一种具备射流降温与对流循环功能的微弧氧化槽体系统的制作方法

本发明涉及微弧氧化表面处理，具体为一种具备射流降温与对流循环功能的微弧氧化槽体系统。

背景技术：

1、在微弧氧化工艺中，槽体系统通常需要同时集成射流降温与全域对流循环功能，以维持电解液温度稳定并保证反应产物及时排出。

2、然而，现有槽体结构在设计时往往将射流降温回路与主体对流回路作为独立单元考虑，未关注两类流场在工件反应区域的流速匹配关系。在实际运行过程中，当射流流场与主体对流流场在工件表面交汇时，若两者流速比例失当，极易在交汇区域形成无规则紊流区或回流涡旋。这种不稳定的流场形态会导致放电区域电解液更新速率发生波动，使得局部热量与气泡无法稳定排出，进而引发膜层厚度离散度增大以及边缘部位过烧等问题。由于常规技术多侧重于宏观的降温能力或循环路径设计，缺乏对流场耦合匹配层面的精细化控制，难以满足高质量微弧氧化膜层的制备需求。

技术实现思路

1、解决的技术问题

2、针对现有技术存在的射流流场与对流流场耦合失配导致膜层质量不稳定的问题，本技术通过一种具备射流降温与对流循环功能的微弧氧化槽体系统，实现流场匹配状态的实时调控与膜层生长一致性的提升。

3、为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：

4、一种具备射流降温与对流循环功能的微弧氧化槽体系统，包括槽体本体，以及设置于槽体内的射流降温模块和对流循环模块，微弧氧化槽体系统还包括流速检测模块和控制模块，流速检测模块配置为获取射流降温模块的射流流速以及对流循环模块的对流流速，控制模块配置为基于射流流速和对流流速确定流速比，并基于目标流速比区间调整射流降温模块或对流循环模块的流体控制参数，以使流速比处于目标流速比区间内。

5、上述方案通过引入流速比作为核心控制变量，将原本难以量化的流场耦合状态转化为可监测、可调节的工程参数，使系统能够动态维持射流与对流流场的匹配关系，从而抑制交汇区紊流的产生，保障电解液更新速率的稳定性与换热均匀性。

6、作为优选，获取射流降温模块的射流流速以及对流循环模块的对流流速的过程包括：在射流冲击工件的断面上采集流速数据，确定射流冲击断面的平均流速作为射流流速；在同一断面位置处采集流速数据，确定全域对流主体流速作为对流流速；计算平均流速与全域对流主体流速的比值，将该比值作为流速比。

7、此优选方案通过在物理空间上严格对齐测量断面，确保所获取的两个流速值反映的是同一位置处的流场状态，避免因测量位置偏差导致的流速比失真，为后续控制逻辑提供准确的输入依据。

8、作为优选，控制模块配置为基于工件反应区域高度与射流喷嘴的当量直径确定目标流速比区间。

9、此优选方案将目标流速比区间的确定锚定于工件几何尺寸与喷嘴结构参数，使控制目标与实际反应区域的物理边界相匹配，确保流场调控具有明确的工程指向性。

10、作为优选，目标流速比区间满足以下物理约束条件：射流核心段长度大于或等于工件反应区域高度，且射流流场与对流流场在交汇区域的流体动量平衡以抑制回流涡旋的形成。

11、此优选方案通过设定双重物理约束，既保证射流有效覆盖整个反应区域以实现靶向换热，又避免因动量失衡引发的二次涡旋干扰全域对流均匀性，从流体力学原理层面界定最优流场匹配窗口。

12、作为优选，控制模块配置为通过调整射流降温模块的节流孔径或调整对流循环模块的泵频参数，使流速比处于目标流速比区间内。

13、此优选方案提供了两种可执行的流体控制参数调节路径，分别作用于射流支路与主循环回路，使系统具备灵活的响应能力，可根据实际工况选择最适宜的调节方式以快速收敛至目标流速比。

