一种低损耗的预制棒锥头加工方法与流程

1.本发明涉及光纤生产技术领域，尤其涉及一种低损耗的预制棒锥头加工方法。


背景技术：

2.光纤预制棒的拉丝生产主要是用拉丝炉将光纤预制棒加热，使光纤预制棒在熔融状态下从下端拉伸出光纤。在拉丝开始时，为了使石英棒下端形成石英坨，牵引出具有光纤预制棒芯层和包层的合格光纤，并且使光纤芯层和包层的比例与光纤预制棒芯层和包层比例相同，在光纤预制棒进行拉丝前，需要在光纤预制棒拉丝的起始端生产出流线型锥头。
3.随着光纤拉丝技术的不断发展，为了提高生产效率、扩大产能，光纤预制棒的外径也在向大直径发展，大直径光纤预制棒的外径一般在150mm，而随着光纤预制棒外径的增大，光纤预制棒上锥头起始部分在拉丝起步阶段的损耗也随之增加。其中，光纤预制棒锥头的外形对锥头加工产生的损耗有着直接影响，锥头过于平缓或者过长都会造成较大的玻璃浪费。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种低损耗的预制棒锥头加工方法，通过控制锥头加工过程中的温场范围来控制生产的锥头形状，使得生产的锥头坡度变大且长度变短，从而降低大直径光纤预制棒锥头加工时产生的损耗。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.一种低损耗的预制棒锥头加工方法，具体包括如下步骤：
7.s1：装料；将待拉锥的光纤预制棒以水平状态穿过加热炉，将光纤预制棒的两端分别装夹在车床上的卡盘上，卡盘包括固定的左侧卡盘和可移动的右侧卡盘；光纤预制棒的待拉锥位置位于加热炉中间位置，且喷灯一和喷灯二并列设置在光纤预制棒待拉锥位置的一侧；
8.s2：预热；打开喷灯一并开始计时，5min后打开喷灯二，喷灯一和喷灯二形成双灯温场对光纤预制棒进行预热，双灯预热时间为20min；
9.s3：拉锥；完成预热后松开右侧卡盘，驱动右侧卡盘带动光纤预制棒向右移动10mm后锁住右侧卡盘；3min后松开右侧卡盘，驱动右侧卡盘带动光纤预制棒向右移动20mm后锁住，并将加热炉移动至光纤预制棒的拉锥位置；2min后关闭喷灯二，喷灯一形成单灯温场对光纤预制棒的拉锥位置进行加热；2min后松开右侧卡盘，驱动右侧卡盘带动光纤预制棒向右移动10mm后锁住，并将加热炉移动至拉锥中间位置；之后每间隔1min驱动右侧卡盘带动光纤预制棒向右移动10mm，并随之将加热炉移动至拉锥中间位置；如此重复25次后，关闭喷灯一，驱动右侧卡盘带动光纤预制棒向右移动10mm；
10.s4：冷却；将加热炉移动至拉锥位置正中间，光纤预制棒冷却保温40min；
11.s5、分切；冷却结束后，移开加热炉将光纤预制棒的拉锥位置露出，从拉锥中间位置将光纤预制棒切断，得到两根带有锥头的光纤预制棒。
12.进一步地，所述步骤s1中，喷灯一及喷灯二的灯头与光纤预制棒外壁之间的直线距离为6.5cm-12.5cm。
13.进一步地，所述步骤s2和步骤s3中，喷灯一和喷灯二采用丙烷加氧气的燃烧方式进行加热；所述步骤s2中，喷灯一和喷灯二的流量均为丙烷75l/min、氧气320l/min；所述步骤s3中，喷灯一和喷灯二同时工作时，其流量均为丙烷75l/min、氧气320l/min；喷灯一工作、喷灯二关闭时，喷灯一的流量为丙烷50l/min、氧气250l/min。
