در صنعت ساختمان سازی از مصالح فراوانی بهره گیری می شود که هر کدام به نوعی در تکمیل شدن ساختمان نقش دارند. یکی از این مصالح که کاربرد متعددی در ساختمان سازی دارد پروفیل است که شامل دو نوع ساختمانی و صنعتی می باشد. نوع ساختمانی این محصول به نام پروفیل 508 در ساخت درب و پنجره و نوع صنعتی در ساخت خودرو به کار می رود. همچنین پروفیل ‌ها از زمان‌ های بسیار قدیم به دلیل استحکام و خواص بسیار عالی برای ساخت ‌و ساز به کار می ‌روند. به‌ جرات می ‌توان گفت در اجرای هر نوع پروژه ساختمانی یا مواردی مانند انواع پل ‌ها و زیبا سازی شهر به‌ وفور از پروفیل ‌های مختلف استفاده می‌ شود.

تاریخچه پیدایش پروفیل

سرآغاز استفاده از این محصول فولادی تنها به چند سال پس از جنگ جهانی دوم باز میگردد. این صنعت که ابتدا در کشور آلمان نمایان گشت پس از استقبال فراوان به سایر کشورهای اروپایی انتقال یافت. در همان سال ها جمعیت ایران رو به فزونی نهاد و نیاز به ساخت خانه های جدید با استانداردهای جهانی بیش از پیش احساس شد. با توجه به اینکه ساخت خانه در گرو داشتن مصالحی چون سیمان و غیره بود دولت بر آن شد تا به تولید مصالح ساختمانی بپردازد. چوب که تا آن زمان برای ساخت درب و پنجره از محبوبیت بالایی برخوردار بود، به دلیل نبود منابع کافی کنار گذاشته شد و جای خود را به آهن و آلومینیوم داد. دولت واردات انواع آهن آلات را آغاز نمود اما با توجه به افزایش درخواست ها، ایده ساخت تجهیزات مورد نیاز در داخل کشور مطرح شد.

اولین کارخانه تولید پروفیل نیز توسط شخصی به نام مانسمن به همراه برادرانش احداث شد. وی برای اولین بار رول ‌های ورق مانند را به شکل اریب سوراخ کرده و امکان ساخت مقاطع مختلف را ایجاد کرد. چندین سال بعد ساخت پروفیل پیشرفت کرده و توسط فردی به نام پیگر مقاطع توخالی و بدون درز نیز تولید شد که هر نوع پروفیل را برای کاربرد خاصی در نظر می ‌گرفتند. توسعه و ساخت پروفیل به همین منوال ادامه پیدا می‌ کرد تا اینکه بعد از جنگ جهانی دوم به دلیل جهش فوق ‌العاده در جوشکاری پیشرفت آن اوج گرفت. از طرفی برای پروفیل‌ های دایره‌ ای و مستطیلی دستگاهی به نام مولر اختراع شد که سرعت تولید را افزایش داد.

مشکلی که در استفاده از پروفیل ‌ها به ‌طور گسترده وجود داشت نحوه اتصال آن بود که این موضوع نیز در سال 1937 با اختراع بست حل شد. تا امروز نیز پیشرفت و افزایش روند تولید و کیفیت پروفیل‌ ها همچنان ادامه دارد و در 25 سال گذشته تحقیقات زیادی روی این پروفیل‌ های آهنی و فولادی از نظر مقاومت در برابر شکستگی، آتش ‌سوزی، باد، سایش و خوردگی و … در آزمایشگاه‌ های مجهز، انجام ‌شده تا بتوانند هر چه بیشتر سازه را مقاوم ‌سازی کنند.

معرفی انواع پروفیل:

در واقع پروفیل مقاطعی تو خالی از جنس آهن است که برای ساخت ‌و ساز و استحکام سازه از آن استفاده می ‌کنند. پروفیل ‌ها در شکل ‌های مختلف برای کاربردهای متفاوتی ساخته می ‌شوند. اما به‌ طور کلی می ‌توان آن‌ ها را در دو دسته صنعتی و ساختمانی تقسیم‌ بندی کرد. با این‌ حال امروزه پروفیل ‌های گالوانیزه و کامپوزیت نیز در دسته ‌های جداگانه ‌ای قرار می ‌گیرند. در اینجا انواع پروفیل ‌ها را برایتان شرح خواهیم داد.

