پروفیل‌ها اجزای ساختاری حیاتی و پرکاربردی در صنعت از ساخت و ساز، پل‌سازی و هوا و فضا تا خودروسازی و تولید انواع ماشین‌آلات صنعتی هستند. استحکام، ثبات و ماندگاری، سه ویژگی است که با استفاده از این مقاطع، فارغ از کاربرد، می‌توان به آن‌ها دست یافت. این مقاطع به ایمن‌تر شدن و بهبود عملکرد خودرو کمک می‌کنند و حتی دلیل اصلی ساختار مستحکم و یکپارچه‌ی هواپیما هستند. جایگاه پروفیل آهن در آینده باتوجه به تکنولوژی‌های تولید و مواد اولیه مقاوم‌تر مصرفی، قطعا بسیار بهتر خواهد بود. در ادامه بیشتر در مورد این مقاطع بی‌نظیر، خواص و ویژگی‌هایشان و از همه مهم‌تر کاربرد آن‌ها توضیح خواهیم داد.
فهرست مطالب
پروفیل آهن چیست؟
پروفیل آهن به مقاطع طویلی گفته می‌شود که با شکل و ویژگی خاصشان برای صنایع مختلف با کاربردهای متفاوت تولید شده‌اند. تولید آن‌ها شامل انواع فرآیندهای شکل‌دهی و قالب‌گیری است که نتیجه آن مقاطعی متنوع چون صنعتی و ساختمانی خواهد بود. استحکام، دوام و فرآیندپذیری فوق‌العاده پروفیل، کاربرد آن را به میزان چشم‌گیری افزایش داده است. از پروفیل آهن بیشتر به عنوان سازه پشتیبان، برای توزیع نیروی وزن وارده و تضمینی برای حفظ یکپارچگی سازه، ماشین‌آلات و … استفاده می‌شود.
پروفیل آهن چگونه تولید می‌شود؟
فرآیند تولید پروفیل آهن بسته به نوع آن امکان دارد تا حدی تغییر کند. از انواع تکنولوژی‌ها چون برش لیزر و نورد سرد در فرآیند تولید آن‌ها بهره می‌برند. به طور کلی اما فرآیند تولید از انتخاب مواد اولیه مرغوب و باکیفیت آغاز می‌شود، در مرحله بعد برای بهبود خاصیت شکل‌پذیری، فولاد حرارت می‌بیند و به کمک قالب و غلتک شکل می‌گیرد. نهایتا پس از هم دما شدن پروفیل با محیط، آن‌ها را به طول مورد نظر برش می‌دهند. به شکل استاندارد اغلب پروفیل‌ها 6 متری و یا 12 متری هستند. برای بهبود کیفیت سطح و ضدزنگ کردن پروفیل، گاهاً از انواع آبکاری و پوشش‌های ثانویه نیز استفاده می‌کنند. کنترل کیفیت محصول در هر مرحله از تولید و به صورت مجزا باعث می‌شود محصول نهایی مطابق استانداردهای تعیین شده باشد. در مرحله پایانی، پیش از بسته‌بندی درصورت نیاز بر روی سطح پرداختکاری انجام می‌شود.
کاربرد انواع مختلف پروفیل
ویژگی‌های بی‌نظیر پروفیل‌ها باعث شده که این مقاطع در اغلب صنایع محصولاتی کاربردی و پراستفاده باشند. به این نکته اما توجه داشته باشید که اولا این مقاطع انواع مختلفی دارند و دوم هر نوع آن‌ها برای هدفی خاص مناسب‌تر است. در ادامه به بررسی کاربرد انواع مختلف آن‌ها با ذکر جزئیات می‌پردازیم. پروفیل آهن را براساس چند معیار و فاکتور مختلف می‌توان تقسیم کرد.
1. براساس کاربرد
پروفیل‌های ساختمانی و صنعتی دو گروه بزرگ از مقاطع فولادی هستند که براساس کاربردشان از هم تفکیک شده‌اند.
پروفیل ساختمانی
باتوجه به نامشان بدیهی است که بیشتر برای پروژه‌های ساختمانی کاربرد دارند. خود شامل چندین دسته و گروه هستند. اول مقاطع توخالی که اتفاقاً کاربردی‌ترین شکل پروفیل‌های ساختمانی هم به حساب می‌آیند. برای ساخت ستون، چهارچوب و حتی بدنه اصلی سازه از آن‌ها استفاده می‌شود. دومین گروه پروفیل Z است. بیشتر به صورت افقی و در امتداد شیب سقف برای ایجاد استحکام بیشتر دربرابر بار خارجی مثل باد یا برف از آن‌ها استفاده می‌شود. گروه سوم نبشی است. از نبشی به عنوان سازه پشتیبان در راه پله و چهارچوب استفاده می‌کنند.