14.进一步地，所述步骤s3中，单灯温场呈圆形覆盖光纤预制棒的拉锥位置，且单灯温场从内向外依次包括单灯高热区、单灯中热区、单灯低热区；所述步骤s2和步骤s3中，双灯温场呈椭圆形覆盖光纤预制棒的拉锥位置，且双灯温场从内向外依次包括双灯高热区、双灯中热区、双灯低热区。
15.进一步地，所述单灯高热区范围为半径1cm，单灯中热区的范围为半径1cm-3cm，单灯低热区的范围为半径3cm-5cm。
16.进一步地，所述双灯高热区范围为长轴3cm、短轴1.5cm，双灯中热区的范围为长轴3cm-6cm、短轴1.5cm-3cm，双灯低热区的范围为长轴6cm-8.5cm、短轴3cm-5cm。
17.进一步地，所述步骤s2至步骤s4中，光纤预制棒始终以45rpm的速度匀速转动。
18.进一步地，所述步骤s1中，待拉锥的光纤预制棒的外径为150mm；所述步骤s3中，拉锥完成后锥头为双锥结构，双锥头总长度为30cm，双锥头中间位置的直径最小，且该位置处直径为10mm。
19.进一步地，所述步骤s4中，加热炉为光纤预制棒的锥头位置保温40min后，光纤预制棒的锥头外表面温度为200℃-300℃。
20.进一步地，所述加热炉的规格为60*60*60cm。
21.综上所述，本发明具有以下有益效果：
22.本发明在预热阶段先打开喷灯一预热，避免光纤预制棒温度突然升高，接着打开喷灯二采用双灯加热，形成双灯温场进行预热，拉锥的前半段时间也采用喷灯一和喷灯二形成双灯温场加热，在双灯温场状态下，双灯高热区范围较宽，用于对光纤预制棒需要变径的整体区域加热，对光纤预制棒进行初步拉锥变径，此时拉锥形成的锥头坡度较缓。半小时后关闭喷灯二，仅使用喷灯一形成单灯温场，单灯高热区范围变窄，同时降低喷灯一的火焰流量，使得单灯高热区范围进一步收窄，光纤预制棒拉锥位置只有中间较窄区域软化，其余部分均较为坚挺，在后续拉锥过程中拉出的锥头会产生较大坡度。
23.本发明通过切换喷灯一和喷灯二的工作状态形成双灯温场和单灯温场，并调整火焰流量，来控制锥头加工过程中的温场范围，从而控制生产的锥头形状，使得生产的锥头坡度变大且长度变短，从而降低大直径光纤预制棒锥头加工时产生的损耗，而且火焰流量调整可以降低气体使用成本。本发明配合温场范围调整设定特殊的拉锥工艺参数，使得生产得到的锥头形状最佳，产生的损耗最低，从而提高拉锥质量，降低拉锥成本。
附图说明
24.图1是一种低损耗的预制棒锥头加工方法的流程图；
25.图2是一种低损耗的预制棒锥头加工方法中双灯温场的示意图；
26.图3是一种低损耗的预制棒锥头加工方法中单灯温场的示意图；
27.图4是现有技术中150mm外径的光纤预制棒锥头示意图；
28.图5是一种低损耗的预制棒锥头加工方法生产的150mm外径的光纤预制棒锥头示意图。
29.图中，1、双灯温场；11、双灯高热区；12、双灯中热区；13、双灯低热区；2、单灯温场；21、单灯高热区；22、单灯中热区；23、单灯低热区。
具体实施方式
30.以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
31.一种低损耗的预制棒锥头加工方法，如图1所示，具体包括如下步骤：
