پروفیل آلومینیوم چیست و چه کاربردهایی دارد؟

در صنعت امروزی، فلزات بسیاری وجود دارند و هر یک از آن‌ها دارای خواص مکانیکی و ترکیبات شیمیایی ویژه‌ای هستند. فولاد و آلومینیوم به عنوان یکی از محبوب‌ترین انواع فلزات در صنایع مدرن شناخته می‌شود. در بازار کنونی، از آلومینیوم اغلب به صورت پروفیل استفاده می‌شود. جالب است بدانید، که محصولات متنوعی بر پایه این ساختار تولید می‌شود و اغلب در ساخت و ساز سازه‌های ساختمانی و صنعتی کاربرد دارد. کافیست به درب‌ها و پنجره‌های خانه‌ها که در طرح‌ها و انواع مختلف تولید می‌شوند، وسایل مختلف اطراف خود نگاه کنیم تا این محصول پرکاربرد را در ساختار آن‌ها مشاهده کنیم. در دهه‌های اخیر آلومینیوم به عنوان فلزی محبوب شناخته شده و جایگاه خاص و ویژه‌ای در بازار کسب کرده است.

پروفیل آلومینیوم چیست؟

از نظر لغوی، پروفیل به معنای ثابت بودن مقطع در طول مشخصی است. در دنیای فلزات و ساخت و ساز، پروفیل شامل انواع مختلفی می‌باشد. منظور از پروفیل آلومینیوم قطعه‌هایی با سطح مقطع معین و طول بلند از جنس آلومینیوم است که وزن‌های متفاتی دارد. اصلی‌ترین کاربرد پروفیل‌ها برای ساخت درب و پنجره‌های فلزی می‌باشد.

آلومینیوم فلزی نقره‌ای رنگ با جلای فلزی، نرم، سبک و دارای قابلیت شکل‌پذیری زیاد است. از ویژگی‌های مهم آلومینیوم، سبک وزنی و قابلیت عدم زنگ‌زدگی می‌باشد. فلز آلومینیوم با داشتن خواص منحصر به فرد، امروزه یکی از پرکاربردترین مواد اولیه در تولید پروفیل به شمار می‌آید. پروفیل اکستروژن آلومینیوم به عنوان یکی از پرمصرف‌ترین محصول از آلومینیوم به حساب می‌آید.

 بیلت آلومینیومی

برای تولید پروفیل آلومینیوم، ابتدا ماده اولیه را که بیلت آلومینیومی (billet aluminum) نام دارد، تحت فشار بسیار بالا و درجه حرارت مناسب قرار می‌دهند. سپس آن را از میان قالب‌های مخصوصی حرکت می‌دهند. به این ترتیب ماده اولیه تغییر شکل می‌یابد و به اشکال مورد نظر درمی‌آید. به خاطر اعمال فرآیند حرارتی و فشار بالا روی فلز آلومینیوم، مادهء اولیه کاملاً تغییر شکل پیدا کرده و در نتیجه پروفیل آلومینیوم تولید می‌شود. پروفیل‌های آلومینیومی در بخش‌های مختلف از جمله ساختمان‌سازی از نمونه‌های فولادی پیشی گرفته و بخش عمده‌ای از بازار مصرفی را در اختیار دارند. همچنین نسبت به گستره خواص این محصول، می‌توان گفت که قیمت پروفیل آلومینیوم کاملاً مناسب است.

پروفیل آلومینیوم چه ویژگی‌هایی دارد؟

از مهم‌ترین ویژگی‌های پروفیل آلومینیوم، شکل‌پذیر بودن آن است. امروزه این ماده به دلیل داشتن خاصیت انعطاف‌پذیری، جایگزین آهن شده است. وزن سبک و مناسب پروفیل آلومینیوم، یکی دیگر از ویژگی‌های کاربردی آن است. همین ویژگی باعث شده که از این فلز در صنایع هوایی استفاده‌های فراوانی صورت گیرد. از جمله ویژگی‌های پروفیل آلومینیوم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سبکی، نرمی و انعطاف‌پذیری بالایی دارد.
• واکنش‌پذیری آن با هوا کم بوده و به سادگی زنگ نمی‌زند و خورده نمی‌شود.
• استحکام و مقاومت این پروفیل از اصلی‌ترین نقاط قوت آن به شمار می‌رود.
• با دارا بودن خاصیت تبادل دمایی موجب کاهش مصرف و اتلاف انرژی می‌شود.
• با دارا بودن رنگ روشن و سفید منظره خوبی به محیط می‌بخشد.

