كيف يتم تصنيع كابلات الألياف الضوئية: عملية التصنيع الكاملة

محتوى

1 كيف يتم تصنيع كابلات الألياف الضوئية: الإجابة المختصرة
2 المواد الخام وراء كل الألياف الضوئية
3 تصنيع التشكيل: بناء مخطط الزجاج
4 سحب الألياف: تحويل القضبان الزجاجية إلى خيوط رفيعة الشعر
5 الوضع الفردي مقابل الوضع المتعدد: كيف تختلف عملية التصنيع
6 طلاء وتخزين الألياف العارية
7 تجديل والجمعية الأساسية
8 التدريع: إضافة الحماية من القوارض والسحق
9 التغليف والتغليف: حيث تتولى تكنولوجيا البثق المسؤولية
10 داخل آلة بثق أغلفة الأسلاك والكابلات
11 مقارنة مواد أغلفة كابلات الألياف الضوئية
12 ما الذي تبحث عنه عند اختيار خط بثق للكابلات الضوئية
13 الأتمتة والمراقبة المباشرة على خطوط الإنتاج الحديثة
14 اختبار الجودة قبل شحن الكابلات
15 عيوب التصنيع الشائعة وكيفية الوقاية منها
16 الأسئلة المتداولة

كيف يتم تصنيع كابلات الألياف الضوئية: الإجابة المختصرة

يتم بناء كابل الألياف الضوئية على خمس مراحل رئيسية: يتم تصنيع التشكيل الزجاجي من السيليكا فائقة النقاء، ويتم سحب التشكيل إلى ألياف رقيقة جدًا داخل برج السحب، ويتم تغليف الألياف العارية وعزلها للحماية، ويتم تجديل ألياف متعددة حول عضو قوة مركزية، ويتم تغليف اللب النهائي من خلال عملية البثق. مرحلة السترة هي حيث أ ماكينة بثق أغلفة الأسلاك والكابلات تصبح القطعة المركزية من المعدات لأنه يذوب ويطبق طبقة البوليمر الخارجية التي تحمي قلب الألياف من الرطوبة والسحق والتعرض للأشعة فوق البنفسجية. يتم التحكم في كل مرحلة من هذه المراحل بإحكام، لأن عرض نواة الألياف يبلغ حوالي 125 ميكرون، أي حوالي سمك شعرة الإنسان، وحتى الانحراف البسيط في درجة الحرارة أو التوتر أو سرعة الخط يمكن أن يدمر عملية الإنتاج بأكملها.

إن ما يبدو كسلك بسيط مغلف بالبلاستيك من الخارج هو في الواقع المنتج النهائي لكيمياء الزجاج والبصريات الدقيقة والجدائل الميكانيكية وقذف البوليمر التي تعمل معًا على خط واحد مستمر. يبدأ كل من كابل مجاري الهواء وكابل هوائي ذاتي الدعم وسلك تصحيح داخلي من نفس الألياف الأساسية، لكنهم يتباعدون بشكل حاد بمجرد تشغيل التخزين المؤقت وأعضاء القوة وتصميم الغلاف. إن فهم مصدر هذه الاختلافات يجعل من السهل جدًا تحديد الكابل المناسب ومعدات الإنتاج المناسبة لمشروع معين.

يستعرض باقي هذا الدليل كل مرحلة تصنيع بالتفصيل، ويشرح المعدات المستخدمة في كل خطوة، ويقارن مواد الغلاف التي تحدد الأداء الميداني، ويجيب على الأسئلة التي تطرح في أغلب الأحيان من الأشخاص الذين يقومون بتوريد الكابلات أو تقييم خط الإنتاج لأول مرة.

المواد الخام وراء كل الألياف الضوئية

تبدأ الألياف الضوئية بالسيليكا، وهي شكل من أشكال الرمال النقية التي يجب أن تكون خالية تقريبًا من الشوائب المعدنية قبل أن تتمكن من نقل الضوء لمسافات طويلة. حتى الكميات الضئيلة من الحديد أو النحاس أو الكروم داخل الزجاج سوف تبعثر الضوء وتمتصه، مما يؤدي إلى تقصير مسافة الإرسال القابلة للاستخدام بشكل كبير. يتم تكرير السيليكا المستخدمة في ألياف الاتصالات إلى مستويات نقاء تتجاوز بكثير تصنيع الحاويات العادية أو زجاج النوافذ، وغالبًا ما يتم قياسها بأجزاء من المليار للشوائب الأكثر أهمية للأداء البصري.