32.s1：装料；将待拉锥的光纤预制棒以水平状态穿过加热炉，将光纤预制棒的两端分别装夹在车床上的卡盘上，卡盘包括固定的左侧卡盘和可移动的右侧卡盘，拉锥时右侧拉盘带动光纤预制棒一端移动进行拉锥。光纤预制棒的待拉锥位置位于加热炉中间位置，加热炉内壁设有两个并列设置在光纤预制棒一侧的喷灯，喷灯包括喷灯一和喷灯二，且喷灯一和喷灯二与光纤预制棒待拉锥位置对应。其中，安装待拉锥的光纤预制棒时，要保证喷灯一及喷灯二的灯头与光纤预制棒外壁之间的直线距离为6.5cm-12.5cm，优选8.5cm。待拉锥的光纤预制棒的外径为150mm的大直径，加热炉的规格为60*60*60cm，且加热炉内部铺设石英砖进行保温。
33.s2：预热；打开喷灯一并开始计时，先用喷灯一对光纤预制棒进行加热，避免光纤预制棒温度突然升高。5min后打开喷灯二，喷灯一和喷灯二形成双灯温场1对光纤预制棒进行预热，双灯预热时间为20min，总预热时间为25min。其中，喷灯一和喷灯二采用丙烷加氧气的燃烧方式进行加热，且预热过程中，喷灯一单独工作的前五min以及喷灯一和喷灯二同时工作的后20min，喷灯一和喷灯二的流量均为丙烷75l/min、氧气320l/min。
34.s3：拉锥；完成预热后开始拉锥，先松开右侧卡盘，驱动右侧卡盘带动光纤预制棒向右移动10mm后锁住右侧卡盘；3min后松开右侧卡盘，驱动右侧卡盘带动光纤预制棒向右移动20mm后锁住，并将加热炉移动至光纤预制棒的拉锥位置；2min后关闭喷灯二，喷灯一形成单灯温场2对光纤预制棒的拉锥位置进行加热。也就是说，从预热开始计时，30min后开始关闭喷灯二，喷灯二总工作时长为25min。喷灯一独立工作2min后松开右侧卡盘，驱动右侧卡盘带动光纤预制棒向右移动10mm后锁住，并将加热炉移动至拉锥中间位置；之后每间隔1min驱动右侧卡盘带动光纤预制棒向右移动10mm，并随之将加热炉移动至拉锥中间位置；如此重复25次后，关闭喷灯一，驱动右侧卡盘带动光纤预制棒向右移动10mm。此时拉锥完成，在光纤预制棒的中间位子形成双锥结构的锥头，且双锥头总长度为30cm，双锥头中间位置的直径最小，且该位置处直径为10mm。
35.在步骤s3中，拉锥初始喷灯一和喷灯二同时工作时，喷灯一和喷灯二的流量与预热时一样，流量均为丙烷75l/min、氧气320l/min。拉锥时只有喷灯一工作、喷灯二关闭时，喷灯一的流量为丙烷50l/min、氧气250l/min。这样通过切换喷灯一和喷灯二的工作状态形成双灯温场1和单灯温场2，并调整火焰流量，来控制锥头加工过程中的温场范围，从而控制生产的锥头形状，使得生产的锥头坡度变大且长度变短，从而降低大直径光纤预制棒锥头加工时产生的损耗，而且火焰流量调整可以降低气体使用成本。
36.另外，如图2所示，步骤s2和步骤s3中，喷灯一和喷灯二同时工作时形成的双灯温场1呈椭圆形覆盖光纤预制棒的拉锥位置，且双灯温场1从内向外依次包括双灯高热区11、双灯中热区12、双灯低热区13。具体地，双灯高热区11范围为长轴3cm、短轴1.5cm，双灯中热区12的范围为长轴3cm-6cm、短轴1.5cm-3cm，双灯低热区13的范围为长轴6cm-8.5cm、短轴3cm-5cm。
37.如图3所示，步骤s3中，喷灯二关闭、喷灯一工作形成的单灯温场2呈圆形覆盖光纤预制棒的拉锥位置，且单灯温场2从内向外依次包括单灯高热区21、单灯中热区22、单灯低热区23。具体地，单灯高热区21范围为半径1cm，单灯中热区22的范围为半径1cm-3cm，单灯低热区23的范围为半径3cm-5cm。