از زمان ورود پروفیل آلومینیوم به بازار، این فلز همواره جایگاه خود را در دو حوزه ساختمانی و صنعتی حفظ کرده است. ویژگی دیگر پروفیل‌های آلومینیومی، تبادل دما است. این ویژگی یکی از مهم‌ترین تفاوت‌های پروفیل آلومینیوم با آهن می‌باشد. پنجره‌های آهنی معمولاً انرژی بیشتری هدر می‌دهند، اما پنجره‌های آلومینیومی چنین نبوده و لذا در بهینه‌سازی مصرف انرژی اهمیت بسیار زیادی دارند.

ویژگی مهم دیگر پروفیل آلومینیوم، زیبایی آن است. این فلز به خاطر داشتن رنگ روشن و سفیدش، حس زیبایی و تمیزی بیشتری را به ساکنان ساختمان انتقال می‌دهد. همچنین استحکام و مقاومت بالایی دارد و به همین دلیل برای استفاده در ساختمان‌های مسکونی و اداری کاملاً مناسب است.

پروفیل‌های آلومینیومی ظریف و شکیل بوده و نصب آن‌ها آسان و سریع است. همچنین غیرقابل اشتعال می‌باشند و برای نصب در آشپزخانه‌ها گزینهء امن و مناسبی به حساب می‌آیند. روی پنجره‌هایی که از جنس آلومینیوم هستند، می‌توان شیشه دوجداره یا چند جداره نصب کرد و با این کار، کاربری‌شان را به کاربری پنجرهء UPVC نزدیک کرد.

وزن پروفیل‌های آلومینیومی نسبت به پنجره‌های یو.پی.وی.سی. سبک‌تر است و قابلیت بازیافت دارند. همچنین در طرح و رنگ‌های مختلف، در بازار به فروش می‌رسند.

انواع پروفیل آلومینیوم:

پروفیل‌های آلومینیومی در سه نوع ساده، ترمال بریک و چوبی-آلومینیومی تولید می‌شوند. پنجره‌های آلومینیومی ساده نیز از دو نوع پروفیل با مقطع متفاوت ساخته می‌شوند: نوع کرونیت و نوع اس تی که دومی به دلیل کیفیت مطبوع و ویژگی‌های مناسب‌تر کاربرد بیش‌تری دارد.

از نظر مقایسه‌ای بین انواع پروفیل آلومینیوم درب و پنجره، پنجره‌های ساده اتلاف انرژی بسیار بالایی دارند ولی پنجره‌های ترمال بریک با دارا بودن عایق حرارتی، یعنی همان فضای موجود بین قسمت داخلی و خارجی که با تسمه‌ای از جنس پلی آمید پوشانده شده، این اتلاف را کاهش داده و کاملا بهینه هستند. این پنجره‌ها قابلیت تحمل گرما تا ۲۲۰ درجه سانتی‌گراد و همچنین سرما تا منفی ۵۰ درجه سانتی‌گراد را دارا می‌باشند و همچنین زیبایی ظاهری آن‌ها قابل توجه است. نوع سوم یعنی پنجره‌های چوب آلومینیومی دو لایه‌اند، با این تفاوت که لایه داخلی از چوب ساخته شده و لایه بیرونی از آلومینیوم. این پنجره‌ها نیز با ترکیبی از چوب و فلز، ظاهر جذاب و زیبایی به محیط زندگی شما هدیه می‌دهند. درب و پنجره‌هایی که با پروفیل‌های آلومینیومی تولید می‌شوند، با توجه به نوع پروفیلی که در تولیدشان استفاده می‌شود، متفاوت‌ و سه نوع هستند:

پنجره آلومینیومی ساده:

پنجره‌های آلومینیومی ساده در ایران با استفاده از دو نوع پروفیل پرکاربرد ST و کرونت (Coronet) هستند که پنجره‌های آلومینیومی تولید می‌شوند و تفاوت‌شان در هندسه سطح مقطع پروفیل آلومینیوم آن‌ها می‌باشد.