يقوم المصنعون بتخدير هذه السيليكا بكميات صغيرة ومقاسة بدقة من مركبات الجرمانيوم أو الفوسفور أو البورون. يؤدي التنشيط إلى تغيير معامل انكسار الزجاج، وهو ما يسمح للضوء بالارتداد على طول الألياف بدلاً من الهروب عبر الجوانب. يتم إعطاء النواة والكسوة المحيطة بها مؤشرات انكسار مختلفة عن قصد وهذا الاختلاف هو ما يجعل الانعكاس الداخلي الكلي، وبالتالي نقل البيانات لمسافات طويلة، ممكنًا. يؤدي ارتفاع تركيز الجرمانيوم إلى رفع مؤشر انكسار النواة مقارنة بكسوة السيليكا النقية المحيطة بها، في حين تستخدم مركبات البورون والفلور في بعض الأحيان لخفض معامل انكسار الكسوة بدلاً من رفع معامل انكسار النواة، اعتمادًا على طريق التصنيع الذي يستخدمه المصنع.

وبعيدًا عن الزجاج نفسه، يجمع الكابل النهائي مجموعة واسعة من المواد الداعمة، ويتم اختيار كل منها لوظيفة ميكانيكية أو بيئية معينة بدلاً من المظهر:

يشكل السيليكا (ثاني أكسيد السيليكون) الزجاج الأساسي لكل من القلب والكسوة
يرفع رابع كلوريد الجرمانيوم معامل انكسار النواة أثناء ترسيب البخار
تعمل مركبات الفوسفور والبورون على ضبط لزوجة الزجاج وتليين درجة الحرارة أثناء السحب
تشكل راتنجات الأكريليت أو السيليكون الطلاءات الأولية والثانوية التي يتم تطبيقها مباشرة بعد الرسم
تعمل قضبان البلاستيك المقواة بالألياف الزجاجية أو الأسلاك الفولاذية أو خيوط الأراميد كأعضاء قوة مركزية أو محيطية
هلام مانع للماء أو خيوط جافة قابلة للانتفاخ تحمي من دخول الرطوبة داخل الأنابيب السائبة
يشكل البولي إيثيلين أو بولي كلوريد الفينيل أو مركبات الهالوجين منخفضة الدخان الغلاف الخارجي المبثوق

إن الحصول على إصدارات متسقة ومستقرة من دفعة إلى دفعة لكل واحدة من هذه المدخلات لا يقل أهمية عن عملية التصنيع نفسها. يمكن لمورد الراتينج الذي يغير تركيبته قليلاً بين الشحنات أن يجبر خط الإنتاج على إعادة ضبط ملف درجة حرارة البثق، حتى عندما لا يتغير شيء على الماكينة نفسها.

تصنيع التشكيل: بناء مخطط الزجاج

قبل أن يتم سحب أي ألياف، يقوم المصنعون أولاً ببناء قالب التشكيل، وهو قضيب زجاجي صلب بحجم مقبض المكنسة تقريبًا يحتوي على نسخة مصغرة من بنية الألياف النهائية والكسوة، والتي يتم تضخيمها بعامل الآلاف. الطريقة الأكثر استخدامًا هي ترسيب البخار الكيميائي المعدل، وعادةً ما يتم اختصاره إلى MCVD، على الرغم من أن بعض المنتجين يستخدمون أيضًا ترسيب البخار الخارجي والترسيب المحوري للبخار اعتمادًا على نوع الألياف والحجم المستهدف.

يتم تركيب أنبوب السيليكا المجوف أفقيًا على مخرطة عمل الزجاج ويتم تدويره بشكل مستمر
يتم حقن غازات الكلوريد، بما في ذلك رابع كلوريد السيليكون، ورابع كلوريد الجرمانيوم، والأكسجين، في الأنبوب الدوار
تقوم شعلة عابرة بتسخين الأنبوب إلى ما يقرب من 1500 درجة مئوية، مما يتسبب في تفاعل الغازات وترسب طبقات زجاجية رقيقة للغاية على الجدار الداخلي
تمر الشعلة ذهابًا وإيابًا عشرات المرات، وكل تمريرة تضيف طبقة رقيقة أخرى، مما يؤدي تدريجيًا إلى بناء المادة الأساسية بملف المنشطات الصحيح
بمجرد ترسيب طبقات كافية، يتم تسخين الأنبوب بشكل أكبر ثم طيه تحت ليونته إلى قضيب زجاجي صلب، الشكل النهائي
يتم فحص القالب بصرياً وأبعادياً قبل اعتماده لمرحلة الرسم

يمكن سحب قالب تشكيل واحد، بمجرد تمديده، إلى عدة كيلومترات من الألياف النهائية، لذا فإن الاتساق في هذه المرحلة له تأثير كبير على جودة المنتج النهائي. سوف يتكرر عيب تصنيع واحد في القالب على طول الألياف المسحوبة منه ولهذا السبب تتلقى هذه المرحلة التحكم الأكثر صرامة في العملية للخط بأكمله. يستخدم بعض المنتجين الآن تقنيات الكسوة، بإضافة طبقة إضافية من السيليكا النقية حول قضيب أساسي أصغر وأكثر إحكامًا، مما يتيح لهم زيادة حجم التشكيل وبالتالي طول الألياف المسحوبة دون التضحية بدقة خطوة الترسيب الأساسية.

