استیل یا فولاد یکی از بهترین ماده‌ها برای ایجاد استحکام و دوام طولانی در هر سازه‌ای است، چیزی که برای پروژه‌های ساختمانی اهمیت بسیار زیادی دارد. با محصولات استیل می‌توانید قطعات فولادی ساختاری با قدرت، دوام و انعطاف‌پذیری بی‌نظیر ایجاد کنید و به همین دلیل هم هست که بدون شک به انتخابی مطلوب برای ساخت تبدیل شده است. به همین دلیل هم هست که پرکاربردترین نوع پروفیل نیز از جنس استیل است. در این مقاله نگاهی به انواع پروفیل استیل و تعاریف آن‌ها به همراه کاربرد این پروفیل‌ها خواهیم انداخت.

پروفیل استیل چیست؟

پروفیل یا قوطی استیل معمولاً برای اهداف تعمیر و نگهداری و ساختاری استفاده می‌شود و در مقایسه با پروفیل‌های زاویه‌ای یا کانالی، طراحی جعبه‌ای شکل آن استحکام بسیار بهتری را فراهم می‌کند. کاربردهای پروفیل استیل شامل ساخت و ساز ساختمان، نرده و چارچوب کامیون‌ها می‌شود و این پروفیل‌ها با ابعاد بیرونی و ضخامت دیواره آن‌ها اندازه‌گیری می‌شوند.

انواع مختلفی از محصولات استیل وجود دارد و هر کدام ترکیب و کیفیت منحصر به فرد خود را دارند. بسته به ترکیب شیمیایی استیل، ممکن است کار با آن سخت‌تر یا آسان‌تر از سایر انواع فولاد باشد و برای کاربردهای خاصی استفاده شود. استیل‌های مختلف همچنین قیمت‌های متفاوتی هم دارند و برای کاربردهای خاص صرفه دارند.

سه گروه محصولات استیل استینلس وجود دارد:

• فولادهای آستنیتی که دارای کروم بسیار بالایی بوده و حاوی مقادیر کمی نیکل و کربن نیز هستند. این‌ها معمولاً برای پردازش مواد غذایی و لوله کشی استفاده می‌شوند. همچنین غیر مغناطیسی بوده و از این نظر نیز کاربردهای مخصوص به خود را دارند.
• فولادهای فریتی حاوی حدود 15٪ کروم هستند اما فقط مقادیر کمی کربن و آلیاژهای فلزی مانند مولیبدن، آلومینیوم یا تیتانیوم دارند. این فولادها مغناطیسی، بسیار سخت و مستحکم هستند و با کار سرد می‌توان آنها را بیشتر تقویت کرد.
• فولادهای مارتنزیتی حاوی مقادیر متوسطی از کروم، نیکل و کربن هستند، این دسته از استیل مغناطیسی بوده و قابل عملیات حرارتی هستند. فولادهای مارتنزیتی اغلب برای ابزارهای برش مانند چاقو و تجهیزات جراحی استفاده می‌شوند.

مزایای پروفیل استیل

همانطور که گفته شد پروفیل استیل از پرکاربردترین انواع پروفیل در انواع کاربردهای ساختمانی است. اما چرا این نوع از پروفیل اینقدر محبوب شده است؟

خواص مکانیکی عالی

استیل (مخصوصا استیل استنلس) دارای خواص مکانیکی قوی در دمای محیط در مقایسه با سایر مواد است که یک مزیت متمایز برای کاربردهای ساختمانی به حساب می‌آید، در نتیجه کاهش وزن در هر متر مربع یا مقاطع طولانی‌تر برای سازه‌ها را ممکن می‌سازد. علاوه بر آن در پروفیل‌های استیل شکل‌پذیری، کشش و سختی با هم ترکیب می‌شوند، بنابراین در عین مقاومت در برابر سایش سنگین (اصطکاک، سایش، ضربه، کشسانی و ...)، شکل پذیری راحتی هم دارند و به راحتی می‌توان آن را به شکل‌های دلخواه درآورد و در کاربردهای مختلف استفاده کرد. علاوه بر این، استیل ضد زنگ در دماهای پایین نیز می‌تواند دچار کارسرد و شکل دهی شود بدون این که ترد و شکننده شود و همین نیز بازه‌ی دمایی کاربرد آن را افزایش می‌دهد.