پنجره آلومینیومی ترمال بریک:

بزرگ‌ترین اشکال پنجره‌های آلومینیومی، عایق نبودن آن‌ها نسبت به حرارت است. کارشناسان و تولیدکنندگان در صنعت آلومینیوم، برای رفع این اشکال نوع جدیدی از پروفیل آلومینیومی را با نام ترمال بریک به بازار عرضه کردند. پروفیل‌های ترمال بریک در ساخت درب و پنجره‌ها کاربرد بسیاری دارند. در این نوع پروفیل‌ها، تسمه‌ای از جنس پلی آمید قرار می‌گیرد که تحمل حرارت آن تا 220 درجه سانتی‌گراد است. این پروفیل همچنین قابلیت تحمل برودت هوا را تا 50 درجه سانتی‌گراد دارد. در این نوع پنجره‌ها، لایه بیرونی چارچوب و لنگه از لایه داخلی آن جدا می‌شود.

همچنین با پرس شدن تسمه پلی‌آمید در بین جداره بیرونی و داخلی چارچوب و لنگه، پروفیل‌های پنجره عایق می‌شود و اتلاف انرژی داخل ساختمان جلوگیری می‌شود. پروفیل‌های ترمال بریک از دو پروفیل بیرونی و داخلی تشکیل و با کمک تسمه‌ها پلی‌آمیدی به یکدیگر متصل شده‌اند. بنابراین قسمت داخلی و خارجی پنجره‌ها می‌تواند در رنگ‌های مختلفی تولید شود. درب و پنجره دوجداره آلومینیومی ترمال بریک می‌توانند خود را با شرایط جوی متفاوت سازگار نموده و عایق خوبی ایجاد کنند. همچنین دارای رنگ‌های بسیار زیبا و جذابی هستند.

پنجره چوب-آلومینیومی:

پنجره چوب آلومینیومی از یک پروفیل ترکیبی تولید می‌شود. لایهء داخلی این پنجره از جنس چوب و لایه بیرونی آن از جنس آلومینیوم است. دو طرف این پنجره‌ها با مکانیسم خاصی به هم متصل می‌شوند و زیبایی خاصی به ارمغان می‌آورند. عایق بودن چوب در کنار ظرافت و استحکام آلومینیوم باعث ایجاد پنجره‌های بسیار لوکس و کاربردی می‌شود.

کاربردهای پروفیل آلومینیوم:

پروفیل آلومینیوم کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. مهم‌ترین کاربرد این محصول در صنعت ساختمان‌سازی بوده و در صنایع کشاورزی، تولید ابزار مهندسی و ماشین‌آلات کارخانه‌ها نیز استفاده می‌شود. مثلا در صنایع متالورژی از آلومینیوم در قالب آلیاژی برای تولید استیل و فرآیند گالوانیزه کردن آن استفاده می‌شود. علت این کاربرد وسیع را می‌توان در ویژگی‌های این محصول جستجو کرد که پیش‌تر به آن‌ها اشاره شد. همچنین این پروفیل در ساخت قوطی‌های کنسرو و صنایع بسته‌بندی مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی دیگر از استفاده‌های مهم آن، در ساخت دکل‌های برق فشار قوی می‌باشد که مستحکم بودن و وزن کم پروفیل آلومینیوم در کاهش هزینه‌های شبکه انتقال نیرو بسیار موثر است؛ به طوری که می‌توان از بزرگی ابعاد و حجم آن در مقایسه با رساناهای مسی صرف نظر کرد. در سال‌های اخیر پروفیل آلومینیوم بخش جدایی‌ناپذیری از لوازم ضروری خانگی مانند یخچال فریزر، ماشین لباسشویی، وسایل خنک کننده هوا را تشکیل داده و استفاده از آن همچنان رو به افزایش است.

نمایی از پروفیل آلومینیوم و انواع آن

 

فرآیند تولید قوطی آلومینیم:

همانگونه که گفتیم برای تولید پروفیل آلومینیوم ابتدا بلوک‌های نیمه خمیری بیلت را تحت فشار زیاد و حرارت مناسب از قالب‌هایی کوچک‌تر عبور می‌دهند که در نتیجه آن، بلوک‌ها به شکل مورد نظر درمی‌آیند؛ این عملیات اکسترود نام دارد. عملیات فشرده‌سازی یا همان اکستروژن به صورت غیرمستقیم نیز انجام می‌شود. در این روش به علت ساکن بودن بیلت نسبت به محفظه و قالب، اصطکاک و لغزش بیلت بسیار کم است و در نتیجه پروفیل تولید شده تقارن بیشتری دارد. روش غیر مستقیم برای تولید پروفیل‌های به شکل لوله و میل‌گرد بسیار مناسب‌تر است. ساخت پروفیل اکستروژن با دو روش گرم و سرد انجام می‌شود. پس از اتمام یک بیلت، بیلت‌های بعدی پشت سرهم داخل دستگاه قرار داده شده و به این صورت پروفیل آلومینیوم با طول بسیار زیاد تولید می‌شود. سپس پروفیل‌ها را به طول‌های دلخواه کوچک‌تر برش می‌دهند.