يتم فحص قطر التشكيل والاستقامة والضغط الداخلي قبل مسح القالب للرسم. لا يزال من الممكن رسم شكل منحني قليلاً، ولكنه يحتاج عادةً إلى سرعة رسم أبطأ وتحكم أكثر إحكامًا في التوتر للتعويض، مما يؤدي إلى تقليل إنتاجية الخط بشكل عام.

سحب الألياف: تحويل القضبان الزجاجية إلى خيوط رفيعة الشعر

يتم تحميل القالب، مقلوبًا للأسفل، في برج رسم يمكن أن يقف على ارتفاع عدة طوابق في منشأة إنتاج كبيرة. يقوم الفرن الموجود أعلى البرج بتليين طرف القالب إلى درجة حرارة تتراوح بين 2000 و2200 درجة مئوية، وهي ساخنة بدرجة كافية بحيث تبدأ الجاذبية وحدها في سحب خيط رفيع من الزجاج المنصهر إلى الأسفل. ومن تلك النقطة فصاعدًا، تم إنشاء البرج بأكمله لإدارة شريط زجاجي واحد متواصل وغير متقطع أثناء سقوطه، وتبريده، وتصلبه.

التحكم في القطر

يقوم نظام قياس الليزر غير المتصل بفحص قطر الألياف آلاف المرات في الثانية، مما يبقيه ضمن حوالي 1 ميكرون من الهدف البالغ 125 ميكرون حيث يتم ضبط سرعة السحب في الوقت الفعلي للتعويض عن أي انحراف.

التبريد

تمر الألياف المسحوبة حديثًا عبر غرفة التبريد، وأحيانًا يستخدم غاز الهيليوم لنقل الحرارة بشكل أسرع وأكثر توازنًا، مباشرة بعد مغادرة الفرن، نظرًا لأن وضع طلاء على الزجاج الذي لا يزال طريًا قد يؤدي إلى تشويه الخصلة.

طلاء

يتم وضع طبقة مزدوجة من الأكريليت، وهي طبقة داخلية أكثر نعومة وطبقة خارجية أكثر صلابة، ومعالجتها بالأشعة فوق البنفسجية قبل أن تلمس الألياف بكرة التوجيه، مما يحمي الزجاج من الخدوش السطحية التي يمكن أن تضعفه.

تناول الطعام

يتم لف الألياف النهائية على بكرة تحت شد يتم التحكم فيه بعناية، نظرًا لأن التوتر غير المتساوي في هذه المرحلة يظهر لاحقًا على شكل توهين غير متناسق أو، في الحالات القصوى، صدع مخفي يفشل بعد أشهر من التثبيت.

تعد سرعة السحب واحدة من أكثر الأرقام مراقبة عن كثب على الخط بأكمله. عادةً ما تقوم الأبراج الحديثة بسحب الألياف بسرعة تتراوح بين 10 و30 مترًا في الثانية، ويُعد دفع هذه السرعة إلى أعلى دون ترقية قدرة التبريد والطلاء أحد أسرع الطرق لإدخال تباين القطر أو عيوب الطلاء في مجموعة جيدة من الألياف.

الوضع الفردي مقابل الوضع المتعدد: كيف تختلف عملية التصنيع

تبدو الألياف أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع متطابقة من الخارج، لكن الأحجام الأساسية، وبالتالي وصفات الترسيب التي تقف خلفها، مختلفة تمامًا. تستخدم الألياف أحادية الوضع نواة صغيرة جدًا، عادةً حوالي 9 ميكرون، والتي تسمح فقط لمسار ضوء واحد بالانتقال عبر الألياف. يتطلب هذا اللب الضيق تدرجًا دقيقًا للغاية ويتم التحكم فيه بإحكام أثناء خطوة ترسيب MCVD، حيث إن الاختلاف البسيط في قطر اللب يغير كيفية تعامل الألياف مع التشتت عبر مسافات طويلة.

تستخدم الألياف متعددة الأوضاع نواة أكبر بكثير، عادةً 50 أو 62.5 ميكرون، مما يسمح لمسارات أو أوضاع ضوئية متعددة بالسفر في وقت واحد. تكون النواة الأكبر أكثر تسامحًا أثناء تصنيع التشكيل والسحب، وهو جزء من السبب وراء كون إنتاج الألياف متعددة الأوضاع تاريخيًا أسهل وأقل تكلفة، على الرغم من أنها تقتصر على مسافات نقل أقصر قبل أن تبدأ مسارات الضوء المتعددة في طمس الإشارة.