پروفیل ساختمانی: به آن گروه از محصولاتی گفته می شود که در صنعت ساختمان سازی از آن ها بهره گرفته می شود. به عنوان مثال این محصول در ساخت درب و پنجره های آلومینیومی خانه ها سهم بسزایی دارد. نوع ساختمانی شامل چند شکل است:

نورد گرم:این محصول از نورد گرم شمش فولادی ساخته شده و قوطی شکل است.

نورد سرد:این نوع با شکل دادن ورق های فولادی با استفاده از روش خم کردن و پرس تولید می شود. محصولات تولید شده با این روش جهت کارهای سبک ساختمانی مانند ناودانی، تیرهای تکیه گاه سقف کاذب و چارچوب درهای ساختمان مناسب هستند.

مرکب:این مدل از به هم پیوستن و ترکیب دو نوع سرد و گرم به وجود می آید.

پروفیل صنعتی:

همان طور که مشخص است این محصول در صنایع گوناگون مانند خودرو سازی و نظامی به عنوان ضمایم صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. در صنعت خودروسازی از اشکال قوطی مربعی و مربع مستطیلی استفاده می شود. در سطوح مختلف صنعتی توجه به خصوصیت های مکانیکی و الکتریکی از اهمیت بالایی بهره مند بوده و در این راستا دانش فنی، تجربه کاری و امکانات تولیدی در جایگاه برگزیده ای قرار می گیرند به نحوی که توانایی تولید قطعات خاص با ویژگی های مشخص برای هر تولید کننده ساختمانی امکان پذیر نخواهد بود. پروفیل ‌های صنعتی که در بخش تولیدات صنعتی مانند خودروسازی و یا ساخت وسایل نظامی برای ساخت قطعات صنعتی به کار می ‌روند، در این نوع تولیدات خصوصیات مکانیکی و الکتریکی مقاطع اهمیت بالایی داشته و دانش فنی و تجهیزات موجود در کارگاه ‌های تولیدی پروفیل‌ های صنعتی حرف اول را می ‌زنند. به همین دلیل، هر کارگاهی قادر به تولید آن ‌ها نمی ‌باشد.

مدل کامپوزیتی:

در حال حاضر مواد مرکب یا کامپوزیت سهم عظیمی از بازار را به دست خود گرفته است. مدل کامپوزیتی که در برابر خوردگی مقاوم تر از نوع معمولی آن بوده در مناطقی که شرایط آب و هوایی موجب بالا رفتن میزان خوردگی می شود بسیار متداول شده است. اساسی ترین دلیل استفاده از این مدل مقاومت در برابر خوردگی و افزایش طول عمر سازه در برابر ارتعاشات می باشد. از دیگر مزایای استفاده از کامپوزیت باید به سبک تر شدن سازه نیز اشاره داشت با این حال این مزیت از اهمیت چندانی برخوردار نمی باشد.

آنچه اهمیت دارد دوام و عمر بالای کامپوزیت است که با وجود خاصیت غیر کشسانی امکان پذیر است. این خاصیت باعث عملکرد بهتر در برابر ارتعاشات زلزله شده و مناسب ترین گزینه برای مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله می باشد. در ایران با توجه به شرایط موجود نیاز مبرمی به استفاده از کامپوزیت وجود دارد. در حال حاضر مناطقی که میزان خوردگی فلزات در آن جا بالاست مانند ارومیه یا ساختمان های جنوب کشور با مشکل خوردگی دست و پنجه نرم می کنند که با استفاده از کامپوزیت می توان این مشکل را تا حدودی برطرف ساخت.

در واقع کامپوزیت به معنای مواد مرکب است. امروزه پروفیل‌ های کامپوزیتی طرفداران زیادی دارد. زیرا این پروفیل ‌ها در برابر خوردگی در شرایط آب و هوایی بد مقاوم هستند، در نتیجه کارفرماها ترجیح می‌ دهند از آنها استفاده کنند. در واقع با جلوگیری از خوردگی باعث افزایش عمر مفید سازه می ‌شوند و از آسیب رسیدن به سازه در برابر ارتعاشات نیز محافظت می‌ کنند؛ به ‌علاوه وزن کلی سازه را کاهش می ‌دهند. پس یکی از بهترین گزینه ‌ها برای مناطق زلزله ‌خیز مانند کشورمان ایران محسوب می ‌شوند. همچنین در پل ‌ها که به دلیل رطوبت زیاد احتمال خوردگی وجود دارد به ‌شدت کارآمد هستند.

