(来源:中国航空报)
张博欣
在光通信与光纤传感器领域,光纤熔接是连接光信号的生命线,无论是千家万户的宽带入户工程,还是光纤陀螺的规模化生产,成熟的熔接工艺早已应用于各个领域。然而,在航空工业华燕光纤陀螺生产单元,面对开环陀螺的40微米超细径光纤时,传统的“包层对齐”模式面临着前所未有的挑战,这根比头发丝还细的光纤,因缺乏适配熔接的专业化设备,使整个熔接过程如同开“盲盒”一般,一致性不稳定、周期长、返修率高一度成为制约产品交付的“卡脖子”难题。
开环光纤陀螺作为惯性传感器的核心部件,其性能对光纤熔接的精度要求近乎苛刻,它采用的40微米超细径光纤是当前光纤陀螺中最细的光纤,直径仅有头发丝的一半,工序过程中,纤芯与应力区的位置轻微偏差几微米,便会导致光信号损耗激增、传感精度骤然下降,从而致使产品不合格。无奈之下,技能人员只能采取“包层对齐”的熔接模式,这种模式看似将光纤完美对接,实则暗藏隐患,就像拼图一样,只追求表面契合,却忽略了内部机构的精准匹配,纤芯与应力区的对准也变成了运气,光纤陀螺生产单元长王松涛坦言:“这种‘形似’的熔接模式,需要技能人员反复调整,不仅时间成本高,也让产品性能达到高要求成为一种奢望”。
更棘手的是,市场上主流熔接设备最小适配直径为60微米,面对40微米超细径光纤完全束手无策,加上一体化光源的结构设计本就紧凑,光纤尺寸受限,根本找不到能精准定位纤芯的专业化设备。项目团队曾多次尝试改造现有设备,但超细径光纤的脆弱性与应力区分布的隐蔽性,让传统机械对准方案屡屡碰壁。
转机出现在一次“逆向思维”的技术攻关中,项目团队跳出“包层对齐”的惯性逻辑,提出“纤芯与应力区优先对位,包层轮廓辅助校准”的新思路,既然设备无法识别纤芯,那就通过工艺优化创造识别条件。
项目团队通过查找论文与技术调研,通过试验验证,负责人刘一凡终于找到了突破口,他对熔接工艺进行了系统性优化升级,先借助高清镜头,通过高精度定位技术,实现纤芯与应力区的精准定位,再完成包层轮廓的对齐,实现纤芯与应力区精准匹配。与此同时,团队还同步升级了超细径光纤熔接全流程工艺,改善了端面平整度与边缘完整性,提升了涂覆层处理质量与效率。
新工艺的应用,给光纤陀螺生产线带来了翻天覆地的变化,现场平均制作时长从1.65小时/轴压缩至0.35小时/轴,一次熔接合格率提升63%,这也意味着技能人员再也不用为熔接结果提心吊胆,生产效率提升近5倍。现场技能人员感慨道:“现在熔接就像流水作业一样舒畅,再也不用像以前那样反复折腾了。”现场生产节奏明显加快,产品质量也得到了可靠保障。按照产品年使用量计算,新工艺节省人工成本约15万元。
这场超细径光纤熔接的攻坚战,不仅是一次工艺突破,更是制造思维的升级,正如项目团队所言:“我们实现了从‘盲盒’式熔接到‘神准’式熔接的跨越,光纤上的精微改革才刚刚开始,要让每一次连接都成为精准的艺术,为公司传感器产业的升级铺就更稳的道路。”