مقاومت در دمای بالا

استینلس استیل بهترین مقاومت در برابر آتش را در بین تمام مواد فلزی هنگام استفاده در کاربردهای ساختاری دارد و دمای بحرانی آن بالای 800 درجه سانتیگراد است. این سبب می‌شود حتی در دماهای بالا نیز کاربرد خود را از دست نداده و نرم نشود

مقاومت در برابر خوردگی

با حداقل محتوای کروم 10.5٪، استیل استینلس یا ضد زنگ به طور مداوم توسط یک لایه غیرفعال اکسید کروم محافظت می‌شود که به طور طبیعی بر روی سطح از طریق ترکیب کروم و رطوبت موجود در هوا ایجاد می‌شود. اگر سطح خراشیده شود، این لایه خود را دوباره بازسازی می‌کند و در برابر شرایط محیطی مختلف به خوبی مقاومت می‌کند.  

سطح تمیز و نیاز به تعمیرات کم

سطح استیل به راحتی تمیز شونده بوده و کاملا صیقلی و صاف است. این ویژگی سبب می‌شود هیچ شکاف یا ترکی روی آن نباشد و اجازه نفوذ آلودگی، باکتری و ... در آن وجود ندارد، در نتیجه سطح آن تا مدت طولانی شرایط اولیه خود را حفظ می‌کند و می‌توان از آن برای کاربردهای دکوراتیو نیز به راحتی استفاده کرد.

قابلیت بازیافت

استیل استینلس به راحتی قابل بازیافت است. در بخش ساخت و ساز، نرخ بازیابی واقعی آن نزدیک به 100٪ است. از نظر محیطی خنثی و بی اثر است و در تماس با عناصری مانند آب، ترکیبات خود را از دست نمی‌دهد. این ویژگی‌ها آن را به ماده‌ای تبدیل می‌کند که برای کاربردهای ساختمانی در معرض آب و هوای نامساعد مناسب است و هزینه‌های نصب و نگهداری کم , عمر مفید و طولانی را تضمین می‌کند.

انواع مقطع پروفیل استیل

محصولات استیل پروفیل از لحاظ ظاهری انواع مختلفی دارد که هر یک کاربرد خاص خود را دارند. دسته بندی کلی پروفیل‌های استیل شامل دو دسته پروفیل باز و بسته است. هر یک از این دسته‌ها نیز با توجه به شکل مقطع به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند:

• پروفیل Z
• پروفیل U
• پروفیل نبشی
• ناودانی
• لوله
• پروفیل در و پنجره
• قوطی

هر یک از این محصولات استیل نیز می‌توانند ضخامت و ابعاد مشخصی به خود بگیرند و در زمینه‌های مختلفی به کار برده شوند، همچنین پروسه تولید و ترکیبات هر یک می‌تواند متفاوت باشد. البته نکته قابل ذکر این است که در حالت کلی،‌ منظور از پروفیل همان پروفیل‌های بسته یا قوطی با مقطع مربع یا مستطیل است.

انواع پروفیل استیل

از انواع استیل با ترکیبات مختلف در ساخت پروفیل استفاده می‌شود که هر یک خواص و کاربردهای منحصر به فرد خود را دارند. معروف‌ترین انواع استیل برای ساخت پروفیل موارد زیر هستند:

استیل 201

استیل استینلس نوع 201 آلیاژی است که حاوی مقادیری نیکل است و منگنز و نیتروژن بیشتری نسبت به سایر استیل‌های محبوب دارد. این استیل در عین این که نسبت به برخی از آلیاژهای دیگر ارزان‌تر است (به دلیل محتوای نیکل کم آن)، کار کردن یا شکل دادن به آن آسان نیست. نوع 201 فولاد ضد زنگ غیر مغناطیسی است و حاوی سطوح بالایی از کروم و نیکل و سطوح پایین کربن است، به همین دلیل هم یک فولاد آستنیتی محسوب می‌شود.

