一體化式超聲噴射裝置的仿真研制

吳 迪， 鄭曉輝， 譚 俊， 何嘉武， 王 燁

(1. 陸軍裝甲兵學院科研學術處， 北京 100072； 2. 陸軍裝甲兵學院裝備維修與再制造工程系， 北京 100072；3. 中國建筑材料科學研究總院， 北京 100024)

目前，超聲輔助電沉積裝置應用較多的主要有浴槽式間接超聲和浸沒式直接超聲2種類型[1]。其中,浴槽式間接超聲由于待鍍件在浴槽中的位置變化會對到達反應介質的超聲強度產生影響，導致實驗過程和結果的再現性較差、誤差較大[1]。浸沒式直接超聲是將變幅桿直接浸入到反應液中，這樣超聲波可直接作用于液體而不必借助于槽體等其他介質進行傳播，但其存在如下缺點：1)超聲噴頭容易發生侵蝕和凹陷，且每次使用時必須隨反應器一起進行清洗，否則容易污染反應液；2)由于換能器直接接觸反應液，會對反應液的流動和攪拌造成影響，不利于反應液的分散；3)反應器中的聲場也不易控制，會對試驗結果產生較大影響[2]。針對上述問題，筆者在根據一維縱振動模式構建力學模型的基礎上，利用DTM(Design Transducers Methods)軟件進行模擬仿真、評估及優化設計，得到各部件的優選材質及最優尺寸，進而研制出超聲輔助噴射電沉積實驗裝置。

1 設計構想

1.1 實驗裝置

超聲輔助噴射電沉積實驗裝置設計示意圖及其實物圖分別如圖1、2所示[1]。其中：超聲噴射裝置固定在支架上，其發出超聲波并直接作用于溶液中；CNC數控平臺通過試樣支架實時控制超聲射流裝置的位置和移動速度；試樣與超聲噴射裝置分別連接電鍍電源的陰極、陽極；……