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摘要：通过《光纤光缆技术课程设计》的实践教学环节，使学生掌握光纤光缆制造技术的基本知识、基本理论和基本方法;培养学生正确选择光纤类型、结构材料的能力;设计生产工艺、进行关键工艺控制的能力;检验学生对所学知识的掌握程度和初步解决工程实际问题的能力。
关键词：光缆护层;生产工序
一、光缆结构和材料选用
1.1光缆的结构图
本光纤型号为GYTA53-24B1.3，此光纤为金属加强构件、松套层绞填充式、聚乙烯保护套、皱纹钢带铠装、铝-聚乙烯粘结护套通信用室外光缆，包含24根B1.3类单模光纤。
1.2材料选用
松套管：光缆中可以松散的放置光纤，保护光纤免受内部应力与外部侧压力影响的聚丙烯或尼龙制成的套管。
纤膏：宜用于光纤周围填充的普通型纤膏
缆膏：冷应用型拒水型纤膏，可以有效阻止水分的入侵
填充绳：用于在松套光纤绞层中填补空位，它的表面应圆整光滑且相邻光缆构件相容，故选用PP塑料绳。
加强构件：磷化钢丝在光缆中能保护光纤材料不受弯折，起到支撑和骨架加强作用，有利于光缆制造、贮运和光缆线路的敷设，具有稳定光缆质量，减少信号衰减等优点，还不会有衰减光缆的传输信号的负面影响。
二、光缆护层生产关键工艺
2.1阻水工艺及问题分析
本产品在缆芯部分甚至光缆全截面的间隙中均填充或涂覆油膏，光缆沿纵向是不渗水的。主要采用油膏的填充来进行阻水，纤膏、缆膏或护套油膏填充通常采用专门油膏填充设备：油膏填充机，它的基本填充原理是利用高压油泵将油膏打到一个特定容器中，此容器采取回流装置，在容器出口处安装有一个尺寸大小与缆芯匹配油膏模，保证缆芯表面圆整，二是为了控制油膏量。
2.2 挤塑工艺及问题分析
根据挤管式挤塑模具、挤压式挤塑模具和半挤管式挤塑模具的成型特性进行分析，挤塑模具的选用，需要综合考虑光缆的应用场景、光缆外护材料的特性、光缆本身的结构特性进行抉择。例如，熔融聚乙烯借助缆芯的牵引作用和挤管式挤塑模具的成型作用，以恒定的速度形成聚乙烯软管。
三、产品检验
3.1剥离强度性能试验及要求
剥离工具试验结果的准确性主要取决于剥离工具的设计，故剥离工具的设计应遵守下列准则：
1）为了不损伤包层表面，工具刀刃孔的直径或刀刃间的距离应大于被剥离光纤的标称包层直径。例如，对于目前通用的光纤来说，刀刃中的孔或之间的距离应比标称包层直径大50μum。
2）剥离工具的刀刃应不引起光纤弯曲。在本试验中，刀刃相对处于同一平面的剥离工具为最佳。
3）剥离工具应安装在试验固定架上，并使用合适的夹具，使其紧紧夹持在光纤的周围。
4）剥离工具使用一段时间后或刀刃已磨损到足以影响试验结果时，应予以更换。
注意，剥离工具磨损会影响下列的任一项或全部：光纤断裂、玻璃表面的涂覆层残余量、从光纤上剥去涂覆层的方式以及剥去涂覆层所需的力。
设定剥离速率从光纤 上剥去涂覆层所需的力部分地取决于剥离速率。如果要比较不同试验的结果，应采用相同的剥离速率。拉伸试验机应能按产品规范中规定的速率在光纤和剥离工具之间提供相对运动（对于标称涂覆层直径为250μ.m的光纤，可取的值为100mm/min或者500mm/min;较粗涂覆层直径的剥离速率可取100mn/ min）。
预处理除非另有规定，试样应在25℃左右的温度和30% ～ 60%的相對湿度下至少预处理24h。
标定转换放大器在每组试验前，应按设备仪器使用说明书标定转换器和力值传感器。安装试样在安装光纤之前，剥离工具两刀刃周围的区域应无残渣和/或累积物。
试验光纤的一端应固紧在试验夹具上， 使此地加载时不打滑（例如光纤在80mm直径的轮子上绕三圈）。光纤的另-端穿过剥离工具，并插人到心纤导向孔中。
3.2浸水试验及要求
浸水试验适用于确定A1类多模光纤和B类单模光纤在实际应用、储存和运输过程中可能发生的高温高湿度环境条件下的适应性能。