الألياف أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع مقارنة بمستوى التصنيع
السمة	وضع واحد	وضع متعدد
الحجم الأساسي النموذجي	حوالي 9 ميكرون	50 أو 62.5 ميكرون
دقة المنشطات المطلوبة	عالية جدا	معتدل
حالة الاستخدام النموذجي	الشبكات طويلة المدى والعمود الفقري	مراكز البيانات وروابط الحرم الجامعي قصيرة المدى

طلاء وتخزين الألياف العارية

تتمتع الألياف الزجاجية العارية بقوة شد هائلة، ولكنها لا تتمتع بأي مقاومة للتآكل السطحي. توجد مراحل الطلاء والعازلة فقط لحماية هذا السطح.

يتم استخدام طريقتين وقائيتين مختلفتين اعتمادًا على الاستخدام النهائي للكابل. تحتوي الألياف محكمة الغلق على طبقة بوليمر سميكة، يبلغ قطرها عادةً 900 ميكرون، ويتم بثقها مباشرة فوق الطبقة الأولية، مما يجعل من السهل التعامل مع الألياف وإنهائها في أسلاك التوصيل والكابلات الداخلية. بدلاً من ذلك، يتم وضع الألياف الأنبوبية السائبة داخل أنبوب بلاستيكي صغير مملوء بمادة هلامية مانعة للماء أو خيوط جافة قابلة للانتفاخ بالماء، مما يترك الألياف حرة للتحرك قليلاً مع ثني الكابل أو مع تغير درجات الحرارة، وهو التصميم المفضل لمسافات طويلة في الهواء الطلق وتحت الأرض.

يعد اختيار طريقة التخزين المؤقت الخاطئة للتطبيق أحد أكثر أخطاء التصميم شيوعًا في مواصفات الكابلات. تتعامل التصميمات ذات العزل المحكم مع الانحناء المتكرر بشكل أفضل بكثير، بينما تتعامل التصميمات ذات الأنابيب الفضفاضة مع تقلبات درجات الحرارة والامتدادات الطويلة بشكل أفضل بكثير. يمكن للألياف محكمة الغلق التي يتم سحبها من خلال قناة خارجية طويلة غير مدفأة في مناخ بارد أن تسبب خسائر انحناء دقيقة حيث تتقلص الطبقة العازلة بشكل أسرع من الزجاج الموجود بداخلها، وهو بالضبط وضع الفشل الذي تم إنشاء تصميمات الأنابيب السائبة لتجنبه.

الطول الزائد للألياف، وهو الكمية الصغيرة من الركود المتروك عمدًا داخل أنبوب فضفاض، هو معلمة أخرى يتم ضبطها بعناية في هذه المرحلة. الطول الزائد قليل جدًا ويمكن تمديد الألياف تحت الانكماش الحراري؛ أكثر من اللازم ويمكن أن تتطور الألياف إلى انحناءات دقيقة أثناء التواءها داخل الأنبوب. يستهدف المنتجون عادةً طولًا زائدًا يبلغ بضعة أعشار من واحد بالمائة، ويتم تعديله بناءً على مادة الأنبوب والمنطقة المناخية التي تم تصميم الكابل من أجلها.

تجديل والجمعية الأساسية

بمجرد أن تصبح الألياف الفردية أو الأنابيب المملوءة بالألياف جاهزة، يتم تجعيدها حول عضو قوة مركزية، عادةً ما يكون قضيبًا بلاستيكيًا مقوى بالألياف الزجاجية أو سلكًا فولاذيًا، اعتمادًا على مقدار حمل الشد الذي يحتاجه الكابل النهائي للبقاء على قيد الحياة أثناء التثبيت ومقدار البناء الخالي من المعدن الذي يتطلبه التطبيق.

تستخدم معظم خطوط الإنتاج التجديل SZ، حيث يتم لف الألياف أولاً في اتجاه واحد ومن ثم عكسها في نمط متذبذب متحكم فيه. يسمح هذا الوضع ذهابًا وإيابًا بالوصول إلى الألياف أو الأنابيب الفردية في أي نقطة على طول الكابل دون فك الطول بالكامل، وهو أمر مهم للغاية أثناء أعمال الربط والإصلاح في الميدان. تعمل الخيوط الرابطة أو شريط التغليف على تثبيت الحزمة المجدولة معًا وتحافظ على ثبات هندستها قبل بدء المرحلة التالية. تستخدم بعض التصميمات بدلاً من ذلك أنبوبًا مركزيًا فضفاضًا يجمع كل الألياف معًا، مما يبسط عملية التجديل ولكنه يحد من إجمالي عدد الألياف مقارنة بالتصميم المجدولة متعددة الأنابيب.

