"Prueba y error." Estas dos palabras resumen mis 24 años de desarrollo y fabricación de preformas y fibras especiales donde operé un sistema de suministro de gas MCVD.Nuestro equipo probaba constantemente nuevas ideas para mejorar la resistencia y el rendimiento de la fibra, así como la reproducibilidad de nuestro proceso de fabricación.De hecho, vi mi papel allí como "solucionador de problemas técnicos", gracias al tiempo dedicado a la resolución de problemas para optimizar el diseño y lograr propiedades ópticas en el proceso de fabricación.
Si opera un sistema MCVD, probablemente haya experimentado su parte justa de prueba y error.Como saben, a veces un problema es un hueso duro de roer.Quizás es un problema de proceso que es difícil de resolver o una técnica difícil de dominar.He compilado algunos consejos que, espero, lo ayudarán a optimizar el diseño y mejorar su proceso de fabricación.No dude en ponerse en contacto conmigo si desea profundizar en alguno de estos consejos rápidos.
Consejo # 1: ¿Buscando comprar un MCVD?Empiece por comparar los 2 tipos de sistemas de suministro de gas
Si está entrando en este mercado, puede estar investigando los dos tipos de sistemas disponibles: acero inoxidable y teflón / vidrio.Comparar los 2 sistemas es un tema bastante pesado, así que aquí está mi consejo rápido: una buena manera de garantizar altos rendimientos y reproducibilidad es seleccionar inicialmente el sistema que mejor satisfaga sus necesidades.Un buen recurso es mi artículo en profundidad, que analiza los pros y los contras de los dos tipos de sistemas de suministro de gas MCVD.Si desea obtener más información, le animo a que me llame.Podemos profundizar en los detalles e identificar el sistema que respalda sus objetivos de diseño.Lee mas: "Comparación de los 2 tipos de sistemas de suministro de gas MCVD."
Consejo n.° 2: pruebe este enfoque para su proceso de limpieza de tubos
El proceso de limpieza del tubo es una parte crítica de la preparación.Encuentro que usar el primer paso de limpieza para eliminar las impurezas metálicas funciona bien.Si tuviera que grabar primero con HF, puede grabar el vidrio alrededor de la impureza metálica, pero no necesariamente eliminarlo.Si solo graba con HF, pueden quedar algunas impurezas metálicas.Aquí está mi enfoque para el proceso de limpieza de tubos:
- Para el primer paso, se puede utilizar agua regia (una mezcla ácida de ácido clorhídrico, ácido nítrico y agua).Un ciclo típico de limpieza con ácido es de 30 a 60 minutos con agua regia para eliminar las impurezas metálicas, seguido de un enjuague con agua desionizada.Es posible que desee ajustar el tiempo según su proceso.
- El siguiente paso es grabar las superficies de vidrio, limpiando el interior y el exterior.La mayoría de los operadores de MCVD utilizan ácido fluorhídrico.Una concentración del 15% durante 30-60 minutos es un buen punto de partida.Es posible que desee ajustar el tiempo y la concentración para su proceso.
- Siga ese ciclo de grabado con un enjuague final DI y seque con nitrógeno para evitar manchas de agua.
Consejo # 3: prueba de fugas en el sello giratorio para asegurarse de que esté hermético
Antes de configurar la preforma, le recomiendo probar la estanqueidad del sello giratorio.Hago esto haciendo fluir oxígeno a través del sello giratorio.Comience tapando el extremo del sello rotativo con un tubo de cuarzo sólido.Luego, baje la presión regulada de O2 a ~ 5 psi, ligeramente por encima de lo que verá el sistema durante la deposición.Si observa el controlador de flujo másico portador de O2, verá que se pone a cero si el sistema no tiene fugas.Este procedimiento probará fugas en la línea de transporte de oxígeno en todo el sistema de gas, desde la entrada hasta el sello giratorio.Vale la pena tomarse el tiempo para realizar esta prueba de fugas.Si hay una fuga en el sello giratorio, puede agregar humedad y / o perder parte de la corriente de gas, lo que reduciría el espesor de la capa y el índice de refracción potencial.Si la tasa de fuga cambia durante la ejecución, puede dar lugar a la variabilidad de la preforma axial.
