همه چیز درباره پروفیل و روش های ساخت آن

تاریخچه پروفیل

تاریخ صنایع همواره نشان داده که از سال های دور، مقاطع تو خالی به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که دارند، در صنایع مختلف قابل استفاده هستند. در سال ۱۸۹۰ پلی در اسکاتلند با طول در حدود ۵۲۱ متر ساخته شد. با توجه به اینکه در آن دوران برای ساخت مقاطع HSS روش تولیدی در دسترس نبود، این پل با به کار گرفتن ورق های رولی به هم پرچ شده بودند، ساخته شد.

پس از آن در همان قرن، اولین کارخانه‌ تولید مقاطع توخالی که به صورت دایره ای بود، توسط برادران مانسمن تاسیس شد که رول های ورق را به صورت اوریب سوراخ کرده و امکان ساخت مقاطع را ممکن ساخت. این پروسه به مرور توسط پیگر پیشرفت داده شد و چند سال بعد، ساخت مقاطع تو خالی با ضخامت کمتر و بدون درز جوش انجام گرفت.

پس از جنگ جهانی دوم و بعد از پیشرفتی که در جوش یکپارچه مقاطع صورت گرفت، صنعت جوشکاری رشد چشمگیری کرد. ورق تولیدی این مقاطع به راحتی و بدون درز به هم جوش خورد تا در نهایت مقطعی تو خالی ساخته شد. سرانجام برش مورد نیاز مقاطع تو خالی دایره ای و مستطیلی به شکل قابل ملاحضه ای توسعه توسط دستگاهی که مولر اختراع کرد، توسعه یافت.

کاربرد پروفیل

امروزه در صنایع مختلفی از پروفیل استفاده می شود. به طور کلی می توان گفت که بیشترین کاربرد این محصول در ساخت درب و پنجره های آهنی است.

پروفیل ها در شکل های مختلفی وجود دارند. مقاطع کوچک این محصول برای نرده های فلزی استفاده می شوند و مقاطع بزرگتر آن که به ستونی معروف هستند، در ساخت ستون و اسکلت فلزی کاربرد دارد. به طور کلی می توان گفت که پروفیل برای در و پنجره ها، نرده کشی دیوارهای کارخانه، راه پله ها، پیاده روها و خیابان ها استفاده می شود.

برای درهای بزرگ آهنی نیز می توان از پروفیل نبشی استفاده کرد. علاوه بر این، ساخت کرکره های مغازه ها نیز با استفاده از پروفیل ناودانی می باشد. از اتصال چند پرو‌فیل گرم و سرد، پرو‌فیل مرکب ایجاد می شود. شکل و ابعاد پروفیل‌ های ساختمانی نیز در دو نوع باز و بسته می باشند.

تیرآهن، تسمه، میلگرد، ناودانی، نبشی و چهارپهلو به دلیل شکل ظاهری‌ که دارند از جمله پروفیل‌ های باز به شمار می روند و پرو‌فیل درب و پنجره ساختمانی، لوله و قوطی، پرو‌فیل درب‌ های کرکره برقی و پرو‌‌‌فیل UPVC به دلیل بسته بودن شکل ظاهری به پرو‌فیل بسته معروف هستند.

روش های تولید پروفیل

پروفیل به روش های مختلفی تولید می شود که هر یک از این روش ها معایب و محاسن مختص خود را دارند. در اینجا به دو روش مستقیم و غیر مستقیم برای تولید پروفیل اشاره خواهیم کرد.

روش تولید مستقیم

در روش مستقیم ورق های مورد نظر با عبور از گیوتین به اندازه های مشخص در می آیند. و پس از جوش خوردن، دو لبه ورق توسط جوش های فرکانسی در قسمت سایزینگ شکل کامل می گیرد.

پروفیلی که به این روش تولید می شود، در اثر اعمال نیرو از طرف قالب ها و حرارت جوش، کاملا مستقیم نبوده و توسط پیچش گیر با اعمال نیروی دوباره، خمش، پیچش و کمانش آن اصلاح می گردد. پروفیل در حال تولید به وسیله اره اتوماتیک در فواصل ۶۶ متری بریده و به تعداد معین بسته بندی و پس از نصب کارت مشخصات و تایید کنترل کیفی، به انبار محصولات منتقل می گردد.

