تعریف لوله و پروفیل و موارد مصرف آن
۱- تعریف لوله و پروفیل
۱-الف– لوله
لوله به یک استوانه بلند تو خالی دو سر باز با سطح مقطع دایره ای شکل اطلاق می شود.
۱-ب- پروفیل
معنای پروفیل از نظر لغوی یعنی ثابت بودن مقطع در طولی معین.
۲- انواع لوله و پروفیل
۲-الف- انواع لوله
۲-ب- انواع پروفیل
پروفیل باز
پروفیل بسته
۳- موارد مصرف
۳-الف- موارد مصرف لوله ها
لوله های درزجوش را می توان از ابعاد، جنس، نحوه تولید، نحوه تست و مصارف کاربردی آنها به صورتهای مختلف تقسیم بندی کرد. در تقسیم بندی ها رایج است که لوله های درزدار به سه دستۀ لوله های صنعتی، لوله سیاه آب و لوله حفاری تقسیم بندی کنند. اما این تقسیم بندی دقیق نیست و نمی تواند مشخصات لوله های مختلف کاربرد آنها را بیان کند
۳-ب- موارد مصرف پروفیل ها
۱- قسمت اعظمی از پروفیل ها به منظور ساختن در و پنجره های آهنی بکار می روند. این پروفیل ها که به صورت گروهی از شماره ۱ تا ۷ از لحاظ اندازه و مشخصات تقسیم بندی شده اند می توانند در ساخت پنجره ها و چهارچوب آنها مورد استفاده قرار بگیرند.
۲- پروفیل های مربع و مستطیل با مقاطع کوچک به عنوان نرده های فلزی برای در و پنجره منازل، کناره راه پله ها و همچنین نرده کشی اطراف دیوارهای کارخانجات و زمینهای محصور شده و نرده پیاده روها و خیابانها بکار می روند.
۳- پروفیل های مربع و مستطیل با مقاطع بزرگتر که معروف به ستونی می باشند موارد استفاده متعددی در صنعت و ساختمان سازی دارند این پروفیل ها که در مقاطع مربع از ۶۰*۶۰ میلی متر تا ۲۷۰*۲۷۰ میلی متر و در مقطع مستطیل از ۴۰*۱۰۰ میلی متر تا ۱۳۵*۳۰۰ میلی متر ساخته می شوند و ضخامت آنها از ۵/۲ تا ۸ میلی متر می باشند می توانند در ساختن ستون و اسکلت فلزی ساختمانها بکار روند. همچنین اگر این پروفیل ها با مشخصات فیزیکی قابل اطمینانی ساخته شوند می توانند در ساختن شاسی تریلرها و نفت کش ها استفاده شوند.
۴- از پروفیلهای قوطی مربع و مربع مستطیل در صنایع خودروسازی نیز استفاده می شود.
۵- از پروفیل های قوطی مربع در ساختن پایه میز و صندلی نیز استفاده می گردد.
۶- پروفیل هایی که به صورت Z تهیمه می شوند اکثراً برای پوشش سقف سوله ها بکار می روند.
۷- پروفیل های نبشی و ناودانی با روش نورد سرد نیز تولید می شوند. پروفیل نبشی از بال ۲۰ تا ۵۰ میلی متر و پروفیل های ناودانی ۱۰، ۱۲، ۱۸ در این دسته از محصولات قرار می گیرند. از پروفیل های نبشی می توان در ساختن چهارچوب درهای بزرگ آهنی و انواع قالب های فلزی بکار رفته در ماشین آلات استفاده کرد. ناودانی های کوچک در مواردی نظیر در کرکره ای مغازه ها بکار می روند.
فرآیند تولید لوله و پروفیل فولادی
کار عمدۀ کارخانجات لوله و پروفیل تبدیل ورق فولادی کلاف به روش نورد سرد به محصول نهایی با شکلها و ابعاد مختلف پروفیل های باز و بسته می باشد. این فرآیند شامل مراحلی می باشد که ذیلاً به اختصار توضیح داده می شود:
۱- مواد اولیه:
مواد اولیه مصرفی اکثر کارخانجات قبل از راه اندازی فولاد مبارکه از کشورهای اروپایی و ژاپن تأمین می گردید ولی در حال حاضر قسمت عمدۀ آن از طریق فولاد مبارکه و قسمتی نیز ار کشورهای آسیای میانه، برزیل، اروپا و اروپای شرقی تهیه می گردد.. ورق مصرفی باید دارای ترکیبات شیمیایی خاص بوده بالطبع از خواص مکانیکی مناسبی برخوردار باشد تا در هنگام تولید برای سازنده و در نهایت برای مصرف کننده ایجاد مشکل ننماید.
ورق ST37 و یا JIS G 3131 یا G 3132 دارای ترکیبات شیمیایی سیلیس با ۳۵/۰، کربن با ۳/۰ تا ۱/۰، گوگرد ۰۴/۰، فسفر ۰۴/۰، منگنز ۵/۰ بوده و برای اینگونه تولیدات پیشنهاد و مورد مصرف می باشد مگر در موارد خاص. ورق فولادی پس از ورود به کارخانه توزین و با توجه به مشخصات ابعادی و مصرف آنها در قسمتهای مختلف، انبار شده تا وارد پروسۀ تولید گردد.
