پروفیل ها نوعی اجزای سازه ای بوده که دارای مشخصه هایی از جمله مقطع ثابت و طول زیاد می باشند و در صنایعی چون ساختمان سازی، خودرو سازی، کشتی سازی، ساخت میز و مبلمان اداری و… کاربرد دارند. برای آشنایی با انواع پروفیل و نحوه تولید آنها با ما همراه باشید.
پروفیل های ساختمانی گونه ای از مصالح ساختمانی بوده که در ساخت ساختمان ها به کار برده می شوند. نورد گرم و نورد سرد ازجمله روش های تولید پروفیل های ساختمانی می باشند. در تولید پروفیل ساختمانی به روش نورد گرم، شمش فولادی را در دماهای بسیار بالا نورد می کنند و محصول به دست آمده به شکل میلگرد، تسمه، ورق، لوله، قوطی و سپری می باشند.
در تولید پروفیل به روش نورد سرد، ورق های فولادی را به وسیله پرس و خم کردن شکل می دهند. محصولاتی که توسط روش نورد سرد تولید می شوند در مواردی ازجمله چارچوب درب ها، ناودانی و تیرهای سقف کاذب به کار برده می شوند. همچنین روش دیگری نیز برای تولید پروفیل های ساختمانی وجود دارد که ترکیبی از روش نورد سرد و گرم بوده و به روش مرکب معروف است.
پروفیل های آلومینیومی معمولا برای اهداف ساختاری برخی محصولات جانبی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در همین راستا می توان به سه نوع پروفیل آلومینیومی با توجه به کاربرد آنها اشاره کرد: ساختمانی، معماری و صنعتی.
این پروفیل ها وزن خالص پایین، خمش بالا و سفتی پیچشی مناسبی را ارائه می دهند که می توان قاب های پنل خورشیدی و ساختارها در سازه ها را نام برد.
این نوع، برای کاربردهایی که سطح ظاهری دارای اهمیت است به کار برده می‌شود. از پروفیل های آلومینیومی معماری برای ساخت چارچوب پنجره ها و درها استفاده می شود.
در صنایع برای مواردی که سختی یا کیفیت سطح آنها چندان مهم نیست، به کار می روند اما ترکیبی از این دو ویژگی به همراه دیگر ویژگی های مواد مانند رسانایی، طیف وسیعی از کاربردها را در صنعت برای این امر فراهم می کند. از جمله این کاربردها می توان به سیستم های کانال های کابلی، سینک های گرمکن، تهویه مطبوع، کابینت و مبلمان و غیره اشاره کرد. در شکل زیر انواعی از مقاطع پروفیل آلومینیومی را مشاهده می کنید.
تولید پروفیل های گالوانیزه یک فرآیند شیمیایی، الکتریکی یا مکانیکی است که در آن پوشش محافظ از جنس عنصر روی، بر روی فولاد یا آهن اضافه می شود تا از زنگ زدگی فولاد یا آهن جلوگیری کند. متداول ترین روش تولید پروفیل های گالوانیزه، تولید پروفیل های گالوانیزه با روش گالوانیزه گرم است، که در آن مقاطع فولادی در حمام روی مذاب غوطه ور می شوند.
پروفیل های گالوانیزه دارای مزایایی بوده که مهم ترین آنها عبارتند از:
پروفیل های کامپوزیتی برای کاربردهای مختلف بسیار متنوع هستند. فرآیند تولید آنها، پالتروژن می باشد که با انتخاب سیستم رزین مناسب ، نوع الیاف و عملیات سطحی، می توان به خواص ویژه ای مانند مقاومت در برابر حرارت و پایداری شیمیایی دست یافت و پروفیل ها را متناسب با نیازهای کاربردی خاص تولید کرد. این پروفایل‌ها در اشکال مختلف، شامل مقاطع U، H، I، L، T، C و Z شکل تولید می شوند.
از جمله مزایای این پروفیل ها می توان به مقاومت بالا در برابر خوردگی، وزن پایین، مقاوم به ارتعاشات، سرعت بالای تولید و هزینه تمام شده کمتر اشاره کرد و محدودیت در شکل قالب، کاهش تنوع سطح مقطع مقاطع تولیدی و ضعف در مقابل سوراخ کاری از جمله معایب این پروفیل می باشند.
دسته ای از پروفیل ها بوده که کاربردهای صنعتی داشته و در صنایعی چون خودرو سازی و صنایع دفاعی به کار برده می شوند. پروفیل های صنعتی دارای مزایایی از جمله وزن کم، استحکام بالا و مقاوم به خوردگی و قابلیت جوش پذیری مناسب می باشد که این ویژگی‌ها سبب استفاده از آنها در کاربردهای حساس شده است. از طرفی عدم امکان طراحی ظریف و تنوع پایین کارخانه های سازنده از معایب پروفیل صنعتی می باشد.
پروفیل استیل، مقطعی از جنس فولاد زنگ نزن یا استیل است که از طریق نورد، کشیده یا فشار داده شده است و از سطح مقطع یکسانی نیز برخوردار است. از جمله پروفیل های استیل می توان به نبشی و تسمه اشاره کرد که با توجه به سطح مقطع شان با یکدیگر تفاوت خواهند داشت.
