Analyse du champ électrique d'une cellule de galvanisation avec Ansys
Secteur: Ingénierie électrique/électroniqueDiscipline: MultiphysiqueAtotech a demandé à CADFEM de réaliser une analyse de simulation non linéaire du processus de galvanisation afin de déterminer la distribution de la densité de courant et l'épaisseur de la couche attendue.
Résumé
Tâche
Dans un processus de galvanisation, l'épaisseur locale et la qualité de la couche galvanique dépendent de la densité de courant électrique locale à la surface des pièces. CADFEM a étudié la distribution de la densité de courant sur les pièces à l'aide d'une analyse de champ électrique et a calculé l'épaisseur de la couche résultante.
Solution
Après avoir appliqué la tension ou le courant de cellule donné, l'analyse MEF dans Ansys fournit la distribution de la densité de courant sur les pièces. L'épaisseur locale du revêtement qui en résulte est finalement calculée à partir de la densité de courant locale, du temps de revêtement donné et de différents coefficients.
Avantages clients
La simulation permet d'optimiser la cellule de galvanisation et les pièces.
Dans un processus de galvanisation, l'épaisseur locale et la qualité de la couche galvanique dépendent de la densité de courant électrique locale à la surface des pièces. Typiquement, la densité de courant est la plus élevée sur les bords et la plus faible dans les zones encastrées de la surface. La distribution de la densité de courant sur les pièces est étudiée à l'aide d'une analyse de champ électrique et l'épaisseur de la couche résultante est calculée.
La simulation permet d'optimiser la cellule de galvanisation et les pièces :
- Prévoir les variations d'épaisseur et de qualité du revêtement sur les pièces en fonction des positions du rack.
- Étude des interactions entre plusieurs pièces dans une cellule de galvanisation.
- Conception de formes d'anodes, de blindages non conducteurs ou modification de pièces pour des conditions de revêtement optimales.
- Réduction de la consommation de matériau de revêtement par l'homogénéisation des couches.
Pour calculer le champ de conduction électrique, un modèle FEM est créé dans Ansys à partir du volume d'électrolyte de la cellule de galvanisation. La conductivité de l'électrolyte est attribuée à ce maillage FEM en tant que propriété du matériau. À la frontière entre les pièces métalliques et un électrolyte, il se produit une chute de potentiel locale qui a une relation non linéaire avec la densité de courant locale. Ce potentiel limite est appelé "surpotentiel". Il influence la distribution de la densité de courant à travers les pièces et doit être déterminé en laboratoire pour chaque combinaison spécifique de surface métallique et d'électrolyte. Une fois que cette fonction est connue, elle peut être implémentée dans la simulation en tant que condition limite de surface non linéaire. Après avoir appliqué la tension ou le courant donné de la cellule, l'analyse MEF fournit la distribution de la densité de courant sur les pièces. L'épaisseur locale du revêtement qui en résulte est finalement calculée à partir de la densité de courant locale, du temps de revêtement donné et de différents coefficients.
