Gefahren beim Laserstrahlschweißen und wie Sie sich schützen können

Der Laserstrahl selbst stellt die unmittelbarste Gefahr bei jedem handgeführten Laserstrahlschweißbetrieb dar – ist aber nicht immer die offensichtlichste. Der direkte Laserstrahl ist gefährlich, ebenso wie die Reflexionen, die er von Metalloberflächen erzeugt, die ultraviolette und infrarote Strahlung, die vom Schweißplasma erzeugt wird, und das blaue Licht, das bei der Wechselwirkung eines Hochleistungslasers mit dem Schweißmaterial emittiert wird. Das Verständnis dieser Gefahren ist für jeden, der ein handgeführtes Laserschweißsystem bedient, beaufsichtigt oder in dessen Nähe arbeitet, unerlässlich.

Gefahren durch direkten Laserstrahl

Handgeführte Laserschweißsysteme arbeiten während des Schweißvorgangs mit Energieniveaus der Klasse IV. Direkte Exposition gegenüber dem Strahl führt zu sofortigen, schweren Verletzungen:

• Augenverletzung — das primäre und schwerwiegendste Risiko. Die Linse des Auges fokussiert die Nahinfrarot-Laserstrahlung (etwa 1070 nm) direkt auf die Netzhaut, wo sie thermische Verbrennungen verursacht. Ein dauerhafter Sehverlust kann durch Laserexpositionen im Millisekundenbereich auftreten. Es gibt kein sicheres ungeschütztes Expositionsniveau für einen Laserstrahl der Klasse IV.
• Hautverbrennungen — Der direkte Kontakt des Strahls mit der Haut verursacht sofortige thermische Verbrennungen. Die Haut ist weniger empfindlich als das Auge, aber Hochleistungslaser der Klasse IV können innerhalb von Sekunden schwere Verbrennungen verursachen.

Schauen Sie niemals direkt in die Laseröffnung oder richten Sie den Brenner auf eine andere Person. Eine direkte Einwirkung des Strahls oder seiner Reflexionen muss unbedingt vermieden werden. Schwere Verletzungen können innerhalb von Sekunden entstehen.

Spiegelnde (spiegelartige) Reflexionen

Spiegelnde Reflexionen entstehen, wenn ein Laserstrahl unter einem Winkel auf eine glatte, polierte oder stark reflektierende Oberfläche trifft und in eine bestimmte Richtung reflektiert wird – ähnlich wie Licht, das von einem Spiegel reflektiert wird. In einer Laserschweißumgebung gehören folgende zu den gefährlichsten sekundären Gefahren:

• Hochreflektierende Metalle – polierter Stahl, Chrom, Kupfer und Aluminium – können spiegelnde Reflexionen erzeugen, die einen erheblichen Anteil der ursprünglichen Strahlenergie übertragen.
• Eine spiegelnde Reflexion kann beträchtliche Entfernungen zurücklegen und dabei noch genügend Energie behalten, um schwere Augen- oder Hautverletzungen zu verursachen.
• Retroreflexion – eine besonders gefährliche Form der spiegelnden Reflexion, die auftritt, wenn zwei reflektierende Oberflächen in einem Winkel zueinander stehen.  Der Strahl wird von einer Oberfläche auf die zweite reflektiert und kehrt in Richtung der Quelle zurück – direkt zurück zum Bediener.
• Beurteilen Sie vor dem Schweißen immer den Arbeitsbereich, um Oberflächen zu identifizieren, die gefährliche Reflexionen verursachen könnten. Entfernen, schirmen oder decken Sie reflektierende Oberflächen nach Möglichkeit ab.

Diffuse Reflexionen

Wenn der Laserstrahl auf eine raue oder matte Oberfläche trifft, wird er als diffuse Reflexion in mehrere Richtungen gestreut. Obwohl diffuse Reflexionen weniger konzentriert sind als spiegelnde Reflexionen, können sie dennoch eine Gefahr darstellen:

• Selbst gestreutes Laserlicht kann bei anhaltender Einwirkung oder aus nächster Nähe zu Augenschäden führen.
• Richten Sie den Laser nicht auf reflektierende Oberflächen, auch nicht, wenn die Oberfläche matt erscheint. Das Erscheinungsbild einer Oberfläche ist nicht immer ein zuverlässiger Indikator für das Reflexionsvermögen im nahen Infrarotbereich.
• Alle Personen im LCA müssen eine Laserschutzbrille tragen, die für die Betriebswellenlänge geeignet ist und auch Schutz vor diffusen Reflexionen bietet.