38.s4：冷却；完成拉锥后，将加热炉移动至拉锥位置正中间，加热炉为光纤预制棒冷却保温40min，直至光纤预制棒的锥头外表面温度降至200℃-300℃。其中，使用加热炉为完成拉锥的光纤预制棒进行保温，避免光纤预制棒从高热状态迅速冷却容易炸裂，避免温度下降太快导致玻璃产生应力或直接炸裂释放应力。
39.其中，在步骤s2至步骤s4中，光纤预制棒预热、拉锥及冷却过程中始终以45rpm的速度匀速转动，保证光纤预制棒的拉锥位置受热及冷却均匀。
40.s5、分切；冷却结束后，移开加热炉将光纤预制棒的拉锥位置露出，从拉锥中间位置将光纤预制棒切断，如图5所示，得到两根独立的带有锥头的光纤预制棒。
41.本发明的工作原理和使用方法：
42.本发明拉锥时先采用喷灯一和喷灯二形成双灯温场1加热，在双灯温场1状态下，双灯高热区11范围较宽，用于对光纤预制棒需要变径的整体区域加热，对光纤预制棒进行初步拉锥变径，此时拉锥形成的锥头坡度较缓。拉锥过程中关闭喷灯二，仅使用喷灯一形成单灯温场2，单灯高热区21范围变窄，同时降低喷灯一的火焰流量，使得单灯高热区21范围进一步收窄，光纤预制棒拉锥位置只有中间较窄区域软化，其余部分均较为坚挺，在后续拉锥过程中拉出的锥头会产生较大坡度。和现有技术图4加工的光纤预制棒锥头相比，采用本发明加工的光纤预制棒锥头如图5所示，锥头长度短而坡度大，能够有效降低损耗。
43.本发明通过切换喷灯一和喷灯二的工作状态形成双灯温场1和单灯温场2，并调整火焰流量，来控制锥头加工过程中的温场范围，从而控制生产的锥头形状，使得生产的锥头坡度变大且长度变短，从而降低大直径光纤预制棒锥头加工时产生的损耗，而且火焰流量调整可以降低气体使用成本。本发明配合温场范围调整设定特殊的拉锥工艺参数，使得生产得到的锥头形状最佳，产生的损耗最低，从而提高拉锥质量，降低拉锥成本。
44.上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种低损耗的预制棒锥头加工方法，其特征在于：具体包括如下步骤：s1：装料；将待拉锥的光纤预制棒以水平状态穿过加热炉，将光纤预制棒的两端分别装夹在车床上的卡盘上，卡盘包括固定的左侧卡盘和可移动的右侧卡盘；光纤预制棒的待拉锥位置位于加热炉中间位置，且喷灯一和喷灯二并列设置在光纤预制棒待拉锥位置的一侧；s2：预热；打开喷灯一并开始计时，5min后打开喷灯二，喷灯一和喷灯二形成双灯温场(1)对光纤预制棒进行预热，双灯预热时间为20min；s3：拉锥；完成预热后松开右侧卡盘，驱动右侧卡盘带动光纤预制棒向右移动10mm后锁住右侧卡盘；3min后松开右侧卡盘，驱动右侧卡盘带动光纤预制棒向右移动20mm后锁住，并将加热炉移动至光纤预制棒的拉锥位置；2min后关闭喷灯二，喷灯一形成单灯温场(2)对光纤预制棒的拉锥位置进行加热；2min后松开右侧卡盘，驱动右侧卡盘带动光纤预制棒向右移动10mm后锁住，并将加热炉移动至拉锥中间位置；之后每间隔1min驱动右侧卡盘带动光纤预制棒向右移动10mm，并随之将加热炉移动至拉锥中间位置；如此重复25次后，关闭喷灯一，驱动右侧卡盘带动光纤预制棒向右移动10mm；s4：冷却；将加热炉移动至拉锥位置正中间，光纤预制棒冷却保温40min；s5、分切；冷却结束后，移开加热炉将光纤预制棒的拉锥位置露出，从拉锥中间位置将光纤预制棒切断，得到两根带有锥头的光纤预制棒。2.根据权利要求1所述的一种低损耗的预制棒锥头加工方法，其特征在于：所述步骤s1中，喷灯一及喷灯二的灯头与光纤预制棒外壁之间的直线距离为6.5cm-12.5cm。