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现代传输>> 西安西古光通信有限公司 锁高洁 张义军 张乐 张养柱 刘振华
1. 引言
作为光通信传输中不可或缺的传输介质，光缆需要敷设到各种各样的环境中。在光缆结构中增加金属铠装层可以有效延长光缆使用寿命。因为光缆在长期的使用过程中，不可避免的受到周围环境水汽的侵袭，水分子对光纤传输性能及光纤寿命均有较大的影响，而聚乙烯等有机分子外护套一般无法长时间抵御空气中的水汽，因此需要在缆芯外纵包金属带以阻挡水分子进入光纤；此外当光缆敷设到恶劣的环境中时，需要有一到两层的金属铠装层增加其抗侧压抗冲击性能，抵抗外界机械损伤并具有一定的防虫鼠咬噬能力。
光缆金属带铠装层一般采用覆膜钢带或铝带，利用纵包的方式将缆芯完全包裹，达到抵挡外部水汽和机械损伤的目的。根据行业标准，光缆应是全截面阻水，即光缆护套以内的所有间隙应有有效的阻水措施，水在缆芯和护层中均不能纵向渗流（钢丝铠装部分除外，下文所指金属铠装层均为钢铝带金属铠装层）。另外，金属铠装层应在光缆纵向分别保持电器导通，整盘光缆的金属铠装层无断带现象。 通过统计数据发现，光缆在搭接处的渗水约占总渗水异常的一半以上。金属铠装层一般是采用纵包成
型模具一次成型，铠装层搭接处渗水与否不仅与铠装层搭接处的粘结强度有关，而且与铠装层的成型也有很大关系，即金属带成型模具的合理与否直接影响光缆的质量和合格率。
剖分式油封目前，根据钢带和铝带物理性质的不同，各厂家分别采用不同的纵包成型模具，若长时间使用铝带纵包模具纵包钢带，容易造成模具损坏，而采用钢带纵包模具纵包铝带时，会因为模具纵包力过大而产生断带现象。
2. 铝带纵包成型模具
常见的铝带纵包成型模具结构图如下所示[1]：毛豆脱壳机
图一：铝带纵包成型模具上图从左到右依次为定位模、缆芯导管、模具主体和定径模具。定位模的作用是引导铝带以合适的角度进入模具；缆芯导管的作用是调节缆芯和铝带的角度；模具主体由一整块片状金属构成，片状金属的两侧逐渐向中心卷曲呈管状。生产中，将平直的铝带通过模具主体将缆芯包裹后逐渐卷曲为管状，最后在定径模上压紧成型，完成铝带纵包成型过程。整个过程铝带受力均匀、逐渐变化为管状。
此类模具属于一次成型，只能整体移动，不能调节模具内部结构，为满足多种的生产需求，不同规格的铝带需要匹配不同规格的成型模具。若模具整体尺寸较小，易造成铝带阻力过大而断带；而模具整体尺寸较大时，虽然铝带所受压力小，但容易出现搭接处压边不紧密，造成搭接处渗水。
铝带质地较软抗拉力不足，通过模具卷曲成型的过程
铆压机中，受到较大的摩擦力，容易造成断带。为减小摩擦力，
有公司利用减小铝带与模具接触面积的方法，在定径模内表面开凹槽或打盲孔来减小摩擦力[2]；也有减小铝带与模具之间摩擦系数的方法，在纵包模具和定径模表面设特氟龙润滑层来减小摩擦力[3]，从而降低断带率。为防止铝带搭接处渗水，有公司在纵包成型模具前增设点胶装置，预先在铝带搭接处点胶，加强搭接处粘结，解决纵包后金属带粘结不牢而渗水的问题。
3. 钢带纵包成型模具
钢带具有一定的刚性，将其卷曲成型较为困难，在纵包时需采用纵包力较大的模具。一般钢带纵包成型模具由预成型模、成型模和定径模三部分组成。目前光缆生产厂家通常采用的钢带纵包模具分为两种：组合式纵包模具和滚轮式纵包模具。
超低碳钢组合式纵包成型模具结构图如下：
图二：组合式钢带纵包成型模具
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该模具由左到右，依次为定位模、预成型模、重叠模和定径模。定位模为对称安装的定位导向滚筒，预成型模内有圆锥形的预成型腔，重叠模内为锥形成型腔，锥头为开口式搭边嘴，定径模内腔为锥形腔。生产中，缆芯与钢带一起传送入模具，调节钢带定位导向滚筒使其与钢带宽度适应，钢带进入预成型模后在预成型腔向内卷曲为半圆弧形状，紧接在重叠模内将缆芯纵向包裹呈圆筒状并产生包覆搭接，最后圆形钢带在定径模压边成型。
重叠模的作用是使钢带产生搭接，除上述开口式搭接嘴外，还有在重叠模的锥头增加销使钢带产生搭接[5]，如下图所示：
汽水取样装置图三：搭边嘴示意图
销钉式搭边嘴对钢带规格和生产中钢带的稳定性要求比较高。若钢带宽度大于销钉式搭边嘴的额定宽度，钢带受到销钉的挤压，容易在搭边处产生鼓包造成渗水，若生产中钢带和缆芯发生转动，会造成钢带搭边处压力太小，粘结不牢进而导致渗水。若采用开口式搭边嘴，钢带在开放空间不会受到横向
阻力，不会出现销钉式搭边嘴出现的问题。
