光缆纤长不一致问题的分析与改善

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光缆纤长不一致问题的分析与改善
■ 陈坚 薛栋伟（江苏法尔胜光通有限公司 江苏 无锡 214434）
本文从套塑、成缆工序进行纤长不一致的原因分析，通过统计数据和逐层查找，从人、机、料、法、环等方面原因分析和提出纠正预防措施，提高光缆中光纤长度的一致性，进而提高产品质量。

This article analyzes the causes of inconsistent fiber length from the process of plastic molding and cable forming. Through statistical data and layer-by-layer search, it analyzes the causes of people, machines, materials, methods, and loops and proposes corrective and preventive measures to Improve the consistency of fiber length in optical cable, and then improve the product quality.
光缆 层绞式 纤长差异 束管路径 拉伸窗口
Optical cable; Layer twisted; Difference in fiber length; Beam tube path; Stretch window
Doi:10.3969/j.issn.1673-5137.2020.04.006
摘 要Abstract
关键词Key Words
１．　引言
我们都知道，光缆能承受的抗拉力是衡量光缆机械性能的一项重要指标。

光缆在承受拉力时，光纤应变不宜过大，应在一定范围以内。

比如：行业标准YD/T901-2009中规定，常规GYTA型管道光缆在短期拉力1500N的状况下，光纤应变小于等于0.15%；在国外的技术规范中，在短期拉力下光纤应变一般要求不超过0.33%。

我们在做拉伸试验时有时会发生这样的情况，受试的12根光纤，大部分光纤的应变只有0.04%～0.08%，但有个别光纤的应变达到了0.20%甚至更大，超过了行业标准要求的范围。

说明该光缆中光纤的一次余长或者二次余长有偏差，影响光缆的整体拉伸性能，存在质量隐患。

因此，在光缆工艺控制上，需要尽量把光缆中每根光纤的长度做到一致。

图1：光缆拉伸应变曲线图1是一盘GYTA53-24B1光缆的拉伸图，在3000N的拉力下，各束管内光纤的应变差别很明显，分别为蓝管——蓝纤0.146%，橙管——橙纤0.008%，绿管——绿纤0.063%，棕管——棕纤0.202%，其中最小的橙管-橙纤和最大的棕管——棕纤相差达到0.2%，光纤一致性很不理想，那究竟是什么原因产生的呢？
本文就生产中出现的纤差不一致状况进行探讨，分析可能引起纤差不一致的因素（包括工艺、操作、设备、5s 管理等方面），查找产生的主要原因，提出相应的改善和预防措施。

２．　原因分析
光缆中光纤一致性好坏实际上就是光缆中的每根光纤余长控制得合不合适，产品质量稳不稳定的问题。

虽然客户只关心光纤的应变，对纤差并不关注，但是它的优劣会直接影响光缆的机械性能（拉伸性能）和高低温性能。

当然不同类型的光缆，纤差不一致的原因也不尽相同。

中心管光缆纤差不一致主要是在二套工序中形成的，层绞式光缆纤差不一致有两道工序（二套、成缆）会对其有影响。

我们用鱼刺图从有工艺、操作、设备、5s管理等方面入手来分析纤差不一致
的原因。

生产制造Production & Manufacture
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2.1 二套工序：
图2：二套纤差原因鱼刺图
从图2我们可以看出束管中的光纤长度不一致与设备相关的原因有：1）与光纤进入模具前是否使用ZS绞合装置（使每根光纤在束管中的等效位置基本一致，在12芯时尤其重要）；2）是否对光纤进行除静电处理（光纤上吸附的静电对导致光纤同性相斥，增加外侧光纤与针管的摩擦力，导致每根光纤受力不一致。

）；3）生产线对中不好或者安装的纤膏填充导纤架与中心线有偏离，也会导致每根光纤受力不一致；4）放纤张力不一致，进入模具后的光纤应变不一致，当然会导致束管中的预置余长不一致；束管中的光纤长度不一致与操作、工艺、材料相关的原因有：如果工艺规定的充膏针管偏小，或者给定的参考充膏量过大，会导致充膏管中的压力过大，管中外侧光纤与管壁摩擦力加大，放线张力波动，导致每根光纤进入束管的长度不一致，出现纤差，这种状况在各个芯数均会出现；同样会导致充膏管中压力增大的因素有：纤膏的填充粘度大（气温低预热不足或者纤膏粘度大），针管没有清理，部分焦料堵塞了针管孔，变相减小了针管孔径，针管长度偏长。

2.2 成缆工序：
图3：成缆纤差原因鱼刺图
从图3我们可以看出缆芯中的光纤长度不一致与设备相关的原因有：1）束管放线跳动(会导致束管放线张力不一致)；2）束管偏转角度过大；3）阻扭装置失效；缆芯中的光纤长度不一致与操作、工艺、材料相关的原因有：如果束管的PBT料模量不一致、不同束管余长不一致、束管放线张力不统一、瓷眼磨损、绞合头堵塞、绞合π数、绞合头距离等，都会导致缆芯中的不同束管内的光纤余长不一致，形成成缆纤差。

