پروفیل

پروفیل :

پروفیل (قوطی)  از نظر لغوی به معنای ثابت بودن مقطع در طولی معین است. در دنیای فلزات و ساختمان به تجهیزاتی که در ساخت درو پنجره و لوله کاربرد دارد اطلاق می شود.

تاریخچه تولید پروفیل :

مقاطع توخالی به علت خواص فوق العاده ای که دارند از زمان های قدیم مورد شناخت بوده اند. برای مثال پل قوسی که در سال 1890 با طول 521 متر در اسکاتلند ساخته شد، به علت اینکه آن زمان شیوه و روش دیگری برای تولید مقاطع HSS در دسترس نبود، با استفاده از ورق های رول مانندکه به هم پرچ شده بودند، ساخته شده است. در همان قرن اولین تولید کارخانه ای مقاطع تو خالی که به صورت دایره ای بود توسط برادران مانسمن پیشرفت داده شد که رول های ورق را به صورت اوریب سوراخ کرده و امکان ساخت مقاطع را ممکن ساخت. این پروژه توسط پیگر تکامل و پیشرفت داده شد. چند سال بعد ساخت مقاطع تو خالی با ضخامت کمتر و بدون درز جوش انجام گرفت.

تولید پروفیل بعداز قرن 20 :

در اوایل قرن 20 یک فرد انگلیسی به نام whitehouse جوش مقاطع توخالی را پیشرفت داده ، اگرچه بعداز پیشرفتی که در جوش یکپارچه این مقاطع توسط یک فرد آمریکایی به نام فرتز اختراع شد، تولید مقاطع توخالی دایره ای بیشتر مورد استفاده قرار گرفت. بعد از جنگ جهانی دوم صنعت جوشکاری جهش و پیشرفت چشمگیری کرد. ورق تولید کننده این مقاطع به آسانی و بدون درز جوش به هم جوش خورد تا مقطع تو خالی ساخته شود. برش نهایی مورد نیاز مقاطع تو خالی دایره ای و مستطیلی توسط دستگاهی که مولر اختراع کردبه طور قابل مقایسه ای گسترش یافت. یکی از راه حل های حل کردن مشکل اتصال این مقاطع استفاده از بست پیش ساخته است که در سال 1937 توسط Mengeringhause ساخته شد. این بست ساخت سازه های فضایی بزرگ را امکان پذیر کرد. در سال 1952دو دانشمند به نامهای Lioyds و Stewart مقاطع تو خالی مستطیلی را ساخته و گسترش دادند. این نوع مقاطع همانند مقاطع دایره ای تولید و بریده می شود و فقط در انتها با رول های مختلف شکل گیری می شود. در دهه 50 تمامی مشکلات تولید ، جوش و قطع این مقاطع حل شد و تنها مشکل باقی مانده اتصالات بدون استیفنر این نوع مقاطع بودند. اولین طرح های مقدماتی برای اتصالات خرپایی مقاطع توخالی دایره ای توسط Jaam در سال 1955 صورت گرفت و تا به امروز در حال تحقیق و گسترش می باشد. تحقیقات صورت گرفته برای طراحی مقاطع تو خالی مستطیلی از سال 1960 در اروپا با استفاده از بسیاری از آزمایش ها، تئوری ها و اختراع ها انجام گرفت که اکثرأ اسپانسر آن CIDET می باشد. در 25 سال گذشته تحقیقات زیادی در جنبه های دیگر مانند پرکردن آنها با بتن، مقاومت در برابر آتش سوزی، بارباد و مقاومت در برابر خوردگی انجام شد.  

انواع پروفیل :

پروفیل به طور کلی در دو نوع ساختمانی و صنعتی وجود دارد.

پروفیل ساختمانی :

به آن دسته از پروفیل هایی اطلاق می شود که در صنعت ساختمان سازی کاربرد دارند. مانند درو پنجره های آلومینیومی و ... که خود چند نوع دارند:
  • اولین نوع پروفیل نورد گرم است که از نورد گرم شمش فولادی ساخته می شودو قوطی شکل است.
  • دومین نوع پروفیل نورد سرد است که از شکل دادن ورق های فولادی از طریق خم کردن و پرس تولید می شود و ناودانی شکل است. پروفیل های نورد سرد تنها مناسب کارهای سبک ساختمانی هستند، مانند ناودانی ها، تیرآهن های تکیه گاهی سقف کاذب و چارچوب درهای ساختمان.
  • سومین نوع پروفیل مرکب است که از اتصال چند پروفیل گرم و سرد به وجود می آید.

پروفیل صنعتی :

به آن دسته از محصولاتی اطلاق می شود که در صنایع مختلف همچون خودرو سازی، نظامی و ... به عنوان قطعات و متعلقات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. در مقاطع صنعتی توجه به ویژگی های مکانیکی و الکتریکی از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و در این راستا دانش فنی و تجربه کاری و امکانات تولیدی در جایگاه ویژه ای قرار می گیرند به طوری که امکان تولید قطعات خاص با ویژگی های خاص برای هر تولید کننده پروفیل ساختمانی وجود نخواهد داشت .