مدل گالوانیزه:

مدل گالوانیزه شده نیز برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی مورد استفاده قرار می گیرد. پروفیل upvc در ساخت پنجره های دو جداره کاربرد دارد. از فواید استفاده از نوع گالوانیزه در ساخت پنجره های یو پی وی سی رفع مشکل هرز شدن پیچ ها و افتادگی بازشوهای در و پنجره ها است. همچنین با استفاده از این نوع میتوان از استحکام پنجره ها در برابر فشارهای جوی در ارتفاعات بالا مطمئن بود زیرا در برج هایی که دارای ارتفاع بالایی هستند باد قابلیت وارد کردن فشار قابل توجهی را به پنجره ها دارد همچنین در طبقات پایین تر با توجه به امکان نشست ساختمان پنجره ها در معرض فشار قرار می گیرند که در این شرایط نیز استفاده از مدل های گالوانیزه شده توصیه می گردد.

اما در این شرایط باید به نکاتی نیز توجه داشت. با توجه به میزان فشار وارده به پنجره ها و بزرگی ابعاد پنجره، ضخامت و وزن پروفیل نیز باید فزونی یابد. ضخامت این محصول به طور معمول 1 میلی متر بوده و با توجه به کاربرد تا 2 میلی متر نیز متغیر است. پروفیل ‌هایی که از جنس گالوانیزه ساخته می ‌شوند نیز مقاومت سازه را افزایش می ‌دهند. این پروفیل‌ ها به‌ خصوص برای ساخت درب و پنجره بسیار مفید می‌ باشند. از این نوع پروفیل در ساخت پنجره ‌های عایق UPVC استفاده می ‌شود. این جنس از هرز شدن پیچ و افتادگی درب و پنجره ‌های بازشو جلوگیری می‌ کند. همچنین در ارتفاعات زیاد از تخریب در برابر فشارهای جوی پیشگیری خواهد کرد. بنابراین در ساخت برج ‌ها کارآمد است.

بررسی از جهت شکل و ابعاد:

از نظر شکل و ابعاد، پروفیل ‌ها به دو نوع کلی باز و بسته تقسیم می ‌شوند که دارای تنوع مختلفی در این دو دسته هستند.

پروفیل باز: این محصولات با ابعاد و قطرهای مختلف ساخته می شوند. که از انواع پرکاربرد آن‌ ها می‌ توان به پروفیل ‌های با سطح مقطع Z, U, Hat, I اشاره کرد. این نوع پروفیل‌ ها بیشتر برای ساخت انواع مصالح ساختمان مانند چارچوب درب های چوبی، قاب اطراف پنجره ‌های نمای بیرون و حتی ام دی اف استفاده می ‌شوند. این پروفیل ‌ها ابعاد و ضخامت‌ های بسیار متفاوتی دارند در میان این محصولات، پروفیل‌ های Z از همه پرکاربردتر هستند. ناگفته نماند این نوع پروفیل ‌ها دارای ضخامت ‌های متفاوتی هستند که میزان ضخامتشان، قیمت آن‌ ها را مشخص می‌ کند.

پروفیل Z: مقطع Z  در سقف سالن های عظیم مانند سقف ورزشگاه ها ، سوله ها انبار و پارکینگ ها استفاده می شود. مدل Z دارای انواع Z18 ,Z20  و  Z22  می باشد. ضخامت این نوع به طور معمول 2.5 سانتی متر و 3 سانتی متر است که قیمت پروفیل را متغیر می کند.

موارد مصرف مقطع Z  :

با توجه به کاربردهای متعددی که محصولات فولادی در ساختمان سازی دارند، باید اشکال مختلفی نیز از این محصول ساخته شود تا نیازها را به خوبی بر طرف کنند. از مقطع Z برای اتصال قسمت های مختلف سازه های فلزی استفاده می شود. ساختمان های دارای اسکلت فلزی از قطعات مجزا ساخته می شود که در نهایت باید به صورتی مناسب و یکپارچه به یکدیگر متصل شوند.

