پروفیل
در گذشته برای ساخت درب و پنجره از چوب و مواد طبیعی استفاده میشد؛ ولی با گذر زمان و پیشرفتهای صورت گرفته در این حوزه، فلزات جای خود را با چوب و دیگر متریال عوض کرده تا برای تهیه چوب دیگر نیاز به از بین بردن منابع طبیعی نباشد.
با گذر زمان و اهمیت یافتن هزینه نهایی و ماندگاری استفاده از یک فلز، مهندسین در پی تولید فلزاتی به شکل معکب-مستطیل توخالی برآمدند تا با کاهش مواد اولیه، تاثیر بهسزایی در پایین آوردن قیمت داشته باشند و همچنین به شکلی موثر موجب افزایش دوام و ماندگاری کار گردند؛ این امر سبب شد تا تولید محصولاتی به نام پروفیل آغاز و در ابعاد و متریال گوناگون در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرد.
امروزه علاوهبر به کارگیری پروفیلها در ساخت درب و پنجره و نصب ساندویچ پانل، گستردگی استفاده از آنها در صنایع نظامی تا صنایع خودروسازی نیز رسیده است. در مقاله پیش رو قصد داریم با پروفیلها و کاربرد انواع آن در صنایع مختلف و همچنین سیر فرایند تولیدشان آشنا شویم.
پروفیل چیست؟
پروفیل در جهان صنعت و ساختمان اصطلاحی است که جهت توصیف اشکال مقطعی مختلف در ساختارهای گوناگون به کار میرود. به طور کلی، پروفیلها نوارهایی از مواد مختلف مانند فلز، پلاستیک، چوب یا مواد کامپوزیتی هستند که در سایزها، ضخامتها و اشکال متفاوت مانند مربع، مستطیل، U شکل، T شکل، I شکل و غیره تولید میشوند. همچنین فرایند تولید پروفیلها با یکدیگر متفاوت بوده و از تنوع بالایی برخوردار هستند که معمولا مطابق با نیاز پروژه و پس از بررسی متخصصان این حوزه انتخاب خواهند شد.
فرایند تولید پروفیل
فرایند تولید پروفیلها بسته به نوع ماده اولیه و کاربرد نهایی آنها متفاوت میباشد. در ادامه به فرایند تولید سه نوع پروفیل رایج یعنی فولادی (از جمله گالوانیزه)، آلومینیومی و کامپوزیتی اشاره شده است:
پروفیلهای فولادی و گالوانیزه
- آمادهسازی مواد اولیه: شمش فولادی ابتدا گرم شده و به قطعات بزرگتر تقسیم میشود.
- نورد گرم: قطعات فولادی در حرارت بسیار زیاد تحت فرایند نورد قرار میگیرند تا به صورت مقاطع با اشکال مختلف درآیند.
- رنگآمیزی و پوششدهی: پروفیلها پس از نورد و شکلگیری، در حمامهای روی مذاب فرو برده میشوند تا یک لایه محافظ از روی در سطح آنها ایجاد گردد.
- نورد سرد: پروفیلها ممکن است پس از گالوانیزه کردن به فرایند نورد سرد برای دقت بیشتر قطعات نهایی و دستیابی به خواص مکانیکی بهتر، انتقال داده شوند.
- برش و فرمدهی: در مرحله نهایی، پروفیلها بر اساس طولهای مورد نظر برش داده میشوند یا توسط دستگاههای فرمدهی به شکلهای نهایی مورد نیاز تبدیل میشوند.
پروفیلهای آلومینیومی
- آمادهسازی مواد اولیه: شمشهای آلومینیوم در دمای بالا ذوب میشوند.
- مقاطع اکستروژن: آلومینیوم مذاب تحت فشار زیاد با مقطع مورد نیاز عبور داده میشود تا مقطع پروفیل شکل بگیرد؛ این فرایند اکستروژن نامیده میشود.
