学习情境三石英光纤的拉丝.ppt

学习情境三：石英光纤拉丝;光纤拉丝的方法：;§3.2 石英熔融拉丝原理;;3-9、辅助牵引、涂覆及固化系统示意图 ;光纤涂覆的方法：湿—干两次涂覆;图3-11、水浴加热的料灌;图3-12：UV固化系统;根据光纤拉丝速度不同，可以选用不同数量的固化炉 以满足光纤固化的要求。在目前的高速拉丝生产中， 第一次涂覆一般采用两节固化炉，第二次涂覆一般采 用4～6节固化炉，这样才能在高速拉丝过程中为涂覆 光纤的固化提供足够能量。 ;光纤直径测试系统;测试方法：对拉制的光纤进行直径的测量，将测试数 值与标准值相比较，得到一个偏差信号，并将偏差信 号反馈给拉丝塔控制系统，对工艺参数进行调整，从 而得到直径波动符合规定的光纤产品。; ;光纤的牵引装置的操作过程：通过牵引轮带动皮带运 动，可以通过拉丝塔控制系统设定其运动速度。在拉 丝的开始阶段，通过调节牵引轮速度，控制光纤直径 并进行涂覆，当光纤涂覆完成后，将牵引轮上的光纤 引到光纤收丝筒上即可进行正常的拉丝过程。;§3.4 石英光纤拉丝工艺;图3-16 石英光纤拉丝工艺 示意图;§3.41 石英光纤拉丝的工艺流程;其具体描述如下：;②打开保护气（一般情况下为Ar气，若对光纤品质要 求更高，则可选用He气），对炉内气氛进行保护降低 炉内氧气的含量，在氧含量下降到规定值（一般情况 下其中氧气含量应小于500ppm）后，对炉子进行预热。;确认是否需要更换或清洗，保证拉丝过程中光纤运行 的通道的洁净和光滑，防止对裸光纤或涂覆光纤的刮 伤，并将涂覆器放置在涂覆模台上。; ②检查冷却风管、排气管以及排烟管是否安装完好 （检查方法：从石英管下方往上看，所有石英管应该接近一条直线）。 ;①固定并对准：用送棒系统的卡爪将清洗好的光纤预 制棒固定好（如图3-19所示），采用手动方式将预制 棒缓慢下降到炉口上方约3～5mm处，观察预制棒的位 置是否在炉口;中心处，可以通过手动调节进行预制棒的对准。然 后可以通过自动方式（设定的进棒速度和进棒长度） 让预制棒进入高温炉内，再一次检查预制棒的对中 情况，并将高温炉升温加热熔融预制棒。;②熔融及形成玻珠：高温炉温???升高导致预制棒的尖 部粘度下降，在粘度降低到一定值时，尖端的石英玻 璃由于自身重力作用而逐渐下垂，并使得熔融部分的 石英玻璃变细形成一个玻珠（First drop）从炉口下 落（如图3-20和图3-21所示）。;图3-20 预制棒加热熔融 ;③剪断玻珠：当光纤头（玻珠）从炉中下来后，操作 人员用工具将掉下的光纤头剪断并拉细（如图3-22所 示），用重物将光纤通过光纤通道引导辅助牵引装上。;3）光纤的涂覆阶段;②在光纤直径达到100μm左右时，将光纤剪断，迅速将裸光纤穿过涂覆模具及固化炉（如图3-24示）。;③然后将裸光纤粘在细铁棒之类的重物上使其在重力 作用下下落。将光纤缠绕在引取轮上，启动压力涂覆 控制按钮，对裸光纤进行涂覆（设定模式为先涂覆第 二层，后涂覆第一层），并通过UV固化炉进行固化， 在光纤直径达到250μm左右时将剪断并缠绕在转动的 收丝盘上。;②将裸光纤的直径稳定在125±0.5μm范围内， 一次和二次涂覆光纤的直径分别稳定在190±5μm 和250±5μm范围内（在此之前的光纤为废品）。;③进行拉丝速度的提升（调节进棒速度、拉丝速度、 高温炉温度等参数），根据实际情况启动自动拉丝 程序控制，开始光纤成品的拉制（光纤收丝过程如 图3-25所示） ;④在拉丝过程中要进行工艺监控、各项工艺参数的 检查和记录、设备运行情况的检查等工作，以确保 拉丝工作的顺利完成，如图3-26所示。 ;光纤张力的标准：根据相关标准进行光纤的张力筛 选时，一般要求光纤能够承受1%～2%的应力并持续 1s或者更长的时间。;图3-28 光纤张力筛选工艺图示;光纤张力筛选的工艺流程;定义：将经过张力筛选的光纤按照标准的段长或客户 需要的段长复绕到光纤承绕盘上。;图3-30 光纤 复绕工艺图示;光纤冷却的优点:能防止加热炉在高温中被烧坏， 并且可以防止热量外泄，保持高温炉内加热区温度 的一致性。 ;也会破坏预制棒中的分子结构（如Si-O-Ge键等）。 如果光纤离开热区后骤冷，则会使这些缺陷保存下 来，同时造成光纤受热不均，残余内应力累积，破 坏光纤的性能。因此需要在炉口安装一节延长管或 保温管，实现高温炉炉口的延伸，并通过开启下炉 口光栅到适当位置，减小氧气进入高温炉的机会， 以稳定高温炉内的温场分布，有效控制光纤的冷却 温度。;;在实际工艺中，送棒速度、光纤直径在线测试值以 及收线筒的速度（拉丝速度）控制和匹配非常复 杂，这是光纤拉丝控制系统的关键所在。在高温炉 中，预制棒熔融拉丝过程如图所3-34所示： ;公式3-1中的D为预制棒直径；d为光纤直径；Vp送 棒速度；ν