آشنایی با روش‌‌های تولید پروفیل

پروفیل‌ها، مقاطعی تو خالی و معمولا از جنس فولاد هستند که در ساختمان‌سازی و پروژه‌های عمرانی نقش اساسی ایفا می‌کنند. تولید پروفیل در اشکال و ابعاد متنوعی صورت می‌گیرد و بر این اساس دارای انواع مختلفی است، تیر آهن، میلگرد، نبشی، ناودانی و قوطی از انواع پروفیل به شمار می‌روند که در خط تولید پروفیل آهن ساخته شده و هر یک ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارا می‌باشند. برای ساخت پروفیل علاوه بر ورق فولادی از آلومینیوم، پی وی سی و ... استفاده می‌شود و تولید این محصول به طور کلی به دو روش مستقیم و غیر مستقیم صورت می‌پذیرد. در این مقاله، به بررسی جامع انواع روش‌های تولید پروفیل خواهیم پرداخت.

مواد اولیه در ساخت پروفیل

انتخاب مواد اولیه در ساخت پروفیل، امری حیاتی است چرا که اساسی‌ترین عامل تعیین‌کننده خواص و کاربردهای نهایی پروفیل‌ها، مواد اولیه آنها هستند. فولاد یکی از پرمصرف‌ترین مواد اولیه در تولید پروفیل است که به دلیل استحکام کششی بالا، مقاومت در برابر ضربه، و قابلیت جوشکاری،  در ساخت پروفیل‌های ساختمانی و صنعتی به طور ویژه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

یکی دیگر از مواد اولیه در ساخت پروفیل، آلومینیوم است که به دلیل  ویژگی‌های منحصر به ‌فردی همچون وزن سبک، مقاومت بالا در برابر خوردگی، قابلیت شکل‌پذیری عالی و رسانایی حرارتی مناسب، در ساخت پروفیل‌هایی که نیازمند کاهش وزن و افزایش مقاومت در برابر عوامل محیطی هستند، به کار می‌رود. برای تولید پروفیل علاوه بر فولاد و آلومینیوم، مواد دیگری مانند PVC و پلی‌اتیلن و کامپوزیت‌ها نیز استفاده می شوند. عواملی همچون هزینه، دسترسی‌پذیری، و ویژگی‌های مورد نیاز محصول نهایی، در انتخاب مواد اولیه نقش بسزایی دارند. کیفیت، دوام، و کارایی پروفیل‌ها نیز رابطه مستقیمی با جنس مواد اولیه دارد. 

روش‌های تولید پروفیل

همانطور که در ابتدای این مقاله خواندید، ساخت پروفیل به دو روش اصلی صورت می‌گیرد که عبارتند از :

• تولید پروفیل به روش مستقیم
• تولید پروفیل به روش غیر مستقیم

هر یک از این روش‌ها دارای ویژگی، مزایای و محدودیت‌های خاصی هستند.

تولید پروفیل به روش مستقیم

در فرایند تولید پروفیل به روش مستقیم، مواد اولیه را به طور پیوسته از درون یک قالب یا مجموعه ابزار عبور می دهند تا شکل نهایی پروفیل به دست آید. روش مستقیم را برای تولید انبوه پروفیل‌هایی با اشکال نسبتاً ساده تا متوسط ، به کار می برند.

ساخت پروفیل به روش مستقیم بر اساس جنس ماده اولیه، توسط روش‌های مختلفی انجام می‌شود که مهم ترین روش‌های مستقیم عبارتند از:

1. روش اکستروژن
2. روش نورد

روش اکستروژن

روش اکستروژن برای مواد اولیه نرم، مانند آلومینیوم و مواد پلاستیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش پس از  آماده سازی مواد اولیه، آنها را به داخل سیلندر اکستروژن بارگیری می کنند و با فشار زیاد توسط یک پیستون به سمت قالب هدایت می کنند. مواد از قالب عبور کرده و شکل پروفیل را به خود می‌گیرند. بلافاصله پس از خروج از قالب، پروفیل توسط هوا یا آب خنک سازی می‌شود. در نهایت، پروفیل ها را به طول‌های مورد نیاز برش می دهند و در صورت نیاز، عملیات تکمیلی مانند صاف‌کاری و کنترل کیفیت را روی آن انجام می دهند. محصول نهایی این روش پروفیل‌های آلومینیومی درب و پنجره، لوله‌های پلاستیکی، و پروفیل‌های پلیمری هستند.

روش نورد

یکی دیگر از روش‌های مستقیم ساخت پروفیل، روش نورد است که برای فلزات سختی همچون فولاد از آن استفاده می‌شود. این روش شامل مراحل زیر است:

1. برشکاری: در این مرحله در صورتی که ماده اولیه به شکل ورق باشد ابتدا کویل ورق را باز نموده و به وسیله دستگاه‌هایی مانند گیوتین آن را به نوارهایی با ابعاد مشخص برش می‌زنند.
2. رول فرمینگ: در این مرحله نوارهای برش خورده شده را از بین چند غلتک عبور می دهند تا سطح آن صاف و هموار گردد. سپس نوارهای هموار شده را از بین چند غلتک با ابعاد مختلف عبور می دهند تا نوار شکل مورد نظر را پیدا کرده و لبه های آن به یکدیگر نزدیک شود.
3. جوشکاری: بعد از برشکاری و فرمینگ نوارها، نوبت به جوشکاری می رسد و  لبه ها از طریق جوشکاری به یکدیگر متصل می‌شوند. روش‌های اصلی جوشکاری در این زمینه جوشکاری ERW برای تولید لوله و پروفیل قوطی و جوشکاری SAW برای پروفیل‌هایی با ضخامت بالا و استحکام  زیاد، می‌باشند.

