چهارپهلوی آلومینیومی
در دنیای صنعت مدرن و ساختوساز، پروفیل چهارپهلوی آلومینیومی به عنوان یکی از پرکاربردترین انواع پروفیلهای آلومینیومی شناخته میشود. این پروفیل، ترکیبی بینظیر از استحکام بالا، وزن سبک و مقاومت در برابر خوردگی را ارائه میدهد و عمدتاً از طریق فرآیند اکستروژن آلومینیوم تولید میشود.
چهارپهلوی آلومینیومی، که اغلب به اختصار میل مربع آلومینیوم نامیده میشود، نوعی پروفیل توپر با سطح مقطع مربعی یا مستطیلی است. این پروفیل شباهت زیادی به تسمه آلومینیومی دارد، اما با چهار وجه صاف و متقارن. این پروفیلها عمدتاً از آلیاژهای سری ۶۰۰۰ و ۷۰۰۰ ساخته میشوند و ابعاد آنها از ۱۰×۱۰ میلیمتر تا ۲۰۰×۲۰۰ میلیمتر متغیر است. طول استاندارد ۳۰۰۰ تا ۶۵۰۰ میلیمتر است، اما برش سفارشی امکانپذیر است. در بازار ایران، چهارپهلوی آلومینیومی به صورت شاخهای عرضه میشود و وزن هر شاخه بسته به سایز، از ۱ کیلوگرم تا ۵۰ کیلوگرم متغیر است. اهمیت این پروفیل در صنایع رو به رشد ایران، مانند خودروسازی و ساختمانسازی، آن را به محصولی استراتژیک تبدیل کرده است. با توجه به تحریمها، تولید داخلی پروفیل آلومینیوم با تمرکز بر کیفیت شمش اولیه، نقش کلیدی ایفا میکند.
انواع پروفیل چهارپهلوی آلومینیومی
پروفیلهای چهارپهلو را میتوان بر اساس معیارهای مختلفی دستهبندی کرد. بر اساس شکل مقطع:
- مربعی (Square Bar): اضلاع برابر، مانند ۲۰×۲۰ میلیمتر، مناسب برای سازههای متقارن و باربری یکنواخت
- مستطیلی (Rectangular Bar): اضلاع متفاوت، مانند ۵۰×۱۰ میلیمتر، برای کاربردهای انعطافپذیرتر در ماشینکاری
بر اساس ساختار داخلی:
- توپر (Solid): بدون حفره، با استحکام حداکثری
- توخالی (Hollow): با حفرههای داخلی برای کاهش وزن
بر اساس آلیاژ:
- سری ۶۰۰۰: مانند ۶۰۶۱ و ۶۰۶۳، برای کاربردهای عمومی
- سری ۷۰۰۰: مانند ۷۰۷۵، برای صنایع سنگین
ویژگیهای کلیدی پروفیل چهارپهلوی آلومینیومی
پروفیل چهارپهلوی آلومینیومی به دلیل خواص ذاتی آلومینیوم، ویژگیهای منحصربهفردی دارد که آن را از پروفیلهای فولادی یا چوبی متمایز میکند.
- وزن سبک و استحکام بالا
آلومینیوم با چگالی ۲.۷ گرم بر سانتیمتر مکعب، حدود یکسوم وزن فولاد است، اما با آلیاژسازی، استحکام کششی آن به ۵۷۰-۳۰۰ مگاپاسکال میرسد.
- مقاومت در برابر خوردگی و عوامل محیطی
لایه اکسیدی طبیعی آلومینیوم، آن را در برابر زنگزدگی و خوردگی مقاوم میکند.
- عایق حرارتی، الکتریکی و انعطافپذیری
ضریب هدایت حرارتی ۲۰۵ وات بر متر-کلوین است، اما با پوششهای ویژه، عایقبندی بهبود مییابد. هدایت الکتریکی ۶۰% مس، آن را برای رساناهای الکتریکی مناسب میسازد. انعطافپذیری و دقت ابعادی ۰.۱± میلیمتر، برش و ماشینکاری چهارپهلوی آلومینیومی را آسان میکند.
فرآیند تولید پروفیل چهارپهلوی آلومینیومی از طریق اکستروژن
۱. آمادهسازی مواد اولیه: بیلت آلومینیومی (استوانهای با قطر ۳۵۵-۱۷۷ میلیمتر) از آلیاژهای سری ۶۰۰۰ انتخاب میشود. کیفیت شمش اولیه، کلیدی است.
۲. حرارتدهی بیلت: بیلت در کوره الکتریکی به ۵۰۰-۴۰۰ درجه سانتیگراد گرم میشود تا حالت خمیری پیدا کند. دما باید دقیق کنترل شود تا از ترکخوردگی جلوگیری شود.
۳. آمادهسازی قالب: قالب فولادی H13 در ۴۵۰-۴۰۰ درجه گرم و با روانکنندههای گرافیتی پوشش داده میشود.