پنجمین گروه کانال‌ها هستند. برای ساخت سقف کاذب و کانال عبور کابل و سیم‌های برق کاربرد دارند. گروه ششم تیرها هستند. تیرهای فولادی انواع مختلفی دارند که به دلیل استحکام و مقاومت زیادش از آن‌ها اغلب به عنوان اسکلت سازه استفاده می‌شود. هفتمین و آخرین گروه میلگردها هستند. برای مسلح کردن بتن، در فونداسیون، داخل ستون‌ها اصلی ساختمان برای ایجاد مقاومت لرزه‌ای از میلگرد استفاده می‌کنند.
پروفیل صنعتی
هر مقطعی که در صنعت مورد استفاده قرار بگیرد را پروفیل صنعتی می‌گویند به همین خاطر، هم تنوع خود این مقاطع بسیار زیاد است و هم موارد مصرف آن‌ها بسیار بیشتر است. از این مقاطع برای ساخت نوار نقاله استفاده می‌شود، از فریم و ریل تا عناصر ساختاری آن که بیشتر در کارخانه‌ها و معادن استفاده می‌شود. دومین کاربرد پروفیل‌های صنعتی در زمینه تولید تجهیزات حمل و نقل چون جرثقیل، لیفتراک و بالابر است چرا که به خوبی می‌توانند استحکام مورد نیاز این تجهیزات را تامین کنند. حتی برای فنس‌کشی اطراف مراکز صنعتی هم از این مقاطع مقاوم و ایمن استفاده می‌کنند. دودکش‌ها در کارخانه و مراکز صنعتی نیز اغلب با پروفیل‌های صنعتی ساخته می‌شود. علاوه بر این در صنایع تولیدی و تجاری هم، از آن‌ها برای ساخت انواع و اقسام محصولات مصرفی استفاده می‌کنند.
2. براساس شکل ظاهری
پروفیل آهن را براساس شکل سطح مقطعش می‌توان به دو گروه باز و بسته تقسیم کرد.
پروفیل باز
سطح مقطع این پروفیل‌ها شکلی متفاوت و البته باز مثل پروفیل نبشی و آبرو دارد. از این مقاطع به عنوان فریم دیوار، سقف و کف استفاده می‌شود. همچنین به عنوان پایه قفسه‌های بزرگ در انبارها و هایپرمارکت‌ها کاربرد دارند. در زمینه کشاورزی برای ساخت بدنه انبار و طویله از این مقاطع استفاده می‌کنند و به طور کلی پروفیل‌های باز عموما کاربرد صنعتی مخصوصا در زمینه ساختمان‌سازی دارند.
پروفیل بسته
همان‌طور که از نام آن‌ها نیز پیدا است سطح مقطع این پروفیل‌ها شکل بسته‌ای چون مربع، مستطیل و مثلث دارد. از نمونه‌های سبک این مقاطع اغلب برای تولید محصولات مصرفی چون مبلمان یا محصولات تزئینی چون انواع میز و استند استفاده می‌کنند. وزن سبک و در عین حال مقاومت خوب آن‌ها باعث شده حتی برای ساخت دوچرخه، خودرو، تجهیزات توانبخشی و حتی تجهیزات ورزشی هم کاربرد داشته باشند. نمونه‌های سنگین اما بیشتر کاربرد صنعتی دارند، از ساخت ستون سازه‌های کوچک چون آلاچیق تا نمونه‌ها عظیم مثل آسمان خراش‌ها. از این پروفیل‌ها حتی برای ساخت ماشین‌آلات و تجهیزات عظیم صنعتی هم استفاده می‌کنند.
3. براساس نحوه تولید
پروفیل‌ها به طور کلی به دو شکل تولید می‌شوند. یا تحت نورد گرم که محصول آن پروفیل‌های عظیم صنعتی است یا نورد سرد که در واقع فرآیند تولید نمونه‌های ظریف‌تر و البته زیباتر است.
استحکام پروفیل‌های نورد گرم بسیار متفاوت و درواقع بیشتر از نورد سرد است. به همین دلیل برای پل‌سازی و ساخت خودروهای سنگین بسیار کاربرد دارد. دربرابر ضربه و شرایط نامساعد محیطی هم عملکرد مناسبی دارند و گزینه خوبی برای محصولات مصرفی در شرایط نامساعد چون ماشین‌آلات معدن هستند. رسانایی خوب پروفیل‌های نورد گرم آن‌ها را به مناسب استفاده در مبدل‌های حرارتی کرده است.