مزیت اصلی تولید پروفیل به روش مستقیم حذف مراحل میانی و در نتیجه کاهش هزینه تولید است. همچنین این  روش نسبت به ساخت پروفیل به روش غیر مستقیم سرعت بالاتری دارد. یکی دیگر از مزایای این روش تولید کمتر ضایعات پروفیل است که از این لحاظ به حفظ محیط زیست کمک می‌کند.

از جمله محدودیت های روش مستقیم، نیاز به قالب خاص برای هر نوع پروفیل است. محدودیت در تولید پروفیل‌های پیچیده و دقیق نیز یکی دیگر از معایب این روش است.

تولید پروفیل به روش غیر مستقیم

در روش‌ غیرمستقیم تولید پروفیل، ابتدا قطعه را به شکل اولیه ای که نزدیک به پروفیل است، می سازند. سپس این قطعه را با عملیات تکمیلی به شکل نهایی می‌رسانند. روش غیر مستقیم برای ساخت پروفیل‌های پیچیده و با دقت ابعادی بالا به کار می رود.

در این روش ابتدا نوار به یکی از روش‌های شکل دهی لبه ای، شکل دهی مرکزی و یا شکل دهی شعاعی به شکل  قوطی در می‌آید. سپس قطعه اولیه را تحت عملیات ماشینکاری قرار می‌دهند تا به دقت ابعادی مورد نظر و شکل دقیق برسد. در مرحله بعدی عملیات حرارتی و پرداخت کاری را انجام می دهند تا خواص مکانیکی بهبود یابد. در مرحله آخر، پروفیل نهایی تحت کنترل کیفیت دقیق قرار می‌گیرد تا از مطابقت آن با استانداردهای مورد نظر اطمینان حاصل شود.

روش‌های غیرمستقیم به دلیل نیاز به مراحل بیشتر، معمولاً زمان‌بر و پرهزینه‌تر از روش‌های مستقیم هستند. با این حال روش های غیر مستقیم امکان تولید پروفیل‌های بسیار پیچیده و با دقت بالا ، که با روش‌های مستقیم قابل دستیابی نیستند را فراهم می‌آورند. انتخاب بین روش مستقیم یا غیرمستقیم به عوامل مختلفی مانند نوع پروفیل، جنس مواد، دقت ابعادی مورد نظر، حجم تولید و هزینه‌ها بستگی دارد.

نحوه برش قوطی پروفیل

برش قوطی پروفیل یکی از مراحل مهم در فرآیند تولید پروفیل است که به منظور تناسب با ابعاد پروژه و اتصال و مونتاژ صورت می‌گیرد. این فرآیند می‌تواند به روش‌های مختلفی انجام شود که در زیر به برخی از آن‌ها اشاره می‌شود:

1. برش با اره: برای برش پروفیل با دقت و سرعت بالا از اره دیسکی و اره نواری استفاده می‌شود. تیغه‌های اره دیسکی را معمولاً از جنس فولاد تندبر (HSS) یا کاربید می سازند. این تیغه‌ها می‌توانند به راحتی قوطی‌های پروفیل را برش دهند. اره نواری نیز برای برش قوطی‌های پروفیل در ابعاد بزرگ‌تر و با ضخامت‌های مختلف مناسب است.
2. برش لیزری: این روش به دلیل دقت بسیار بالا و کیفیت برش عالی، در صنعت بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. اشکال پیچیده را با استفاده از این روش و با حداقل ضایعات، برش می دهند.
3. برش پلاسما: این روش برای برش قوطی‌های پروفیل با ضخامت‌های بالا و از جنس فلزات مختلف استفاده می‌شود. برش پلاسما به دلیل سرعت بالا و قابلیت برش در زوایای مختلف، در صنایع سنگین و ساخت و ساز کاربرد دارد.
4. برش با واترجت: این روش از جت آب با فشار بالا برای برش قوطی‌های پروفیل استفاده می‌کند. برش واترجت به دلیل عدم تولید حرارت زیاد، برای مواد حساس به حرارت مناسب است.
5. برش دستی: در برخی موارد، برش قوطی پروفیل به صورت دستی و با استفاده از ابزارهای ساده مانند اره دستی یا قیچی‌های مخصوص انجام می‌شود. این روش معمولاً برای برش‌های کوچک و در کارگاه‌های کوچک استفاده می‌شود.

تولید کنندگان پروفیل در ایران

در این مقاله روش‌های تولید پروفیل را مورد مطالعه و بررسی قرار دادیم. همانطور که در مطالب بالا خواندید روش‌های ساخت پروفیل در دو دسته کلی مستقیم و غیر مستقیم جای می‌گیرند. در روش مستقیم، شکل نهایی پروفیل توسط عبور مواد اولیه از قالب یا مجموعه ابزار به دست می‌آید. در فرایند تولید پروفیل به روش غیر مستقیم، ابتدا نوار شبیه شکل اولیه پروفیل شکل دهی می‌شود و سپس ماشینکاری شده و به منظور بهبود خواص مکانیکی تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرد و در انتها تحت کنترل کیفیت قرار می‌گیرد. به دلیل اهمیت و کاربردهای این محصول تولیدکنندگان داخلی نیز به تولید آن پرداخته اند و برترین کارخانه‌های تولید پروفیل در ایران، شرکت جهان پروفیل پارس، شرکت کارخانجات نورد لوله یاران و شرکت لوله و پروفیل صابری می‌باشند.