组合式纵包成型模具对钢带的滑动摩擦力较大，在生产中经常出现钢带断带的现象，因此有公司采用滚轮纵包成型模具，将钢带所受的滑动摩擦改为滚动摩擦，其结构图如下[6]：
1：定位模 2：预成型滚轮 3：水平合圆滚轮4：收边合圆滚轮 5：成型滚轮 6：定径滚轮
图五：滚筒式钢带纵包成型模具
从图上可以看出，滚轮式纵包成型模具由定位模、预成型滚轮、水平合圆滚轮、收边合圆滚轮、成型滚轮和定径滚轮构成。定位模的作用是引导钢带以确定的角度进入预成型滚筒；预成型滚轮由上下两个凹凸对应切合的滚轮构成，作用是将钢带边缘压弯呈弧形；水平合圆滚轮由两个水平放
置，贴合后间隙为圆形的弧形槽滚轮构成，钢带经过时受到水平滚轮两侧的推压并合圆，作用同上文所描述的重叠模；收边合圆滚轮下部分为竖直设置的弧形槽滚轮，上部分由水平设置的面轮构成，收边合圆滚轮对合拢起来的钢带两边进行压平整合；成型滚轮和定径滚轮分别由上下两个具有弧形轮槽的滚轮对应切合组成，成型滚轮对钢带进行整合，最后定径滚轮将预成型的钢带定型成型。
滚动式纵包成型模具的优点有：将钢带与模具间的滑动摩擦转化为滚动摩擦，减小钢带受到的拉伸力，保证钢带上的轧纹，降低钢带的断带率；模具各位置均可调节尺寸，但为了保证良好的纵包效果，
各模需要精准安装，否则易造成钢带纵包不良引起渗水。
4. 钢铝带一体纵包成型模具
该部分主要介绍我公司采用的钢铝带一体纵包成型模具，该模具可同时用于铝带和钢带的纵包，且纵包效果好，基本杜绝了生产中断带等异常现象。据统计，利用此模具纵包金属带，我公司每月金属带搭接处渗水数量占光缆总渗水数量的7%以下。
该模具结构图如下图所示：
1：一道预成型模 2：二道预成型模 3：重叠模
4：成型模 5：定径模
图六：钢铝带一体纵包成型模具
该模具由左到右依次为一道预成型模、二道预成型模、重叠模、成型模和定径模，以上部分由调节台上的横向运动螺杆依次连接，可以实现模具各部分在x、y、z三个方向的运动，解决了模具与不同尺寸钢带的匹配的问题。
与其它公司不同的是，上图所示模具含两道预成型模：一道预成型模和二道预成型模，两次预成型减小金属带在成型过程中受到的阻力，解决金属带因受力过大而断带的问题，提高生产速度。一道预成型模和二道预成型模分别包括一对呈对称分布的条状左模和右模，左右模又分为左、右上模和左、右下模，上模为凸模，下模为凹模，凹模和凸模之间有一定间隙可容钢带通过。左模结构与右
模对称。
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图七：一道预成型模
图七所示为一道预成型模。生产中一道预成型模的左右模平行放置，凹模和凸模之间有间隙，间隙中间平坦，两侧往上略有卷曲，间隙的大小随着金属带的运动方向而减小。一道预成型模前半部分为定位模，作用为引导金属带以确定的角度进入模具，为成型做准备；金属带经过一道预成型模后，两侧略微上翘将缆芯包裹在内。
图八：二道预成型模
图八所示为二道预成型模。该模具前半部分结构与一道预成型模类似，但凹模与凸模的上下间隙弧度变大且中
间平坦距离变小；模具后半部分仅含左下模和右下模，分别开有锥形半圆孔，合并后为圆形孔。生产中，二道预成
型模的左右模呈八字放置，八字开口朝向金属带进入模具的方向，因此其后半部分对金属带有纵包力，金属带经过二道预成型模后可对缆心包裹达百分之五十。
重叠模与上文的描述的重叠模类似，整体为中心设有锥形孔的锥形体，出口是开口式搭边嘴，金属带在重叠模内纵向包裹缆芯产生搭接。
成型模为中心为等径孔的圆柱体，定径模结构与上文
的定径模相同，内含锥形孔。成型模的作用是对金属带搭接处压边，定径模的作用与上文相同。
较之其它金属带铠装光缆，不锈钢带铠装光缆抗侧压能力和抵御鼠咬、鸟啄的性能更佳，但不锈钢带硬度比普通钢带硬度更大，更难成型。采用一般钢带纵包成型模具时，容易损坏模具且成型不佳，但上述钢铝带一体纵包成
型模具可以完成不锈钢带的纵包，且纵包后不锈钢带成型效果良好，模具不会受到损坏。
5. 结论
目前，国内光缆厂家众多，为提高经济效益和市场竞争力，降低光缆的制造成本，光缆制造企业应采用高效的生产设备，尽可能提高生产速度的同时保证产品的合格率。根据钢铝带物理性质的不同，厂智能筷子
家在生产中需要采用相应的纵包成型模具才能达到纵包效果。西古光通采用的钢铝带一体纵包成型模具多次成型，金属带纵包阻力小，
适用于普通钢带、不锈钢带、铝带纵包，模具各部分可三维调节，满足多种规格的金属带，在减小模具库存的同时提高设备利用率。
左模
凸模
右模
凹模
左模
右模
凸模
凹模
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