng)呼吸裝置或長(zhǎng)管供氣裝置（圖3）配合使用，在提供焊接弧光防護(hù)的同時(shí)，提供呼吸防護(hù)。人機(jī)工程在新一代的自動(dòng)變光焊接面罩上得到了進(jìn)一步的體現(xiàn)，更舒適和更安全已成為可能。適應(yīng)面更廣、具備更多的遮光號(hào)選擇、靈敏度選擇和延遲時(shí)間設(shè)置，具備舒適點(diǎn)焊模式、打磨模式及固定暗度設(shè)置功能的新型自動(dòng)變光焊接面罩（圖4）已被航空航天、重工、車(chē)輛、造船、石油石化等行業(yè)所廣泛應(yīng)用。
圖4 功能完善的自動(dòng)變光濾光屏
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