دیگر موارد ساخت سقف های شیب دار، سالن های ورزشگاه ها، ایستگاه های اتوبوس و غیره است که برای این منظور  از مدل نیم رخ Z نیز می توان استفاده کرد علاوه بر این در صنعت کشتی سازی نیز نقش بسزایی دارد. مهندسی که وظیفه نقشه کشی را انجام می دهد با علامت Z  موارد استفاده از مقطع Z  را مشخص می کند همچنین عددی که بعد از Z نوشته می شود مشخص کننده ارتفاع است.

پروفیل بسته: قوطی ،لوله، انواع پنجره، پروفیل UPVC  ، درب های کرکره برقی و HSS  از زمره متعلقات مدل بسته می باشند. این پروفیل ‌ها نیز در ابعاد و ضخامت ‌های متفاوتی بر حسب کاربردشان ساخته می ‌شوند و سطح مقطع آن‌ ها بسته است. از انواع پروفیل‌ های بسته می ‌توان به پروفیل ‌های قوطی و لوله ‌ای اشاره کرد که برای ساخت درب و پنجره و درب‌ های کرکره برقی یا Hss استفاده می ‌شوند.

مقطع HSS  : مدل تو خالی HSS از جنس فولادی با سطح مقطع تو خالی می باشد. حروف H S S  مقطع بسته ای تیوبلار است و با روش نورد سرد به تولید می رسد. این محصول در ساخت پل، استادیوم، فروشگاه ها خرید و تجاری، همچنین ساحتمان های مسکونی استفاده می شود. این نوع در اشکال مستطیل و دایره تولید می شوند. در سال های گذشته استفاده از این نمونه به دلیل ویژگی های مناسبی که داشته رو به افزایش است. به همین دلیل است که معماران لقب متریال قرن 21 را به این مقطع داده اند. این مقاطع هم از نظر مقاومت بسیار عالی هستند و هم ‌دست معماران را در طراحی ‌های مدرن باز گذاشته ‌اند و به همین جهت بسیار محبوب می‌ باشند. به‌ علاوه در برابر بارهای خارجی محوری، خمشی و پیچشی و همچنین خوردگی بسیار مقاوم هستند و وزن سازه را نیز کاهش می ‌دهند. از طرفی چون توخالی می ‌باشند، اگر بار سازه مشکلی ایجاد نکند می ‌توان برای مقاوم‌ سازی در برابر آتش و زلزله آن ‌ها را با بتن پر کرد یا از خالی بودن آن برای سیستم تهویه بهتر ساختمان استفاده نمود.

فرآیند تولید پروفیل در کارخانه‌ها، به شرح زیر است: 

6ورق فولادی که برای ساخت پر‌وفیل استفاده می‌شود، باید دارای ترکیبات شیمیایی مشخصی شامل ۰.۳۵ سیلیس، ۰.۱ تا ۰.۳ کربن، ۰.۰۴ گوگرد، ۰.۰۴ فسفر، ۰.۵ منگنز باشد. البته این ترکیبات در موارد خاص و برای به دست آوردن خواص ویژه، کم و زیاد می‌شوند. استاندارد مورد استفاده عبارت است از: ST37، Din17100 Din10025. این ورق‌ها به صورت کلاف وارد خط تولید پروفیل می‌شوند. 
در پروسه‌ی تولید پر‌وفیل، ورق آلومینیومی، به صورت کاملاً صاف و تخت قرار گرفته و عملیات حرارتی روی آن آغاز می‌گردد. سپس کاملاً اتوماتیک به صورت نوار نوار برش می‌خورند. ابعاد این نوارها به گونه‌ای تنظیم شده‌اند که بعدها، پروفیل با سطح مقطعی با ابعاد مد نظر ایجاد شود. 