14、作为优选，射流降温模块包括射流喷嘴阵列和射流支路，射流喷嘴阵列朝向工件反应区域设置，射流支路用于向射流喷嘴阵列输送冷却介质。权6

15、此优选方案明确了射流降温模块的基本构成与空间取向，确保冷却介质能够精准作用于工件表面，同时为流速检测与控制提供稳定的流体输出基础。

16、作为优选，对流循环模块包括主循环泵和导流挡板，导流挡板配置为引导槽体本体内的主体对流流场与射流流场在工件表面交汇。

17、此优选方案通过导流挡板对主体流场进行定向引导，使对流流场以可控方式与射流流场在预定区域交汇，减少随机扰动，增强流场耦合的可预测性与可控性。

18、作为优选，微弧氧化槽体系统还包括温度监测模块和膜层厚度检测模块，控制模块配置为基于温度监测模块反馈的温度数据和膜层厚度检测模块反馈的厚度数据，对流体控制参数进行微调。

19、此优选方案引入工艺结果反馈机制，将流场控制与最终膜层质量及温度状态关联，形成闭环优化路径，使系统能够在长期运行中自适应补偿环境漂移或设备老化带来的性能衰减。

20、作为优选，微弧氧化槽体系统还包括电解液循环回路和热交换单元，电解液循环回路连接射流降温模块与对流循环模块，热交换单元设置于电解液循环回路上，用于调节电解液温度。

21、此优选方案构建了完整的热管理闭环，使射流降温与对流循环不仅服务于流场匹配，还协同参与全槽温度调控，提升系统整体热稳定性与能效利用率。

22、作为优选，控制模块包括流速比计算单元和参数调控单元，流速比计算单元配置为根据流速检测模块的检测数据计算流速比，参数调控单元配置为根据流速比与目标流速比区间的偏差生成控制指令，并将控制指令输出至射流降温模块和对流循环模块。

23、此优选方案将控制功能模块化分解，明确数据处理与指令生成的职责分工，提高系统响应速度与可靠性，同时便于后续维护与功能扩展。

24、有益效果：

25、1、本发明通过设置的流速检测模块与控制模块，以工件表面同一物理断面的射流冲击流速与对流主体流速的匹配关系为调控依据，解决了传统微弧氧化槽体中射流降温与对流循环两套系统独立设计、交汇区域流场紊乱不可控的问题，实现两类流场在工件反应区域的动量平衡，既避免射流强度不足被对流裹挟导致靶向冷却失效，又避免射流强度过高冲散对流场形成局部涡旋，稳定工件表面各处的电解液更新速率与换热效率。

26、2、本发明通过设置的基于工件反应区域高度与射流喷嘴当量直径的目标区间标定方式，以射流核心段完整覆盖反应区、交汇区抑制回流涡旋为明确物理约束，解决了传统固定流量参数适配性差、无法匹配不同工件尺寸与喷嘴规格的问题，实现靶向换热强度与全域对流均匀性的同步兼顾，保障整个反应区域膜层生长条件的一致性。

27、3、本发明通过设置的导流挡板与按几何规律排布的射流喷嘴阵列，定向引导主体对流流场汇入工件表面的射流冲击区域，解决了自然对流状态下交汇区域紊流随机性强、工件边缘易发生流体分离导致过烧的问题，实现两类流场在预定空间内的有序交汇，有效降低膜层厚度离散度，减少边缘过烧缺陷。

28、4、本发明通过设置的射流侧节流孔径调节与对流侧泵频调节相配合的双模式调控机构，解决了微弧氧化工艺不同阶段热负荷波动大、单一调节方式难以兼顾响应速度与控制精度的问题，实现流速比偏差的快速收敛与稳态维持，适配起弧、成膜等不同工艺阶段的流场需求。

29、5、本发明通过设置的共用电解液循环回路与热交换单元，将射流降温支路与对流循环回路纳入统一温控体系，解决了传统分体式温控系统响应不同步、槽液温度不均引发粘度波动进而导致流速漂移的问题，实现全槽热能的统一调度，消除温度扰动对流场控制精度的影响，提升系统长期运行的工艺稳定性与成品合格率。

30、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。