يتم قياس كل من قطر قلب الكابل، واستدارته، وطوله بشكل مستمر أثناء التجديل، نظرًا لأن أيًا من هذه الثلاثة التي تخرج عن نطاق التسامح سوف تظهر لاحقًا كجدار سترة غير مستوي بمجرد وصول القلب إلى مرحلة البثق.

اختيارات أعضاء القوة النموذجية وتصميمات الكابلات التي يدعمونها
عضو القوة	الاستخدام النموذجي	الميزة الرئيسية
قضيب من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية	كابل هوائي وقناة	خفيفة الوزن وعازلة بالكامل
أسلاك الفولاذ	كابل الدفن المباشر	مقاومة الشد والسحق أعلى
خيوط الأراميد	كابل داخلي وتصحيح	مرنة مع قوة سحب جيدة

التدريع: إضافة الحماية من القوارض والسحق

يحصل الكابل المخصص للدفن المباشر، أو للمناطق التي يكون فيها تلف القوارض خطرًا معروفًا، على طبقة درع إضافية بين القلب العالق والغلاف الخارجي. الطريقة الأكثر شيوعًا هي لف شريط من الفولاذ أو الألومنيوم المموج طوليًا حول القلب، وتشكيله على شكل أنبوب مريح قبل بثق الغلاف فوق الجزء العلوي.

تحدث خطوة التدريع هذه في الخط مباشرة قبل أن يصل القلب إلى الطارد، وذلك باستخدام جهاز تشكيل يقوم بطي الشريط المعدني في الشكل ويتداخل مع حوافه لإحاطة القلب بالكامل. إن الحصول على التداخل وتشكيل نصف القطر بشكل صحيح أمر مهم: يمكن أن يؤدي نصف قطر التشكيل الضيق للغاية إلى شق الألياف في الداخل، في حين أن التداخل الفضفاض للغاية يترك فجوة تقوض نقطة الدرع بأكملها. تستخدم بعض التصميمات شريطين مموجين، أحدهما فولاذي والآخر مربوط بطبقة من البوليمر المشترك، للجمع بين الحماية الميكانيكية وحاجز الرطوبة في تمريرة واحدة.

درع شريطي من الفولاذ المموج لتحقيق أقصى قدر من مقاومة السحق والقوارض
درع من صفائح بوليمر الألومنيوم حيث لا يتطلب تصميمًا عازلًا بالكامل ولكن الوزن مهم
تُستخدم أغلفة خيوط الأراميد أو الزجاج بدلاً من الدروع المعدنية لتصميمات عازلة بالكامل وآمنة للصواعق

التغليف والتغليف: حيث تتولى تكنولوجيا البثق المسؤولية

المرحلة الأخيرة من إنتاج الكابلات هي تغليف الكابلات، وهذه هي النقطة التي تقوم فيها آلة بثق أغلفة الأسلاك والكابلات بأكبر قدر من الرفع على الخط بأكمله. يتم تغذية نواة الألياف المجمعة من خلال جهاز الدفع، ويتم لف أي شريط درع مطلوب من الفولاذ أو الألومنيوم وتشكيله حوله، ثم يمر اللب عبر قالب متقاطع على الطارد، حيث يتم تطبيق البوليمر المنصهر بالتساوي حول المحيط بالكامل.

تشتمل آلة بثق أغلفة الأسلاك والكابلات النموذجية المستخدمة للكابلات الضوئية على وحدة تغذية وتجفيف للراتنج، ومجموعة لولبية وبرميلية تعمل على إذابة البوليمر وضغطه، ورأس بثق بزاوية 90 درجة أو في الخط، وحوض تبريد بالماء مباشرة في اتجاه مجرى النهر، واختبار شرارة، وحزام أو سحب كابستان يسحب الكابل عبر الخط بسرعة ثابتة يمكن التحكم فيها. يجب أن تكون سرعة الخط ومعدل التبريد متطابقتين بدقة ، لأن السترة التي تبرد بسرعة كبيرة يمكن أن تنكمش بشكل غير متساو، في حين أن السترة التي تبرد ببطء شديد يمكن أن تتشوه تحت وزنها قبل أن تتماسك.

عادةً ما تتراوح أقطار خطوط البثق الحديثة المستخدمة في هذه المرحلة من حوالي 3 ملم إلى 90 ملم أو أكثر، اعتمادًا على ما إذا كان المنتج المستهدف عبارة عن كبل إسقاط داخلي صغير أو قناة ذات قطر كبير أو كبل مدرع، مع سرعات خط تتراوح في أي مكان من حوالي 20 مترًا في الدقيقة للسترات السميكة المدرعة وتصل إلى ما يزيد عن 100 متر في الدقيقة للكابلات الداخلية ذات الجدران الرقيقة.

