Face terminal da ponteira MT com uma fileira de fibras e uma imagem ampliada de uma fibra, mostrando uma pequena rachadura em sua face terminal

ÍNDICE DE CONTEÚDO

Qualquer pessoa que já tenha operado o MT-FA em grande escala conhece esse momento. A face terminal na tela de inspeção está polida, brilhante e lisa, e uma fina linha escura atravessa uma das fibras. Parece poeira. Você limpa e olha novamente, e ela ainda está lá.

Essa é uma fibra rachada. Recentemente, analisamos um lote delas e identificamos duas causas com certeza: a pré-cura do adesivo da extremidade estava em temperatura muito alta, e a potência do descascador a laser estava ajustada em um nível muito alto. Corrigir esses dois pontos resolveu parte do problema, mas não totalmente. Abaixo estão os padrões de rachaduras que observamos constantemente, o que alteramos, os possíveis fatores que ainda não descartamos e como usamos o formato da rachadura para decidir onde procurar primeiro. Esta é a primeira entrada em nossas notas de produção do MT-FA.

Como fica uma fibra rachada na face terminal de um MT-FA

Primeiro, a peça em si. Um MT-FA une uma ferrolha MT, moldada em PPS reforçado com fibra de vidro, a um conjunto de fibras, e nós o fabricamos tanto com fibra monomodo quanto com fibra multimodo. As rachaduras de que estamos falando estão localizadas nas fibras de vidro expostas na face polida do MT, e não no corpo da ferrolha.

Não confunda isso com um arranhão. Um arranhão é um dano superficial; uma rachadura é estrutural: uma fratura real que atravessa parte ou toda a extremidade da fibra, com uma quebra nítida e de bordas afiadas que aparece no osciloscópio como uma linha escura ou uma mancha escura. O vidro de sílica é frágil; portanto, uma vez que a fibra racha, não há como repará-la. A peça é descartada.

Nem todas as rachaduras têm a mesma aparência. Estes são os três tipos mais comuns que observamos; vale a pena guardar essa informação caso você mesmo inspecione as faces finais do MT-FA.

Padrão 1: Uma rachadura reta no meio

Extremidade da fibra sob um microscópio de inspeção, apresentando uma rachadura reta que atravessa o centro de um lado ao outro

A rachadura atravessa diretamente a área central. Quando observamos esse tipo de rachadura, a fibra geralmente já se rompeu por completo no interior, e a tensão quase sempre se originou de uma etapa anterior ao polimento. A tensão de cura e os danos causados pelo calor durante a remoção do revestimento são os dois fatores que verificamos em primeiro lugar.

Padrão 2: Um arco de fissuras interligadas a partir da borda

Extremidade da fibra com uma cadeia de rachaduras interrompida e curva, que se inicia na borda superior e se estende para dentro

Essa marca começa na borda da face terminal e se estende para dentro, formando uma linha curva e irregular. O formato indica, de forma bastante clara, a presença de força na borda: tensão acumulada nesse local durante o polimento ou a camada protetora da face terminal começando a se soltar.

Padrão 3: Uma rachadura lateral próxima à borda

Extremidade da fibra com uma rachadura lateral contínua próxima à borda superior da fibra

Ainda na região das bordas, mas agora já é uma linha contínua. Consideramos isso como o padrão 2 em um estágio mais avançado, com as pequenas fissuras nas bordas tendo se expandido e se unido. Ainda não observamos nenhuma mudança de uma forma para a outra, portanto, considere isso como nossa interpretação, e não como algo que tenhamos comprovado.

Por que classificar por formato, afinal? Porque a localização de uma fenda e a direção em que ela se estende são pistas. Uma fenda central e uma fenda na borda levam a caminhos diferentes, e voltaremos a esse assunto mais adiante.

Causa confirmada 1: Temperatura excessiva durante a pré-cura do adesivo da cauda

O adesivo da extremidade fica localizado no ponto em que as fibras saem das ranhuras em V da matriz de fibras. Ele permanece no produto de forma permanente, mantendo as fibras no lugar e absorvendo as cargas de flexão e tração antes que elas atinjam o vidro. Nós o pré-curamos com calor em três etapas.

Essa pré-cura estava configurada para 110 °C. Reduzimos a temperatura para 95–100 °C e mantivemos o tempo de pré-cura em cerca de 13 segundos. Essa única mudança resolveu parte do problema de rachaduras.

Por que a variação de temperatura causaria uma rachadura na fibra? Expansão térmica. Os materiais ao redor da fibra reagem à temperatura de maneiras muito diferentes. A sílica fundida se expande apenas cerca de 0,5 ppm por °C,[1] enquanto os epóxis indicados por um fornecedor de fibra óptica para terminações variam de aproximadamente 30 a quase 90 ppm por °C.[2] A ponteira de PPS reforçada com fibra de vidro fica em um ponto intermediário.