پروفیل کامپوزیتی :

امروزه سهم بسیار زیادی از بازار در اختیار مواد مرکب یا همان کامپوزیت است و همچنین پروفیل های کامپوزیتی به میزان وسیعی در ساختمان سازی در شرایط آب و هوایی که احتمال خوردگی در آن بالاست بسیار رواج پیدا کرده است. دلیل عمده استفاده از این پروفیل ها جلوگیری از پدیده خوردگی و افزایش عمر سازه در برابر ارتعاشات است، همچنین استفاده از پروفیل های کامپوزیتی باعث سبکی بنا می شود، اما اهمیت این مزیت چندان نیست. آنچه باعث دوام و عمر بالای پروفیل کامپوزیتی می شود خاصیت غیر کشسانی آن است که باعث عملکرد بهتر در برابر ارتعاشات زلزله می شود و بهترین گزینه برای مقاوم سازی در برابر زلزه است .

پروفیل گالوانیزه :

پروفیل گالوانیزه برای مقاوم سازی بیشتر امروزه کاربرد خوبی در در و پنجره های UPVC پیدا کرده است. از مزایای استفاده از پروفیل گالوانیزه در پنجره های UPVC جلوگیری از مشکل هرز شدن پیچ ها و افتادگی بازشوهای درها و پنجره ها است. همچنین یکی دیگر از مزایای آن بالا بردن استحکام و مقاومت در برابر فشارهای جوی در ارتفاعات بالاست، چرا که در ارتفاعات زیاد برج ها نیروی باد به طور قابل ملاحظه ای می تواند به پنجره ها فشار وارد کند و در طبقات پایین تر هم به خاطر نشست ساختمان پنجره ها ممکن است در معرض فشار قرار گیرند. به این نکته هم باید توجه داشت که هر چه فشار وارده بر پنجره بیشتر باشد و سطح پنجره بزرگتر باشد ضخامت پروفیل های گالوانیزه نیز باید بیشتر باشد که معمولأ از یک میلیمتر شروع شده و بر حسب مورد تا دو میلیمتر نیز افزایش می یابد.

انواع پروفیل از لحاظ شکل و ابعاد :

  • پروفیل باز :

پروفیل های باز مانند تسمه، تیرآهن، میلگرد، نبشی، ناودانی، هاش، چهارپهلو و ... پروفیل باز با مقطع z برای پوشش سقف های سالنی بزرگ مانندسالن ورزشی، لوله، پارکینگ و انبار مورد استفاده قرار می گیرد.
  • پروفیل بسته :

مانند لوله، قوطی، پروفیل درب و پنجره، پروفیل پی وی سی، پروفیل های کرکره برقی و ....

موارد مصرف پروفیل :

در صنعت، ساختمان، راه سازی، خودرو سازی و ... پروفیل ها استفاده می شوند و به نوعی در همه جا حضور دارند. بخش بسیار زیادی از پروفیل ها در ساختن درو پنجره های آهنی استفاده می شوند. نرده های فلزی برای درو پنجره خانه ها،کنار راه پله ها، نرده کشی اطراف دیوارهای زمینهای محصورشده و کارخانه ها و همین طور نرده پیاده روها و خیابان ها از پروفیل های مربع و مستطیل با مقاطع کوچک ساخته می شوند. پروفیل های مربع و مستطیل با مقاطع بزرگتر که با عنوان ستونی شناخته می شوند در صنعت و ساختمان سازی دارای کاربردهای زیادی می باشد، پروفیل هایی که در مقطع مربع تولید می شوند و ضخامتی بین 1.5 تا 8 میلیمتر دارند می توانند در تولید ستون و اسکلت فلزی ساختمانها استفاده شوند. علاوه بر آن اگر این پروفیل ها با مشخصات فیزیکی مطمـعن تولید شوند می توانند در ساخت شاسی تریلرها و نفت کش ها به کار برده شوند. پروفیل های قوطی مربع و مستطیل در صنایع خودروسازی نیز کاربرد دارند. برای ساخت پایه میز و صندلی نیز پروفیل های قوطی مربع بکار برده می شوند. با استفاده از روش نورد سرد نیز پروفیل های نبشی و ناودانی ساخته می شود. پروفیل های نبشی در ساخت چهارچوب درهای بزرگ آهنی و انواع قالب های فلزی استفاده می شود که در ماشین آلات کاربرد دارد. کرکره مغازه ها و موارد مشابه آن را از ناودانی های کوچک تولید می کنند.

