成缆工序讲义共5页文档

成缆
成缆工序作用：经过涂覆后的光纤心线虽已具有一定强度,但是经不起弯曲(折)、扭折和侧压力作用，为了适应各种环境条件下如架空、埋地、穿管及过江河等的应用和敷设，必须对经过二次被覆后的光纤进行进一步的物理保护，将其与一些元件组合在一起构成光缆的形式，才能确保其优良的传输性能、机械性能和环境性能等。

光纤成缆就是将若干根紧套光纤、松套光纤、光纤束或带状光纤与加强件、阻水材料、包扎带等元件按照一定规则绞合制成层绞式光缆缆芯一个工艺操作过程。

成缆目的是为得到结构稳定光缆缆芯，使经护套挤制后光缆具有更好的抗拉、抗压、抗弯、抗扭转、抗冲击等优良机械性能和温度特性，并具有最小几何体积，同时改善因外力引起光纤微弯和环境温度变化引起压缩应变，保持光纤固有优良传输特性。

成缆工序要求成缆后光缆缆芯必须具有优良机械性能，满足各种运输、储存、敷设条件和方式及不同环境条件下使用要求。

同时，成缆后必须保持原有光纤传输特性，并对温度特性有很大改善。

所用设备：光缆成缆机
所用材料：中心加强件、束管、填充绳、阻水带、扎纱、缆膏。

中心加强件:磷化钢丝或FRP（玻璃纤维增强塑料，俗称非金属加强件）
填充绳：如果只有四个束管可能缆芯包不圆，这是加一根填充绳即可，如果只有3个束管，就要加两根填充绳了。

所用材料为PP料或PE.
阻水带：顾名思义，阻水作用，主要原理：遇水膨胀，以达到阻水效果，故又称膨胀阻水带。

扎纱：两种用途，一，在成缆是扎住缆芯，使缆芯不松散。

二，在纵包阻水带时使用。

缆膏：也是阻水效果。

（1）旋转放线机（2）放线支架（3）控制台（4）电子柜（5）包扎开孔头（6）缓冲器支架
（7）旋转履带（8）模具支撑（9）盘绞机
绞合工艺图
层绞式光缆成缆工艺
层绞结构是将含光纤的松套光纤、加强件单元、阻水材料和包扎带等材料或
其它形式结构的缆芯作为基本单元元件（如一层或多层骨架槽式带状光纤缆芯单元）利用绞合机通过某种绞合方式绞合成缆的一个工艺操作过程。

其工艺基本上延袭了电缆生产的工艺，在三种成缆操作中，它是最成熟的工艺技术。

其根据绞合方式的不同，可分为SZ绞合（又称左右绞合）和螺旋绞合（又称单方向绞合、S绞或Z绞）两种，两种工艺生产的光缆性能相近，但成缆工艺和设备却有着很大的差别。

在绞合过程中，松套光纤和光缆两者间的长度必须形成一定的余长，而获得这种余长的方法就是采用光纤的SZ绞或螺旋绞合的方法实现，可参阅第四章相关内容。

1）SZ绞合工艺
所谓SZ绞合就是当绞合元件沿光缆纵轴方向在达到规定的S方向（或Z方向）绞合回转圈数后，然后换向再沿Z方向（或S方向）绞合与S方向绞合的回转圈数相同的圈数后，再重新开始另一次绞合循环的绞合形式。

在换向点，绞合元件与光缆轴向平行，由于绞合元件具有一定硬度，为保持绞合元件换向时处于一个较为适当的绞合位置，在SZ绞合缆芯的绞合元件上必须绕包上包扎带固定，在绞合元件的空隙处填充聚乙稀填充绳，使绞合单元结构更加稳定，并填充光缆阻水油膏（简称缆膏）吸收外部浸入的水分。

SZ绞合工艺的实现是由一台SZ绞合机完成。

SZ绞合的生产速度较快，生产效率高，对各绞合单元内的光纤，由于有二个方向的绞合，松套光纤因绞合引起的变形被降低到最少并可以得到补偿。

其缺点是绞合节距不易控制，由于在光缆成缆过程中，光纤绞合节距是至关重要的，它对二次余长ε的形成，光缆的温度特性和柔软特性都有着非常重要的影响，绞合节距过大，拉伸或收缩余长达不到设计要求；过小，则不能满足光纤的弯曲性能要求。

考虑到SZ绞合是一个往复绞合过程，存在换向的问题，因此，在选择绞合节距时应比计算值略小些。

其弯曲半径沿缆芯纵轴是变化的，在换向点处达到最大值，在两换向点中间为最小值。

为控制好产品质量。

保证缆芯余长正常且衰减符合要求是非常重要。

所以在生产过程中，必须严格控制好绞合节距、扎纱节距、扎纱张力、放线张力及加强件放线张力等工艺参数。

扎纱张力
包扎带可以起到固定缆芯作用，如使用阻水带作包扎带、其又具有吸水作用，
一般包扎带的扎纱节距必须保证缆芯不松散。

扎纱张力是一个非常重要参数，它与光纤的衰减紧密相关，不宜过大或过小。

张力过小，容易造成扎纱松散，缆芯固定松弛，并且容易在下道工序的挤制护套时造成断缆事故（聚纱，透明胶带，绕包膜）；而张力过大，会出现包扎带扎扁光纤套管现象，使套管内的一次着色光纤受到应力的作用，产生弯曲衰减增大、台阶、或断纤。

