ساخت پوسته ي مخروطي مسي با استفاده از فرآيند الكتروفرمينگ و بررسي پارامترهاي موثر بر فرآيند ساخت آن از طريق شبيه سازي عددي

Copper Cone Shell production Using Electroforming Process and Investigating Parameters Effect on the Process by the use of Numerical Simulation

هدف از اين پژوهش نشان دادن مزاياي شبيه سازي رايانه اي و مطالعات پارامتري در بهبود فرآيند الكتروفرمينگ مس مي باشد. براي اين منظور مدل المان محدود براي يك هندسه مخروطي شكل با استفاده از نرم افزار كامسول تهيه و اثر پارامترهاي كليدي شامل دانسيته ي جريان اعمالي، هدايت الكتريكي محلول، فاصله ي الكترودها، و طول آند، بر ميزان يكنواختي ضخامت بررسي شد. به منظور صحت سنجي مدل، يك پوسته ي مخروطي شكل در آزمايشگاه به روش الكتروفرمينگ توليد، و توزيع ضخامت در آن با نتايج حاصل از شبيه سازي مقايسه شد. مقايسه ي نتايج نشان داد براي شبيه سازي فرآيند الكتروفرمينگ، استفاده از مدل توزيع جريان سه گانه ، يك مدل دقيق و كارآمد است و مي توان از آن براي مطالعات پارامتري استفاده كرد. در نهايت پس از مطالعه ي پارامتري مشخص شد همه ي متغيرهاي انتخاب شده تاثير قابل توجهي بر ضخامت كلي ايجاد شده و ميزان يكنواختي ضخامت دارند. علاوه بر اين مشخص شد كه دانسيته ي جريان اعمالي بيش ترين و فاصله ي الكترود ها كمترين اثر را بر مقدار ضخامت و يكنواختي آن دارد.

The purpose of this study is to demonstrate the advantages of computer simulation and parametric studies in improving the copper electroforming process. For this purpose, the finite element model for a cone geometry was prepared using the Comsol software, and the effect of key parameters including applied current density, solution electrical conductivity, electrode spacing, and anode length, on the thickness uniformity. In order to validate the model, a conical shell was produced in the laboratory by electroforming method, and the thickness distribution was compared with the simulation results. The comparison of the results showed that using the tertiary current distribution method to simulate the electroforming process is a precise and efficient model and can be used for parametric studies. Finally, after parametric study, it was determined that all selected variables had a significant effect on the thickness uniformity. In addition, it was found that the most to least significant variables were applied current density, solution conductivity, anode-cathode spacing, and anode length, respectively.