پیش از خرید پروفیل آلومینیوم لازم است به نکاتی توجه کنیم تا بتوانیم مناسب‌ترین محصول را با توجه به محل مورد استفاده و کاربرد مورد نیاز خود انتخاب کنیم. با توجه به کیفیت و نوع مورد استفاده نمودار قیمت پروفیل آلومینیوم متفاوت است.

 

انواع پروفیل آلومینیوم موجود در بازار کدامند؟

پروفیل آلومینیوم در بازار به سه صورت صنعتی، ساختمانی و اختصاصی (در و پنجره) عرضه می‌شود. دو نوع دیگری که از این پروفیل دربازار می‌توان یافت، فابریک (درجه۱) و نوع تبدیلی (ضایعاتی) است.

 

نوع صنعتی:

سطح کیفی این نوع پروفیل در مقایسه با سایرین پایین‌تر است ولی ویژگی‌های گوناگونی برای استفاده در صنعت دارد. سیستم کابلی کانال، سینک حرارتی، تهویه مطبوع، قفسه‌های کابینت و مبلمان و … از موارد استفاده است. پروفیل آلومینیومی شیاردار برای ساخت انواع دستگاه‌ها و وسایل صنعتی، نوار نقاله و خط تولید کارخانه‌ها، میزهای کار و محفظه های سیستم‌های خنک‌کننده استفاده می‌شود.

نوع ساختمانی:

پروفیلی با وزن اندک ولی خمش پیچشی بسیار بالا، موارد استفاده آن در قاب صفحات خورشیدی، سازه‌های پلتفرم‌های کاری و… است.

نوع اختصاصی:

مورد قابل توجه درباره این نوع سطح مقطعی است که استفاده می‌شود. قاب های درها و پنجره ها و دیوار پرده ای از موارد استفاده می باشد.

 

ضخامت و اندازه ورقه‌های پروفیل در بازار:

پروفیل آلومینیوم متعارف به شکل قوطی و با ضخامت ۳ تا ۱۰ میلی‌متر، ابعاد ۵ در ۵ الی ۱۲۰ در ۱۲۰ میلی‌متر مربع، طول‌های عرف ۳ و ۴ و ۶ متر و با آلیاژ ۶ و ۷ هزار در بازار یافت می‌شود.

نکته دارای اهمیت درباره پروفیل‌های آلومینیومی، آلیاژ به کار رفته در آن‌هاست که بسته به نوع استفاده، متفاوت است. یعنی مجموعه گوناگونی از خواص مانند انعطاف‌پذیری، مستحکم بودن، عدم واکنش با هوا، کیفیت سطحی که مصرف‌کننده با توجه به آن‌ها محصول مناسب را انتخاب می‌کند. هر کدام از این ویژگی‌ها در گروه‌های مشخصی از خانواده فلز آلومینیوم پررنگ‌تر هستند. متدوال‌ترین نوع آلیاژ مورد استفاده ۶۰۶۳ می‌باشد که سختی آن بعد از فرآیند حرارتی و کیفیت سطحی پس از تولید پروفیل آلومینیوم مناسب شده و به همین دلایل پرکاربرد است.

 

سختی پروفیل های آلومینیومی در نمای خشک:

 در دهه 30 میلادی با رواج یافتن ساخت و ساز های کلان شهری یک خلا بزرگ  در طراحی ساختمان ها به چشم می آمد و و آن خلا نمای ساختمان بود. از این رو معماران مشهور آن دوران مانند لوید رایت و میس وان دست به طراحی نمای خلاقانه ای زدند که به نمای خشک یا به اصطلاح لاتین آن ventilated facade معروف شد .

امروزه نمای خشک به عنوان یک روش معماری محبوب برای پوشش دهی به نمای ساختمان در سطح شهری و تجاری مورد استفاده قرار میگیرد.