Consejo # 4: Modifique su sistema con un sello giratorio de alta calidad.
Se necesita mucho trabajo para generar corrientes de gas que sean uniformes y reproducibles, sin variación.Pero si su sello rotativo tiene fugas, esto puede introducir humedad y corrosión potencial, y puede ver un pico de OH más alto en las fibras medidas.Los diseños comunes de sellos giratorios, en los que el eje se desliza dentro de una carcasa y sella en el diámetro interior de la junta tórica de goma, generalmente se desgastan rápidamente.Esto, por supuesto, afecta la calidad del sello y puede forzar reconstrucciones frecuentes para evitar la contaminación.Una mejor solución está disponible.El sello giratorio de SG Controls sella con el lado de la junta tórica contra una placa de presión de vidrio ajustable.En este diseño, el desgaste de la junta tórica es extremadamente bajo.Este es un sello giratorio confiable que funciona con ambos tipos de sistemas de suministro de gas.A lo largo de los años, no he visto problemas de corrosión y problemas de fugas mínimos con este tipo de sello giratorio.
Consejo # 5: Instale un burbujeador de vidrio para observar el color y nivel químico
Con los años, he descubierto que la visibilidad química es una verdadera ventaja.En un burbujeador de vidrio, puede confirmar el nivel químico adecuado, confirmar una corriente de burbuja uniforme y ver el color químico.(Un cambio de color puede indicar corrosión en el sistema de suministro).Los burbujeadores de vidrio ofrecen estos beneficios adicionales:
- Se puede observar la corriente de burbujas y se puede detectar la obstrucción de la frita, en lugar de asumir que todo está bien.
- POCl3 no es compatible con acero inoxidable durante períodos prolongados.Si usa este líquido y tiene un sistema de suministro de gas de acero inoxidable, es posible que desee instalar un burbujeador de vidrio para crear un sistema híbrido.
- En raras ocasiones, es posible que desee aumentar la temperatura química en los burbujeadores por encima de los 40 grados C.Esta práctica puede extraer iones metálicos del acero inoxidable hacia su corriente de burbujas.Claramente, esto puede degradar las propiedades ópticas de la fibra y debe tenerse en cuenta al elegir un sistema MCVD.
Consejo # 6: Implemente procedimientos de calibración automatizados para sus controladores de flujo másico
La calibración es crítica.Supongamos que cree que su caudal es de 200 CC por minuto, pero no ha calibrado los controladores de flujo másico.Usted fabrica una gran cantidad de preformas y uno de sus controladores de flujo másico falla.Usted compra e instala un nuevo controlador y establece el flujo para lo que pensaba que era.Sin embargo, resulta que su tasa de flujo real no era de 200 CC por minuto.La preforma no se puede reproducir.Debe comenzar de nuevo, experimentar y cambiar los flujos hasta lograr las propiedades ópticas deseadas.Mientras tanto, se pierden tiempo y materiales.Conocer su caudal absoluto en todo momento es fundamental.Recomiendo la interfaz de software de calibración automatizada de SG Controls para garantizar un alto nivel de garantía para este paso crítico en el proceso.
Consejo # 7: Mantenga la temperatura baja para evitar la contracción del tubo
Mantener la temperatura de deposición lo más baja posible evita la contracción del tubo Y evita que el agua se mueva hacia el núcleo, lo que provocará absorciones en las mediciones finales de fibra.Agregar dopantes como fósforo y flúor reduce la temperatura de deposición requerida.
