Gęstość aluminium funty/cal3: Dokładne wartości dla czystego aluminium, stopów 6061, 6063 i 7075

Inżynier ds. zakupów, który zamawia czterdzieści prętów 6-metrowego profilu z rowkiem teowym, bez sprawdzania gęstości aluminium w funtach/calach3, zwykle dowiaduje się o tym na rampie załadunkowej, gdy paleta waży znacznie więcej niż przewidywana wycena, a klasa ładunku zmienia się na miejscu. Liczba, która temu zapobiega, jest niewielka i stała: czyste aluminium ma gęstość 0,0975 funta/cal3, co odpowiada 2,70 g/cm3 lub 2700 kg/m3 w temperaturze pokojowej. Każdy ciężar na metr w arkuszu danych profilu, każdy szacunkowy koszt wysyłki i każde obliczenie obciążenia wynika z tej stałej i geometrii przekroju poprzecznego profilu.

0.0975 funt/cal3 czystego aluminium

2.70 Wartość referencyjna g/cm3

168.5 odpowiednik funta/ft3

2700 kg/m3 Wartość SI

Dla nabywców z Ameryki Północnej liczba imperialna ma znaczenie w codziennej praktyce: huty podają ceny za funty, ceny przewoźników według przedziałów wagowych, a warsztaty CNC szacują godziny obróbki na podstawie masy kęsów. W poniższych sekcjach omówiono dokładne wartości stopów, przeliczenia, które warto zapamiętać oraz sposób, w jaki gęstość zmienia się w wagę ramy, którą możesz zaplanować przed złożeniem zamówienia.

Gęstość aluminium w funtach/cal3: dokładne liczby, których używają inżynierowie

Czyste aluminium ma gęstość 0,0975 funta/cal3, a stopy handlowe skupiają się w wąskim paśmie od około 0,096 do 0,102 funta/cal3. Wartość czystego metalu jest przeliczana z międzynarodowej wartości 2,70 g/cm3, co równa się 168,5 funta/stopę3. Skupiona na powierzchni sześcienna struktura kryształu i lekkie atomy sprawiają, że aluminium jest jednym z najlżejszych metali, który nadal przenosi obciążenia strukturalne.

Definicja rdzenia

Gęstość to masa materiału na jednostkę objętości. W przypadku aluminium inżynierowie podają wartość 0,0975 funta/cal3 dla czystego metalu i stosują niewielką korektę stopu wynoszącą około plus minus 3 procent, w zależności od gatunku.

Dwie notatki sprawiają, że liczba jest uczciwa. Po pierwsze, dodatek stopowy ledwo go porusza: nawet bogaty w cynk 7075 przy 0,102 funta/cal3 jest tylko o około 5 procent lepszy od czystego aluminium. Po drugie, oznaczenia stanu, takie jak T5 lub T6, zmieniają wytrzymałość w wyniku obróbki cieplnej, a nie gęstości, dlatego profil 6063-T5 i profil 6063-T6 o tym samym przekroju poprzecznym ważą tyle samo na metr.

Jak pierwiastki stopowe zmieniają gęstość z 0,096 do 0,102 funta/cal3

Dodawanie stopów powoduje zmianę gęstości o około 2 do 6 procent, ponieważ każdy rozpuszczony pierwiastek ma inną masę atomową. Miedź o masie 8,96 g/cm3 i cynk o masie 7,14 g/cm3 są znacznie cięższe od aluminium i plasują 2024 i 7075 na szczycie zakresu. Magnez o masie 1,74 g/cm3 i krzem o masie 2,33 g/cm3 są lżejsze, dlatego gatunki 5xxx i 6xxx znajdują się na poziomie bazowym czystego metalu lub nieco poniżej.

