一种玻璃棒熔接方法与流程

本发明涉及玻璃领域，特别是涉及一种玻璃棒熔接方法。

背景技术：

石英玻璃是二氧化硅单一成分的非晶态材料，其微观结构是一种由二氧化硅四面结构体结构单元组成的单纯网络，由于Si-O化学键能很大，结构很紧密，所以石英玻璃具有独特的性能，尤其透明石英玻璃的光学性能非常优异，在紫外到红外辐射的连续波长范围都有优良的透射比。

石英玻璃棒在熔接之后，熔接处的接缝气泡问题、接缝不牢固和表面不光滑。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种玻璃棒熔接方法，通过本方法熔接的石英玻璃棒接缝处无气泡产生，接缝牢固、过渡连续和表面光滑平整，易于后道工序的生产加工和控制。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种玻璃棒熔接方法，包括，

将第一玻璃棒构件与第二玻璃棒构件端部进行预处理工序；

将所述预处理后的第一玻璃棒构件与预处理后的第二玻璃棒构件加热，进行第一次熔接，得到预制件；

对所述预制件的接口处进行表面处理然后进行第二次熔接，得到熔接的玻璃棒。

优选的，所述预处理工序具体为分别对所述第一玻璃棒和所述第二玻璃棒的端部沿径向方向由里向外逐渐递减，呈预定圆弧状。

优选的，所述预定圆弧状为球面状。

优选的，所述对所述预制件的接口处进行表面处理具体为：

将所述熔接表面进行加热，至熔融状态利用磨平装置进行磨平。

优选的，所述磨平装置为石墨平板装置。

优选的，所述第二次熔接具体为对熔接处加热1-3分钟。

优选的，所述第一次熔接工序包括，所述第一玻璃棒构件固定不动，所述第二玻璃棒构件按照预定方向进行移动。

本发明还提供了一种用于所述的玻璃棒熔接方法的磨平装置，包括：

连杆，石墨平板、手柄依次设置于所述连杆上；

水平仪旋转关节，套装于所述连杆上，且位于所述石墨平板和所述手柄之间；

水平仪设置于所述水平仪旋转关节上；

水平仪固定支座，固定连接于所述水平仪旋转关节下方。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：熔接之后的接缝无气泡产生，接续牢固、过渡连续和表面光滑平整，使后道工序更加易于生产加工和控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例石英玻璃棒端面处理效果图；

图2为本发明是实施例熔接示意图；

图3为本发明实施例熔接处表面处理示意图；

图4为本发明实施例熔接过程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种玻璃棒熔接方法，是一种将第一玻璃棒构件与第二玻璃棒构件的熔接方法，包括，将第一玻璃棒构件与第二玻璃棒构件端部进行预处理工序；将第一玻璃棒构件与第二玻璃棒构件按照预定加热条件，进行第一次熔接工序；对所述第一玻璃构件与所述第二玻璃构件熔接后进行表面处理工序；和第二次熔接工序。

可选的，所述预处理工序为对所述第一玻璃棒端部沿径向方向有利向外逐渐递减，呈预定圆弧状。

可选的，所述预处理工序为对所述第二玻璃棒端部沿径向方向有利向外逐渐递减，呈预定圆弧状。

可选的，所述预定圆弧状为球面状，如图1所示，弦高H可以根据石英玻璃棒直径D和加热器的高温区长度进行调整，一般是石英玻璃棒直径D的1/10到1/5为宜，最大不宜超过50mm。

可选的，所述表面处理工序包括，将所述熔接表面进行加热，至乳白色熔融状态利用磨平装置进行磨平。采用氢氧火焰、乙炔火焰或其他加热炉进行加热第一玻璃棒构件和第二玻璃棒构件的熔接端面，待端面熔融后，向左推动右夹具进行对接，同时保持接缝处于加热装置的中心。