۴. بارگیری بیلت: بیلت به کانتینر پرس هیدرولیکی منتقل میشود. فشار پرس تا ۵۰۰۰ تن میرسد.
۵. فشاردهی و اکستروژن: رم هیدرولیکی بیلت را فشرده و از قالب عبور میدهد. سرعت خروج پروفیل ۱۰۰-۱۰ متر در دقیقه است، بسته به پیچیدگی مقطع.
۶. خروج و کشش اولیه: آلومینیوم به شکل چهارپهلو خارج میشود و توسط پولر (کشنده) هدایت میگردد تا از تاب برداشته شود.
۷. خنکسازی اولیه: با آب یا هوا، دما به زیر ۱۰۰ درجه کاهش مییابد. خنکسازی سریع، تنشهای داخلی را کنترل میکند.
۸. برش اولیه: ارههای متحرک پروفیل داغ را به طولهای موقت جدا میکنند.
۹. تابگیری (Stretching): پروفیل ۳-۱% کشیده میشود تا صاف و یکنواخت گردد. این مرحله استحکام را تا ۲۰% افزایش میدهد.
۱۰. برش نهایی، پیرسازی و عملیات سطحی: پروفیل به طول دلخواه برش خورده و در کوره T5/T6 (پیرسازی مصنوعی در ۱۷۵ درجه به مدت ۸ ساعت) حرارتدیده میشود. سپس آنادایزینگ یا پوشش پودری اعمال میگردد.
آلیاژهای مورد استفاده در پروفیل چهارپهلوی آلومینیومی
- آلیاژ ۶۰۶۳: گزینه اقتصادی برای اکستروژن عمومی
ترکیب: ۹۸% آلومینیوم، ۰.۶% سیلیسیم، ۰.۹% منیزیم. استحکام: ۲۴۰ MPa. هدایت حرارتی بالا و آلیاژی با قابلیت بازیافت بالا.
کاربرد: پنجره و درب آلومینیومی، ساختمانسازی
- آلیاژ ۶۰۶۱: استحکام صنعتی و ماشینکاری عالی
ترکیب: ۹۷.۹% آلومینیوم، ۱% منیزیم، ۰.۶% سیلیسیم. استحکام: ۳۱۰ MPa. مقاومت حرارتی خوب.
کاربرد: مناسب برای قطعات خودرو، قالبسازی و سازههای متحرک
- آلیاژ ۷۰۷۵: برای کاربردهای سنگین و نظامی
ترکیب: ۹۱% آلومینیوم، ۵.۶% روی، منیزیم و مس. استحکام: ۵۷۰ MPa.
کاربرد: هوافضا، دریایی
مزایا و معایب پروفیل چهارپهلوی آلومینیومی
مزایا:
- وزن سبک: حمل آسان، کاهش هزینه لجستیک
- دوام بالا: عمر ۵۰+ سال با نگهداری کم
- بازیافتپذیری: ۱۰۰% قابل بازیافت، دوستدار محیط
- زیبایی و انعطاف: سطح صیقلی، بدون نیاز به رنگ اولیه
معایب:
- هزینه اولیه: ۳۰-۲۰% گرانتر از فولاد
- حساسیت حرارتی: نرم شدن بالای ۶۶۰ درجه
- نیاز به پوشش: در محیطهای اسیدی، آنادایزینگ ضروری است.
کاربردهای پروفیل چهارپهلوی آلومینیومی
- صنعت ساختمانسازی: از قاب تا نما
در پوشش سقف، قرنیزها، سقفهای کاذب و نماهای مدرن
- صنعت خودروسازی و حملونقل
در قطعات خودرو، شاسی جرثقیلها و واگنهای راهآهن
- صنایع پیشرفته: هوافضا، دریایی و الکترونیک
در هواپیماها، مخازن ضدزنگ و رساناهای الکتریکی
سایر کاربردها:
- دکوراسیون: فرفورژه تالارها و وسایل تزئینی
- صنعتی: نگهدارنده تیغههای برش، ماشینآلات
- زیستمحیطی: سازههای خورشیدی
نتیجهگیری
فرآیند تولید پیشرفته چهارپهلوی آلومینیومی از طریق اکستروژن آلومینیوم، امکان تولید مقاطع دقیق و سفارشی را فراهم میکند و با آلیاژهایی مانند 6061 و 7075، ترکیبی ایدهآل از استحکام، وزن سبک و مقاومت در برابر خوردگی را تضمین مینماید. از کاربردهای روزمره در صنعت ساختمانسازی، تا نقش حیاتی آن در صنایع پیشرفته مانند هوافضا و خودروسازی؛ این پروفیل نشاندهنده پیشرفتهای مهندسی است که صنایع ایران و جهان را به سمت کارایی بیشتر سوق میدهد.