- خنکسازی و سختکاری: پروفیلهای اکسترود شده فوراً خنک شده و سپس ممکن است تحت فرایندهای پسانداز (از جمله عملیات آنیل) قرار گیرند که به آنها سختی و استحکام بیشتری میبخشد.
- برش و پایاندهی سطح: پس از سختکاری، پروفیلها به اندازههای مورد نیاز برش داده و سطوح آنها اغلب با فرایندهایی مانند آنودایزینگ یا رنگآمیزی پایاندهی میشود.
پروفیلهای کامپوزیتی
- آمادهسازی الیاف و ماتریس: الیاف تقویتکننده مانند الیاف شیشه یا کربن آماده و با ماتریس رزین ترکیب میشوند.
- پالترودینگ: ماده کامپوزیتی تقویتشده با الیاف معمولاً توسط فرایندی به نام پالتروژن به شکل مقاطع مورد نیاز درمیآید که در آن مواد را از یک مقطع مخصوص عبور داده تا شکل قطعه نهایی پدید آید.
- سختشدن و برش: پروفیلهای کامپوزیتی سپس تحت شرایط خاصی همچون حرارت یا فشار برای سختشدن قرار میگیرند و پس از سختشدن به طولهای مورد نظر برش داده میشوند.
فرایندهای گفته شده ممکن است بسته به تخصصی بودن، نیازهای کیفیتی و نوآوریهای مربوط به تولید، دارای مراحل بیشتر یا متفاوتی باشند. همچنین، پروفیلها معمولاً میتوانند به دلخواه مشتری و برای کاربردهای خاصی که دارند، سفارشی شوند.
انواع پروفیل
پروفیلها با توجه به شکل، مقطع، مواد سازنده و کاربردهایشان در انواع مختلفی تولید میشوند. در زیر به نمونههایی از مدلهای متداول پروفیل اشاره شده است:
پروفیلهای ساختمانی
- پروفیلهای فولادی یا آلومینیومی مانند L-beam یا H-beam که عمدتا در سازههای مهندسی مورد استفاده قرار میگیرند.
- پروفیل U که به عنوان راهنما یا قاب برای موارد مختلف استفاده میشود.
- پروفیل T که اغلب برای تقویت اتصالات کاربرد دارد.
- پروفیل L یا زاویهای که برای اتصال و تقویت گوشهها به کار میرود.
- پروفیلهای قاب پنجره و درب که برای نصب و تکمیل چهارچوب آنها استفاده میگردند.
پروفیلهای صنعتی
- پروفیلهای خودرویی که به منظور استفاده در بدنه و چارچوب وسایل نقلیه تولید میشوند.
- پروفیلهای راهآهن که برای ساختن جزئیات خاص در سازههای راهآهن مورد استفاده قرار میگیرند.
- پروفیلهای داربست که در ایجاد استحکام و ایمنی در بناهای موقتی استفاده میشوند.
پروفیلهای تزئینی
- پروفیلهای مولدینگ یا لبههای تزئینی که برای اضافه کردن جزئیات زیباییشناسانه یا پوشاندن لبههای برنده شناخته میشوند.
- کرنیش و پانلهای سقفی که برای خلق المانهای تزئینی در فضاهای داخلی به کار میروند.
پروفیلهای T-slot یا V-slot
- پروفیلهای معمول در ساخت و ساز دستگاههای اتوماسیون و رباتیک که شیارهایی به شکل T یا V دارند جهت اتصال قطعات متحرک و سازگار.
پروفیلهای تاسیساتی
- پروفیلهای راهنمای کابل که برای مدیریت و حفاظت از کابلها در زیر زمین یا درون سازههای ساختمانی استفاده میشوند.
- پروفیلهای قاب نگهدارنده برای حفاظت و حمایت از لولهها و تجهیزات تاسیساتی.
پروفیلهای مخصوص
- پروفیلهایی با طراحیهای خاص، مانند آنهایی که برای کاربردهای خاص مثل حمایت از رباتها یا قطعات ماهواره ساخته میشوند.
