3M中國(guó)有限公司 （上海 200233） 歐澤兵 陳慧娟

焊接或切割可能會(huì)產(chǎn)生熾熱的飛濺顆粒物，強(qiáng)可見光、紫外線和紅外線等輻射危害以及煙塵、有害氣體等與呼吸相關(guān)的有害物質(zhì)。如果不采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，焊接作業(yè)者將受到嚴(yán)重的職業(yè)危害。

焊接眼護(hù)具是用于保護(hù)焊接作業(yè)者的眼部或眼面部免受由焊接或與焊接相關(guān)作業(yè)產(chǎn)生的有害光輻射及其他特殊危害的防護(hù)用具。它不僅僅是一種焊接與切割作業(yè)的防護(hù)具，更是必不可少的焊接與切割作業(yè)的工具。焊接眼護(hù)具按外形結(jié)構(gòu)可分為焊工防護(hù)眼鏡、焊工防護(hù)眼罩和焊工防護(hù)面罩。其中焊工防護(hù)面罩（俗稱焊接面罩）是用來幫助焊工防護(hù)來自焊接的職業(yè)危害，幫助其在焊接過程中準(zhǔn)確定位、高效焊接。一個(gè)通用的原則是，在焊接面罩上花費(fèi)更多的費(fèi)用將提升焊工的舒適度和焊接技能，從而帶來更好的焊接質(zhì)量和更好的焊工職業(yè)健康。

如果不了解職業(yè)安全與健康相關(guān)的法規(guī)、個(gè)體防護(hù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和焊接面罩最新的技術(shù)狀態(tài)，那就可能花費(fèi)了很多的費(fèi)用卻沒能找到適合的焊接面罩，或者因選用了不符合標(biāo)準(zhǔn)或使用要求的焊接面罩給焊工帶來職業(yè)安全隱患。本文從焊接面罩的類型，以及焊接面罩的發(fā)展趨勢(shì)等方面幫助使用者更多的了解焊接面罩。

1.濾光鏡的類型及對(duì)比

焊接面罩按形式可分為手持式和頭戴式兩類；按裝備的濾光鏡類型可分為黑玻璃濾光片焊接面罩（又稱為黑玻璃焊接面罩）和自動(dòng)濾光鏡焊接面罩（又稱為自動(dòng)變光焊接面罩）兩類。

事實(shí)上黑玻璃焊接面罩現(xiàn)在的型式跟50多年前相比并沒有太多的改變，除了用尼龍、紅鋼紙等材料替代了最初的皮革材料，另外就是在佩戴結(jié)構(gòu)上有了一些改進(jìn)，不僅僅有如圖1所示的手持式焊接面罩，而且出現(xiàn)了如圖2所示的頭戴式焊接面罩。這類產(chǎn)品能夠提供基本的焊接防護(hù)，而且價(jià)格也比較低。濾光片是一片有色的玻璃，焊工可根據(jù)作業(yè)要求選擇適合當(dāng)前作業(yè)所需遮光號(hào)的濾光片，一款合格的焊接濾光片在防護(hù)強(qiáng)可見光的同時(shí)，也提供對(duì)紫外輻射和紅外輻射的防護(hù)。

圖1 手持式黑玻璃焊接面罩

圖2 頭戴式黑玻璃焊接面罩

對(duì)于手持式焊接面罩，焊工需要一手持焊接面罩，另一只手握焊槍，在起弧的同時(shí)把焊接面罩移到臉部，結(jié)束焊接后再移開手持式焊接面罩。而對(duì)于頭戴式焊接面罩，焊工需要在起弧的瞬間用力點(diǎn)頭，以便焊接面罩能夠落下保護(hù)焊工的眼睛及面部，結(jié)束焊接作業(yè)再掀起焊接面罩，以觀察焊接效果和進(jìn)行下一焊點(diǎn)的準(zhǔn)備。黑玻璃焊接面罩盡管便宜，卻也存在一些不足，如焊前的準(zhǔn)確定位，特別是對(duì)初學(xué)焊接人員要做到精準(zhǔn)定位尤其困難；使用黑玻璃焊接面罩，可能帶來更高的焊工培訓(xùn)成本；在空間有限的環(huán)境焊接作業(yè)時(shí)，沒有足夠的空間掀起和放下焊接面罩；長(zhǎng)時(shí)間以“點(diǎn)頭”方式放下焊接面罩，可能導(dǎo)致頸椎問題；如果進(jìn)行的是短焊縫焊接，頻繁的掀起和放下焊接面罩，會(huì)導(dǎo)致焊接效率低下等。