3.根据权利要求1所述的一种低损耗的预制棒锥头加工方法，其特征在于：所述步骤s2和步骤s3中，喷灯一和喷灯二采用丙烷加氧气的燃烧方式进行加热；所述步骤s2中，喷灯一和喷灯二的流量均为丙烷75l/min、氧气320l/min；所述步骤s3中，喷灯一和喷灯二同时工作时，其流量均为丙烷75l/min、氧气320l/min；喷灯一工作、喷灯二关闭时，喷灯一的流量为丙烷50l/min、氧气250l/min。4.根据权利要求1所述的一种低损耗的预制棒锥头加工方法，其特征在于：所述步骤s3中，单灯温场(2)呈圆形覆盖光纤预制棒的拉锥位置，且单灯温场(2)从内向外依次包括单灯高热区(21)、单灯中热区(22)、单灯低热区(23)；所述步骤s2和步骤s3中，双灯温场(1)呈椭圆形覆盖光纤预制棒的拉锥位置，且双灯温场(1)从内向外依次包括双灯高热区(11)、双灯中热区(12)、双灯低热区(13)。5.根据权利要求4所述的一种低损耗的预制棒锥头加工方法，其特征在于：所述单灯高热区(21)范围为半径1cm，单灯中热区(22)的范围为半径1cm-3cm，单灯低热区(23)的范围为半径3cm-5cm。6.根据权利要求4或5所述的一种低损耗的预制棒锥头加工方法，其特征在于：所述双灯高热区(11)范围为长轴3cm、短轴1.5cm，双灯中热区(12)的范围为长轴3cm-6cm、短轴1.5cm-3cm，双灯低热区(13)的范围为长轴6cm-8.5cm、短轴3cm-5cm。7.根据权利要求1所述的一种低损耗的预制棒锥头加工方法，其特征在于：所述步骤s2至步骤s4中，光纤预制棒始终以45rpm的速度匀速转动。8.根据权利要求1所述的一种低损耗的预制棒锥头加工方法，其特征在于：所述步骤s1中，待拉锥的光纤预制棒的外径为150mm；所述步骤s3中，拉锥完成后锥头为双锥结构，双锥
头总长度为30cm，双锥头中间位置的直径最小，且该位置处直径为10mm。9.根据权利要求1所述的一种低损耗的预制棒锥头加工方法，其特征在于：所述步骤s4中，加热炉为光纤预制棒的锥头位置保温40min后，光纤预制棒的锥头外表面温度为200℃-300℃。10.根据权利要求1所述的一种低损耗的预制棒锥头加工方法，其特征在于：所述加热炉的规格为60*60*60cm。

技术总结
本发明提供了一种低损耗的预制棒锥头加工方法，涉及光纤生产技术领域，先将待拉锥的光纤预制棒以水平状态穿过加热炉装夹在卡盘上；接着打开喷灯一并开始计时，5min后打开喷灯二，形成双灯温场对光纤预制棒进行预热；然后进行拉锥，拉锥过程中先使用双灯温场加热，30min时关闭喷灯二，喷灯一形成单灯温场对拉锥位置进行加热；拉锥至双锥头长度为30cm后，关闭喷灯一；接着将加热炉移动至拉锥位置正中间，光纤预制棒冷却保温40min；最后从拉锥中间位置将光纤预制棒切断，得到两根带有锥头的光纤预制棒。本发明通过控制锥头加工过程中的温场范围来控制生产的锥头形状，使得生产的锥头坡度变大且长度变短，从而降低大直径光纤预制棒锥头加工时产生的损耗。棒锥头加工时产生的损耗。棒锥头加工时产生的损耗。


技术研发人员：李经纬 张荣旺 王谦 杨峰 严卫鹏 杨梅
受保护的技术使用者：江苏斯德雷特光纤科技有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/8/9