۲- برش کلاف به نوار:
کلاف های خریداری شده در دستگاه های برش به نوارهایی با عرض مشخص بریده می گردند. این دستگاهها نبا به سفارش و نحوۀ بهره برداری دارای قسمتهای مختلف بوده که بعضاً تمالم اتوماتیک و برخی نیمه اتوماتیک می باشند. یک دستگاه برش معمولاً دارای قسمتهای ذخیره کلاف، میز حمل کننده، ضربه گیر، کلاف گیر، و سیستم بازکننده طوقه های کلاف، سیستم کنترل کننده کناره برای بهتر تنظیم شدن، صاف کننده ورق، گیوتین و قرقره های هدایت ورق، غلتک های تغذیه ورق، قسمت اصلی برش، غلتک های جداکننده نوارهای بریده شده، نگاه دارندۀ نوارها و نهایتاً نوار جمع کن می باشد. پس از قرار گرفتن کلاف روی کلافگیر که خود نیز دارای حرکت گردشی می باشد کلافگیر چرخیده و پس از بازشده طوقها سر ورق زیر غلتکهای صاف کننده هدایت می گردند. این عمل باعث صاف و تخت شده ورق می گردد. توسط گیوتین سر ورق بریده شده تا برای جوشکاری در قسمتهای بعدی اشکالی وجود نداشته باشد.
آنگاه ورق توسط غلتکهای تغذیه به طرف دو عدد شافت اصلی که دارای محرک بوده و بر روی آن تیغه هایی از فولاد که عملیات حرارتی بر روی آنها انجام و سختی آن بین ۶۱-۵۹ راکول سی رسیده و فواصل آنها متناسب با عرض نوارهای مورد نیاز تنظیم شده حرکت می کند. در اثر عبور ورق از بین تیغه عمل برش انجام می گیرد.. حرکت ورق نوارها به جلو ادامه دارد و به جهت اینکه نوارهای بریده شده به طور دقیق به جلو هدایت گردند، از دو عدد شافت جداکننده که برروی آنها تیغه های کوچکی مستقر گردیده اند عبور داده مشی شوند تا نهایتاً سر اولیه نوارهای بریده شده در گیرۀ مخصوصی که در داخل نوار جمع کن قرار دارد و توسط سیستم هیدرولیک قطر نوار جمع کن را چند سانتیمتر باز می نماید درگیر شود. این عمل از یک طرف باعث جمع شده دو لبۀ گیره و گرفتن سر نوارها شده و از طرفی در پایان زمان تخلیه نوارها با عمل جمع شده نوارگیر داخلی ترین لایه ورقها جدا شده و به سهولت می توان نوارها را توسط میز متحرک و صفحه ای که در جهت محور اصلی حرکت می کند به خارج هدایت نمود. از این مرحله به بعد کشیده شدن ورق توسط نوار جمع کن تا تمام شدن کل طول کلاف انجام می گیرد. نوارها نهایتاً دسته بندی و به قسمتهای مختلف خطوط تولید انتقال می یابد.
۳- تولید لوله و پروفیل:
قوطی و پروفیل را می توان به دو طریق مستقیم و غیرمستقیم تولید نمود. روش انتخابی بستگی به امکانات ماشین از نظر طراحی دارد. معمولاً پروفیل باز به روش مستقیم تولید می گردد. دستگاه های تولید لوله و پروفیل عموماً دارای قسمتهای تغذیه نوار، گیوتین، قسمت جوش سر و ته نوار، انباره، فرمینگ که از دو قسمت شکل دهندۀ اولیه [۱] و شکل دهندۀ نهایی [۲] ، قسمت جوش دو لبۀپروفیل، براده برداری، سردکن، سایزینگ با تعداد ۴ تا ۶ دروازه – خمش و پیچش گیر [۳] برش اره اتوماتیک [۴] ، شتاب دهنده و نهایتاً میز تخلیه می باشند. با توجه به اینکه دستگاه برای ساخت چه تولیداتی طراحی شده و به چه روشی ساخته شده باشد قسمتهای فوق با کمی تغییر از نظر تعداد و اندازه ساخته خواهد شد ولی آنچه قابل ذکر است اینکه عمل اصلی این دستگاهها شکل دادن به ورق در حال عبور از بین دو قالب بالا و پایین در حال چرخش در دروازه های مختلف تا تولید محصول نهایی به طریقۀ سرد می باشد.
نحوۀ تولید یک نوع پروفیل نحوۀ تولید یک نوع پروفیل
تولید پروفیل و قوطی های ساختمانی می تواند به روش مستقیم و یا غیر مستقیم تولید لوله و سپس تبدیل به شکل نهایی انجام گردد. هر روش دارای محاسن و معایبی می باشد. در روش تولید مستقیم نوار در اثر عبور از بین قالبهای بالا و پائین دارای محرک و در کنار هرزگردها که طراح با انجام محاسبات از نظر میزان نیرو و زوایای شکل مورد نظر که با توزیع در هر دروازه طراحی نموده به تدریج شکل گرفته و پس از جوش خوردن دو لبه ورق توسط جوشهای فرکانسی نهایتاً در قسمت سایزینگ شکل کامل می گیرد.