Gęstość popularnych stopów aluminium wyrażona w g/cm3, lb/in3 i lb/ft3
Stop	Gęstość (g/cm3)	Gęstość (funty/cal3)	Gęstość (funty/ft3)	Typowe zastosowanie
1100	2.71	0.098	169.2	Arkusz ogólny i sprzęt chemiczny
2024	2.78	0.100	173.6	Konstrukcje lotnicze i nity
3003	2.73	0.099	170.4	Kanały HVAC i ogólna produkcja
5052	2.68	0.097	167.3	Środowiska morskie i podatne na korozję
6061	2.70	0.0975	168.5	Płyty konstrukcyjne i części obrabiane
6063	2.69	0.097	167.9	Profile teowe i profile architektoniczne
7075	2.81	0.102	175.4	Komponenty lotnicze o wysokiej wytrzymałości

W przypadku ram przemysłowych ważny jest rząd 6063 przy 0,097 funta/cal3, czyli stopu, który jest podstawą większości systemów z rowkami teowymi. Wybór pomiędzy 6061 a 6063 ma znacznie większy wpływ na wygląd ścian i wykończenie powierzchni niż na wagę, co stanowi różnicę porównanie techniczne doboru profili 6061 i 6063 obejmuje dogłębnie.

Praktyczne dania na wynos: do celów wyceny, dokładność 0,0975 funta/cal3 wynosi 3 procent dla każdego profilu serii 6xxx. Wartość bazową należy zastąpić wartością specyficzną dla stopu tylko wtedy, gdy w projekcie zastosowano obrobione łączniki 7075 lub arkusz 5052.

Przeliczanie gęstości aluminium pomiędzy funtami/calami3, g/cm3 i kg/m3

Aby przeliczyć gęstość aluminium z g/cm3 na funt/cal3, pomnóż przez 0,036127, tak aby 2,70 g/cm3 dało 0,0975 funta/cal3. Odwrotna konwersja mnoży funt/cal3 przez 27,68. Czynniki te obejmują większość porównań metrycznych arkuszy danych pochodzących z azjatyckich wytłaczarek z cenami imperialnymi od dystrybutorów z Ameryki Północnej.

g/cm3 do funta/cal3: pomnóż przez 0,036127 (2,70 daje 0,0975).
funt/cal3 na g/cm3: pomnóż przez 27,68 (0,098 daje 2,71).
kg/m3 do lb/ft3: pomnóż przez 0,0624 (2700 daje 168,5).
kg/m na lb/ft: pomnóż przez 0,672 (profil 1,70 kg/m daje 1,14 lb/ft).

Referencje główne: 2,70 g/cm3 = 2700 kg/m3 = 168,5 funta/stopę3 = 0,0975 funta/cal3. Trzymaj ten łańcuch na ścianie sklepu, a każdy arkusz danych w dowolnym systemie jednostek będzie mógł zostać zweryfikowany w ciągu kilku sekund.

Obliczanie ciężaru profilu na podstawie gęstości: wzór i przykład praktyczny

Ciężar profilu równa się objętości pomnożonej przez gęstość, a wytłoczki o stałym przekroju poprzecznym upraszczają to do pola przekroju poprzecznego pomnożonego przez długość pomnożoną przez 0,0975 funta/cal3. W przypadku braku arkusza danych wystarczy sam rysunek.

F

Formuła pola: waga w kg na metr = powierzchnia przekroju w mm2 x 2,70 / 1000. Profil 40x40 z litego aluminium o powierzchni około 460 mm2 wynosi około 1,24 kg/m przed otwarciem katalogu.

Zacznij od wartości katalogowej

Renomowane wytłaczarki publikują wagę na metr, obliczoną bezpośrednio z gęstości i przekroju. Profil 3030 o wysokiej stabilności, taki jak HS83030N3, wykazuje 1,02 kg/m, co już zawiera założenie 2,70 g/cm3.

Przelicz na jednostkę używaną w wycenie frachtu

Pomnóż kg/m przez 2,2046, aby uzyskać funt/m, a następnie podziel przez 3,281, aby uzyskać funt/stopę. Profil 1,02 kg/m daje 0,685 funta/stopę.

Pomnóż przez długość biegu

Rama wykorzystująca 24 metry tego profilu przenosi 24 x 1,02 = 24,5 kg, czyli 54 funty gołego profilu.