可选的，所述磨平装置为石墨平板装置。熔接好之后需要对熔接处的接缝表面进行处理，处理的方法是将石英玻璃棒的熔接处继续加热，直到表面呈乳白色的熔融状态，然后用石墨平板装置将该处表面磨平，石墨平板装置安装了水平仪，使其在磨平的过程中，石墨平板下平面始终与石英玻璃棒保持平行，如图3所示，直到使该处的外径与熔接处两侧石英玻璃棒的外径基本保持一致为止。其中，1、石墨平板；2、水平仪；3、手柄；4、水平仪旋转关节；5、水平仪固定支座；6、石英玻璃棒。

可选的，所述第二次熔接工序包括对熔接处加热1-3分钟，使该处表面的缺陷在高温熔融状态下自愈，处理之后的熔接处表面平整光滑、过渡连续，整个熔接过程如图4所示，其中1、机床底座；2、左夹具；3、右夹具；4、加热器；5、第一石英玻璃棒；6、第二石英玻璃棒。补充第一次熔接和第二次熔接的温度及时间

第一次熔接温度一般为2000～2300℃，时间是根据玻璃棒的直径大小而定，直径越大，加热时间越长。典型的熔接时间是10～30分钟。

第二次熔接温度一般为2000～2300℃，处理时间是1-3分钟。

可选的，所述第一次熔接工序包括，所述第一玻璃棒构件固定不动，所述第二玻璃棒构件按照预定方向进行移动。两个端面间距保持在5～10mm为宜，然后以10～50rpm的速度旋转待熔接的第一玻璃棒构件和第二玻璃棒构件，如图2所示。

本方法的优点在于，在熔接前，需要对石英玻璃棒的两个端面进行球面处理，处理之后的石英玻璃棒端面呈一定的球面形状，这种球面形状的端面可以保证在熔接过程中，熔接的顺序是沿石英玻璃棒径向从里向外进行，从而保证在熔接过程中端面上存在的空囊缺陷被挤压出来，而使熔接之后的接缝无气泡产生，达到接续牢固、过渡连续的目的，使后道工序更加易于加工和控制；本方法的另一个典型特征在于熔接好之后需要对熔接处的接缝表面进行处理，处理的方法是将石英玻璃棒的熔接处进行继续加热，直到表面呈乳白色的熔融状态，然后用石墨平板装置将该处表面磨平，石墨平板装置安装了水平仪，使其在磨平的过程中，石墨平板下平面始终与石英玻璃棒保持平行，直到使该处的外径与熔接处两侧石英玻璃棒的外径基本保持一致为止。取下石墨平板，然后再继续加热1～3分钟，使该处表面的缺陷在高温熔融状态下自愈，处理之后的熔接处表面平整光滑、过渡连续。

下面为本发明的具体实施例。

实施例1

在光纤预制棒加工过程中，当对两根以上相同特性的石英玻璃棒(包括芯棒、光纤预制棒或其他石英玻璃制品)进行拉伸时，将其熔接之后再进行拉伸加工，可以有效地减少产品的浪费，也可以提高拉伸加工的生产效率。但是以往的熔接存在的问题是接缝气泡多，熔接处外径不均匀，导致在该处石英玻璃棒的结构发生变化，进而在拉伸加工过程中，该处的加热时间、软化状态等特性与其他部分不一致，使该处在拉伸加工时控制较难，产品的均匀性不好，产生较多的浪费。采用本方法熔接的石英玻璃棒在拉伸过程中解决了这一问题，使产品的均匀性得到了最大程度的提高，大大较少了浪费和降低了生产成本，同时拉伸加工生产效率也得到了提高。

实施例2

在大尺寸光纤预制棒的制作过程中，无论是RIC法还是OVD法，往往都会碰到芯棒长度不足的问题。本发明提供的方法可以有效解决这一问题，因为通过本方法可以将若干根短的芯棒熔接在一起变成可满足大尺寸光纤预制棒要求的长度。由于采用本方法熔接后的芯棒，在接缝处无气泡，且熔接处外径均匀和平整光滑，所以对光纤预制棒的加工制作不会产生影响，控制难度与正常无熔接芯棒几乎相同，熔接处的接缝仅仅是光纤预制棒内部缺陷之一而已。从而有利于光纤预制棒向更大尺寸方向发展。