این روش امکان استفاده از موارد مختلفی از جمله شیشه,فلز,سیمان فایبر,سنگ و سرامیک را جهت نمایش نمای ساختمان را فراهم می آورد.زیبایی و عملکرد حرارتی_انرژی و مقاومت در برابر عوامل محیطی از ویژگی های بارز نمای خشک است.

شالوده و اسکلت اصلی اجزای نمای خشک زیر سازی ان است که با استفاده از مقاطع مختلفی از پروفیل آلومینیومی(نبشی,قوطی,سپری)شکل می گیرد.

پروفیل های آلومینیومی در نمای خشک در سیستم های مختلفی از جمله سیستم keil و سیستم massa و سیستم کلیپسی و دیگر سیستم های نصب به عنوان ساختار زیرسازی نما کاربرد دارد.

آلیاژ پروفیل های استفاده شده در صنعت نمایی خشک در ایران معمولا 6063 می باشد که با عملیات حرارتی T5 سخت می گردد.

سختی پروفیل های آلومینیومی به عوامل مختلفی از جمله آلیاژ و روش تولید پروفیل و فرایند حرارت دادن و پردازش حرارتی پروفیل وابسته است.به طور کلی آلومینیوم به دلیل خواص خوبی مانند سبکی و مقاومت به خوردگی و قابلیت بازیافت در صنعت مختلفی از جمله ساختمان سازی کاربرد دارد.

سختی پروفیل آلومینیومی معمولا با استفاده از آزمون های سختی سنجی مانند برنیل (Brinell) ویکرز (Vickers) راکوول (Rockwell) اندازه گیری می شود.(بیشتر کارخانه جات آلومینیوم در ایران از آزمون راکوول استفاده می کنند و به همین دلیل واحد را در این مقاله راکوول در نظر میگیریم)

در این آزمون نیرویی به سطح آلومینیوم اعمال می شود و اثر آن ر روی سطح سنجیده می شود .نتایج آزمون سختی معمولا به صورت واحد سختی بر حسب راکوول به نماد (Hrc) و یا ویکرز (Hv) و یا برنیل (Hb) اعمال م شود.

طبق آزمایش های انجام شده در ایران و در کارخانه های تولید پروفیل آلومینیومی نمای خشک,عدد سختی پروفیل های نما بین 9 تا 11 راکوول قرار دارد تا بتواند به وظیفه اصلی خود در سازه پاسخ دهند.

جمع بندی:

 در مجموع سختی پروفیل آلومینیومی متانسب با خواص و ویژگی های مختلف آلومینیوم از جمله تولید,پردازش حرارتی و طراحی آن متفاوت است.سختی پروفیل آلومینیوم مورد استفاده در صنعت نمای خشک باید استانداردی  بین 9تا11 راکوول را دارا باشد تا بتواند به وظیفه مورد انتظار در سازه پاسخ دهد.

 

جدول عناصر آلیاژ آلومینیوم گرید 6063

 

درجدول بالا عناصر سازنده این آلیاژ پرکاربرد، آورده شده است. آلیاژ دیگری از این محصول با مقادیر بالاتری از منگنز و آهن به نام ۶۰۶۱ وجود دارد که سختی و خوش تراشی آن مطلوب‌تر است، با وجود اینکه نوع فرآیند حرارتی هم تاثیر زیادی در سختی محصول دارد. افزایش آهن در این آلیاژ کیفیت سطح را کاهش داده و باعث پر خط و خش شدن آن می‌شود.

 

کارخانه‌های تولیدکننده پروفیل آلومینیوم

برای خرید بهترین انواع پروفیل آلومینیوم لازم است کارخانه‌ها و برندهای مختلف این محصول را بشناسیم. کارخانه تولید پروفیل ساوه و نیکان از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان این محصول هستند که تولیدات آن‌ها شامل پروفیل‌های ساختمانی و صنعتی، لوله و غیره است. آلومینیوم آکپا، آلومینیوم پیمان، کوپال، رول نوین و صنایع آلومینیوم آبسکون نیز از برندهای مطرح در این حوزه می‌باشند؛ البته تولید آن منحصر به این کارخانه‌ها نبوده و در حال حاضر کارگاه‌های کوچک و بزرگ بسیاری در سراسر کشور مشغول تولید انواع مختلف پروفیل آلومینیوم با کیفیت‌های مختلف هستند.

منبع ایسنا و آهن‌آنلاین.