Dodaj dodatek sprzętowy

Łączniki narożne, łączniki i nóżki poziomujące zwykle dodają od 5 do 8 procent, podnosząc ramę do około 58 funtów przed zapakowaniem.

HS-8-3030N3 3030 Profil aluminiowy z rowkiem T, ścianka 2,0 mm, 1,02 kg/m Ten profil 6063-T5 o wysokiej wytrzymałości pasuje do ram, w których nośność ma znaczenie pomimo niskiej gęstości aluminium. Ściany o grubości 2,0 mm i rowek T o średnicy 8,2 mm umożliwiają modułowy, bezspawowy montaż ram urządzeń automatyki i ciężkich regałów. Zobacz produkt →

Aluminium kontra stal: co 0,098 funta/cal3 oznacza dla wytrzymałości do masy

Aluminium ma gęstość około jednej trzeciej stali, czyli 0,098 w porównaniu do 0,284 funta/cal3, więc dobrze zaprojektowana aluminiowa rama zmniejsza ciężar konstrukcyjny o 40 do 50 procent, nawet po skompensowaniu tego grubszymi sekcjami. Tytan przy 0,160 i miedź przy 0,321 wyznaczają linię aluminium od góry, podczas gdy tylko magnez przy 0,063 jest lżejszy.

Gęstość metali konstrukcyjnych w funtach/calach3

Magnez

0.063

Aluminium 6063

0.097

Tytan

0.160

Stal

0.284

Miedź

0.321

Wartości temperatury pokojowej dla popularnych gatunków konstrukcyjnych, zaokrąglone do trzech miejsc po przecinku

Aluminiowa rama z rowkiem T

Około 65 procent lżejszy na jednostkę objętości niż stal
Naturalna warstwa tlenku usuwa malowanie i zabezpieczenie przed rdzą
Skręcane ze standardowych profili bez spawania
Pasuje do strażników, stacji roboczych i układów, które często się zmieniają

Spawana rama stalowa

Prawie 2,9 razy gęstszy przy 0,284 funta/cal3
Wyższy moduł dla bardzo długich, niepodpartych rozpiętości
Niższy koszt za funt surowca
Wymaga spawania, szlifowania i powlekania przy każdej rewizji

Specyficzna wytrzymałość, a nie sama gęstość, rozstrzyga spór: 7075-T6 zapewnia granicę plastyczności bliską 73 000 psi przy zaledwie 0,102 funta/cal3, czyli stosunek stali rzadko osiągany przy porównywalnych rozmiarach przekrojów.

HS-8-4040L Lekki profil aluminiowy 4040 z rowkiem T, 0,90 kg/m Dzięki ściance o grubości 1,5 mm i masie jednostkowej 0,90 kg/m ten profil 40x40 kładzie nacisk na oszczędność masy. Dobrze pasuje do dyskusji na temat gęstości w artykule, oferując praktyczną opcję w przypadku przegród pomieszczeń czystych, ogrodzeń i lekkich modułowych stacji roboczych. Zobacz produkt →

Budżetowanie wagi dla ram z rowkiem T: od arkusza wyceny do klasy towarowej

Traktuj wagę uzależnioną od gęstości jako pojedynczą linię budżetową obejmującą konstrukcję, sprzęt i wysyłkę, ponieważ ta sama stała wartość 0,0975 funta/cal3 napędza wszystkie trzy.

Klasa frachtu: przewoźnicy LTL ponownie oceniają przesyłkę, gdy rzeczywista waga przekroczy próg, więc 10-procentowy błąd w szacunkach może zmienić fakturę.
Nośność: kółka samonastawne, nóżki poziomujące i mocowania sufitowe są podawane w funtach, a ciężar własny ramy pochłania część tej wartości przed jakimkolwiek ładunkiem.
Ugięcie: profile cienkościenne zmniejszają wagę, ale uginają się bardziej na rozpiętościach większych niż około 1,5 metra, więc oszczędność masy kończy się tam, gdzie zaczyna się sztywność.
Czas obróbki: Skala godzin CNC z wagą wiórów, a cięższe kęsy usuwają więcej aluminium na część.