实例3

在光纤预制棒的拉丝过程中，由于单根预制棒的可拉丝长度限制，往往会导致在拉丝过程中反复停机，影响生产的连续性和生产效率。采用本方法可以改变这一现状，实现光纤预制棒连续拉丝作业，减少停机次数，提高生产效率。将2根以上光纤预制棒通过本方法进行熔接后再进行拉丝作业，可以大大增加每次的可拉丝长度。但以往的熔接方法无法满足这一要求，因为接缝处有气泡、熔接处表面不够平整光滑，导致在拉丝过程中断纤、赌塞磨具等异常而无法实施。采用本方法熔接的光纤预制棒接缝无气泡产生，接续牢固、过渡连续和表面光滑，有效地解决了上述问题，实现了拉丝的连续作业，减少停机次数，提高生产效率。

实施例4

我们分别对石英玻璃棒的不同预处理熔接端面进行了熔接对比，在此过程中，准备了2组不同的预处理熔接端面，第一组是本方法的球面形状，第二组是原来方法的平面形状。第一组处理之后的石英玻璃棒端面呈典型的球面状，弦高H是石英玻璃棒直径D的1/5。第二组处理之后的石英玻璃棒端面为与石英玻璃棒中心轴相互垂直的平面。在熔接加热过程中，由于火焰的方向与石英玻璃棒中心轴相互垂直，第一组的端面因呈球面状而加热均匀，整个球面部分呈均匀的乳白色，熔接时的顺序是沿石英玻璃棒径向从里向外进行，从而保证在熔接过程中端面上存在的空囊缺陷被挤压出来，而使熔接之后的接缝无气泡产生，达到接续牢固、过渡连续的目的。而第二组的端面因平面与火焰方向平行，火焰碰到平面边缘时会产生漩涡，导致端面受热不均而出现端面外边缘呈凸起的乳白色，端面的中心向内凹陷且难以加热到乳白色状态。所以熔接时外边缘呈凸起的乳白色部分先接触融合，导致中心的气泡难以挤出。

实施例5

在熔接过程中，我们通过改变旋转速度和加热时间来获得最佳的工艺条件，典型的旋转速度一般设置为10～50rpm，典型的熔接时间是10～30分钟。普通的技术人员可以根据实际情况选择一个最佳的工艺条件，可以参考借鉴我们在熔接过程中对参数的选择方法。一般而言，在装夹石英玻璃棒时需要将棒体熔接端面处的跳动调整到最小，在选择旋转速度参数时，可以根据熔接端面处的跳动大小和加热火焰对熔接端面的覆盖情况进行选择。跳动越小、覆盖面越大，旋转速度选择越小；反之，旋转速度选择越大，旋转速度大小会影响石英玻璃棒熔接端面跳动和加热的均匀性，从而影响熔接的质量，典型的旋转速度是40rpm。加热时间与石英玻璃棒的直径大小有关，直径越大，加热时间越长。典型的石英玻璃棒直径在80mm时的熔接时间是15分钟。一般可以根据熔接端面的颜色变成乳白色为参照标准。在本实施例中熔接端面的距离为5mm，因为在火焰宽度较小的情况下，较小的熔接端面距离有利于火焰烧到整个熔接端面。在熔接过程中，如果熔接端面跳动较大、加热不均或加热时间不够，会导致熔接面错位或假接等异常情况而返工。

实施例6

本实施例是对石墨平板装置的效果进行一个验证，在熔接之后，继续加热熔接处的接缝，直到表面呈乳白色的熔融状态，然后用石墨平板装置将该处表面磨平。在磨平的过程中我们对比了本方法和原来方法的磨平情况，结果发现用本方法磨平后的熔接处表面光滑、平整，整个过程只需要控制手柄的力度即可，操作简单省力。而用原来方法磨平后的熔接处表面有很多纹路，且不平整，这是由于在操作过程中，石墨平板在操作受力时无法控制其平衡导致的，而且操作时有一只手离火源太近而对操作影响较大，费时费力，操作难度增加。磨平之后，需要对磨平处继续加热1～3分钟，作用是使该处表面的缺陷在高温熔融状态下自愈，起到抛光效果。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。