استیل 201 یک محصول میان رده با کیفیت‌های مفید متنوع است و اگرچه برای مصارف خاصی ایده آل است، اما برای سازه هایی که ممکن است مستعد نیروهای خورنده مانند آب شور باشند، انتخاب خوبی نیست. این استیل بخشی از سری 200 فولاد ضد زنگ آستنیتی است و محتوای پایین نیکل از مشخصه‌های مهم این خانواده است.

نوع 201 می‌تواند در بسیاری از کاربردها جایگزین استیل 301 شود، اما نسبت به همتای خود در برابر خوردگی مقاومت کمتری دارد، به ویژه در محیط‌های شیمیایی. استیل 201 برای تولید طیف وسیعی از لوازم خانگی از جمله سینک ظرفشویی، ظروف پخت و پز، ماشین لباسشویی، پنجره ها و درها و همچنین در تزئینات خودرو، معماری تزئینی، واگن‌های راه آهن، تریلرها و گیره‌ها استفاده می‌شود. با این وجود به دلیل حساسیت به خوردگی حفره‌ای و شکافی، برای کاربردهای سازه‌ای در فضای باز توصیه نمی‌شود.

استیل 394

فولاد ضد زنگ نوع 304 آستنیتی استیل ضد زنگ سری T 300 است که حداقل 18٪ کروم و 8٪ نیکل، همراه با حداکثر 0.08٪ کربن دارد و به عنوان یک آلیاژ آستنیتی کروم نیکل تعریف می‌شود.

از خصوصیات مهم این نوع استیل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

- خواص عالی شکل دهی و جوشکاری

- مقاومت در برابر خوردگی / اکسیداسیون به لطف محتوای کروم

- کیفیت طراحی عمیق

- چقرمگی عالی، حتی تا دمای برودتی که به عنوان دمای بسیار پایین تعریف می‌شود

- خواص دمای پایین که به خوبی به سخت شدن با کار سرد پاسخ می‌دهد

- سهولت نظافت، سهولت ساخت و زیبایی ظاهر

استیل 316

مشابه با 304، استیل درجه 316 دارای مقادیر بالایی از کروم و نیکل است. استیل 316 همچنین حاوی سیلیسیوم، منگنز و کربن در مقادیر پایین است. تفاوت عمده بین فولاد ضد زنگ 304 و 316 در ترکیب شیمیایی آن است که 316 حاوی مقدار قابل توجهی مولیبدن است: معمولاً 2 تا 3 درصد وزنی در مقایسه با مقادیر بسیار کم مولیبدن موجود در استیل 304. محتوای مولیبدن بیشتر باعث می‌شود که استیل 316 مقاومت به خوردگی بیشتری داشته باشد. این نوع از استیل استینلس اغلب یکی از مناسب‌ترین انتخاب‌ها در هنگام انتخاب فولاد ضد زنگ آستنیتی برای کاربردهای در تماس با آب و رطوبت یا حتی آب شور است. سایر کاربردهای رایج استیل استینلس 316 عبارتند از:

• تجهیزات پردازش و ذخیره سازی مواد شیمیایی
• تجهیزات پالایشگاهی
• تجهیزات پزشکی
• محیط‌های دریایی، به ویژه آن‌هایی که دارای کلرید هستند

استیل 321

استیل نوع 321 یک فولاد ضد زنگ آستنیتی کروم نیکل، تثبیت شده با تیتانیوم و با مقاومت بالا در برابر خوردگی است. این نوع استیل اغلب در محدوده دمایی 800-004 درجه سانتیگراد استفاده می‌شود. افزودن تیتانیوم سبب جلوگیری از تشکیل کاربید کروم و به جای آن تشکیل کاربید تیتانیوم می‌گردد. نوع 321 دارای مقاومت خوردگی بین دانه‌ای و مقومت در برابر اکسیداسیون عالی در این محدوده دمایی بوده و خواص خزشی و گسیختگی تنش بالاتری نسبت به استیل 304 دارد. همچنین دارای چقرمگی خوب در دمای پایین بوده و در شرایط آنیل شده غیر مغناطیسی است.