داخل آلة بثق أغلفة الأسلاك والكابلات

إن فهم المكونات الفردية لآلة بثق أغلفة الأسلاك والكابلات يجعل من السهل جدًا تشخيص مشكلة التغليف أو مقارنة تسعيرتين متنافستين للآلة على قدم المساواة. يتم بناء كل جهاز بثق حول مسمار يدور داخل برميل ساخن، ولكن تفاصيل تصميم المسمار والبرميل لها تأثير مباشر على جودة الذوبان، وفي النهاية، على مدى اتساق الغلاف النهائي.

تصميم المسمار

تتراوح أقطار البرميل لتغليف الكابلات الضوئية عادة من حوالي 45 ملم إلى 120 ملم، مع نسبة L إلى D، وطول البرميل مقسومًا على قطره، عادةً ما بين 24 إلى 1 و30 إلى 1 لإعطاء الراتينج وقتًا كافيًا ليذوب بالتساوي.

مناطق التدفئة

ينقسم البرميل إلى مناطق تسخين متعددة يمكن التحكم فيها بشكل مستقل، لذلك يمكن رفع الراتينج إلى درجة حرارة الذوبان تدريجيًا بدلاً من صهره دفعة واحدة، مما يقلل من خطر البوليمر المتحلل أو المنصهر بشكل غير متساو.

يموت الصليب

يعيد الرأس المتقاطع توجيه تدفق الذوبان تسعين درجة حول قلب الكابل المتحرك، ويجب أن تتمركز هندسته الداخلية بدقة لتجنب وجود جدار سترة سميك غير متساوٍ.

التبريد trough

يحدد حوض المياه متعدد المراحل، أحيانًا مع أقسام منفصلة دافئة وباردة، أبعاد الغلاف النهائية وتشطيب السطح عند خروج الكابل من القالب.

في أسفل الطارد نفسه، يقوم مقياس القطر، والذي عادةً ما يكون مستشعر عدم تلامس يعتمد على الليزر، بتغذية البيانات مرة أخرى إلى أدوات التحكم في السحب والطارد في حلقة مغلقة، مما يؤدي تلقائيًا إلى دفع سرعة المسمار أو سرعة الخط للحفاظ على القطر الخارجي ضمن نطاق تسامح محكم دون تدخل المشغل في كل متر من الكابلات المنتجة.

مقارنة مواد أغلفة كابلات الألياف الضوئية

إن البوليمر الذي تم اختياره للغلاف الخارجي له تأثير مباشر على مكان تركيب الكابل ومدة استمراره هناك. يقارن الجدول أدناه المواد الأكثر شيوعًا التي يتم تشغيلها من خلال آلة بثق أغلفة الأسلاك والكابلات في إنتاج الكابلات الضوئية.

مواد سترة الكابلات الضوئية الشائعة وتطبيقاتها النموذجية
مادة	الأنسب ل	سمة ملحوظة
البولي ايثيلين (بي)	في الهواء الطلق، الدفن المباشر، القناة	مقاومة قوية للرطوبة والأشعة فوق البنفسجية
PVC	كابل داخلي عام	فعالة من حيث التكلفة ومرنة
دخان منخفض صفر هالوجين (LSZH)	الناهضون الداخليون والمساحات العامة	انخفاض إنتاج الدخان السام عند تسخينه
البولي إيثيلين متوسط الكثافة (MDPE)	كابل هوائي وشكل 8 ذاتي الدعم	توازن المرونة والمتانة
مادة البولي يوريثين	كابل ميداني متين أو مرن أو تكتيكي	مقاومة عالية للتآكل والتعب المرن

اختيار الراتينج لا يتعلق فقط ببيئة الكابل النهائي. تتم معالجة بعض البوليمرات في نافذة درجة حرارة ذوبان أضيق من غيرها، مما يغير مدى تسامح آلة بثق أغلفة الأسلاك والكابلات في نظام التحكم في درجة الحرارة الخاص بها. تميل مركبات LSZH على وجه الخصوص إلى أن تكون أكثر حساسية للسخونة الزائدة من PE القياسي، حيث أن راتنجات LSZH المحروقة تفقد بعضًا من أدائها المثبط للهب.

ما الذي تبحث عنه عند اختيار خط بثق للكابلات الضوئية

يميل المشترون الذين يقومون بتقييم آلة بثق أغلفة الأسلاك والكابلات لإنتاج الكابلات الضوئية إلى التركيز على السعر والسرعة الرئيسية أولاً، ولكن عادةً ما تكون مجموعة من المواصفات الأقل وضوحًا ذات أهمية أكبر بالنسبة لجودة الإخراج على المدى الطويل.