خصوصیات مثبت و منفی روش مستقیم

پروفیلی که به این روش تولید می شود، از کیفیت مناسبی برخوردار است. علاوه بر این، از زاویه های تیز، ابعاد دقیق و خط جوش ثابت در دیواره بالایی می باشد و انحنای سطحی کمی دارد.

پروفیل تولید شده به این روش، از نظر ماشین کاری و عملیات حرارتی به دقت بیشتری نیاز دارد. علاوه بر این، فضای هوایی بیشتر بین ایندکتور و پروفیل و فریت سرعت تولید را کاهش می دهد. در نهایت می توان گفت که این روش نسبت به روش غیرمستقیم دارای سرعت کمتر و راندمان پایین تری خواهد بود.

روش تولید غیر مستقیم

در این روش تولید پروفیل، در ابتدا در دستگاه اصلی نورد طبق مراحل بالا و یکی از سه روش خم کردن، به لوله تبدیل می شود. بعد از جوش دو لبه، در بخش سایزینگ و پیچش گیر، به دلیل فشارهای بالایی، پایینی و جانبی، این لوله به اشکال مختلف تبدیل و در قسمت سایزینگ و پیچش گیر لوله کامل تر می شود. در آخر محصول نهایی تولید و بعد از برش بسته بندی می شود.

ویژگی های مثبت و منفی روش غیر مستقیم

در این روش با ساخت یک لوله در قسمت فرمینگ و تعویض حداقل چند قالب در قسمت سایزینگ یا بردن به دستگاه های بدون جوش دیگر، می توان چند نوع پروفیل تهیه نمود. علاوه بر این، داشتن تنوع با حداقل ماشین لوله سازی امکان پذیر است. ضمناً فاصله هوایی بین ایندکتور و لوله به حداقل اندازه و قطر انتخابی می تواند به بالاترین اندازه ممکن برسد. در این روش از حداکثر توان دستگاه جوش می توان استفاده کرد و سرعت تولید نسبت به روش مستقیم بیشتر خواهد بود.

در عملیات حرارتی احتمال شکستن به دلیل عدم وجود گوشه های تیز بسیار کمتر است ولی از نظر کیفیت، گوشه های گردتر، اندازه اضلاع، خط جوش و انحنای سطحی، با دقت پایین تر نسبت به روش مستقیم خواهد بود.

چنانچه تولید لوله صرفا برای تهیه لوله گاز یا آب باشد، قطر لوله را در قسمت جوش حدود نیم میلی متر بیشتر از قطر نهایی ساخته و این میزان اضافه قطر، لوله را با افزایش سرعت خطی به وجود آمده در اثر افزایش قطر قالب ها در هر ۱۲ میلی متر، (۵/۰ تا ۲/۰) میلی متر در سایزینگ تقلیل داده و عملاً لوله را کشیده و گرد می نمایند. این روش برای قوطی، تیرآهن، نبشی و ناودانی نیز کاربرد دارد.

انواع پروفیل

همانطور که پیش از این اشاره کردیم، پروفیل ها انواع مختلفی دارند. پروفیل های مربع و مستطیل با مقاطع کوچک به عنوان نرده های فلزی برای در و پنجره منازل، کناره راه پله ها و همچنین نرده کشی اطراف دیوارهای کارخانجات و زمین های محصور شده و نرده پیاده روها و خیابان ها به کار می روند.

همچنین اگر این پروفیل ها با مشخصات فیزیکی قابل اطمینانی ساخته شوند، می توانند در ساخت شاسی تریلرها و نفت کش ها استفاده شوند. از پروفیل های قوطی مربع و مستطیل در صنایع خودروسازی نیز استفاده می شود. از پروفیل های قوطی مربع در ساختن پایه میز و صندلی نیز استفاده می گردد.

