Макеева А.С., Кузменко А.С., Ремез О.А., Фролов Я.В. Теоретическое и экспериментальное исследование горячей прокатки алю-миниевых полос для получения солнечного коллектора

Деталі
Батьківська категорія: Геотехнічна механіка, 2016
Категорія: Збірник наукових праць "Геотехнічна механіка" Випуск-128

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ АЛЮМИНИЕВЫХ ПОЛОС ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА

Макеева А.С., Кузменко А.С., Ремез О.А., Фролов Я.В.

Макеева А.С., аспирант,

Кузменко А.С., студент,

Ремез О.А., канд. техн. наук, доцент,

Фролов Я.В., д-р техн. наук, профессор

(НМетАУ)

Уваров И., студент,

Гридин А.Ю., д-р техн. наук, профессор

(Университет г. Падерборн, ФРГ)

Язык статьи: Английский

 

Анотація. Стаття присвячена дослідженню технологічного процесу прокатки алюмінієвих штаб з  алюмінієвою проволокою всередині для отримання деталей сонячного колектору. Зачинення вугільних шахт, постійне зростання вартості нафтопродуктів та газу змушує звертатися до способів отримання відновлюваної (альтернативної) енергії. Актуальної є проблема вдосконалення технології виготовлення сонячних колекторів з метою покращення якості та зменшення вартості виробу. У статті наведені результати експериментальних та теоретичних досліджень процесу гарячої прокатки алюмінієвих штаб с алюмінієвою проволокою між ними для отримання внутрішніх каналів колектору. Досліджено поле швидкостей, отримані залежності зміни сили прокатки для різних ступеней деформації. Встановлено, що для отримання якісного зварювання штаб з проволокою між ними, ступінь деформації повинна бути не менше 35%. Виконано порівняння залежностей, отриманих експериментально, з теоретичними розрахунками, що показали високий ступінь збіжності результатів. Наукова новизна досліджень полягає в обґрунтуванні параметрів процесу гарячої прокатки двох алюмінієвих полос з алюмінієвою проволокою всередині для парціального, часткового зварювання алюмінієвих штаб. Представлені результати можуть біти використані в технологічних процесах отримання деталей сонячних колекторів в альтернативній енергетиці. Дослідження, результати яких приведені в даній статті, виконані в межах сучасного спільного німецько-українського проекту «Praxispartnershaft Metalurgie», який фінансується німецьким товариством академічних обмінів DAAD.

Ключові слова: гаряча прокатка, алюмінієва пластина, внутрішні канали, ступінь деформації.

Abstract. The article investigates the process of rolling aluminum strips with aluminum wire inside for the solar collector components. The closure of coal mines, the constant rise in the cost of oil and gas compel to refer to the methods for producing renewable (alternative) energy. An urgent problem is the enhancement of solar manufacturing technologies in order to improve the quality and reduce the cost of products. The article presents the results of experimental and theoretical studies of the hot rolling process of aluminum strips with aluminum wire between them for internal collector channels. The velocity fields were researched; dependence on the rolling load changes for different degrees of deformation was obtained. It was found that for obtaining high-quality welding strips with wire between them the degree of deformation should be more than 35%. The comparison of the dependencies obtained experimentally and with the theoretical calculations was carried out, which showed a high degree of similarity. The comparison of the dependences obtained experimentally with the theoretical calculations was carried out, which showed a high degree of reproducibility, repeatability and similarity. Scientific novelty of the research lies in the parameters justification of hot rolling process of two aluminum strips with aluminum wire between them for partial welding of aluminum strips. These results can be used in industrial processes for the parts production of solar collectors in alternative energy. This study was supported by German Academic Exchange Service (DAAD) in the framework of German-Ukrainian project «Praxispartnershaft Metalurgie».

Keywords: hot rolling, the aluminum strips, internal channels, the degree of deformation.

_____________________________

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Yan, H. A study of warm and cold roll-bonding of an aluminium alloy / H. Yan, J.G. Lenard // Materials Science and Engineering. – 2004. – Vol. 385. – P. 419-428. Режим доступа: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509304009062

2. Microstructure, texture and mechanical properties of Al/Al laminated composites fabricated by hot rolling / Z.J. Wang, L. Zhai, M. Ma, H. Yuan, W.C. Liu // Materials Science and Engineering. – 2015. – Vol. 644. – P. 194–203. Режим доступа:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509315301878

3. Gajanan, P. Chaudhari. Cold roll bonding of multi-layered bi-metal laminate composites/ G. P. Chaudhari, V.Acoff // Composites Science and Technology. – 2009. – Vol. 69. – P. 1667-1675. Режим доступа: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353809001298

4. Jamaati, R. Effect of friction, annealing conditions and hardness on the bond strength of Al/Al strips produced by cold roll bonding process / R.Jamaati, M. R.Toroghinejad // Materials and Design. – 2010. – Vol. 31. – P. 4508-4513. Режим доступа: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0261306910002335