پروفیلها همچنین میتوانند بر اساس مواد سازنده مانند پروفیلهای فولادی، آلومینیومی، پلاستیکی و چوبی نیز طبقهبندی شوند. انتخاب پروفیل مناسب بر اساس وزن، استحکام، خصوصیات شیمیایی، هزینه و کاربرد پروژه مورد نظر صورت میگیرد. لازم به ذکر است، پروفیلهای ساختمانی از اهمیت بالایی برخوردار هستند که در ادامه به بررسی آنها خواهیم پرداخت.
معرفی پروفیلهای حوزه ساختمان
با گسترش صنعت ساختمانسازی و پیدایش سازههای گوناگون، به تنوع پروفیلها نیز افزوده شد تا جایی که امروزه گستردگی زیادی در این حوزه پیدا کردهاند. پروفیلهای کامپوزیتی، آلومینیومی و گالوانیزه هر یک ویژگیها و کاربردهای خاص خود را دارند و به عنوان مهمترین پروفیلها در ساخت و ساز به شمار میروند. در ادامه به معرفی هر کدام از این پروفیلها خواهیم پرداخت:
پروفیلهای کامپوزیتی
کامپوزیت نوعی پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه است که تعداد الیاف و نوع آنها منجر به افزایش کیفیت نهایی پروفیل خواهد شد. پروفیل کامپوزیتی سهم زیادی از بازار پروفیلها در دنیا را به خود اختصاص داده؛ ولی در ایران به علت کمبود مواد اولیه و محدود بودن تعداد تولیدکنندگان، این دسته از پروفیلها محدود هستند. برخی از اطلاعات اساسی درباره پروفیل کامپوزیتی عبارت است از:
- پروفیلهای کامپوزیتی از مواد متفاوتی تشکیل شدهاند که به طور معمول شامل الیاف تقویتکننده مانند الیاف شیشه یا کربن و ماتریس پلیمری مانند رزین اپوکسی میباشند.
- این پروفیلها بسیار سبکوزن بوده و در عین حال استحکام بالایی دارند و برای کاربردهایی که نیاز به تحمل وزن کم و مقاومت بالا دارند، مناسباند.
- همچنین مقاومت در برابر خوردگی و عمر طولانی، آنها را برای استفاده در شرایط سخت محیطی ایدهآل میسازد.
پروفیلهای آلومینیومی
پروفیل آلومینیومی که با نام اکستروژنهای توخالی آلومینیوم نیز شناخته میشوند، در اشکال گوناگونی همچون مربع، مستطیل، دایره و… وجود داشته که به دلیل سبک وزن بودن و مقاومت بالا در مقابل خوردگی، در صنایع مختلف همچون ساختمان مورد استفاده قرار میگیرند. این پروفیلها خود به انواع مختلفی تقسیم میشوند که یکی از رایجترین آنها پروفیل قوطی است. در زیر به اطلاعات کلی درباره پروفیل آلومینیوم پرداخته شده:
- پروفیل آلومینیومی از ورق آلومینیوم ساخته شده که به دلیل وزن سبک، مقاومت بالا در برابر خوردگی و قابلیت بازیافت بالا بسیار محبوب است.
- این پروفیلها قابلیت انعطاف بالایی داشته و به راحتی قابل فرمدهی و ماشینکاری هستند که آنها را برای استفادههای متنوع صنعتی، از قابهای ساختمانی گرفته تا ساختارهای پیچیدهتر، مناسب میسازد.
- پروفیلهای آلومینیومی را میتوان با انواع پوششها مانند آنودایز یا رنگآمیزی برای محافظت بیشتر و زیباییشناسی مورد استفاده قرار داد.