À medida que a peça esfria após a cura, o adesivo tende a encolher bastante, a sílica quase não encolhe, e a ferrolha fica no meio. Eles exercem forças opostas um contra o outro, e a tensão acaba sendo retida na superfície da fibra. Quanto mais quente for a cura e quanto mais cedo o adesivo endurecer, maior será essa incompatibilidade de resfriamento e menor a chance de ela se dissipar. Mais cedo ou mais tarde, isso se manifesta como microfissuras no vidro. A maior parte da tensão acumulada em um adesivo curado provém do encolhimento após o ponto de gelificação, e uma temperatura de cura mais alta significa mais tensão térmica. Os fornecedores de adesivos para a indústria de fibra óptica observam o mesmo padrão. Eles recomendam a temperatura de cura mais baixa permitida, e algumas empresas de montagem obtêm bons resultados com um forno de aquecimento gradual, em vez de colocar as peças diretamente em um forno já quente.[2]

Uma coisa que gostaríamos de esclarecer: a pré-cura não serve para curar o adesivo. Sua função é manter a forma. Use calor suficiente para isso, mantenha o tempo curto e deixe a reticulação propriamente dita para a pós-cura.

Causa confirmada 2: Potência do removedor a laser ajustada em um nível muito alto

A segunda causa foi o descascador a laser. Sua potência era muito alta e estava queimando a fibra durante o descascamento.

Um removedor a laser vaporiza o revestimento. Quando feito corretamente, o revestimento absorve o calor e o dissipa, deixando a sílica subjacente intacta. Se a potência for excessiva, a energia atravessa o revestimento e atinge a superfície do revestimento externo. Esse choque térmico repentino pode causar microfissuras e zonas de tensão no vidro que ninguém consegue ver. Os fabricantes de lasers alertam para o mesmo risco: os lasers de CO₂ e UV usados pela maioria dos descascadores são absorvidos tanto pelo vidro quanto pelo polímero, podendo, assim, afetar o vidro sob o revestimento e reduzir a resistência mecânica da fibra.[3]

O que torna essa causa difícil de ser identificada é que nada parece estar errado no momento em que o descascamento é realizado. A fibra segue adiante na linha de produção. Posteriormente, a pressão do polimento, o resfriamento após a cura ou até mesmo o manuseio fazem com que essas microfissuras cresçam e se unam, e só então a fissura se torna visível. Portanto, a fissura aparece durante o polimento, mas o dano já havia ocorrido durante o descascamento.

Os engenheiros de controle costumam destacar que tudo se resume a três aspectos:

  • Ajuste as configurações do laser (potência, largura de pulso, frequência de varredura) de acordo com o material e a espessura do revestimento.
  • Mantenha o foco dentro da camada de revestimento. Não deixe que ele afunde em direção ao revestimento externo.
  • Faça com que a velocidade de varredura e o resfriamento a ar atuem em conjunto para que o calor residual seja dissipado.

Verificamos o nosso, diminuímos a potência e as rachaduras causadas pela queima diminuíram visivelmente.

Face terminal da ponteira MT com uma fileira de fibras e uma imagem ampliada de uma fibra, mostrando uma pequena rachadura em sua face terminal

Ainda em aberto: nossa lista de suspeitos

Com ambas as causas resolvidas, algumas fibras rachadas ainda não tinham explicação. Por isso, reunimos todas as causas que conseguimos identificar e as classificamos de acordo com o grau de probabilidade que nos parecem ter. Esta é a nossa lista provisória para a próxima rodada:

  1. Quantidade incorreta de adesivo protetor na face final. Antes do polimento, uma camada protetora removível é aplicada sobre as fibras na superfície do MT e é retirada posteriormente. Se for muito grande, muito espessa ou muito fina, ela pode se soltar inteira durante o polimento. As fibras perdem o suporte nesse ponto, a tensão se acumula e o vidro se quebra. Esse foi o ponto que mais se destacou no que lemos.
  2. Pressão de polimento irregular ou vibração. Velocidade instável, uma máquina que não funciona suavemente ou uma fixação frouxa no dispositivo de fixação exercem uma tensão maior e menos uniforme sobre as fibras. As extremidades das fibras que ficam salientes representam um risco específico: sob a pressão do polimento, elas podem se romper e quebrar abaixo da superfície da ferrolha.[4]
  3. Desprendimento de partículas abrasivas da película de polimento. Os grãos soltos rolam pela face final. Além de arranhões, eles causam pequenas cargas de impacto.
  4. Danos ocultos causados por grãos grossos. O que um filme de grão grosso deixa para trás precisa ser totalmente removido pelas etapas de grão mais fino que se seguem, e pular uma etapa ou usar uma etapa de grão fino muito curta pode não ser suficiente para isso.[4] Nossa preocupação é que esse dano fique latente até uma etapa posterior, quando então se agrave, o que explicaria por que uma face final é aprovada na inspeção e acaba rachando posteriormente. Mantenha os grãos em ordem decrescente e não faça saltos muito grandes.
  5. Tensão resultante da cura do adesivo principal. A cura principal provoca seu próprio encolhimento químico. Uma camada espessa de adesivo suporta mais tensão no centro do que nas bordas; portanto, o perfil de cura deve aumentar e diminuir gradualmente, em etapas.
  6. Sujeira e detritos. Uma partícula presente na face de extremidade durante o polimento ou o encaixe se torna uma carga pontual e pode pressionar uma microfissura diretamente no vidro.
  7. Interrupções na fibra a céu aberto. Entre o processo de descascamento e a inserção na virola, a fibra nua fica exposta. Qualquer irregularidade nessa área pode servir de ponto de partida para uma rachadura.

