基于粉棒等离子极化的烧结系统及其工艺的制作方法

本发明涉及预制棒制造，尤其涉及一种基于粉棒等离子极化的烧结系统及其工艺。

背景技术：

1、预制棒制造工艺是整个光纤产业最尖端和核心的技术，其中vad（vacuum arcdegassing，真空、电弧加热、脱气）工艺生产效率高，生产控制简单，成本低，利于大规模生产，是目前市场上主流的工艺路线。

2、烧结工艺是vad工艺过程，非常关键的工序，对提高vad工艺生产效率以及工艺控制，非常重要。目前常见和使用的烧结工艺中，透明密闭腔体往往采用电阻炉、高频感应炉进行加热；因为粉棒本身是疏松硅粉材质，导热性能非常差，所以一般从粉棒的外壁往内温度逐步降低，加热效率低，另外，加热过程需要消耗氦气资源，同时现有技术中热场不够均匀，工艺水平往往不稳定，影响制造效率和成本。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种基于粉棒等离子极化的烧结系统及其工艺，旨在提高预制棒烧结的加热效率，同时提高其内部加热的均匀度。

2、本发明提出一种基于粉棒等离子极化的烧结系统，包括升降旋转机构、透明密闭腔体、谐振腔以及高频电磁场供应系统，其中，

3、所述透明密闭腔体上设置有进风口和抽风口，透明密闭腔体上端设置有用于供粉棒插入的开口，升降旋转机构用于与粉棒连接以带动其在透明密闭腔体内旋转和上下移动，开口上安装有密封装置以将升降旋转机构插入透明密闭腔体的端部进行密封，谐振腔套于透明密闭腔体外部以对其内部的粉棒进行加热，高频电磁场供应系统与谐振腔连接。

4、优选地，所述高频电磁场供应系统包括导波管以及与其连接的天线，高频电磁场供应系统供应的电磁波频率超过2450mhz。

5、优选地，所述透明密闭腔体采用马弗管制成。

6、所述谐振腔为圆柱形谐振腔，透明密闭腔体与谐振腔的轴线平齐设置。

7、优选地，所述透明密闭腔体与谐振腔的轴线平齐设置。

8、优选地，所述谐振腔的高度为200mm~300mm。

9、本发明进一步提出一种基于上述的基于粉棒等离子极化的烧结系统的烧结工艺，包括以下步骤：

10、将粉棒放入透明密闭腔体内部，将透明密闭腔体内部通入气体对粉棒进行预浸染处理；

11、启动高频电磁场供应系统，调整透明密闭腔体管内部的气体流量；

12、通过升降旋转机构控制粉棒进入谐振腔对应的内部空间中，从而对粉棒进行步进烧结。

13、优选地，将粉棒放入透明密闭腔体内部，将透明密闭腔体内部通入气体对粉棒进行预浸染处理时，透明密闭腔体内压力为-100pa~-300pa，通入的气体为氯气、氦气、氧气或氩气，当通入气体为氯气时，其流量为50~200sccm；当通入气体为氦气时，其流量为0~2slm；当通入气体为氧气时，其流量为50~200sccm；当通入气体为氩气时，其流量为1~2slm；预浸染处理时间为3小时~5小时。

14、优选地，启动高频电磁场供应系统时，高频电磁场供应系统的天线的功率设置为4kw~15kw，频率设为2.4ghz~2.6ghz。

15、优选地，通过升降旋转机构控制粉棒进入谐振腔对应的内部空间中时，粉棒的步进速度为3mm/min~6mm/min，粉棒的旋转速度为1rpm ~2rpm。

16、优选地，启动高频电磁场供应系统后，将透明密闭腔体管内部的气体流量调低。

17、本发明提出的基于粉棒等离子极化的烧结系统，具有以下有益效果：

18、1、在采用常规电加热设备案例中，由于vad粉棒表层最靠近热源，所以往往温度最高，首先出现致密化和玻璃化，导致内层玻璃化不够充分存在熔残或者气泡情况。采用高频电磁场供应系统（现有技术中谐振腔用在沉积工序上，本申请首次提出用于烧结工艺），可有效避免了外层先致密化及玻璃化的问题，这种匀化烧结方式，大大降低了玻璃化过程的内层熔残和气泡问题；