پروفیل تولید شده در اثر اعمال نیرو از طرف قالبها و حرارت جوش، کاملاً مستقیم نبوده و توسط پیچش گیر با اعمال نیروی مجدد، خمش، پیچش و کمانش آن اصلاح می گردد. پروفیل در حال تولید، توسط اره اتوماتیک در فواصل ۶ متری بریده و به تعداد معینی بسته بندی و پس از نصب کارت مشخصات و تأیید کنترل کیفی به انبار محصولات تحویل می گردد.
در روش تولید غیر مستقیم پروفیل ابتدا در دستگاه اصلی نورد با همان مراحل فوق و یکی از سه روش خم کردن، به لوله تبدیل و پس از جوش دو لبه، در قسمت سایزینگ و پیچش گیر در اثر فشارهای بالائی و پایینی و جانبی، این لوله به اشکال مختلف تبدیل می گردد و یا اینکه در قسمت سایزینگ و پیچش گیر لوله کاملتر و محصول نهایی لوله خواهد بود و پس از برش بسته بندی می گردد.
لوله های تولید شده را در دستگاههای ساده تری تولید که هر یک دارای ۸ الی ۱۰ دروازه می باشند عبور داده و اشکال مختلفی را تولید خواهند نمود.
محاسن و معایب دو روش:
الف- روش مستقیم:
پروفیل تولید شده به روش مستقیم دارای زاویه های تیز، ابعاد دقیق و خط جوش ثابت در دیوارۀ بالایی و انحنای سطحی کم بوده و نسبت به روش دیگر از کیفیت بالاتری برخوردار خواهد بود..
در این روش به دلیل تیز گوشه بودن و اختلاف قطر نقاط مختلف قالبها و سرعت خطی متفاوت، استهلاک قالبها بیشتر می باشد. همچنین از نظر ماشین کاری و عملیات حرارتی نیز دقت بیشتری لازم است از طرفی فضای هوایی بیشتر بین ایندکتور و پروفیل و فریت سرعت تولید را کاهش داده و نسبت به روش غیر مستقیم دارای سرعت کمتر و راندمان پائینتری خواهد بود.
تولید پروفیل به روش مستقیم تولید پروفیل به روش مستقیم
ب- روش غیر مستقیم:
در این روش قسمت اولیه ماشین شامل Forming و Finishing به یکی از سه طریق: شکل دهی لبه ای، شکل دهی مرکزی و یا شکل دهی از طریق شعاع واقعی شکل زیر با توجه به نظر طراح و شرایط ماشین نوار به لوله تبدیل و در قسمت Sizing به شکل مورد نظر تبدیل می گردد که این روش On line نامیده می شود و یا پس از اینکه در این دور قسمت نیز لوله کامل و بریده شد، در دستگاههای دیگری عمل تغییر شکل [۵] انجام می گردد. در این روش چون می توان با ساخت یک لوله در قسمت فرمینگ و تعویض حداقل چند قالب در قسمت سایزینگ و یا بردن به دستگاه های بدن جوش دیگر چند نوع پروفیل تهیه نمود. داشتن تنوع با حداقل ماشین لوله سازی امکان پذیر است. ضمناً چون فاصله هوایی بین ایندکتور و لوله به حداقل ممکن و قطر انتخابی فریت می تواند به بالاترین اندازه ممکن برسد از حداکثر توان دستگاه جوش می توان استفاده کرده و سرعت تولید نسبت به روش مستقیم بیشتر خواهد بود. قالبها منحنی شکل و ساخت با دستگاه راحت تر و در عملیات حرارتی احتمال شکستن به دلیل عدم وجود گوشه های تیز بسیار کمتر می باشد ولی از نظر کیفیت، گوشه ها گردتر و اندازۀ اضلاع و خط جوش و انحنای سطحی با دقت پایین تر نسبت به روش مستقیم خواهد بود.
نانچه تولید لوله صرفاً برای تهیه لوله گاز و یا آب باشد قطر لوله را در قسمت جوش حدود نیم میلی متر بیشتر از قطر نهایی شاخته و این میزان اضافه قطر لوله را با افزایش سرعت خطی به وجود آمده در اثر افزایش قطر قالبها در هر دروازه ۵/۰ تا ۲/۰ میلی متر در سایزینگ تقلیل داده و عملاً لوله را کشیده و گرد می نمایند. لوله تولید شده را می توان قبل از برش توسط تست غیر مخرب ادی کارنت [۶] حوزه مغناطیسی آزمایش و یا پس از برش به صورت Offline آزمایش را انجام داد و آنگاه پس از پلیسه گیری عمل تست هیدرواستاتیک را تا فشار حدود ۷۰ بار برای مدت ۵ ثانیه انجام داده و پس از تأیید و چاپ مشخصات لازمه بر روی لوله ها به صورت شش گوش بسته بندی و به بازار عرضه نمود.