Consejo n.° 8: use un pirómetro de mano calibrado con un estándar de cuerpo negro para verificar la precisión de la temperatura del tubo de deposición
La temperatura del tubo de deposición es crítica, lo que significa que su pirómetro de proceso debe ser calibrado.Para garantizar la precisión, utilizo un estándar de calibración portátil que es independiente del pirómetro de proceso.Mire a través del visor del pirómetro, moviéndose a través de la zona caliente hasta que se detecte la temperatura máxima.Esta temperatura máxima es la temperatura real.Compare esta lectura con el pirómetro de proceso y verifique los cambios de calibración.No necesita comprar una costosa unidad de cuerpo negro.En su lugar, compre un estándar de mano que esté calibrado con un estándar de cuerpo negro.Además, puede montar temporalmente el pirómetro de mano en el carro de bomberos para verificar en el lugar la calibración del proceso del pirómetro.Lee mas: "Objetivos de diseño críticos para fabricar preformas de fibra óptica."
Consejo # 9: Evite "subimpulso / sobreimpulso" durante el proceso de deposición del torno
Es esencial programar el PID para mantener la temperatura del tubo en el punto de ajuste deseado mientras se evita el sobreimpulso.Aquí hay un ejemplo de una oscilación de sobreimpulso / sobreimpulso.Supongamos que establece la temperatura en 1700 grados C, pero el PID no está optimizado.Cuando la temperatura desciende a 1699 grados C, el PID aumenta el flujo de hidrógeno.La temperatura sube a 1710 grados.El PID reacciona reduciendo el hidrógeno.Ahora la temperatura cae en picado a 1690 grados.La brecha diferencial se ha ampliado, con fuertes cambios de temperatura.Un PID de calidad que esté correctamente programado controlará estrictamente la temperatura de deposición a lo largo de toda la longitud de la preforma.Para lograr consistencia y reproducibilidad a lo largo de la preforma, recomiendo un control estricto de +/- 1 a 2 grados C.
Consejo # 10: Identifique el nivel óptimo de H2 / O2 para ayudar a lograr preformas rectas
¿Tiene dificultades para lograr preformas rectas?Esto definitivamente es un arte y requiere algo de práctica.He encontrado procedimientos que ofrecen una técnica reproducible.Por ejemplo, establecer la relación óptima de H2 / O2 puede evitar el hundimiento de la preforma y el quemado del vidrio durante el colapso, lo que conduce a la variabilidad más adelante en el proceso.
Consejo #11: Técnicas de enderezado de tubos maestros
Operar un MCVD es una actividad práctica.Esto es particularmente cierto para los procesos de deposición inicial y enderezamiento final del tubo.Con los años, he desarrollado técnicas muy específicas para controlar el proceso y el resultado.Aquí hay algunos consejos rápidos:
- Durante el paso inicial de enderezamiento del tubo de deposición, es importante tomarse un tiempo para formar las juntas de manera adecuada para evitar la pérdida de corridas de fabricación.Si tiene un área de la junta engrosada, los óxidos no fusionados pueden condensarse, obstruyendo potencialmente el tubo de escape y / o formando grietas.
- En el proceso de enderezamiento final del tubo, hay un paso final, al que llamoel alivio del estrés.Es posible que se hayan desarrollado algunas tensiones durante el proceso de alisado.Cuando su quemador se calienta inicialmente en el punto de inicio del proceso, el tubo podría caerse.Para evitar esta posibilidad, caliento el extremo del cabezal muy caliente y busco la flacidez del tubo.Si se produce una flacidez, el extremo del escape se calienta ligeramente mientras se apoya el extremo del cabezal para eliminar el desgaste.
- Lea más consejos sobre el alisado de tubos: "Preparación para fabricar una preforma de fibra óptica."
Consejo # 12: use esta punta de pulido de llama
Se puede introducir gas flúor para ayudar con la vaporización del vidrio (eliminación de la capa interna de la superficie) para proporcionar una superficie muy limpia para la deposición.Además del flujo de oxígeno para el control de la presión, el gas flúor acelerará la vaporización del vidrio a altas temperaturas de pulido.Este paso de preparación final proporcionará una superficie prístina para evitar problemas de deposición, como burbujas y potencial fibra final débil.