کروم موجود در استیل باعث به وجود آمدن یک سطح سخت و یکپارچه در برابر زنگ زدگی می شود. قابلیت ضد زنگ بودن با اضافه کردن درصد بیشتر کروم و همچنین آلیاژهای دیگر بهبود می یابد که ویژگی اصلی پروفیل های استیل می باشد. ظاهر زیبا و نیز مقاومت در برابر حرارت از دیگر خواص مطلوب پروفیل استیل می باشد.
پروفیل ها از نظر شکل ظاهری به دو نوع پروفیل باز و بسته تقسیم می شوند که در ادامه هر یک از آنها شرح داده شده است.
پروفیل های باز مقاطع فولادی کارسرد شده ای هستند که بین دو لبه پروفیل شکاف قابل توجهی موجود است. این واقعیت که دهانه پروفیل که فاصله از یک لبه به لبه دیگر آن است و گستردگی این فاصله، پروفیل های باز را از پروفیل های بسته و مقاطع جوش داده شده متمایز می کند. پروفیل های باز از نظر هزینه و وزن برای مخاطبان بسیار کارآمد بوده، درحالی که از استحکام کافی و بالایی نیز برخوردار هستند. انواع پروفیل های باز شامل مقاطع زیر می شوند:
پروفیل های بسته شامل لوله ها، قوطی ها، پروفیل های UPVC و… بوده که دو روش اصلی برای تولید آنها وجود دارد. فرآیند اکستروژن که منجر به تولید مقاطع بدون درز شده و در طی آن، با عبور قطعه داغ شده از یک حفره، پروفیل مورد نظر را شکل می دهد. روش دوم استفاده از فرآیند جوشکاری می باشد. بدین گونه که ورق هایی با عبور از غلتک های نورد شکل گرفته و سپس لبه های آنها که به صورت لوله در آمده اند، جوش داده می شود.
به پروفیل هایی گفته می شود که از ورق های نازک تولید می شوند. این ورق ها معمولا نورد سرد (روغنی) هستند و ضخامتی بین 4/0 تا 5/1میلی متر دارند.
این نوع پروفیل، به دو صورت صنعتی و ساختمانی موجود بوده و دارای مقاطع مربع و مستطیل شکل می باشد. پروفیل سنگین از ورق سیاه با ضخامت ۱٫۵ میلی متر به بالا تولید شده و شامل تنوع ابعادی بالایی نیز است.
پروفیل های تولید شده به روش نورد گرم، دمایی بالای 1700 درجه فارنهایت را تجربه کرده که این امر سبب می شود تا این پروفیل ها به خوبی شکل داده شده و به ابعاد دلخواه در آیند. با توجه به درجه حرارت بالا، در سطح پروفیل هایی که تحت نورد گرم قرار می گیرند، یک لایه اکسیدی ایجاد می شود که در نتیجه منجر به افزایش مقاومت به خوردگی در این پروفیل ها می شود. با این حال پروفیل های تولید شده با نورد گرم به دلیل وجود این لایه اکسیدی، دارای سطح خشن می باشند.
پروفیل های تولید شده به روش نورد سرد بر خلاف پروفیل های نورد گرم، دارای سطح تمام شده صاف و صیقلی بوده و از استحکام بیشتری نیز برخوردار می باشند. اما تنوع ابعادی آنها در مقایسه با پروفیل های نورد گرم، کمتر می باشد.
در این روش نوارهایی به صورت مستقیم از بین یک سری قالب ها عبور داده می شوند و با انجام یک سری محاسبات از نظر نیرو و زاویه های شکل مورد نظر در کنار هرزگردها، و اعمال این پارامترها، به تدریج پروفیل شکل می گیرد و در نهایت دو لبه ی ورق توسط جوشکاری فرکانسی جوش داده می شوند و سپس توسط سایزینگ، شکل به صورت کامل تولید می شود.
پروفیلی که از این طریق تولید می شود به صورت غیر مستقیم تحت تاثیر نیروی قالب ها و حرارت ناشی از جوشکاری می باشد و خمش،کمانش و پیچش پروفیل توسط نیروی مجدد پیچش گیر اصلاح می شود. در مرحله نهایی، پروفیل تولید شده توسط اره اتوماتیک در فاصله های معین برش داده شده و به تعداد معین بسته بندی می شود و کارت مشخصات روی آن نصب و پس از انجام کنترل کیفی، به انبار محصولات انتقال می یابد.
کیفیت پروفیل های تولید شده در این روش بالا بوده و این نوع از پروفیل ها از انحنای سطحی کمی برخوردار هستند. ابعاد دقیق، زاویه های تیز و وجود خط جوش در سطح بیرونی، ازجمله مشخصات ظاهری پروفیل های تولید شده به روش مستقیم می باشند.