مقاومة تآكل البرغي والبراميل، نظرًا لأن المركبات المعبأة الكاشطة مثل LSZH تؤدي إلى تحلل البرميل الفولاذي القياسي بشكل أسرع بكثير من PE العادي
التحكم في القطر بحلقة مغلقة، بحيث يقوم الخط بضبط نفسه في الوقت الفعلي بدلاً من الاعتماد فقط على مراقبة المشغل
عدد مناطق التسخين واستقلاليتها، مما يؤثر على مدى جودة تعامل الخط مع الراتنجات الحساسة لدرجة الحرارة
طول حوض التبريد وعدد مراحله، نظرًا لأن التبريد الأصغر حجمًا هو أحد أكثر الاختناقات شيوعًا في الخطوط عالية السرعة
التوافق مع معدات المكافأة والتدريع والتناول الموجودة بالفعل على أرضية المصنع

إن الخط الذي يعمل بسرعة على الورق ولكنه لا يستطيع تحمل تفاوت القطر الضيق على مركب حساس لدرجة الحرارة سينتهي به الأمر إلى إنتاج المزيد من الخردة، وليس المزيد من الكابلات القابلة للاستخدام، بمجرد وضعه في الإنتاج اليومي.

الأتمتة والمراقبة المباشرة على خطوط الإنتاج الحديثة

تعمل خطوط الكابلات الضوئية الأحدث على ربط كل مرحلة بشكل متزايد، بدءًا من التجديل وحتى التغليف، في نظام تحكم واحد بدلاً من تشغيل كل آلة بشكل مستقل. يمكن تسجيل بيانات سرعة الخط والتوتر ودرجة الحرارة من الطارد تلقائيًا ومقارنتها بنتائج الاختبار اللاحقة للكابل النهائي، مما يجعل من الأسهل بكثير تتبع الخلل مرة أخرى إلى تشغيل الإنتاج الدقيق وإعدادات الماكينة التي تسببت في ذلك.

أصبحت الآن مقاييس قطر الليزر، وأجهزة اختبار الشرارة التي تتحقق من سلامة الغلاف عند الجهد العالي أثناء تحرك الكابل، وعدادات الطول الأوتوماتيكية قياسية في معظم خطوط الإنتاج المتوسطة والكبيرة، لتحل محل عمليات الفحص الموضعي اليدوية التي كانت تحدث عدة مرات فقط في كل وردية عمل. تلتقط المراقبة الآلية المستمرة معلمة الانجراف في غضون ثوانٍ بدلاً من أن يتم إنتاج البكرة بأكملها بالفعل بشكل يتجاوز التسامح ، وهو أحد أكبر تحسينات الجودة التي حققتها الصناعة في السنوات الأخيرة.

اختبار الجودة قبل شحن الكابلات

لا يغادر الكابل النهائي أرضية المصنع إلا بعد اجتياز سلسلة من الاختبارات المادية والبصرية. تؤكد هذه الاختبارات أن كل مرحلة من مراحل العملية، بدءًا من التشكيل وحتى الغلاف، تم تنفيذها ضمن حدود التسامح.

اختبار التوهين، الذي يقيس مقدار قوة الإشارة المفقودة لكل كيلومتر من الألياف
اختبار قوة الشد، وسحب الكابل النهائي للتأكد من قدرته على تحمل أحمال التثبيت
اختبار السحق والصدمات، لمحاكاة الضغط الميكانيكي الناتج عن الدفن أو تركيب القناة
دورة درجة الحرارة، والتحقق من السترة والعازلة للتأكد من عدم وجود تشققات أثناء الحرارة والبرودة الشديدة
اختبار اختراق الماء، والتأكد من أن المادة الهلامية أو مادة الحجب الجافة توقف هجرة الرطوبة
قم باختبار السترة بالشرارة عند الجهد العالي لالتقاط الثقوب أو البقع الرقيقة المتبقية من البثق

الكبل الذي يجتاز اختبار التوهين ولكنه يفشل في اختبار السحق أو الانحناء لا يزال غير جاهز للعمل نظرًا لأن التركيبات الحقيقية تعرض الكابل للضغط الميكانيكي في كثير من الأحيان أكثر من الضغط البصري النقي. يتم أيضًا أخذ عينات من البكرات وفحصها مقابل سجل الإنتاج لتلك الدفعة، لذلك يمكن إرجاع أي انحراف تم الإبلاغ عنه أثناء الاختبار إلى عملية تجديل أو تسليح أو بثق محددة بدلاً من التعامل معها على أنها فشل معزول وغير مبرر.

عيوب التصنيع الشائعة وكيفية الوقاية منها

يمكن إرجاع معظم حالات فشل الكابلات الضوئية إلى عدد قليل من متغيرات العملية. يساعد فهمها المشترين على طرح أسئلة أكثر وضوحًا عند تقييم خط الإنتاج أو مجموعة الكابلات النهائية.

