فرآیند و روش ساخت و تولید پروفیل آهن

پروفیل یک مقطع توخالی فولادی است که به صورت گسترده در ساختمان‌سازی، خودروسازی، درب و پنجره و ... کاربرد دارد. پروفیل در اصل یک محصول ثانویه فولادی است؛ زیرا خود از یک محصول آماده دیگر به نام ورق‌های فولادی یا ورق سیاه تولید می‌شود. تولید انبوه پروفیل، یا مقاطع فلزی شکل، در طول انقلاب صنعتی در قرن 18 و 19 آغاز شد. این امر با توسعه فناوری‌های جدید مانند آسیاب نورد و پرس اکستروژن امکان‌پذیر شد. این ماشین‌ها امکان تولید کارآمد و دقیق پروفیل‌های فلزی در اشکال و اندازه‌های مختلف را فراهم می‌کردند. قرن بیستم شاهد پیشرفت‌های بیشتر در فناوری تولید پروفیل بود، مانند معرفی فرآیند نورد سرد که امکان تولید پروفیل‌های نازک‌تر و دقیق‌تر را فراهم کرد. استفاده از ماشین‌های کنترل شده با کامپیوتر و اتوماسیون نیز کارایی و دقت ساخت پروفیل را بسیار افزایش داد. کاربردهای فراوان انواع پروفیل در بازار آهن، سبب شد تا این صفحه از وب سایت گرفت را به انواع روش‌های ساخت پروفیل اختصاص دهیم. لطفا تا پایان با ما همراه باشید.

پروفیل چگونه تولید می شود؟

خط تولید پروفیل، به فرآیندی اطلاق می‌شود که در آن یک محصول یا جزء خاص توسط یک سری ماشین آلات یا ایستگاه‌های کاری به هم پیوسته تولید می‌شود. این ماشین‌ها با هم کار می‌کنند تا مواد اولیه را شکل و برش دهند و به محصول نهایی مورد نظر تبدیل کنند. خطوط تولید پروفیل معمولا در صنایعی مانند ساخت و ساز، خودروسازی و هوافضا برای تولید اقلامی اکستروژن آلومینیومی، قاب پنجره و اجزای هواپیما استفاده می‌شود. کارایی و بهره‌وری خط تولید پروفیل را می‌توان با استفاده از اتوماسیون و روباتیک و همچنین اجرای تکنیک های تولید ناب افزایش داد که به افزایش قیمت پروفیل آهن تولیدی منجر می‌شود. روش‌های مختلفی برای تولید پروفایل وجود دارد که عبارتند از: 

• نورد: یک روش رایج برای ساخت پروفیل‌های فلزی مانند تیرها، کانال‌ها و نبشی‌های فولادی است و شامل عبور دادن یک شمش فلزی از میان یک سری رول است تا ضخامت آن کاهش یابد و به شکل پروفیل مورد نظر درآید. 
• اکستروژن: این روش شامل فشار دادن فلز یا پلاستیک از طریق قالب برای ایجاد یک پروفایل طولانی و پیوسته است و معمولا برای ساخت پروفیل هایی مانند قاب پنجره آلومینیومی و لوله استفاده می‌شود. توجه به این نکته ضروری است که نوع فولاد مورد استفاده و همچنین پروفیل مورد نظر، فرآیند و تجهیزات خاص مورد نیاز برای تولید پروفیل فولادی را تعیین می‌کند.
• مهر زنی: این روش شامل برش و شکل دادن به فلز یا پلاستیک با استفاده از دستگاه پرس و قالب است و معمولاً برای تولید پروفیل های کوچک و پیچیده مانند چرخ دنده ها، قطعات خودرو و قطعات الکترونیکی استفاده می‌شود.
• شکل دهی سرد: این روش شبیه مهرزنی است، اما فلز در دمای اتاق به جای حرارت دادن شکل می‌گیرد و از آن برای تولید قطعاتی با هندسه‌های دقیق و تلرانس‌های تنگ استفاده می‌شود. 
• قالب گیری تزریقی: از این روش برای ساخت پروفیل‌های پلاستیکی استفاده می‌شود و شامل تزریق پلاستیک مذاب به داخل قالب و خنک شدن و سفت شدن آن به شکل دلخواه است.

انتخاب روش به نوع پروفیل تولیدی، مواد مورد استفاده و دقت و حجم تولید مورد نظر بستگی دارد. علاوه بر این، بسیاری از پروفیل‌ها نیز از طریق جوش یا اتصال چند قسمت به یکدیگر تولید می‌شوند.

مراحل تولید پروفیل

فرآیند ساخت پروفیل در اصل به روش تولید این مقطع فولادی بستگی دارند. به طور کلی دو روش برای ساخت پروفیل وجود دارد که عبارتند از: روش مستقیم و روش غیر مستقیم. خط تولید پروفیل آهن در روش مستقیم به این صورت است که ابتدا ورق اولیه که معمولا ورق فولادی St37 است، با استفاده از دستگاه‌های اتوماتیک و نیمه اتوماتیک «رول باز کن» آماده می‌شود. سپس ورق‌ها روی کلافگیر قرار گرفته و با چرخش ثابت، به زیر غلتک می‌روند و در نهایت، کاملا صاف می‌شوند. ورق‌های صاف‌شده توسط دو شافت اصلی به حرکت درآمده و از بین تیغه‌ها عبور داده می‌شوند تا در نهایت، برش بخورند. نوارهای تولید شده در این مرحله، بسته‌بندی شده و به خطوط نهایی ساخت پروفیل ارسال می‌گردند.