自動(dòng)變光焊接面罩的出現(xiàn)解決了上述問題，如圖3所示。自動(dòng)變光濾光鏡是由多組液晶片、偏振片和紅外及紫外反射片組成，通過相應(yīng)的電子電路對(duì)其進(jìn)行控制。在焊接產(chǎn)生電弧的瞬間，可以自動(dòng)將遮光標(biāo)號(hào)從較低值（明態(tài)遮光號(hào)）轉(zhuǎn)換成較高值（暗態(tài)遮光號(hào)）。自動(dòng)變光濾光鏡的遮光號(hào)、響應(yīng)靈敏度和延遲時(shí)間通常是可調(diào)節(jié)的。多數(shù)自動(dòng)變光濾光鏡采用紐扣電池和太陽能電池雙電源供電。多個(gè)光敏感器件裝備在濾光鏡上接近眼睛的位置，以感受弧光。自動(dòng)變光濾光鏡在亮態(tài)時(shí)通常呈3號(hào)或4號(hào)遮光號(hào)，方便焊工準(zhǔn)確觀察焊接部位，精準(zhǔn)定位。在起弧的瞬間，光感器件使焊接濾光鏡變成預(yù)先設(shè)定的暗態(tài)遮光號(hào)，其響應(yīng)速度比焊工眨眼的速度高數(shù)百倍。自動(dòng)變光濾光鏡最外層裝備反射紫外線和紅外線的涂層鏡片，無論自動(dòng)變光濾光鏡是否開啟或設(shè)置為任何遮光號(hào)，它都具備對(duì)紅外線和紫外線的永久防護(hù)功能。最重要的是自始至終，焊工無需頻繁地掀起或放下焊接面罩。

圖3 頭戴式自動(dòng)變光焊接面罩

2.遮光號(hào)是否需要經(jīng)常調(diào)節(jié)

如果被焊材料厚度固定、工藝也不變，則固定遮光號(hào)的濾光片就可以滿足要求。由于黑玻璃焊接面罩所使用的濾光片的遮光號(hào)是固定的，所以它可以滿足上述情況的需求。但更多的情況是，大多數(shù)焊工會(huì)焊接不同的材料，如中碳鋼、不銹鋼和鋁等，而且基于被焊件厚度的變化需要選擇不同的工藝參數(shù)和焊接方法。焊接方法和參數(shù)的不同，產(chǎn)生弧光的強(qiáng)度也有很大差異。此時(shí)焊工需要根據(jù)不同的焊接條件，選擇不同遮光號(hào)的濾光片。自動(dòng)變光焊接面罩所使用的是自動(dòng)變光濾光鏡，它通常有多個(gè)遮光號(hào)供選擇，并且部分廠商生產(chǎn)的自動(dòng)變光濾光鏡也有固定遮光號(hào)狀態(tài)的選項(xiàng)。自動(dòng)變光焊接面罩讓焊工有更多的選擇，更能適應(yīng)不同的焊接作業(yè)要求。

有些自動(dòng)變光濾光鏡的生產(chǎn)商把遮光號(hào)的調(diào)節(jié)鈕設(shè)置在焊接面罩內(nèi)側(cè)，而有些則放置在外側(cè)。多數(shù)廠商自動(dòng)變光濾光鏡的遮光號(hào)從9號(hào)到13號(hào)可調(diào)節(jié)，在此基礎(chǔ)上我公司還提供5號(hào)到8號(hào)遮光號(hào)的選項(xiàng)，以及打磨狀態(tài)和固定暗態(tài)遮光號(hào)設(shè)置，更進(jìn)一步發(fā)揮了焊接面罩一專多能的優(yōu)勢(shì)。

3.焊接面罩濾光鏡的參數(shù)

視窗的大小決定了進(jìn)入焊工眼睛光線的量，視窗越大越便于焊工觀察焊接部位，眼睛越不易疲勞，但同時(shí)視窗越大，制造成本也會(huì)越高。另外，濾光片的光學(xué)性能也是影響價(jià)格的一個(gè)重要因素，濾光片的光學(xué)性能越好，價(jià)格通常也會(huì)越高。

在EN379標(biāo)準(zhǔn)中，自動(dòng)變光濾光鏡的光學(xué)性能表示為A/B/C/D的方式，A、B、C、D為1、2、3三個(gè)數(shù)字中的某個(gè)數(shù)字；A表示光學(xué)等級(jí)，B表示散光特性，C表示透光性能，D表示視角效應(yīng)。其中數(shù)字1表示最好，2表示較好，3表示符合標(biāo)準(zhǔn)要求。光學(xué)性能越好，焊工佩戴會(huì)更舒適，眼睛更不易疲勞。

轉(zhuǎn)換時(shí)間是自動(dòng)變光濾光鏡的一項(xiàng)重要參數(shù)。它是指自動(dòng)變光濾光鏡在受到弧光激活后從亮態(tài)（通常為3號(hào)或4號(hào)遮光號(hào)）轉(zhuǎn)換到暗態(tài)遮光號(hào)所需時(shí)間，該時(shí)間越短越好。轉(zhuǎn)換時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)造成強(qiáng)光進(jìn)入眼睛的現(xiàn)象（俗稱打眼）。即使偶爾被打眼，在一天的焊接作業(yè)后眼睛也會(huì)感覺疲勞。長(zhǎng)時(shí)間受到電弧強(qiáng)可見光的刺激，會(huì)造成焊工視力不可恢復(fù)的損傷。一些入門級(jí)的自動(dòng)變光焊接面罩，其轉(zhuǎn)換時(shí)間可能長(zhǎng)至0.5ms，而專業(yè)級(jí)的自動(dòng)變光濾光鏡的轉(zhuǎn)換時(shí)間低至0.1ms。在同等條件下轉(zhuǎn)換時(shí)間越短，濾光鏡也必然會(huì)更貴些。