پروفیلهای گالوانیزه
پروفیل گالوانیزه در صنایع مختلفی کاربرد دارد و یکی از پرکاربردترین نوع پروفیل در حوزه ساختمان سازی میباشد. این دسته از پروفیلها به منظور تقویت قابهای درب و پنجره و به طورکلی مقاوم سازی آنها مورد استفاده قرار میگیرد تا از تغییر فرم قابها جلوگیری گردد. در ادامه بخشی از اطلاعات مربوط به این پروفیل ذکر شده:
- پروفیل گالوانیزه معمولاً از فولاد ساخته شده که با یک لایه محافظ از روی (زینک) پوشانده میشود تا مقاومت آن در برابر خوردگی افزایش یابد.
- فرآیند گالوانیزاسیون معمولا به دو شکل گرم (گالوانیزه گرم) که در آن فولاد را داخل مذاب روی فرو میبرند و فرایند سرد (گالوانیزه سرد) به وسیله الکترولیز، صورت میپذیرد.
- این پروفیلها به ویژه برای سازههایی که در معرض رطوبت یا مواد خورنده قرار دارند مانند ساختمانهای کشاورزی، انبارها و سازههای فلزی خارجی، مناسب هستند.
بسته به کاربردی که پروفیل باید داشته باشد، ممکن است از پروفیلهای مختلف با مقاطع و مشخصات خاص استفاده شود. انتخاب پروفیل مناسب بر اساس نیازهای استحکام، دوام، هزینه و سایر فاکتورهای مهم در پروژههای مختلف خواهد بود.
کاربرد پروفیل
پروفیلها به دلیل اشکال و جنسهای متنوعی که دارند، کاربردهای گستردهای در صنایع مختلف ارائه میدهند. در ادامه به تعدادی از کاربردهای رایج پروفیلها اشاره میکنیم:
ساختمانسازی و معماری
- استفاده به عنوان قاب پنجره و درب، سازههای حمال سقف، دیوار پوشها، ریلها و نردهها.
- ساخت سیستمهای نمایشگاهی و دکوراسیون داخلی مانند کابینت، اتصالات و قفسهها.
- تقویت سقفها، دیوارهای برشی و ستونها در ساختارهای باربر.
صنعتی و تولیدی
- استفاده در ساخت قطعات ماشینآلات و تجهیزات خط مونتاژ.
- ساخت چارچوب و اسکلت برای ماشینهای صنعتی و رباتها.
- ساخت قطعات و بدنه وسایل نقلیه مانند خودروها، قطارها و هواپیماها.
کشاورزی و دامپروری
- ساخت سازهها و سولههای کشاورزی، گلخانهها و سازههای دامداری.
تاسیسات و لولهکشی
- ساخت قفسههای نگهدارنده لوله و کانالهای هوا.
- ساخت چارچوبهای پشتیبان برای سیستمهای تهویه مطبوع و گرمایش.
انرژی
- استفاده در ساخت پنلهای خورشیدی و توربینهای بادی.
- ساخت چارچوبهای پشتیبان برای تجهیزات و سازههای انرژی.
نمایشگاهی و تبلیغاتی
- ساخت سازههای نمایشگاهی، پاپآپها و استندهای تبلیغاتی.
تجهیزات ورزشی
- ساخت انواع وسایل ورزشی، چارچوب دوچرخهها، تجهیزات بدنسازی و ساختارهای بازی کودکان.
دکوراسیون و طراحی داخلی
- استفاده در ساخت انواع مبلمان، قفسهها و واحدهای دیواری تزئینی.
پروفیلها همچنین میتوانند بر اساس نیازهای ویژهای که در پروژههای خاص وجود دارد، سفارشی ساخته شوند. علاوهبر جنبههای عملکردی، استفاده از پروفیلها میتواند به ظاهر و زیبایی شناسی سازه نیز کمک نماید.
کلام آخر
امروزه در سازههای متعددی میتوان از انواع پروفیل استفاده نمود تا علاوهبر بالا رفتن ایمنی و مقاومت بنا، وزن کلی ساختمان نیز کاهش یابد. هر مدل پروفیل برای بخش ویژهای از ساختمان کاربرد دارد که تشخیص این مهم با اندازهگیری فشار وارده بر هر قسمت سازه، بر عهده مهندسان عمران میباشد.