19、2、等离子热源可以保证粉棒内层和外层温度基本一致，同时调整高频电磁场的功率，可以实现粉棒疏松体内残留气体的充分电离，整体残留气体的扩散速度将显著提升，当功率调整至合适条件时，只需少量的氦气或者零氦，就能最终实现透明无气泡的烧结结果；

20、3、等离子热源相比电加热设备，加热速度快，而且均匀，粉棒3内部/外部可以同时快速达到1600℃以上，所以玻璃化过程的速度相比普通电加热设备，提升60%，大幅提高了生产效率；

21、4、本烧结系统还具有结构简单，工作稳定以及容易实现的优点。

技术特征：

1.一种基于粉棒等离子极化的烧结系统，其特征在于，包括升降旋转机构、透明密闭腔体、谐振腔以及高频电磁场供应系统，其中，

2.如权利要求1所述的基于粉棒等离子极化的烧结系统，其特征在于，所述高频电磁场供应系统包括导波管以及与其连接的天线，高频电磁场供应系统供应的电磁波频率超过2450mhz。

3.如权利要求1所述的基于粉棒等离子极化的烧结系统，其特征在于，所述透明密闭腔体采用马弗管制成。

4.如权利要求3所述的基于粉棒等离子极化的烧结系统，其特征在于，所述谐振腔为圆柱形谐振腔，透明密闭腔体与谐振腔的轴线平齐设置。

5.如权利要求3所述的基于粉棒等离子极化的烧结系统，其特征在于，所述谐振腔的高度为200mm~300mm。

6.一种基于权利要求1至5中任意一项所述的基于粉棒等离子极化的烧结系统的烧结工艺，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的烧结工艺，其特征在于，将粉棒放入透明密闭腔体内部，将透明密闭腔体内部通入气体对粉棒进行预浸染处理时，透明密闭腔体内压力为-100pa~-300pa，通入的气体为氯气、氦气、氧气或氩气，当通入气体为氯气时，其流量为50~200sccm；当通入气体为氦气时，其流量为0~2slm；当通入气体为氧气时，其流量为50~200sccm；当通入气体为氩气时，其流量为1~2slm；预浸染处理时间为3小时~5小时。

8.如权利要求6所述的烧结工艺，其特征在于，启动高频电磁场供应系统时，高频电磁场供应系统的天线的功率设置为4kw~15kw，频率设为2.4ghz~2.6ghz。

9.如权利要求6所述的烧结工艺，其特征在于，通过升降旋转机构控制粉棒进入谐振腔对应的内部空间中时，粉棒的步进速度为3mm/min~6mm/min，粉棒的旋转速度为1rpm ~2rpm。

10.如权利要求6所述的烧结工艺，其特征在于，启动高频电磁场供应系统后，将透明密闭腔体管内部的气体流量调低。

技术总结
本发明公开了一种基于粉棒等离子极化的烧结系统及其工艺。本基于粉棒等离子极化的烧结系统包括透明密闭腔体、套于透明密闭腔体外的谐振腔以及与谐振腔连接的高频电磁场供应系统，其中，透明密闭腔体为无涂层透明密闭腔体，透明密闭腔体上设置有进风口和抽风口。本发明提出的基于粉棒等离子极化的烧结系统，因为采用高频电磁场供应系统对粉棒进行烧结，相对于现有技术的电加热方式，一方面可大大提高生产效率，另一方面可有效避免了外层先致密化及玻璃化的问题，这种匀化烧结方式，大大降低了玻璃化过程的内层熔残和气泡问题。同时，本烧结系统还具有结构简单，工作稳定以及容易实现的优点。

技术研发人员：刘二明,黄利伟,雷汉林,顾立新,朱继红,王瑞春
受保护的技术使用者：长飞光纤光缆股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31