Page 49 - 《应用声学）》2023年第5期

第 42 卷 第 5 期 王文亚等： 超声辅助电镀的仿真与实验 941

对实物(图3)进行阻抗测试，结果如图4所示。 的耦合，完成超声对电镀的辅助作用分析。
通过阻抗测试可知，谐振频率为 27944 Hz，与 仿真实验设置如图 5 所示。图 5(a) 未加超声，
理论设计的 28000 Hz 非常接近，而模态分析模拟的 阴极与阳极竖直布置，两极相距 200 mm；图5(b) 是
谐振频率为 27875 Hz，与加工出来的实物谐振频率 在图 5(a) 布置基础上加入超声，且超声换能器距离
差异非常小，模拟分析和阻抗测试均验证了换能器 阴极与阳极均为 100 mm；图 5(c) 是在图 5(b) 基础
结构设计的合理性，保证了加工装配后的换能器能 上将阴极水平布置在换能器正下方 l = 10 mm 处，
正常谐振工作。
并向下每间隔10 mm进行一次电镀，模拟6组。
由阻抗测试图可以看出导纳圆呈现完整圆形，
品质因数为 374.263。品质因数越高，能量损失的速
度越慢，振动可持续的时间越长，共振时振幅越大，
对电镀的扩散与电化学影响越大。通过软件模拟与
阻抗测试，验证了理论设计的合理性。

2 超声辅助电镀的仿真分析

超声辅助电镀的仿真模拟，首先进行压力声学、
固体力学、静电三个场耦合声学模拟；其次将声场
的速度参数导出，再通过插值函数的方式把声场的 图 3 换能器实物图
速度参数导入电镀模块，进行声场与电镀场的间接 Fig. 3 Picture of transducer

B/ms
lgZ Phi
10.0

10.0 20.0 ⊲ ⊲
G/ms F/kHz

-10.0

图 4 导纳图
Fig. 4 Admittance diagram

૱ᑟ٨ ૱ᑟ٨
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l
200 mm 200 mm
100 mm
᫻ౝ ᫺ౝ ᫻ౝ ᫺ౝ ᫻ౝ ᫺ౝ

(a) ళҫᡔܦႃ᪔ (b) ҫᡔܦႃ᪔ (c) ᫻ౝښ૱ᑟ٨ʾவႃ᪔
图 5 实验布局图
Fig. 5 Experimental layout