2.3 要因分析
根据二套纤差形成原因的统计，我们制作了二套纤差原因柏拉图，见下图。

图4：二套纤差原因柏拉图
根据图4对中心管光缆（二套工序）纤差不一致的状况进行要因分析，造成束管内光纤长度一致性不好的原因跟充膏管偏小用错、充膏管的清理、SZ绞合装置不用有关系，解决好以上三点，80%的二套纤差问题可以得到消除。

根据成缆纤差形成原因的统计，我们制作了成缆纤差原因柏拉图，见下图。

图5：成缆纤差原因柏拉图
根据图5对层绞式光缆（成缆工序）纤差不一致的状况进行要因分析：层绞管光缆纤长不一致主要原因是5s保养不足（瓷眼磨损、绞合头堵塞、扎纱清理）、导轮卡死或转动不灵活、放线张力不一。

5s保养不足（束管路径上瓷眼磨损，摩擦束管）和导轮卡死，会使束管受力较大，由于PBT的弹性模量较小，会导致束管吃掉余长，这样各束管之间的余长大小不一，会形成纤差；绞合头堵塞的话就更加严重了，绞合头处有油膏甩出来后由束管带入绞合头通道，再加上束管上吸附的灰尘等杂物很容易就把通道堵塞了，这样束管中通道中受力严重，会吃掉大量的余长，这样，不但会形成较大的纤差，严重的会造成光缆衰减超标，甚至会有束管直接拉断；束管放线进绞笼角度对光缆纤长一致性的影响也比较大，束管从放线架出来进入绞笼时会有一个偏转角度，当光缆中束管比较多时，个别束管进入绞笼的偏转角度会比较大，生产时瓷眼摩擦束管，也会吃掉余长形成光缆纤长不一致。

解决好以上三点，超过80%的成缆纤差问题可以得到消除。

2.4 非要因分析
除了以上主要原因外，下列因素也可能造成纤差现象：
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2.4.1 中心管式光缆：
a）充膏量过大,导致充膏压力过大；b）放纤张力不统一,导致各光纤在热水槽中的绷紧程度不一样；c）中心线对中性；d)纤膏没有预热，粘度过大；e）除静电装置失效。

2.4.2 层绞式光缆：
a）束管抖，放线架差异，造成束管不同段的余长不一致；b）束管下线余长就不一致；c）工艺要求不严格不规范；d）责任意识不强，没有按照作业指导书的要求执行；e）换向点等效节距差异会造成光缆结构纤差。

３．　针对性措施：二套工序：
1）工艺重新摸索和确认不同尺寸束管的充膏管尺寸和充膏量；
2）严肃工艺纪律执行，每天工艺巡检，督促员工5S清理工作；
3）精确校核光纤放线张力，严格对中生产线的中心线；
4）检查除静电装置、纤膏预热装置、标识不同充膏管。

成缆工序：
1）把每条套塑线生产的束管余长调整到基本一致（PBT 材料、色母粒比例、速度、尺寸壁厚灯调整），消除同一根束管中光纤纤差；
2）严格日常的清理工作：束管经过管孔、绞合头不锈钢管、偏转导轮灵活性；
3）理顺束管从放线到绞合路线，尽量规避不该的转角，尽量减小路径中束管偏同
4）同点扎纱，保证扎纱张力的恒定；
5）重新修正束管放线架的放线稳定性，增加辅助装置，减小束管跳动；
6）日常的检测监控，OTDR测试并通过拉伸试验验证：OTDR测试12公里以上的束管，要求束管内光纤的纤差≤0.05%；6公里以上的缆芯，要求各束管纤差≤0.15%。

图6：成缆纤差趋势图
上图为一段时间的成缆纤差趋势图，从中可以发现，从改善项目启动以后，成缆纤差的不合格率明显改善。

４．　结束语
综上所述，光缆中纤差不一致是由多种因素造成的，需要从人、机、料、法、环等方面入手，应用科学的质量统计
分析方法，逐步深入找到真正的原因，并制定相应的有效改善措施，相信光缆纤差一致性问题一定可以得到有效改善。

生产制造Production & Manufacture
作者简介
陈坚，男，1974年10月出生，汉族。

毕业于江南大学机械制造专业，自2008年开始从事光缆生产管理。

现任江苏法尔胜光通有限公司常务副总经理。

薛栋伟，男，1985年9月出生，汉族，本科学历，自2008年开始从事光缆行业工作，现任江苏法尔胜光通有限公司工艺工程师，专业从事光缆生产工艺的研究。