Grubość ścianki to największa dźwignia w jednej serii. W ramach jednej rodziny 40x40 dostępne są warianty o grubości od 1,2 mm w wersjach o zoptymalizowanej masie do 4,5 mm w wersjach o bardzo dużej wytrzymałości, co oznacza rozrzut masy na metr wynoszący ponad 50 procent przy tej samej powierzchni zewnętrznej. Dostawcy tacy jak Shanghai Huishuo Aluminium Industry Technology Co., Ltd. publikują masę na metr każdego wariantu, która jest po prostu gęstością pomnożoną przez zmierzony przekrój poprzeczny, dzięki czemu można porównać, w jaki sposób każda seria porównuje wagę z dopuszczalnym obciążeniem w całym przemysłowe profile wytłaczane z aluminium zasięg.

Przykładowy przykład transportu: 18 metrów profilu z kwadratowymi szczelinami 30x60 przy 1,70 kg/m to 30,6 kg (67,5 funta) gołego profilu. Dodanie płytek i elementów złącznych na poziomie 7 procent powoduje, że rama waży prawie 72 funty, co utrzymuje ją poniżej progu 150 funtów, w przypadku którego wielu przewoźników pobiera dodatkowe opłaty manipulacyjne.

Ogólna zasada: budżet od 6 do 8 funtów złączy i elementów złącznych na każde 100 funtów gołego profilu, a Twoja wycena frachtu przetrwa kontakt z wagą.

HS-6-3060GB Profil aluminiowy z kwadratowym rowkiem 30x60, 1,70kg/m Asymetryczny profil 30x60mm z kwadratowymi wycięciami 6,5mm na dedykowane złącza, przystosowany do średnich i ciężkich ram. Jego waga 1,70 kg/m i ścianki o grubości 2,0 mm pasują do półek, wsporników linii montażowych i projektów ogrodzeń warsztatowych. Zobacz produkt →

Często zadawane pytania dotyczące gęstości aluminium w funtach/calach3

Jaka jest dokładna gęstość czystego aluminium w funtach/calach3?

Przyjęta wartość to 0,0975 funta/cal3 w temperaturze pokojowej, przeliczona z gęstości referencyjnej wynoszącej 2,70 g/cm3 lub 2700 kg/m3. W codziennym cytowaniu 0,098 funta/cal3 jest typową zaokrągloną wartością i mieści się w granicach 1 procent dokładnej wartości.

Czy obróbka cieplna, taka jak hartowanie T6, zmienia gęstość aluminium?

Nie. Stany T4, T5 i T6 zmieniają wytrzymałość poprzez strukturę wydzieleń, a zmiana gęstości wynosi poniżej pół procenta. Podgrzewanie metalu podczas pracy powoduje jego nieznaczną ekspansję, więc gęstość spada o około 1 procent w temperaturze 200 stopni Fahrenheita, ale wartości w arkuszu danych zakładają temperaturę pokojową.

Jak przekonwertować wartość metryczną w arkuszu danych na funty/cal3?

Pomnóż dowolną liczbę g/cm3 przez 0,036127. Dla 6063 przy 2,69 g/cm3, co daje 0,097 funta/cal3; dla 7075 przy 2,81 g/cm3 daje to 0,102 funta/cal3. Jeśli w arkuszu danych podano kg/m3, zamiast tego pomnóż przez 0,0000361.

Dlaczego dwa profile 40x40 od różnych dostawców mają różną wagę?

Geometria, nie metal. Wszystkie stopy 6xxx mieszczą się w przedziale od 0,097 do 0,0975 funta/cal3, zatem 15-procentowa różnica w masie pomiędzy dwoma profilami 40x40 wynika z grubości ścianek i konstrukcji wewnętrznych żeber. Zawsze porównuj opublikowane wartości kg/m lub lb/ft, zamiast zakładać taką samą wagę przy takiej samej powierzchni.