为达到所要求的衰减测量重复性，光纤试样长度，对A1类光纤应至少为1000m，对B类光纤应至少为2000m。暴露在试验水箱外面的光纤应尽可能短，如果暴露在外面的部分超过试样总长度的10%，则应记录说明。在试样的准备过程中不应有在试验条件下给光纤造成危害的影响。除非在详细规范中另有规定，光纤试样宜松绕成圈，试样光纤两端露在水外。将试样垂直或水平放置，为避免任何宏弯影响，绕圈直径应大于150mm。露在水外光纤的长度应足够长，以便能够在试验前和试验后进行任何物理检验。为了能完成所要求的与试验后机械性能测量对比，进行对比测量的样品长度在试验前应移去。
试验条件按照GB/T2423.38-2008中方法R的试验程序，将试样放人装满水的水箱，但不施加水压，水的温度保持在23℃左右，放置30天，监测衰减和涂层剥离力的变化。传输特性测量。在试验开始前、试验过程中（当试样稳定在规定温度和相对湿度条件下）和试验结束后都要对试样的衰减在产品规范规定的波长上进行测量。
3.3拉伸性能试验及要求
试验环境条件和预处理条件除非另有规定，试验环境条件应在标准大气压下，预处理时间24h。温度为15～35℃，相对湿度为25%～75%气压为85 ～ 106kPa。在拉伸设备两端固定夹持试样应使光缆中的元件不产生纵向滑动。对于中心管式光缆应特别注意防止光纤纵向滑动。采用的合适方法是在卡盘上至少绕3圈光缆。试样绕过滑轮和卡盘时不应扭转，由于夹持光缆所引起的光纤附加衰减应稳定不变。对于各种自承式架空光缆应采用合适的夹持装置夹持住承吊构件。
结论
在本次课程设计过程中，我深刻体会到自己对光纤光缆制造工艺流程了解不够全面。通过查阅文献资料，也深入学习了相关知识。尤其是关于光缆护套方面的工艺流程及注意事项。这次工艺设计让我受益良多，挤塑工艺中对于模具、螺杆速度、温度的控制等都需要符合标准。在老师多次答疑以后，发现了许多不足之处，并且进行修正。
参考文献：
[1]陈炳炎. 光纤光缆的设计和制造[M]. 浙江大学出版社， 2003.
[2]慕成斌等. 通信光纤光缆制造设备及产业发展[M]. 同济大学出版社， 2017年.
[3]魏忠诚.光纤材料制备技术[M].北京邮电大学出版社，2016年.
河南工学院 河南 新乡 453003
关键词：光缆护层;生产工序
一、光缆结构和材料选用
1.1光缆的结构图
本光纤型号为GYTA53-24B1.3，此光纤为金属加强构件、松套层绞填充式、聚乙烯保护套、皱纹钢带铠装、铝-聚乙烯粘结护套通信用室外光缆，包含24根B1.3类单模光纤。
1.2材料选用
松套管：光缆中可以松散的放置光纤，保护光纤免受内部应力与外部侧压力影响的聚丙烯或尼龙制成的套管。
纤膏：宜用于光纤周围填充的普通型纤膏
缆膏：冷应用型拒水型纤膏，可以有效阻止水分的入侵
填充绳：用于在松套光纤绞层中填补空位，它的表面应圆整光滑且相邻光缆构件相容，故选用PP塑料绳。
加强构件：磷化钢丝在光缆中能保护光纤材料不受弯折，起到支撑和骨架加强作用，有利于光缆制造、贮运和光缆线路的敷设，具有稳定光缆质量，减少信号衰减等优点，还不会有衰减光缆的传输信号的负面影响。
二、光缆护层生产关键工艺
2.1阻水工艺及问题分析
本产品在缆芯部分甚至光缆全截面的间隙中均填充或涂覆油膏，光缆沿纵向是不渗水的。主要采用油膏的填充来进行阻水，纤膏、缆膏或护套油膏填充通常采用专门油膏填充设备：油膏填充机，它的基本填充原理是利用高压油泵将油膏打到一个特定容器中，此容器采取回流装置，在容器出口处安装有一个尺寸大小与缆芯匹配油膏模，保证缆芯表面圆整，二是为了控制油膏量。
2.2 挤塑工艺及问题分析
根据挤管式挤塑模具、挤压式挤塑模具和半挤管式挤塑模具的成型特性进行分析，挤塑模具的选用，需要综合考虑光缆的应用场景、光缆外护材料的特性、光缆本身的结构特性进行抉择。例如，熔融聚乙烯借助缆芯的牵引作用和挤管式挤塑模具的成型作用，以恒定的速度形成聚乙烯软管。
三、产品检验
3.1剥离强度性能试验及要求
剥离工具试验结果的准确性主要取决于剥离工具的设计，故剥离工具的设计应遵守下列准则：