نوارهای بریده شده در ادامه این روند درانتهای دستگاه دوباره به شکل کلاف درآمده و به خط تولید منتقل می گردد.  
یک دستگاه برش معمولاً دارای قسمت‌های ذخیره کلاف، میز حمل کننده، ضربه گیر، کلاف گیر،  سیستم بازکننده طوقه‌های کلاف، سیستم کنترل کننده کناره برای تنظیمات بهتر رول، صاف کننده ورق، گیوتین و قرقره‌های هدایت ورق، غلتک‌های تغذیه ورق، قسمت اصلی برش، غلتک‌های جداکننده نوارهای بریده شده، نگاه‌دارندۀ نوارها و نهایتاً نوار جمع کن می‌باشد. 

معایب انواع پروفیل ‌ها: 

متاسفانه با وجود مزیت های فراوانی که این مقاطع دارند، استفاده از این روش رواج پیدا نکرده می توان گفت دلایل زیر در این امر تاثیر گذار بوده است.

عدم تولید داخلی این محصول به مقدار لازم: با توجه به تکنولوژی خاصی که برای ساخت این محصول نیاز است تولید کنندگان کمتری هستند که به ساخت بپردازند به همین دلیل فراوانی کمتری نسبت به دیگر انواع آهن آلات دارند.
پر هزینه بودن و دشوار بودن اتصال مقاطع : با توجه به این که استفاده از روش های معمول اتصالات هزینه ها را بالا برده و کار نسبتا دشواری نیز می باشد لذا این روش از محبوبیت کمتری برخوردار بوده است.

تا الآن با همه مزیت ‌ها و کاربردهای انواع پروفیل‌ آشنا شدید. اما پروفیل ‌ها معایبی هم دارند که استفاده از آن ‌ها را محدود می ‌کند. برخی از این معایب عبارتند از:
عدم توانایی تولید پروفیل‌ های مختلف در کشور به‌ صورت انبوه: به دلیل نیاز به دستگاه ‌های بسیار گران ‌قیمت و فناوری ‌های خاص برای تولید انبوه انواع پروفیل‌ ها، شرکت‌ های کمی به تولید آن در ایران پرداخته ‌اند و از نظر فراوانی نسبت به سایر آهن‌ آلات محدودتر هستند.

دشوار بودن اتصالات صلب انواع پروفیل و افزایش هزینه: یکی از مهم‌ ترین معایب انواع پروفیل ‌ها دشوار بودن اتصال آن ‌ها در محل می ‌باشد، به ‌همین دلیل هزینه نصب آن‌ ها نیز زیاد است. تنها شرکت ‌هایی که تجهیزات اتصال فوق مدرن ConXL را دارند می ‌توانند این کار را با هزینه کمتر و دقت بالا انجام دهند.

عوامل مؤثر بر قیمت پروفیل:

عوامل زیادی در قیمت تمام شده انواع پروفیل‌ تأثیر دارند. از جمله موارد مؤثر بر قیمت این مقاطع می ‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

متراژ مورد نیاز برای کاربردهای مختلف
ضخامت لازم برای ساخت انواع موارد گفته شده در مقاله یا مقاوم‌ سازی اسکلت ‌های فلزی
نوع فرایند ساخت پروفیل، زیرا نورد سرد یا گرم بودن آن، به دلیل تفاوت در تجهیزات روی قیمت نیز تاثیر می‌ گذارد.
نوع سطح مقطع پروفیل مورد نظر
جنس آلیاژ به‌کار رفته از نظر مقاوم‌ سازی در برابر خوردگی و شرایط جوی

کاربرد پروفیل:

بخش عمده ای از این محصول در ساخت درب و پنجره آهنی استفاده می شود.
نمونه هایی با اشکال مربع و مستطیل با قطعات کوچک برای نرده های فلزی درب و پنجره های منازل ، حفاظ کنار پله ها، حفاظ نرده ای برای دیوارهای کارخانه و زمین های خصوصی، نرده پیاده روها و خیابان ها مورد استفاده قرار می گیرند.
مدل های ستونی مربع و مستطیل شکل که دارای ابعاد بزرگتر هستند، در موارد متنوعی مورد استفاده قرار می گیرند.
مقاطع Z شکل در ساخت سقف سوله ها کاربرد دارند
این محصول در ساخت لوازم پزشکی چون تخت های بیمارستانی و اسباب حمل بیمار و وسایل ازمایشگاهی نیز کاربرد دارند.