松套管放线张力（管径φ<3.0mm）应控制在30g-50g范围内，过大产生吃余长现象，容易造成松套管断裂等质量事故。

一般应根据松套管余长的大小合理调节放线张力，并时刻注意松套管余长的变化。

模具的匹配
SZ绞合成缆模具一般有定径模、过线模、油膏模等，其中定径模是最关键的一个模具，它关系到缆芯的各项指标。

定径模尺寸过大，易造成缆芯结合不紧密，结构不稳定，并浪费填充材料，影响光缆的机械性能；过小，则造成缆芯无法通过定径模而被拉断或因其受力造成衰减增大。

过线模的作用是在缆芯外径允许的偏差范围内对缆芯外径进行适当地控制，其尺寸应根据实际情况而定，但有一点一定要注意，那就是不能与定径模尺寸相差太大。

油膏模的选用要保证充油的饱满度。

SZ绞合成缆机
SZ绞合机特点：芯线自固定的多头放线盘放出，经SZ绞合摇摆头实现SZ 绞合，成缆后又收线到固定的收线盘上。

成缆时芯线首先沿一个方向绞合，当达到预定的圈数时，开始换向，进行反方向的绞合，SZ方向的绞合圈数相同。

“SZ”中的S指的是左旋绞合成缆后，芯线向下旋转的外形与S字母形状相似；Z指的是右旋绞合成缆后芯线向上旋的外形与字母Z的形状相似。

SZ成缆技术的关键是在绞合时，要求设备既能快速地改变旋转方向，又能确保绞合后的缆芯保有要求的形状和尺寸，不致松散。

常用的SZ绞合机有德国Frish公司生产的管状储线器式SZ绞合机、瑞士Maillofor股份公司生产的“Focur”SZ绞合机等。

SZ绞合机主要由以下部件组成：
中心加强件放线架和中心加强件张力控制装置，
主要包括多头固定加强件放线盘、放线张力测量轮、放线张力调节轮及张力传感器构成，其作用是以恒定的张力自放线盘上放出加强件并实时控制并
调节加强件的放线张力；
多头光纤/填充绳放线架，
放出多根松套光纤（或带纤）/填充绳；SZ绞合摇摆头（简称绞合头）的作用是实现光纤的SZ绞合；
双向扎纱装置，
作用是利用聚酯绳包扎绞合后换向点处的缆芯，避免缆芯松散；阻扭装置，这里使用阻扭装置的目的是防止缆芯绞合后产生扭曲故障；
光缆缆芯牵引装置，
为绞合后的成缆缆芯提供牵引张力，引导缆芯收线；
层绞式缆芯收线架
，包括缆芯排线轮、收线轮、收线张力控制轮、收线张力测量轮和收线张力传感器，将绞合后的缆芯按照一定的排线节距排线并收到收线盘上，同时控制收线张力的大小；
阻水油膏填充设备
为防止缆芯渗水，而填充吸水缆膏；聚酯带绕包/纵包设备（俗称绕包头）包扎阻水用的聚酯带。

绞合成缆工艺基本特点
SZ绞与螺旋绞基本工作原理，从图中可以看出，盘绞式成缆机成缆原理是由收线盘经一个方向（S方向或Z方向）旋转而使缆芯缆化，成为一个稳定地结构，在此过程中，盘绞机所有盘具都要旋转，目的是实现退扭，松套管/填充绳、中心加强元件也随着往同一个方向旋转，会产生扭曲扭转，故需要退扭。

而SZ绞合成缆机在绞合时只利用绞合摇摆头实现SZ向绞合，其他盘具不需要旋转，相比之下，SZ绞合的成缆工艺的优势非常明显。

SZ绞与笼绞或盘绞相比，具有非常优越性能，因此得到了更广泛应用。

这种绞合形式具有如下优点：
A．光纤从固定的放线架中放出，易实现主动放线而达到光纤放线张力的自动控制。

这对笼绞式成缆就比较困难，因为放线架放置在转动的绞笼上，即使在技术上可以实现，但所需高昂的投资。

由于张力控制精确，光纤免受离心力作用，所以可提高光缆的成品率；
B．放线架是固定不动的，可以采用组合形式，因而对光缆制造长度及芯数的随变性有较大的适应能力；
C．因为SZ绞合设备中没有笨重的转动部件，所以成缆速度可大大提高，SZ 绞合摇摆头可达400～600rpm，如果其他环节的各因素得到最佳的匹配，那么成缆速度可得到很大的改善；
D．由于SZ绞合是周期性的正反绞合，所以在光缆全长上不存在扭曲扭转问题，因而退扭问题已显的不是那么重要；
E.S绞和Z绞的换向点有充分的余长，因此接头接续比较方便；
F．设备尺寸小，造价很低。

SZ绞合方式的缺点：在每一个大节距中的S向或Z向的小节距内，由于绞合机结构中存在光纤和机械结构间接触的径向摩擦力，可能会使光纤产生某种程度的扭转，而这种扭转靠退扭机构是很难实现退扭的；若将SZ绞合设备采用特殊的设计，可将因此产生的扭转程度降到最小；光缆总长度上不存在扭转，使光纤不受影响。

关键工艺控制及常见质量问题处理
1、缆芯外径——（大，断缆芯或鼓包；小——渗水）
2、绞合节距——（
3、扎纱节距——（
4、张力（束管放线、加强件放线、扎纱张力、收线张力）
束管放线张力——
加强件放线——
扎纱张力——
收线
5、填充绳。