Hochreflektierende Metalle: Besondere Hinweise

Bestimmte Metalle bergen aufgrund ihrer Oberflächeneigenschaften ein erhöhtes Risiko spiegelnder Reflexionen:

• Aluminium — Aluminium und seine Legierungen besitzen eine hohe Wärmeleitfähigkeit und können Laserenergie reflektieren, bevor der Plasmazündpunkt erreicht ist. Sobald das Plasma gezündet ist, nimmt das Reflexionsvermögen deutlich ab. Die Zeit vor der Plasmazündung birgt das höchste Reflexionsrisiko.
• Kupfer — Kupfer weist ebenfalls ein hohes Reflexionsvermögen im nahen Infrarotbereich vor der Plasmazündung auf. Beim Schweißen von Kupfer oder Kupferlegierungen sind besondere Vorsichtsmaßnahmen zu treffen.
• Polierter Edelstahl — polierte Oberflächen können starke Spiegelreflexionen erzeugen. Matte oder gebürstete Oberflächen reflektieren weniger vorhersehbar und in mehr Richtungen.

Ultraviolette und infrarote Strahlung des Schweißplasmas

Bei der Wechselwirkung von Hochleistungslaserstrahlen mit Metall entsteht ein Schweißplasma – eine ionisierte Gaswolke über dem Schmelzbad. Dieses Plasma emittiert verschiedene Arten von Strahlung, die über die Wellenlänge des Lasers selbst hinausgehen:

• Ultraviolette (UV-)Strahlung — Das Schweißplasma emittiert UV-Strahlung. Ungeschützte UV-Strahlung kann Bindehautentzündung (Augenverblitzen), Hornhautverletzungen und Hautverbrennungen verursachen und erhöht bei wiederholter Exposition das Risiko von Hautkrebs und vorzeitiger Hautalterung.
• Blaues Licht – die Wechselwirkung von Hochleistungslasern mit Materialien kann intensives sichtbares blaues Licht erzeugen, das zu Netzhautschäden (Photoretinitis) und Bindehautentzündung führen kann. 
• Infrarotstrahlung (IR) — Die IR-Strahlung aus dem Plasma und dem erhitzten Werkstück verursacht Verbrennungen an der unbedeckten Haut und kann bei längerer, wiederholter Exposition zu Katarakten führen.

Der ESAB Laserstrahlschweißhelm ist so konstruiert, dass er sowohl UV- als auch IR-Strahlung auf die in EN 207:2017 D LB6 geforderten Werte filtert und somit Schutz vor allen genannten Strahlungsarten während des normalen Laserstrahlschweißvorgangs bietet.

Wie man das Risiko der Laserstrahl-Exposition reduziert

• Lesen und befolgen Sie vor der Inbetriebnahme der Laserstrahlschweißausrüstung alle Etiketten und die Betriebsanweisung.
• Vor Beginn jeglicher Schweißarbeiten muss sichergestellt werden, dass der Laser-Schutzbereich ordnungsgemäß mit laserblockierenden Barrieren und Verriegelungen eingerichtet ist.
• Prüfen Sie den Arbeitsbereich auf reflektierende Oberflächen und entfernen, schützen oder decken Sie diese vor dem Schweißen ab.
• Tragen Sie im Laserbereich stets die geeignete Laserschutzausrüstung – den richtigen Schutzhelm für Laserarbeiten, die richtige Laser-Schutzbrille, die richtige Schutzkleidung und die richtigen Schutzhandschuhe für die entsprechende Betriebswellenlänge.
• Richten Sie den Brenner niemals auf Personen oder auf Oberflächen, bei denen der Reflexionsweg nicht kontrolliert wird.
• Stellen Sie sicher, dass alle Sicherheitsverriegelungen funktionieren – Schlüsselschalter, Notstopp und externe Verriegelungsanschlüsse.
• Die Installation, der Betrieb, die Wartung und die Reparatur der Ausrüstung dürfen nur von qualifiziertem Personal durchgeführt werden.

Im Falle einer Laserexposition der Augen oder der Haut

Falls jemand dem Laserstrahl oder seinen Reflexionen ausgesetzt ist:

• Suchen Sie umgehend einen Arzt auf – auch wenn keine unmittelbaren Symptome erkennbar sind. Netzhautverletzungen durch Nahinfrarot-Laserexposition verursachen möglicherweise keine sofortigen Schmerzen oder Sehverlust, die Schäden können jedoch dauerhaft sein.
• Alle Unfälle und Vorfälle müssen einem Vorgesetzten gemeldet und ein Vorfallbericht ausgefüllt werden.
• Gehen Sie nicht davon aus, dass eine kurze Exposition harmlos war. Bei jedem Verdacht auf Laserexposition des Auges ist eine sofortige medizinische Untersuchung erforderlich.