نوارهای آماده شده با قرار گرفتن بین قالب‌ها و در کنار هرزگردها، شکل داده می‌شوند. در پایان هم دو لبه پروفیل با استفاده از جوش فرکانسی، جوش داده می‌شوند. به عنوان آخرین مرحله هم پروفیل‌ها در بخش سایزینگ، سایزبندی شده و شکل می‌گیرند.

در روش غیر مستقیم، ورق‌های نواری شده به یکی از سه شکل لبه‌ای، شکل‌دهی مرکزی و شکل‌دهی از شعاع ورق، به لوله و قوطی تبدیل می‌شوند. این روش online نیز نام دارد. در این روش با تعویض چندین قالب در قسمت سایزینگ می‌توانید چند نوع پروفیل تولید کنید.

تولید پروفیل به روش مستقیم

همان‌طور که اشاره شد، روش مستقیم، یکی از روش‌های تولید پروفیل است. این فرآیند مستقیم نامیده می‌شود زیرا فولاد به طور مستقیم و بدون هیچ مرحله میانی به پروفیل نهایی تبدیل می‌شود. این روش که همان روش نورد سرد است، برای تولید پروفیل‌های باز کاربرد دارد و شامل سه مرحله زیر است:

برش ورق

همان‌طور که از اسم این مرحله هم مشخص است، به برش ورق‌های آماده شده اختصاص دارد. در این مرحله، کویل ورق، باز شده و با عبور از زیر گیوتین، به طول و عرض‌های مشخص، برش داده می‌شود.

رول فرمینگ

در این مرحله، نوردهای فولادی برش خورده، از چند غلتک عبور داده شده و صاف می‌شوند. در ادامه، چندین غلتک با سایزهای مختلف، سطح مقطع نوارهای برش داده شده را به شکل مورد نظر، درمی‌آورند.

جوشکاری

در این مرحله و بعد از رفع هرگونه خمش و انحنا، دو لبه پروفیل به یک‌دیگر جوش داده می‌شوند. معمولا در تولید پروفیل از جوشکاری ERW استفاده می‌شود که با استفاده از الکتریسیته، پروفیل‌ها جوش داده می‌شوند.

مزایا و معایب تولید پروفیل به روش مستقیم

ساخت پروفیل به روش مستقیم مزایای زیادی دارد که برخی از آن‌ها عبارتند از:

• محصول تولید شده دارای زاویه‌های تند و تیز، ابعادی با دقت بالا و خط جوش دقیق و ثابت است.
• پروفیل تولید شده به روش مستقیم، از انحنای کمتری برخوردار است.
• کیفیت پروفیل تولید شده در این روش، بالاتر است.

افزایش استهلاک در قطرهای مختلف، سرعت تولید و راندمان پایین تولید هم از جمله معایب ساخت پروفیل به روش مستقیم است. همچنین برای ساخت پروفیل در این روش نیاز است از افراد خبره و متخصص استفاده کرد چرا که کار کردن با تجهیزات موجود نیاز به تخصص دارد.

تولید پروفیل به روش غیرمستقیم

روش غیر مستقیم برای تولید پروفیل فولادی شامل استفاده از فرآیندی به نام خمش القایی است. در این فرآیند، یک لوله یا لوله فولادی با استفاده از یک سیم پیچ القایی گرم می‌شود و سپس با استفاده از سنبه یا قالب خمشی به شکل دلخواه خم می شود. این روش غیر مستقیم در نظر گرفته می‌شود زیرا فولاد ابتدا حرارت داده شده و سپس به شکل نهایی خم می‌شود.

روش غیرمستقیم دیگر «ترمز فشاری» است که در آن یک صفحه فولادی صاف با بستن آن بین پانچ و قالب در پرس، به شکل دلخواه خم می‌شود. سپس صفحه با اعمال فشار به پانچ خم می شود که صفحه را به داخل قالب فشار می دهد. هر دوی این روش‌ها غیرمستقیم در نظر گرفته می‌شوند، زیرا شامل مراحل میانی قبل از شکل‌دهی فولاد به پروفایل نهایی می‌شوند. توجه به این نکته مهم است که فرآیند و تجهیزات خاص مورد استفاده به نوع فولاد مورد استفاده و شکل پروفیل مورد نظر بستگی دارد. این روش نسبت به روش مستقیم در اندازه اضلاع، انحنای سطحی و خط جوش دقت کمتری دارد.

استانداردهای تولید پروفیل فولادی

مرجع استاندارد مورد استفاده برای ساختن پروفیل فولادی در ایران، استاندارد BS EN 10219 است. این استاندارد در دو بخش تهیه و تدوین شده است. بخش اول آن با عنوان شرایط فنی پروفیل‌های ساختمانی توخالی غیر آلیاژی مشخص شده که در آن بیشتر به تولید، تست  و آزمون‌های مربوط به خط تولید و غیره پرداخته شده است. بخش دوم با عنوان رواداری‌ها، ابعاد و مشخصات مقطع‌های پروفیل ساختمانی است، که در آن، در خصوص کلیه الزامات مربوط به ابعاد و انحرافات مجاز از این مشخصات، صحبت شده است.