نحوه تولید پروفیل :

تولید پروفیل و قوطی های ساختمانی می تواند به روش مستقیم و یا غیر مستقیم انجام گردد. در روش تولید مستقیم نوار در اثر عبور از بین قالبهای بالا و پایین و در کنار هرزگردها که طراح با انجام محاسبات از نظر میزان نیرو و زوایای شکل مورد نظر که با توزیع در هر دروازه طراحی نموده به تدریج شکل گرفته و پس از جوش خوردندو لبه ورق توسط جوش های فرکانسی نهایتأ در قسمت سایزینگ شکل کامل می گردد. پروفیل تولید شده در اثر اعمال نیرو از طرف قالبها و حرارت جوش، کاملأ مستقیم نبوده و توسط پیچش گیر با اعمال با اعمال نیروی مجدد، خمش، پیچش و کمانش آن اصلاح می گردد. پروفیل در حال تولید توسط اره اتوماتیک در فواصل 6 متری بریده و به تعداد معینی بسته بندی و پس از نصب کارت مشخصات و تأیید کنترل کیفی به انبار محصولات تحویل می گردد. در روش تولید غیر مستقیم پروفیل ابتدا در دستگاه اصلی نورد با همان مراحل فوق و یکی از 3 روش خم کردن، به لوله تبدیل و پس از جوش دولبه به اشکال مختلف تبدیل می گردد، و یا اینکه در قسمت سایزینگ و پیچش گیر لوله کامل تر و محصول نهایی لوله خواهد بود و پس از برش بسته بندی می گردد.

مزایا و معایب دو روش :

  • روش مستقیم :

پروفیل تولید شده به روش مستقیم دارای زاویه های تیز، ابعاد دقیق و خط جوش ثابت در دیواره بالایی و انحنای سطحی کم بوده و نسبت به روش دیگر از کیفیت بالاتری برخوردار خواهد بود. در این روش به دلیل تمییز بودن گوشه و اختلاف قطر نقاط مختلف قالبها و سرعت خطی متفاوت، استهلاک قالبها بیشتر می باشد.همچنین از نظر ماشین کاری و عملیات حرارتی نیز دقت بیشتری لازم است. از طرفی فضای هوایی بیشتر بین ایندکتور و پروفیل و فریت سرعت تولید را کاهش داده و نسبت به روش غیرمستقیم دارای سرعت کمتر و راندمان پایین تری خواهد بود.
  • روش غیرستقیم :

در این روش قسمت اولیه ماشین به یکی از 3 طریق : شکل دهی لبه ای، شکل دهی مرکزی و یا شکل دهی از طریق شعاع واقعی نوار به لوله تبدیل و در قسمت سایزینگ به شکل مورد نظر تبدیل می گردد، که این روش on line نامیده می شود و یا پس از اینکه در این دور قسمت نیز لوله کامل و بریده شد، در دستگاههای دیگر عمل تغییر شکل انجام میگردد. در این روش چون می توان با ساخت یک لوله در قسمت فرمینگ و تعویض حداقل چند قالب در قسمت سایزینگ و یا بردن به دستگاههای بدون جوش دیگر چند نوع پروفیل تهیه نمود. داشتن تنوع با حداقل ماشین لوله سازی، امکان پذیر است. چنان چه تولید لوله صرفأ برای تهیه لوله گاز و یا آب باشد، قطر لوله را در قسمت جوش حدود نیم میلیمتر بیشتر از قطر نهایی شناخته و این میزان اضافه قطر لوله را با افزایش سرعت خطی به وجود آمده در اثر افزایش قطر قالبها در هر دروازه (5-2) میلیمتر در سایزینگ تقلیل داده و عملأ لوله را کشیده و گرد می نمایند. لوله تولید شده را میتوان قبل از برش توسط تست غیر مخرب ادی کارنت (حوزه مغناطیسی) آزمایش و یا پس از برش به صورت of line آزمایش را انجام داد و آنگاه پس از پلیسه گیری عمل تست هیدرو استاتیک را تا فشار حدود 70 بار برای مدت 5 ثانیه انجام داده و پس از تأیید و چاپ مشخصات لازم بر روی لوله هابه صورت شش گوش بسته بندی و به بازار عرضه نمود.

مقایسه دو روش مستقیم و غیرمستقیم :

چون فاصله هوایی بین ایندکتور و لوله به حداقل ممکن و قطر انتخابی فریت می تواند به بالاترین اندازه ممکن برسد از حداکثر توان دستگاه جوش می توان استفاده کرد و سرعت تولید نسبت به روش مستقیم بیشتر خواهد بود. قالبهای منحنی شکل و ساخت با دستگاه راحت تر و در عملیات حرارتی احتمال شکستن به دلیل عدم وجود گوشه های تیز بسیار کمتر می باشد، ولی از نظر کیفیت، گوشه ها گرد تر و اندازه اضلاع و خط جوش و انحنای سطحی با دقت پایین تر نسبت به روش مستقیم خواهد بود.

انواع روش های تولید پروفیل ساختمانی :

  • پروفیل نورد گرم :

از نورد گرم شمش فولادی ساخته می شود که از آن، لوله، قوطی(شکل معمولی) (شکل بال پهن) ناودانی، سپری، تسمه، ورق، میلگرد، تولید می شود.
  • پروفیل نورد سرد :

از شکل دادن ورق های فولادی از طریق خم کردن و پرس ایجاد می شود. از پروفیل های نورد سرد فقط در کارهای سبک ساختمانی استفاده می شود. مانند : ناودانی، تیرهای تکیه گاهی سقف کاذب و چهارچوب درهای ساختمان