پروفیل های نبشی و ناودانی با روش نورد سرد نیز تولید می شوند. از پروفیل های نبشی می توان در ساختن چهارچوب درهای بزرگ آهنی و انواع قالب های فلزی به کار رفته در ماشین آلات استفاده کرد. ناودانی های کوچک در مواردی مثل کرکره های مغازه ها به کار می روند.

انواع پروفیل فولادی از نظر کاربرد در صنایع نیز قابل دسته بندی هستند و به انوع، ستونی، ساختمانی و صنعتی تقسیم می شوند.

انواع پروفیل های موجود در بازار به صورت زیر است:

پروفیل ستونی

پروفیل های مربع و مستطیل یا به اصطلاح قوطی با مقاطع بزرگ تر که معروف به ستونی می باشند، موارد استفاده متعددی در صنعت و ساختمان سازی دارند. این پروفیل ها که در مقاطع مربع ساخته می شوند و ضخامت آن ها از ۵/۱ تا ۸ میلی متر می باشند، می توانند در ساختن ستون و اسکلت فلزی ساختمان ها به کار روند.

پروفیل صنعتی و ساختمانی

قوطی و پروفیل ساختمانی سبک تر از قوطی صنعتی است و معمولا برای ساخت در ‌و پنجره‌، نرده حفاظ و نرده ‌های راه‌ پله استفاده می‌ شود. در مقابل قوطی صنعتی نسبت به نمونه ساختمانی ابعاد بزرگ‌ تر و ضخامت بیشتری دارد. به طور کل قوطی های مربع و مستطیل با ضخامت بالاتر از ۳ میلی متر و ابعاد بالاتر از ۱۰۰*۱۰۰ میلی متر در دسته پروفیل صنعتی قرار می گیرند. این قوطی و پروفیل ها به دلیل استحکام بالا بیشتر در اسکلت سازه استفاده می شوند .

پروفیل سبک (مبلی)

پروفیل مبلی یا سبک نوعی از پروفیل می باشد که به علت ضخامت و وزن کم به آن سبک می گویند. این پروفیل ها در سطح مقطع های دایره ای، سه گوش، چهارگوش و دایره ای به روش نورد سرد تولید می شوند.

پروفیل های سبک در تولید مبلمان اداری و خانگی، صنایع هوایی، صنعت خودروسازی، ساخت تجهیزات و مبلمان شهری و غیره کاربرد دارد.

پروفیل سنگین

پروفیل های سنگین در ضخامت بالاتر ۱.۵ میلی متر از ورق های سیاه تولید می شوند. به طور کلی از پروفیل سنگین در ساخت قوطی و ستون پنجره، ساخت ماشین آلات سنگین و ساخت دستگاه‌ های صنعتی استفاده می خصوصیات پروفیل مقاومت خمشی و پیچشی بالا، جوش پذیری عالی، سختی سطحی می باشد.

پروفیل زد (z)

پروفیل های Z نوعی پروفیل های باز هستند که به علت سطح مقطع Z شکل آن به پروفیل زد  شناخته می شود. این نوع از پروفیل ها در خط تولید پیشرفته با برش دقیق به وسیله دستگاه های تمام اتوماتیک با توانایی بالا تولید می گردد. ضخامت پروفیل از ۲.۵ تا ۳ میلیمتر  و در ارتفاع 16 تا ۲۲ سانتی متر متغیر است.

از این پروفیل ها در ساخت سقف ها و ستون ها و تیرک ها، به طور کلی در سازه های صنعتی، سازه های فولادی، سیستم های اتوماسیون، صنایع الکترونیک و غیره استفاده می گردد.

پروفیل سی (پرلین سی)

پروفی سی یا سی پرلین به علت سطح مقطعی که به شکل C دارد نام گذاری شده است. معمولا این پروفیل در سقف‌ ها یا پوشش‌ های سبک صنعتی، کاربرد در ستون و دیوار سازه ‌ها، دیوارهای غیر باربر و غیره کاربرد دارد. به دلیل ساخته شدن این نوع پروفیل ها از ورق های گالوانیزه،در برابر رطوبت و خوردگی بسیار مقاوم هستند.