Sugerencia n.° 13: implemente esta técnica de sobrecolapso/estiramiento de la preforma para aumentar el rendimiento de la fibra dopada con erbio
El dopaje en solución agrega erbio y otras tierras raras en un núcleo de vidrio.Si la relación del núcleo dopado al diámetro exterior de la preforma es demasiado grande, se obtendrán propiedades ópticas indeseables.Corregir la proporción incorrecta también producirá más fibra estirada.El colapso de otro tubo de vidrio sobre la preforma puede corregir la proporción de núcleo a revestimiento.Si se necesita más cambio de relación y no se puede estirar un diámetro mayor, se puede usar el estiramiento de la preforma para reducir el diámetro del núcleo, seguido de un colapso adicional adicional.Escribí programas activos de Excel para técnicos, que calcularon los diámetros de colapso excesivo y estiramiento para lograr la relación núcleo-revestimiento requerida para cumplir con las especificaciones ópticas en las fibras estiradas.Este proceso puede aumentar el rendimiento de fibra de erbio por preforma en un factor de 5 o mejor.
Consejo # 14: Agregue opciones MCVD para optimizar el diseño de preformas, garantizar la reproducibilidad y obtener altos rendimientos
Durante mis años de MCVD, busqué activamente varios dispositivos de control adicionales para mejorar nuestro proceso y la calidad de la fibra.De hecho, algunas características fueron diseñadas específicamente para mis necesidades.Aquí hay una breve descripción de las opciones recomendadas.Lee mas: "Opciones de MCVD: estas características adicionales pueden mejorar la resistencia, el rendimiento y la reproducibilidad de la preforma de fibra óptica."
- Secador de gas multicanal y monitor de punto de rocío- Elimina la humedad de las corrientes de gas de entrada e incluye un monitor de punto de rocío para rastrear los niveles de humedad.
- Prueba automática de fugas en la válvula- Cicla cada válvula en el sistema en la posición abierta y cerrada.Esto redujo nuestro tiempo de prueba de fugas de 2 días de pruebas manuales a 2 horas de pruebas automáticas.
- Interfaz de software de autocalibración- Le brinda claridad absoluta sobre el funcionamiento de sus controladores de flujo másico.
- Compensación de la presión atmosférica- Modifica la receta de preformas para compensar los cambios de presión atmosférica.
- Recinto del torno- Ofrece una combinación de presión positiva y aire filtrado para reducir las partículas, lo que puede causar puntos débiles en la fibra extraída.
- Calentador de burbujas isotérmico suplementario- Agrega calor al químico burbujeador para compensar el enfriamiento debido al efecto de burbujeo, reestabilizando la temperatura en menos de 5 minutos.
- Pirómetro de escaneo- Asegura que el pirómetro lea la temperatura máxima del tubo para evitar el sobrecalentamiento del tubo de deposición, lo que puede reducir la eficiencia de sus deposiciones y potencialmente causar una contracción prematura del tubo.
- Control de diámetro- Le brinda una mayor capacidad para controlar el diámetro del tubo de deposición de una carrera a otra, y dentro de una carrera.
- Torno de cama extendido con cola motorizada- Le permite estirar las preformas a un diámetro más pequeño, lo que puede tener un impacto directo en los rendimientos de fibra.
- Torno de estiramiento vertical sobre chaqueta- Elimina el problema de la gravedad que hace que los tubos se comben cuando los calienta y le permite procesar preformas más largas.
- Caja de control de torno manual- Le permite controlar manualmente la temperatura del quemador durante la configuración.
- Sistema automático de recarga química- Principalmente elimina al operador del proceso, lo que reduce significativamente la posibilidad de errores e introduce humedad en el sistema.
En resumen …
Ya sea que tenga un sistema de suministro de gas MCVD o esté buscando comprar uno, estoy aquí para ayudarlo a identificar e instalar el equipo que necesita.Además de ser un "solucionador de problemas técnicos", me veo como un defensor de los clientes de FOC.Estoy aquí para ayudarlo a obtener el sistema preciso o la función complementaria que respalde sus objetivos de fabricación de preformas.
Un servicio único y particularmente valioso es la experiencia de Larry en resolución de problemas para superar los muchos problemas de fabricación de preformas y estiramiento de fibra que enfrentan los fabricantes al producir fibras ópticas especiales.