مصادر العيوب المتكررة وضوابط العملية التي تمنعها
عيب	السبب الجذري	الوقاية
سماكة جدار السترة غير متساوية	سرعة برغي الطارد غير متناسقة أو توسيط القالب	قياس قطر الليزر مع التحكم التلقائي في ردود الفعل
بقع توهين عالية	الانحناء الدقيق أثناء التجديل أو توتر الألياف المفرط	التحكم في الطول الزائد للألياف ومراقبة التوتر
دخول الماء مع مرور الوقت	حشوة هلامية غير مكتملة أو فجوات في شريط الحجب	معدات تعبئة الشحوم الدقيقة والفحص بعد التعبئة
ثقوب سطح السترة	الرطوبة في الراتنج أو مواد العلف الملوثة	تجفيف الراتنج قبل التغذية واختبار الشرارة المضمنة
تصلب الكابل أو تشققه في الطقس البارد	تم اختيار سترة راتنجية خاطئة للمنطقة المناخية	مطابقة تصنيف درجة الحرارة المنخفضة للراتنج مع منطقة النشر

الأسئلة المتداولة

مما يتكون كابل الألياف الضوئية

يتكون القلب والكسوة من زجاج السيليكا المخدر فائق النقاء. تتم بعد ذلك حماية الألياف بطبقة أكريليت، وطبقة عازلة، وعضو قوة مثل قضيب الألياف الزجاجية أو خيوط الأراميد، وسترة بوليمر خارجية مثل البولي إيثيلين، أو PVC، أو مركب هالوجين منخفض الدخان.

ما مدى رقة الألياف الضوئية مقارنة بشعرة الإنسان؟

يبلغ قطر قلب الألياف الضوئية القياسية والكسوة معًا حوالي 125 ميكرون، وهو تقريبًا نفس سمك شعرة الإنسان المتوسطة، على الرغم من أن الكابل النهائي حولها يمكن أن يكون أكبر بعدة مرات بمجرد إضافة التخزين المؤقت وأعضاء القوة والسترة.

لماذا تحتاج مرحلة التغليف إلى آلة بثق مخصصة؟

يجب أن يتم تطبيق الغلاف حول قلب الألياف النهائي في تمريرة واحدة مستمرة، عند درجة حرارة وسرعة خط يمكن التحكم فيهما، دون لمس الألياف الموجودة بالداخل أو ضغطها. تم تصميم آلة بثق أغلفة الأسلاك والكابلات خصيصًا لإذابة طبقة البوليمر وتطبيقها وتبريدها بالتساوي حول قلب الكابل المتحرك.

ما هو الفرق بين الألياف الضيقة والألياف الأنبوبية الفضفاضة؟

تحتوي الألياف محكمة الغلق على طبقة بوليمر سميكة منبثقة مباشرة على الألياف المطلية، مما يسهل التعامل معها في الداخل. توضع الألياف الأنبوبية السائبة داخل أنبوب مملوء بالهلام أو جاف مع وجود مساحة للتحرك، مما يمتص بشكل أفضل التمدد والانكماش الناجم عن درجة الحرارة على مسافات طويلة في الهواء الطلق.

كيف يتم التحقق من جودة الكابل النهائي

يمر الكابل النهائي باختبار التوهين، واختبار الشد والسحق، ودورة درجة الحرارة، واختبار الشرر، واختبار اختراق الماء قبل الموافقة على شحنه، مما يؤكد أن كل مرحلة من التشكيل إلى السترة تلبي المواصفات.

لماذا تتطلب الألياف أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع دقة تصنيع مختلفة؟

تستخدم الألياف أحادية الوضع نواة أصغر بكثير، حوالي 9 ميكرون، مما يتطلب تدرجًا أكثر دقة للمنشطات أثناء تصنيع التشكيل مقارنةً بالنواة الأكبر حجمًا 50 أو 62.5 ميكرون المستخدمة في الألياف متعددة الأوضاع.

ما مدى سرعة تشغيل خط تغليف الكابلات عادةً؟

تختلف سرعات الخطوط بشكل كبير حسب سمك الغلاف وقطره، حيث تتراوح من حوالي 20 مترًا في الدقيقة للسترات الخارجية السميكة والمدرعة إلى ما يزيد عن 100 متر في الدقيقة للكابلات الداخلية ذات الجدران الرقيقة.

ما الذي يسبب سمك الجدار غير المتساوي في سترة الكابل

غالبًا ما تأتي جدران الغلاف غير المستوية من سرعة برغي الطارد غير المتسقة أو قالب متقاطع ضعيف المركز، وهذا هو السبب في أن قياس قطر الليزر ذي الحلقة المغلقة المرتبط بعناصر التحكم في الطارد أصبح قياسيًا في خطوط الإنتاج الحديثة.