پروفیل آبرو

همانطور که از نام این پروفیل پیداست از این پروفیل برای عبور و تخلیه آب برف و باران در سقف ساختمان ها استفاده می شود و از نظر ظاهر با پروفیل های دیگر متفاوت است. معمولا برای ساخت پروفیل های آبرو از ورق های گالوانیزه استفاده می شود. به طور عمده از پروفیل های آبرو در انواع سقف‌های شیروانی و غیرشیروانی، انواع پارکینگ و سقف پارکینگ برای کنترل جریان آب، انواع مزارع نگهداری حیوانات و غیره استفاده می شود.

پروفیل گالوانیزه

از انواع پروفیل‌ های گالوانیزه که در بازار وجود دارد، پروفیل‌هایی که از جنس فولاد کربنی است، پرکاربردترین نوع پروفیل است. پروفیل‌ گالوانیزه، در ساختمان سازی، ساخت لوازم خانگی و صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارد. این نوع پروفیل ها عموماً از ورق سیاه ST37 یا ورق روغنی ساخته می‌شوند و برای جلوگیری از زنگ زدگی از پوشش گالوانیزه دارند.

ضخامت پروفیل‌ های گالوانیزه بین 2 تا ۵ میلی متر است. عموماً برای نمای ساختمان و ساخت درب و پنجره استفاده می‌شود. پروفیل‌های فولاد کربنی تا سایز ۴۰۰ میلیمتری در صنعت استفاده می‌گردد. از اصلی‌ترین کاربرد پروفیل گالوانیزه، ساخت درب و پنجره است. معمولاً از این نوع پروفیل در جاهایی که احتمال زنگ زدگی و فرسایش زیاد باشد، استفاده می‌شود.

استفاده از پروفیل های گالوانیزه در ارتفاعات بالا سبب افزایش مقاومت و استحکام در برابر فشارهای جوی می باشد. در ارتفاعات زیاد ساختمان ها و برج ها با نیروی باد مواجه هستند که این نیرو فشار زیادی به پنجره ها وارد می کند. همچنین در اثر نشست ساختمان در طبقات پایین تر پنجره ها ممکن است در معرض فشار قرار بگیرند.

پروفیل UPVC

پروفیل های UPVC از مواد اولیه نفت خام، وینیل و کلرید اسید طبق استانداردهای انگلستان و آلمان تولید می شود. این پروفیل ها طول عمر و مقاومت بالایی دارند و عمده استفاده از آن ها در تولید در و پنجره های ساختمانی است. پروفیل های UPVC در انواع و اقسام گوناگون تولید می شوند.

پروفیل کامپوزیتی فایبر گلاس (FRP)

پروفیل کامپوزیتی فایبر گلاس ترکیبی از فلز، سرامیک و پلیمر است. این پروفیل بسیار سبک بوده و باعث کاهش وزن نهایی بنا و ساختمان می شود. پرو‌فیل کامپوزیتی به علت خاصیت غیر کشسانی، در برابر لرزش مقاومت خوبی دارد و در برابر زمین لرزه بسیار مقاوم است، به ویژه در شرایط آب و هوایی مرطوب که احتمال خوردگی در آن بسیار بالا است، از پرو‌فیل های کامپوزیتی استفاده می شود.

پروفیل استیل

پروفیل استیل از جنس فولاد ضد زنگ است. پروفیل استیل به دلیل مقاومت بالایی که در برابر خوردگی و زنگ زدگی دارد، در صنایعی مانند صنعت غذایی، دارویی و شیمیایی مناسب است.

پروفیل آلومینیومی

آلومینیوم خواص منحصر به فرد زیادی دارد. از جمله خواص این نوع پروفیل می‌ توان به انعطاف پذیری و تحمل فشار بالا و ضد زنگ بودن پروفیل اشاره کرد. این پروفیل نسبت به بقیه‌ پروفیل‌ها وزن کمتری نیز دارد. کاربرد اصلی پروفیل آلومینیومی، نمای ساختمان و ساخت درب و پنجره است.