در روش مستقیم به علت تیز بودن زاویه ها و اختلاف قطر در نقاط مختلف قالب ها و همچنین سرعت خطی متفاوت، معمولا استهلاک قالب ها بیشتر می باشد و دیگر اینکه عملیات حرارتی و ماشینکاری آنها باید با دقت بالایی انجام شود. وجود شکاف هوایی زیاد بین پروفیل و ایندکتور و فریت، سرعت تولید را کاهش می دهد که همین موارد باعث می شود این روش نسبت به روش غیر مستقیم، راندمان پایین تر و سرعت کمتری را داشته باشد.
در روش غیر مستقیم نیز پروفیل طبق مراحل فوق با عبور از بین غلتک های نورد، به ورق تبدیل می شود و تحت تاثیر فشارهایی که از بالا و پایین در قسمت سایزینگ به پروفیل وارد می شود، انواع مختلفی از لوله ها شکل گرفته و در نهایت در همین قسمت، محصول نهایی تولید و برش داده می شود.
در روش غیر مستقیم، تولید لوله به سه روش شکل دهی متفاوت صورت می گیرد که شامل ساخت لوله در قسمت فرمینگ، تعویض چند قالب در قسمت سایزینگ و یا انتقال به دستگاه های جوش می باشد که بر اساس آنها انوع مختلفی از پروفیل را می توان تهیه نمود و در قسمت سایزینگ به شکل مورد نظر تبدیل کرد.
بنابراین در این روش تنوع بیشتری با حداقل ماشین لوله سازی صورت می گیرد و فضای بین پروفیل و اندیکتور بسیار کم است و قطر انتخابی نیز می تواند به بیشترین مقدار برسد که همه ی این موارد باعث می شود تا از حداکثر توان دستگاه جوش استفاده شود که منجر به افزایش سرعت تولید در این روش نسبت به روش مستقیم می شود.
ضمن اینکه در روش غیر مستقیم، قالب ها به صورت منحنی بوده و ساخت با دستگاه راحت تر انجام می شود. همچنین درانجام عملیات حرارتی به خاطر عدم وجود لبه های تیز، احتمال شکستن بسیار کمتر می‌باشد ولی از نظر کیفیت، اندازۀ اضلاع، گوشه ها، انحنای سطحی و خط جوش، دقت پایین تری نسبت به پروفیل تولید شده به روش مستقیم خواهد داشت.
از پروفیل ها بیشتر در جهت ساختن درب و پنجره های آلومینیومی یا آهنی استفاده می شود. این پروفیل ها که به صورت گروهی، از لحاظ اندازه و مشخصات، دارای تقسیم بندی هستند، می توانند در ساخت پنجره ها و چهارچوب آنها مورد استفاده قرار گیرند.
ساخت و تولید نرده های فلزی از دیگر کاربردهای پروفیل می باشد. از پروفیل های مربع و مستطیل با مقاطع کوچک به عنوان نرده های فلزی برای درب و پنجره منازل، کناره راه پله ها و همچنین نرده کشی اطراف دیوارهای کارخانجات، زمین های محصور شده، نرده پیاده رو ها و خیابان ها استفاده می شود.
همچنین از پروفیل های مربع و مستطیل با مقاطع بزرگ تر که به ستون یا تیر نیز معروف هستند، در موارد متعددی از جمله ساخت ستون و اسکلت فلزی ساختمان ها استفاده می شود. همچنین در صورت ساخت این پروفیل ها با مشخصات فیزیکی قابل اطمینان، می توان از آنها در ساخت شاسی تریلرها و نفت‌کش ها نیز استفاده کرد.
کاربرد دیگر پروفیل‌ها در صنعت خودرو سازی است. در واقع از پروفیل های مربع و مربع مستطیل در صنعت خودرو سازی بسیار استفاده می شود. همچنین پروفیل های مربع در ساخت پایه میز و صندلی نیز مورد استفاده قرار می گیرند. دسته‌ای از پروفیل ها به شکل Z نیز وجود داشته که اکثرا برای پوشش سقف سوله ها به کار برده می شوند.
پروفیل هایی نظیر نبشی و ناودانی نیز که به روش نورد سرد تولید می شوند، می‌توان از آنها در ساخت چارچوب درب های بزرگ آهنی و انواع قالب های فلزی به کار رفته در ماشین آلات استفاده کرد. همچنین از ناودانی های کوچک هم در مواردی نظیر کرکره مغازه ها استفاده می کنند.
جمع بندی
پروفیل‌ها که نوعی مصالح ساختمانی هستند، به انواع ساختمانی، گالوانیزه، کامپوزیتی، آلومینیومی و صنعتی تقسیم می شوند. همچنین نوع دیگری تقسیم بندی بر اساس شکل ظاهری آنها وجود داشته که شامل پروفیل های باز و بسته می شوند. فرآیند تولید انواع پروفیل نیز در دو گروه روش‌های مستقیم و غیر مستقیم جای گرفته که هر یک مزایا و معایب خود را دارند. کاربرد پروفیل ها نیز استفاده در ساخت در و پنجره، صنایع خودرو سازی و نظامی، ستون و اسکلت فلزی در ساخت ساختمان ها و دیگر موارد را شامل می شود.