1）为了不损伤包层表面，工具刀刃孔的直径或刀刃间的距离应大于被剥离光纤的标称包层直径。例如，对于目前通用的光纤来说，刀刃中的孔或之间的距离应比标称包层直径大50μum。
2）剥离工具的刀刃应不引起光纤弯曲。在本试验中，刀刃相对处于同一平面的剥离工具为最佳。
3）剥离工具应安装在试验固定架上，并使用合适的夹具，使其紧紧夹持在光纤的周围。
4）剥离工具使用一段时间后或刀刃已磨损到足以影响试验结果时，应予以更换。
注意，剥离工具磨损会影响下列的任一项或全部：光纤断裂、玻璃表面的涂覆层残余量、从光纤上剥去涂覆层的方式以及剥去涂覆层所需的力。
设定剥离速率从光纤 上剥去涂覆层所需的力部分地取决于剥离速率。如果要比较不同试验的结果，应采用相同的剥离速率。拉伸试验机应能按产品规范中规定的速率在光纤和剥离工具之间提供相对运动（对于标称涂覆层直径为250μ.m的光纤，可取的值为100mm/min或者500mm/min;较粗涂覆层直径的剥离速率可取100mn/ min）。
预处理除非另有规定，试样应在25℃左右的温度和30% ～ 60%的相對湿度下至少预处理24h。
标定转换放大器在每组试验前，应按设备仪器使用说明书标定转换器和力值传感器。安装试样在安装光纤之前，剥离工具两刀刃周围的区域应无残渣和/或累积物。
试验光纤的一端应固紧在试验夹具上， 使此地加载时不打滑（例如光纤在80mm直径的轮子上绕三圈）。光纤的另-端穿过剥离工具，并插人到心纤导向孔中。
3.2浸水试验及要求
浸水试验适用于确定A1类多模光纤和B类单模光纤在实际应用、储存和运输过程中可能发生的高温高湿度环境条件下的适应性能。
为达到所要求的衰减测量重复性，光纤试样长度，对A1类光纤应至少为1000m，对B类光纤应至少为2000m。暴露在试验水箱外面的光纤应尽可能短，如果暴露在外面的部分超过试样总长度的10%，则应记录说明。在试样的准备过程中不应有在试验条件下给光纤造成危害的影响。除非在详细规范中另有规定，光纤试样宜松绕成圈，试样光纤两端露在水外。将试样垂直或水平放置，为避免任何宏弯影响，绕圈直径应大于150mm。露在水外光纤的长度应足够长，以便能够在试验前和试验后进行任何物理检验。为了能完成所要求的与试验后机械性能测量对比，进行对比测量的样品长度在试验前应移去。
试验条件按照GB/T2423.38-2008中方法R的试验程序，将试样放人装满水的水箱，但不施加水压，水的温度保持在23℃左右，放置30天，监测衰减和涂层剥离力的变化。传输特性测量。在试验开始前、试验过程中（当试样稳定在规定温度和相对湿度条件下）和试验结束后都要对试样的衰减在产品规范规定的波长上进行测量。
3.3拉伸性能试验及要求
试验环境条件和预处理条件除非另有规定，试验环境条件应在标准大气压下，预处理时间24h。温度为15～35℃，相对湿度为25%～75%气压为85 ～ 106kPa。在拉伸设备两端固定夹持试样应使光缆中的元件不产生纵向滑动。对于中心管式光缆应特别注意防止光纤纵向滑动。采用的合适方法是在卡盘上至少绕3圈光缆。试样绕过滑轮和卡盘时不应扭转，由于夹持光缆所引起的光纤附加衰减应稳定不变。对于各种自承式架空光缆应采用合适的夹持装置夹持住承吊构件。
结论
在本次课程设计过程中，我深刻体会到自己对光纤光缆制造工艺流程了解不够全面。通过查阅文献资料，也深入学习了相关知识。尤其是关于光缆护套方面的工艺流程及注意事项。这次工艺设计让我受益良多，挤塑工艺中对于模具、螺杆速度、温度的控制等都需要符合标准。在老师多次答疑以后，发现了许多不足之处，并且进行修正。
参考文献：
[1]陈炳炎. 光纤光缆的设计和制造[M]. 浙江大学出版社， 2003.
[2]慕成斌等. 通信光纤光缆制造设备及产业发展[M]. 同济大学出版社， 2017年.
[3]魏忠诚.光纤材料制备技术[M].北京邮电大学出版社，2016年.
河南工学院 河南 新乡 453003