Ainda não verificamos os itens 1 a 3 adequadamente. Esses são os próximos casos a serem encerrados. Estamos elaborando a lista, em parte como registro e em parte para que quem estiver lidando com o mesmo problema tenha por onde começar.

Deixe que a rachadura lhe indique onde procurar

Voltando ao que dissemos no início: o formato de uma fenda pode indicar o degrau logo atrás dela. É assim que a utilizamos.

O que você vêO que isso sugereVerifique primeiro
Fenda no meio, que se estende em linha retaTensão exercida sobre a fibra como um todo, devido à forma como ela é seguradaTemperatura de cura, quantidade de adesivo, tensão de cura do adesivo
Rachadura na borda, curvatura ou corrente quebradaForça concentrada na bordaCondição da camada protetora, uniformidade da pressão de polimento, fixação do dispositivo de fixação
Não havia rachadura na inspeção; a rachadura surgiu posteriormenteUma rachadura oculta que já existiaQueimaduras causadas pelo descascamento (verifique a fibra descascada com iluminação lateral), imperfeições causadas por grãos durante o polimento

Não é uma regra. É a ordem em que trabalhamos, e isso nos poupou tempo.

Dois hábitos que ajudaram

Acompanhe onde as rachaduras ocorrem. Para cada fibra rachada, anote a posição: no centro, na borda, em qual quadrante. Continue fazendo isso por duas semanas. A causa principal tende a se revelar.

Faça a inspeção tanto em campo claro quanto em campo escuro. Rachaduras muito finas são quase invisíveis em campo claro. O campo escuro ou a iluminação por trás as tornam visíveis. Os fornecedores de fibra óptica fazem a mesma observação sobre rachaduras abaixo da superfície: sem iluminação por trás, elas podem parecer uma curva escura e tênue que um operador pode confundir com um efeito de iluminação.[2] Suspeitamos que seja assim que muitas linhas deixam de detectar fibras rachadas.

O que aprendemos

Após essa rodada, a principal lição é que uma fibra rachada não é uma causa isolada. É uma espécie de sintoma. O mesmo padrão na face terminal pode ser resultado do perfil de cura, das configurações do laser, da pressão de polimento ou da forma como o adesivo protetor foi aplicado.

Portanto, não espere que uma única solução resolva tudo, nem que alguém lhe forneça um parâmetro universal. Classifique os padrões de fissuras, comece a contar e deixe que os dados mostrem o caminho. Essa abordagem funciona para qualquer problema de produção em massa, não apenas para este.

Para saber mais detalhes sobre o polimento, consulte nosso artigo sobre o Processo de polimento de virolas MT, e quanto ao papel do polimento em todo o processo de montagem, o Processo de fabricação de cabos de conexão MPO.

Cabos de conexão MPO/MTP com registros de teste

Cabos de conexão MPO/MTP: conjuntos de 8, 12, 16 e 24 fibras, com dados medidos de IL/RL e registros de inspeção das extremidades para cada cabo Ver cabos de conexão MPO/MTP

Se a qualidade da face terminal for importante para o seu projeto, podemos fornecer dados medidos de perda de inserção e perda de retorno, além de registros de inspeção da face terminal para cada um dos nossos Cabos de conexão MPO/MTP, e amostras estão disponíveis mediante solicitação. Informe-nos a contagem de fibras e os critérios de aceitação e voltaremos com algumas opções.

Perguntas frequentes

É possível consertar uma fibra rachada por meio de um novo polimento?

Não. A fratura penetra no vidro, não fica apenas na superfície; portanto, polir um pouco mais não vai eliminá-la. A sílica é frágil e, uma vez que se racha, a peça vira sucata. É por isso que vale a pena descobrir a causa, em vez de simplesmente separar as peças rejeitadas.

Limpe a face final e inspecione novamente primeiro; a sujeira geralmente se desloca ou desaparece. Um arranhão é uma marca superficial, que geralmente segue a direção do polimento. Uma rachadura é uma quebra nítida e bem definida que permanece visível após a limpeza. Se você ainda estiver em dúvida, mude para a inspeção em campo escuro ou com retroiluminação, onde as rachaduras ficam muito mais fáceis de serem vistas.

Uma etapa anterior pode deixar microfissuras que, naquele momento, parecem insignificantes. Queimaduras causadas pelo laser durante a remoção do revestimento e tensões retidas durante a cura são dois exemplos. A pressão do polimento, o resfriamento ou o manuseio fazem com que elas se expandam até se tornarem visíveis.

Isso resolveu parte do nosso problema. Reduzir a temperatura de pré-cura do adesivo da cauda de 110 °C para 95–100 °C, com um tempo de pré-cura de cerca de 13 segundos, eliminou uma fonte de tensão. O restante exigiu outras soluções, e algumas ainda estão pendentes. Verifique o que a ficha técnica do seu adesivo permite antes de alterar o perfil.

Referências externas