با توجه به وجود تیتانیوم می‌توان دریافت که این مدل از استیل قیمت بالاتری نسبت به سایر مدل‌ها دارد و در شرایط خاص از آن استفاده می‌شود. کاربردهای کلی استیل 321 در سازه‌های صنایع غذایی، صنایع فیلم و عکس و همچنین برای اقلام مورد استفاده روزمره در خانه و ساخت نیروگاه‌ها است. با توجه به آلیاژ Ti، مقاومت در برابر خوردگی بین دانه‌ای نیز در شرایط جوش برای این استیل تضمین شده است.

انواع روش‌های تولید پروفایل‌ استیل

چندین روش تولید و شکل دهی به پروفیل با توجه به کاربردها و پروژه‌های مختلف وجود دارد:

• پروفیل‌های استیل ضد زنگ با استفاده از روش نورد گرم، با تشکیل میله سیم در یک فرآیند نورد مداوم در دمای حدود 2012 درجه فارنهایت تولید می‌شوند. نورد گرم اقتصادی‌ترین فناوری برای تولید مقاطع فولادی مختلف است. این مقاطع برای ساخت و ساز عمومی مناسب هستند، همچنین اشکال رایج مانند میله‌های مسطح، تیرهای فولادی استینلس استیل، ستون‌ها و کانال‌های استیل با صرفه جویی قابل توجهی در هزینه با این روش قابل تولید هستند.
• پروفیل‌های استینلس استیل با روش نورد سرد، با تشکیل میله سیم گرد توسط فرآیند نورد مداوم در دمای محیط تولید می‌شوند. این روش یک فرآیند تولید کارآمد برای اشکال و مقاطع کوچکتر است. پروفیل‌های نورد سرد دارای مزایای متنوعی از جمله سطح عالی و تحمل بالا هستند،‌در نتیجه می‌توان گفت نورد سرد پروفیل‌های فولادی ضد زنگ سخت، مستحکم و انعطاف پذیر تولید می‌کند.
• همجوشی لیزری نیز روشی بسیار کارآمد و محبوب است که برای کاربردهای خاص به کار گرفته می‌شود و قابلیت‌ها و گزینه‌های طراحی تقریبا بی حد و حصری را ارائه می‌دهد. در این روش اجزای جداگانه را به یکدیگر جوش داده می‌شود تا محصولات استیل کاملی مانند تیرهای فولادی ضد زنگ، کانال‌ها، اشکال توخالی و مقاطع سفارشی ایجاد شود. برش و جوش‌ها در این روش یکپارچه بوده و قابل توجه نیستند، به علاوه لبه‌های تیز و خطوط تمیزی ایجاد می‌شوند. فینیش روی پروفیل‌های ذوب شده لیزری معمولاً بهتر از سایر روش‌های تولید است.

جمع بندی

استیل در دنیای مدرن کاربردهای زیادی دارد، اما بیشترین کاربرد آن در ساخت و ساز است. پروفیل استیل یکی از حیاتی‌ترین مصالح مورد استفاده در ساختمان است که به دلایل متعددی مورد توجه قرار می‌گیرد و از عمده‌ترین آن‌ها می‌توان به تطبیق پذیری، هزینه تولید نسبتاً پایین، استحکام بالا، پایداری و در دسترس بودن آن اشاره کرد. انواع مختلفی از پروفیل استیل وجود دارد که می‌توانید با توجه به کاربرد و بودجه خود انتخاب کرده و از آن در سازه‌های خود استفاده نمایید.