نورد سرد اثرات مثبتی بر ویژگی کلی پروفیل‌ها دارد. اول این که دقت ابعادی آن‌ها را بالا می‌برد. دقیقا به همین دلیل است که از پروفیل‌ها نورد سرد بیشتر برای قطعه‌سازی استفاده می‌شوند. این دقت ابعادی بالا هم در مورد ضخامت و هم ابعاد سطح مقطع صادق است. مرحله پایانی نورد سرد با نام آنیلینگ تاثیر بسیار خوبی بر میزان فرآیندپذیری مقاطع می‌گذارد. این ویژگی، پروفیل را مناسب تولید انواع محصولات تزئینی که نیاز به تغییر شکل زیاد دارند، می‌کند. در این مورد اما کیفیت سطحی خوب این مقاطع هم تاثیر زیادی دارد. سطح براق و با کیفیت پروفیل نورد سرد کاربرد آن را در زمینه تولید محصولات تزئینی چندین برابر می‌کند.
4. براساس جنس
پروفیل آهن یا به عبارت دقیق‌تر پروفیل فولاد از لحاظ جنس انواع مختلفی دارند. به تمام آن‌ها به صورت عام پروفیل فولادی گفته می‌شود اما هرکدام ویژگی‌های مطلوب و نامطلوب خاص خود را دارند که باتوجه به همین موضوع کاربردشان نیز تاحدی از هم متفاوت می‌شود.
فولاد کربنی با توجه به استحکام زیاد و قیمت مقرون به صرفه‌اش اغلب در زمینه ساختمان‌سازی کاربرد دارد. استیل یا فولاد ضدزنگ در صنعت به واسطه‌ی مقاومت زیادی که دربرابر زنگ‌زدگی دارد شناخته می‌شود. به همین دلیل از پروفیل استیل بیشتر در شرایط محیطی سخت و نامناسب که احتمال زنگ‌زدگی زیاد است استفاده می‌کنند. ساخت تجهیزات بیمارستانی، آشپزخانه و تجهیزات دریایی از جمله مهم‌ترین کاربردهای آن هستند. پروفیل گالوانیزه بیشتر برای مواقعی مناسب است که ضدزنگ و ارزان بودن پروفیل به یک اندازه اهمیت دارد. پروفیل گالوانیزه گرچه در مقایسه با استیل عمر مفید کوتاه‌تری دارد اما به طور کلی ویژگی‌ها و خواص آن مناسب و مطلوب است. اغلب از آن‌ها برای ساخت گلخانه استفاده می‌شود و محصول آن با نام لوله گالوانیزه گلخانه به فروش می‌رسد.
مشخصات فنی پروفیل
مشخصات فنی پروفیل بستگی به نوع، سایز و جنس آن دارد. به طور کلی اما چند معیار وجود دارد که براساس آن‌ها مشخصات فنی پروفیل‌ها تعیین و سنجیده می‌شود.
ابعاد: پروفیل از نظر طول، ابعاد سطح مقطع و ضخامت تنوع زیادی دارد. ابعاد این مقاطع عموما براساس میلی‌متر یا اینچ سنجیده می‌شود.
جنس: همان‌طور که پیش‌تر هم توضیح دادیم از نظر جنس فولاد انواع مختلفی چون کربنی، گالوانیزه، آلیاژی و استیل دارد. بسته به عناصر آلیاژی موجود در ترکیباتشان، هر کدام ویژگی‌های خاصی دارند.
شکل سطح مقطع: طبیعتا مهم‌ترین تفاوت میان پروفیل‌های فولادی شکل سطح مقطع آن‌هاست. در حقیقت براساس شکل سطح مقطع است که اغلب ویژگی مقاطع تعیین می‌شود.
وزن: وزن پروفیل فولادی با کیلوگرم یا پوند سنجیده می‌شود. وزن در واقع تعیین‌کننده جرم پروفیل و آگاهی از آن پیش نیاز حمل و جا‌به‌جایی است.
کیفیت سطحی: نشان‌دهنده کیفیت و ظاهر پروفیل است. علاوه بر ظاهر بر کیفیت آبکاری و فرآیندهای بعدی هم اثر زیادی دارد به همین دلیل یکی از مهم‌ترین خواص مقاطع فولادی به حساب می‌آید.
خواص مکانیکی: در حقیقت این فاکتور تعیین‌کننده‌ی میزان مقاومت، سختی، استحکام کششی، قابلیت ارتجاعی و شکل‌پذیری پروفیل است. در مورد این ویژگی‌ها اما استانداردهای مختلفی وجود دارد که مقاطع به طور کلی باید طبق همین استانداردها تولید بشوند.
مقاومت دربرابر زنگ‌زدگی: این ویژگی در مورد انواع پروفیل‌های فولاد متفاوت است. بعضی نمونه‌ها چون استیل خود ضدزنگ هستند و برخی دیگر به کمک فرآیندها و انواع پوشش‌های ثانویه ضدزنگ می‌شوند.