5. Eizadjou, M.. Mechanism of warm and cold roll bonding of aluminum alloy strips / M. Eizadjou, H. Danesh Manesh, K. Janghorban // Materials and Design. – 2009. – Vol. 30. – P. 4156–4161. Режим доступа: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0261306909001848

6. Sun, X. Experimental study on roll-bond collector/evaporator with optimized-channel used in direct expansion solar assisted heat pump water heating system / Xiaolin Sun, Jingyi Wu, Yanjun Dai, Ruzhu Wang // Applied Thermal Engineering. – 2014. .- Vol. 66. – P. 571 -579. Режим доступа: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359431114001525

REFERENCES

1. H. Yan and J.G. Lenard (2004), «A study of warm and cold roll-bonding of an aluminium alloy», MaterialsScienceandEngineering, Vol. 385, pp. 419-428, available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509304009062

2. Z.J. Wang, L. Zhai, M. Ma, H. Yuan and W.C. Liu (2015), «Microstructure, texture and mechanical properties of Al/Al laminated composites fabricated by hot rolling», Materials Science and Engineering,

Vol. 644, pp. 194–203, available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509315301878

3. Gajanan P. Chaudhari and V. Akoff (2009), «Cold roll bonding of multi-layered bi-metal laminate composites», Composites Science and Technology, Vol. 69, pp. – 1667-1675, available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353809001298

4. R. Jamaati and M. R.Toroghinejad (2010), «Effect of friction, annealing conditions and hardness on the bond strength of Al/Al strips produced by cold roll bonding process», Materials and Design, Vol. 31, pp. 4508-4513, available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0261306910002335

5. M. Eizadjou, H. Danesh Manesh and K. Janghorban (2009), «Mechanism of warm and cold roll bonding of aluminum alloy strips», Materials and Design, Vol.30, pp. 4156–4161, available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0261306909001848

6. Xiaolin Sun, Jingyi Wu, Yanjun Dai and Ruzhu Wang (2014), «Experimental study on roll-bond collector/evaporator with optimized-channel used in direct expansion solar assisted heat pump water heating system», Applied Thermal Engineering, Vol. 66, pp. 571 -579, available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359431114001525

____________________________________________

Об авторах

Макеева Анна Сергеевна, аспирант кафедры обработки металлов давлением им. акад. А.П.Чекмарева, Национальная металлургическая академия Украины (НМетАУ), Днепропетровск, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Кузьменко Александр Сергеевич, студент кафедры обработки металлов давлением им. акад. А.П.Чекмарева, Национальная металлургическая академия Украины (НМетАУ), Днепропетровск, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Ремез Олег Анатольевич, кандидат технических наук, доцент, доцент на кафедре обработки металлов давлением им. акад. А.П.Чекмарева, Национальная металлургическая академия Украины (НМетАУ), Днепропетровск, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Фролов Ярослав Викторович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой обработки металлов давлением им. акад. А.П.Чекмарева, Национальная металлургическая академия Украины (НМетАУ), Днепропетровск, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Уваров Игорь, студент кафедры материаловедения, факультет машиностроения, Университет г. Падерборн, Падерборн, Федеративная Республика Германия, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Гридин Александр Юрьевич, доктор технических наук, профессор, главный инженер кафедры материаловедения, факультет машиностроения, Университет г. Падерборн, Падерборн, Федеративная Республика Германия, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

About the authors

Makeeva Anna Sergeevna, Doctoral Student in Metal forming Department named by Acad. A.P. Chekmaryov, National Metallurgical academy of Ukraine (NMetAU), Dnepropetrovsk, Ukraine, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Kuzmenko Aleksandr Sergeevich, Student in Metal forming Department named by Acad. A.P. Chekmaryov, National Metallurgical academy of Ukraine (NMetAU), Dnepropetrovsk, Ukraine, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Remez Oleg Anatoliyevich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Associate Professor, Associate Professor of Metal forming Department named by Acad. A.P. Chekmaryov, National Metallurgical academy of Ukraine (NMetAU), Dnipropetrovsk, Ukraine, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Frolov Yaroslav Viktorovich, Doctor of Technical Sciences (D.Sc.), Professor, Head of Metal forming Department named by Acad. A.P. Chekmaryov, National Metallurgical academy of Ukraine (NMetAU), Dnepropetrovsk, Ukraine, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Uwarow Igor, Student in Materials Science Department, Mechanical Engineering faculty, University of Paderborn, Paderborn, Germany, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Gridin AleksandrYurievich, Doctor of Technical Science (D.Sc.), Professor, Chief Engineer in Materials Science Department, Mechanical Engineering faculty, University of Paderborn, Paderborn, Germany, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.