響應(yīng)的靈敏度是自動(dòng)變光濾光鏡的又一項(xiàng)重要參數(shù)。當(dāng)電弧穩(wěn)定性很好或使用小電流焊接，特別是TIG焊時(shí)，靈敏度調(diào)節(jié)功能就顯得格外重要。通過靈敏度的調(diào)節(jié)使自動(dòng)變光焊接濾光鏡能夠?qū)Ξ?dāng)前的焊接作業(yè)很好地響應(yīng)，避免打眼現(xiàn)象的發(fā)生。

延遲時(shí)間設(shè)置也是自動(dòng)變光濾光鏡一個(gè)非常有用的功能。改變?cè)撛O(shè)置可以改變?yōu)V光鏡在電弧停止后從暗態(tài)遮光號(hào)轉(zhuǎn)換到亮態(tài)遮光號(hào)的延遲時(shí)間。在短焊縫焊接時(shí)，設(shè)置較短的延遲時(shí)間可以提高焊接作業(yè)的效率；而在大電流焊接時(shí)，設(shè)置適當(dāng)?shù)难舆t時(shí)間可以避免因熔池溫度過高而發(fā)出的強(qiáng)光對(duì)眼睛的影響。

4.自動(dòng)變光焊接面罩的供電方式、重量及配件

自動(dòng)變光焊接面罩中需要電源來給控制電路供電，常見的有紐扣電池、太陽能電池和充電電池等形式。某些自動(dòng)變光焊接面罩采用不可更換的內(nèi)置充電加太陽能輔助電池，這樣的焊接面罩在首次使用前或者長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)后需要對(duì)充電電池進(jìn)行充電，否則可能會(huì)出現(xiàn)變光響應(yīng)不正?，F(xiàn)象。這樣設(shè)計(jì)的最大缺陷是一旦充電電池失效，整個(gè)焊接面罩就不能再用了。

現(xiàn)在的設(shè)計(jì)通常采用的是可更換鋰離子紐扣電池加太陽能輔助電池方式，這樣的好處是拿起焊接面罩即可隨時(shí)進(jìn)行焊接作業(yè)。由于鋰離子電池具有很高的容量，能夠保證焊接面罩大約工作2000h，甚至更長(zhǎng)時(shí)間。

由于材料科技的發(fā)展，輕量化的焊接面罩設(shè)計(jì)成為可能。重量更輕的焊接面罩能夠減輕作業(yè)者頸部的疲勞，增加佩戴的舒適度。即使焊接面罩僅僅輕了50g，對(duì)于短時(shí)間佩戴或許影響不大，如果整天都需要佩戴，就會(huì)發(fā)現(xiàn)即使是很小的重量差異也會(huì)導(dǎo)致佩戴舒適度很大的差別，更重的焊接面罩將會(huì)使焊工感到不舒適。除整體重量外，整個(gè)焊接面罩的重心設(shè)計(jì)也需要引起關(guān)注，好的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)使焊接面罩的重心盡可能靠近頸部的中心，如圖4所示。

圖4 焊接面罩重心與頸部的相對(duì)位置

焊接面罩需要通過頭箍與佩戴者的頭部配合，頭箍設(shè)計(jì)應(yīng)考慮對(duì)頭部的擠壓和整體受力分布，以及調(diào)節(jié)的便利性。頭箍形式會(huì)直接影響佩戴的舒適度，特別是對(duì)長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的焊工更是如此。同時(shí)，時(shí)尚外觀和彩繪的焊接面罩出現(xiàn)在2012年北京·埃森焊接展上，進(jìn)一步豐富了焊接面罩的款式。

5.結(jié)語

從皮革、帆布材料到現(xiàn)在的輕量化材料，從黑玻璃濾光片到自動(dòng)變光濾光鏡，從單一的眼面部防護(hù)功能的焊接面罩到配置電動(dòng)送風(fēng)裝置或長(zhǎng)管供氣裝置的焊接面罩，隨著焊接技術(shù)和工藝的進(jìn)步，焊接面罩的形式也發(fā)生了很大的變化。焊接面罩不僅是焊接作業(yè)必不可少的工具，也是焊接作業(yè)必需的防護(hù)用品。在國(guó)內(nèi)焊接面罩被列為特種勞動(dòng)防護(hù)用品，實(shí)行生產(chǎn)許可證（即QS）和勞安認(rèn)證（即LA）雙證管理。合適的焊接面罩不僅會(huì)提高焊接效率和降低焊接成本，而且還能降低職業(yè)健康與安全方面的風(fēng)險(xiǎn)。焊接面罩的選擇需要綜合考慮多方面的因素。