مزایا و معایب پروفیل
مزایا
نسبت استحکام به وزن خوبی دارند، به این معنا که حتی نمونه‌های ظریف آن چون پروفیل سبک هم به نسبت توان تحمل وزن زیادی دارد. تطبیق‌پذیرند و در انواع، شکل، ابعاد و فرم می‌توان آن‌ها را تولید کرد. دربرابر آتش مقاومت زیادی دارند. نه می‌سوزند و نه باعث گسترش آتش‌سوزی می‌شوند. پایدار هستند به این معنا که بعد از اتمام عمر مفیدشان می‌توان آن‌ها را بازیافت کرد. بدون این که حتی ذره‌ای ویژگی‌های آن دگرگون شود. به طور کلی پروفیل آهن مقرون به صرفه است زیرا فولاد به عنوان ماده اولیه تولید آن به نسبت قیمت کمی دارد.
معایب
به سرعت دچار اکسایش شده و با ایجاد زنگ آهن کم‌کم ساختار آن از بین رفته و خورده می‌شود و پروفیل استحکام اصلی خود را از دست می‌دهند. استفاده از استیل یا گالوانیزه کردن فولاد بهترین راه حل برای این مشکل جدی است. فولاد رسانا خوب الکتریسیته و گرما است. این ویژگی گاهی مشکل‌ساز می‌شود و برای حل آن باید از انواع عایق و پوشش‌های عایقی استفاده کرد.
عوامل موثر بر قیمت پروفیل
طبیعتا فاکتورهای اثرگذار بر قیمت پروفیل تنها دو مورد است. اول قیمت مواد اولیه و دوم فرآیند تولید. باتوجه به این که فرآیند تولید پروفیل پیچیدگی و هزینه‌ی زیادی ندارد قیمت نهایی آن بیشتر وابسته به قیمت مواد اولیه خواهد بود. علاوه بر این دو مورد اما مواردی وجود دارد که همه بازار را تحت تاثیر قرار می‌دهد و بازار فولاد هم مستثنا نخواهد بود. مواردی چون نسبت عرضه به تقاضا، قوانین تجارت، نرخ ارز و نوسانات آن، کیفیت و مشخصات فنی محصول و عواملی از این دست.
جمع‌بندی
همان‌طور که توضیح دادیم پروفیل‌ها یکی از بهترین و متداول‌ترین انواع مقاطع فولادی هستند که در اغلب صنایع کاربرد دارند. شاید بتوان گفت مزایا زیاد و معایب کم این مقاطع دلیل اصلی محبوبیت و گسترش کاربرد آن‌ها به ویژه در سال‌های اخیر بوده است. چرا که به کمک تکنولوژی‌ها نوین حتی بسیاری از ویژگی‌های نامطلوب این مقاطع کنترل و اصلاح هم شده است و همین باعث گسترش کاربرد انواع آن، حتی خاص‌ترین نمونه‌ها در سال‌های اخیر شده است.
پرسش و پاسخ
پرکاربردترین انواع پروفیل کدام است؟
میلگرد، تیرآهن و لوله سه نمونه از پرمصرف‌ترین انواع پروفیل‌های آهن هستند. میلگرد و تیرآهن که جز پروفیل‌های ساختمانی هستند و عمده کاربرد آن‌ها هم در همین زمینه است. لوله اما متفاوت از دو نمونه قبلی می‌توان گفت در تمامی صنایع از سبک و سنگین تا صنعتی و تولیدی کاربرد دارد.
باتوجه به ویژگی‌های فیزیکی پروفیل آهن به ویژه رسانایی زیاد آن، چطور می‌توان از آن‌ها در سازه‌های انرژی صفر استفاده کرد؟
به طور کل ویژگی‌های پروفیل آهن برای این منظور، به جز دو یا سه مورد، مناسب است. اول این که فولاد رسانا خوب حرارت است. پس برای استفاده از آن در سازه‌های انرژی صفر حتما باید از پوشش‌های عایق استفاده کرد تا به واسطه‌ی بدنه پروفیل و با انتقال سرما و گرما از آن، انرژی هدر نرود. دومین مورد مربوط به شکل‌پذیری این مقاطع است. گرچه پروفیل‌های فولادی به ویژه پروفیل سبک در مقایسه با سایر پروفیل‌های فلزی در این زمینه جز بهترین‌ها است اما برای ساخت انواع در و پنجره مشکل عدم انتباق صد در صدی اجزا پنجره بر روی هم است. به عبارت بهتر اجزا در و پنجره‌های فولادی 100% بر هم منطبق نیستند. درنتیجه از درز آن‌ها هوا به سادگی عبور خواهد کرد. البته با توجه به پیشرفت تکنولوژی شاید در آینده نزدیک به کمک پرینترهای سه بعدی این مشکل هم به طور کامل برطرف بشود.
پروفیل آهن, مقالات در گروه صبا | نویسنده : سروناز خسروی راد | بروزرسانی : 17 آبان 1402
