Theoretical and experimental research of hot rolling of aluminum strips for solar collector

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».

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.

Статья посвящена исследованию технологического процесса прокатки алюминиевых полос с алюминиевой проволокой внутри для получения деталей солнечного коллектора. Закрытие угольных шахт, постоянный рост стоимости нефтепродуктов и газа вынуждает обращаться к способам получения возобновляемой (альтернативной) энергии. Актуальной является проблема совершенствования технологий изготовления солнечных коллекторов с целью улучшения качества и уменьшения стоимости изделий. В статье приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований процесса горячей прокатки алюминиевых полос с алюминиевой проволокой между ними для получения внутренних каналов коллектора. Исследовано поле скоростей, получены зависимости изменения силы прокатки для различных степеней деформации. Установлено, что для получения качественного сваривания полос с проволокой между ними степень деформации должна быть не менее 35 %. Выполнено сравнение зависимостей, полученных экспериментально, с теоретическими расчетами, показавшее высокую степень сходимости результатов. Научная новизна исследований заключается в обосновании параметров процесса горячей прокатки двух алюминиевых полос с алюминиевой проволокой внутри для парциального, частичного сваривания алюминиевых полос. Приведенные результаты могут быть использованы в технологических процессах получения деталей солнечных коллекторов в альтернативной энергетике. Исследования, результаты которых приведены в данной статье, выполнены в рамках совместного немецко-украинского проекта «Praxispartnershaft Metalurgie», финансируемого немецким обществом академических обменов DAAD.