Оптическая сварка

Сварка оптического волокна представляет собой процесс соединения оптоволокна посредством воздействия высокой температуры. Процесс сварки, в основном, осуществляется посредством автоматических устройств без вмешательства человека. Оптические аппараты для сварки позволяют осуществлять полный цикл работ в автоматическом режиме на всех стадиях от начала до конца.

Конструкция аппаратов для сварки оптических волокон

Современный аппарат, предназначенный для сварки оптического кабеля, по сути, является промышленным роботом с автономной системой управления. Несмотря на сложность конструкции и высокую функциональность, это достаточно компактные и мобильные устройства.

В конструкции каждого аппарата для сварки оптических волокон присутствуют следующие элементы:

Блок питания
Электронный узел в составе материнской платы, дуговых блоков и преобразователей напряжения
Блок механики
Дисплей для осуществления контроля над процессом и клавиатура

Каждый аппарат снабжается пакетом уникального программного обеспечения. В интерфейс устройства включены открытое пользовательское и скрытое сервисное меню. Сервисное меню, предназначенное для настроек и регулировок устройства, закрывается паролем во избежание несанкционированного доступа к нему.

По своим функциональным возможностям аппараты для оптической сварки подразделяются на три группы:

Устройства для сварки оптического кабеля
Сварочные аппараты с функцией выравнивания по сердцевине
Сварочные аппараты оснащенные фиксированными V – образными канавками

Этапы сварки волоконно-оптических линий связи

Сварка волоконно-оптических линий связи проводится в несколько этапов и предусматривает следующие действия:

Разделка оптоволокна. С волоконного кабеля удаляется изоляция, после чего изолирующий слой удаляется с его отдельных модулей, включающих в себя определенное количество оптических волокон.
Очистка волокон от влагозащитного слоя, в качестве которого наиболее часто применяется окрашенный гель.
Оснащение оптоволокна насадкой КДЗС в составе термоусадочных трубок и усилительных стержней.
Очистка спиртом кончиков волокон от лака.
Скалывание зачищенных волокон прецизионным инструментом. Скол осуществляется перпендикулярно оси волокна с отклонением, не превышающим 1,5 градусов.
Укладка подготовленного к свариванию оптоволокна в зажим или V –образную канавку сварочного устройства.
Совмещение волокон при помощи манипулятора и микроскопа. В усовершенствованных аппаратах этот процесс полностью автоматизирован.
Разогрев волокон до необходимой температуры посредством электрической дуги. Одновременно с этим проводится совмещение торцов.
Автоматический контроль прочности соединения и оценка затухания, вносимого стыками.
Место соединения покрывается специальным защитным комплектом, после чего участок оптоволокна помещается в тепловую камеру для проведения термоусадки.

Виды оптических волокон

Оптические кабели подразделяются на различные виды по своим конструкционным особенностям, сфере применения и способам прокладывания.

Промышленность выпускает оптические кабели разных конструкций – от наиболее простых, состоящих из изолирующей оболочки с модульными трубочками, до многослойных изделий, оснащенных несколькими уровнями защиты.
По сферам применения оптоволокно выпускается для внутренних и наружных прокладок. Внутренние прокладки применяются довольно редко, в основном они встречаются в дата-центрах высокого класса, где особое внимание уделяется оформлению интерьера.
Оптические кабели могут подвешиваться, прокладываться в грунте, проводиться в кабельных каналах, под водой, подвешиваться на опорах ЛЭП. Наиболее часто кабели подвешиваются и укладываются в грунте.

Специальный инструмент для разделки оптического кабеля

Для соединения оптоволокна необходимо оборудование для сварки оптического кабеля. Прежде всего, это различные специальные инструменты, с использованием которых кабель разделывается и подготавливается к сварке. Как правило, у специалистов-спайщиков присутствует набор инструментов НИМ-25, в который входят тросокусы, стрипперы, ножи, острогубцы, отвертки и прочий инструмент для выполнения работ.

Помимо вышеназванного набора на рынке продаются и другие комплекты, в которых в той или иной мере присутствуют инструменты для работы с оптико-волоконными кабелями.

При выборе инструментов для работы с оптоволокном следует учитывать, что требования к их качеству довольно высоки. Если обычные плоскогубцы или кусачки от неизвестного производителя для использования в быту вполне подойдут, в вопросе специнструмента предпочтение рекомендуется отдавать качественному продукту, невзирая на его дороговизну.

Технология сварки оптическо-волоконных линий связи

Рассмотрим более подробно действия, проводимые для соединения оптического волокна.

В первую очередь, осуществляется разделка кабеля, в ходе которой необходимо придерживаться рекомендаций, указанных в инструкции к муфте. В некоторых случаях требуется сохранить силовые элементы, которые позже фиксируются к муфте, в других случаях это действие не предусмотрено. При подготовке некоторых видов кабеля необходимо заплетать из кевлара косичку, зажав ее винтом, а иногда ее можно просто отрезать. Те или иные требования по длине кабельных элементов зависят от марки кабеля и вида муфты.

Далее освобожденные от изолирующего слоя волокна тщательно очищаются от гидрофобного защитного слоя с использованием специальных салфеток. Сначала основная часть защитного слоя удаляется сухими салфетками, после чего волокна протираются спиртом, растворяющим остатки гидрофобных веществ. Очистка является крайне ответственным этапом, так как от этого во многом зависит качество соединения –даже малейшее загрязнение здесь недопустимо.

Следующий шаг – осмотр волокон на предмет отсутствия сколов лакового покрытия и прочих повреждений. При наличии даже самых незначительных повреждений кабель необходимо переделать во избежание возникновения проблем после сварки.

На подготовленный к сварке кабель насаживается специальная термоусадка, поставляющаяся с муфтой. В случаях, если инструкция к муфте предусматривает зажатие кабеля герметиком в резине, необходимости в термоусадке нет.

Для обеспечения герметичного входа кабеля в муфту, насадка этого элемента проводится с использованием миниатюрной газовой горелки, промышленного фена или паяльника.

Далее кабель устанавливается в аппарат для сварки оптических волокон, где в полностью автоматизированном режиме проходит процесс соединения, который, в свою очередь, проводится в несколько этапов:

Сжигание остатков загрязнений, не удаленных при очистке. Сжигание производится путем пуска нескольких электроразрядов, уничтожающих даже микроскопические частицы.
Разогрев волокон для размягчения свариваемых кончиков. При этом волокно приобретает эластичность, позволяющую ему вытягиваться к точке контакта. Важным условием при этом является оптимальная температура сварки. Сбой на этом этапе может привести к деформации кончиков волокон при их контакте, препятствующей сращиванию.
Непосредственное сваривание волокон, при котором происходит их полный контакт и взаимопроникновение.
Оценка приблизительных потерь путем теста на растяжение. Точную оценку оптических потерь в месте соединения следует проводить, используя лабораторное оборудования для сварки оптических волокон.