حاسبة وزن الألومنيوم
لوح وشريحة وقضيب وأنبوب وقطاع مجوّف من سبائك الألومنيوم. تفتح الحاسبة على الألومنيوم مباشرةً — يكفي اختيار الشكل وإدخال الأبعاد.
الجواب المختصر
كتلة المتر المربّع من لوح الألومنيوم هي السُمك بالمليمتر مضروبًا في
2.70 kg. وللقطاعات والقضبان تسري المعادلة نفسها كما في الفولاذ،
لكن بالكثافة الأخرى: m = F · 2.70 / 1000 كيلوغرامًا للمتر عند مساحة
مقطع F بـ mm².
كيف يُحسب وزن الألومنيوم: المعادلة وأمثلة
يُحسب وزن الألومنيوم كما يُحسب وزن الفولاذ تمامًا، لكن بكثافة أخرى: كتلة المتر = مساحة المقطع بـ mm² × 2.70 / 1000 كيلوغرامًا، وللّوح: السُمك بـ mm × 2.70 kg/m². وأربعة أمثلة من الطلبيات المعتادة:
- لوح 2 mm بمقاس 1250×2500: 3.125 m² × 5.40 kg/m² = 16.88 kg — يحمله شخص واحد وإن كان غير مريح.
- قطاع مجوّف 40×40×2:
40·40 − 36·36 = 304mm² ← 0.821 kg/m، والقضيب بطول 6 m نحو 4.9 kg. - أنبوب دائري 40×2:
π/4·(40² − 36²) = 239mm² ← 0.645 kg/m. - قضيب دائري Ø20:
π/4·20² = 314mm² ← 0.848 kg/m.
والتحويل مع الفولاذ يعمل في الاتجاهين: يزن الألومنيوم 0.344 من الفولاذ بالمقاس نفسه، والفولاذ أثقل بـ 2.91 مرّة. فإن عرفت كتلة قطاع فولاذي من الجدول فاضربها في 0.344 تحصل على الألومنيوم بالمقطع نفسه تمامًا.
منتجات الألومنيوم: كتلة المقاسات المتداولة
أكثر المقاسات شراءً من كلّ الأشكال في جدول واحد. والكتل محسوبة من المقطع وكثافة 2.70 g/cm³ دون أنصاف أقطار الزوايا — كما تحسب الحاسبة أعلاه.
| المنتج | المقاس، mm | kg/m (اللوح: kg/m²) | قضيب 6 m، kg |
|---|---|---|---|
| لوح | 1 | 2.70 | — |
| لوح | 2 | 5.40 | — |
| لوح | 3 | 8.10 | — |
| أنبوب مستطيل | 20×20×2 | 0.39 | 2.33 |
| أنبوب مستطيل | 40×40×2 | 0.82 | 4.92 |
| أنبوب مستطيل | 60×40×3 | 1.52 | 9.14 |
| أنبوب دائري | 20×2 | 0.31 | 1.83 |
| أنبوب دائري | 40×2 | 0.64 | 3.87 |
| أنبوب دائري | 50×3 | 1.20 | 7.18 |
| زاوية | 20×20×2 | 0.21 | 1.23 |
| زاوية | 40×40×3 | 0.62 | 3.74 |
| شريط مسطّح | 20×3 | 0.16 | 0.97 |
| شريط مسطّح | 40×4 | 0.43 | 2.59 |
| قضيب دائري | 10 | 0.21 | 1.27 |
| قضيب دائري | 20 | 0.85 | 5.09 |
ولكلّ شكل صفحته مع جدول المقاسات كاملًا: القطاع المجوّف من الألومنيوم، وأنبوب الألومنيوم الدائري، ولوح الألومنيوم مع التحويل إلى عدد الألواح؛ والقائمة الكاملة في آخر الصفحة.
كثافة سبائك الألومنيوم
| السبيكة | الاستعمال المعتاد | ρ، g/cm³ | 1 m² × 1 mm |
|---|---|---|---|
| 1050A | ألومنيوم تقني، ألواح، تكسيات | 2.70 | 2.70 kg |
| 3003 | ألواح مكبوسة، مبادلات حرارية | 2.73 | 2.73 kg |
| 5083 | إنشاءات ملحومة، خزّانات، هياكل سفن | 2.66 | 2.66 kg |
| 5754 | ألواح إنشائية، مقاومة للتآكل | 2.67 | 2.67 kg |
| 6060 | قطاعات مبثوقة، إنشاءات خفيفة | 2.70 | 2.70 kg |
| 6082 | قطاعات وألواح إنشائية، مقاومة أعلى | 2.70 | 2.70 kg |
| 7075 | الطيران، أجزاء محمّلة، غير قابل للحام | 2.81 | 2.81 kg |
ومقدار ما تغيّره السبيكة في الوزن يظهر جيّدًا في لوح واحد 1500×3000×5: من 5083 يزن 59.85 kg، ومن 6082 يزن 60.75 kg، ومن 7075 يزن 63.23 kg، أي أكثر بـ 4.1 % من الحساب بـ 2.70. وللتسعير والنقل تكفي 2.70؛ ولا يهمّ الفارق إلّا في الدفعات الكبيرة من 7075 أو عند المحاسبة بالكيلوغرام.
وزن لوح الألومنيوم: جدول حسب السُمك والمقاس
يُحسب وزن لوح الألومنيوم من مساحته: الطول (m) × العرض (m) × السُمك (mm) × 2.70 كيلوغرامًا. مثلًا لوح 1500×3000 mm بسُمك 3 mm يساوي 4.5 m² × 8.10 kg/m²، أي نحو 36.5 kg. وللمقاسات الشائعة الوزن جاهز في الجدول أدناه، والحاسبة أعلاه تعيد حساب أي مقاس وأي عدد من الألواح.
| السُمك، mm | 1 m²، kg | 1000×2000، kg | 1250×2500، kg | فولاذ بالسُمك نفسه، kg/m² |
|---|---|---|---|---|
| 0.5 | 1.35 | 2.7 | 4.2 | 3.9 |
| 0.8 | 2.16 | 4.3 | 6.8 | 6.3 |
| 1.0 | 2.70 | 5.4 | 8.4 | 7.9 |
| 1.5 | 4.05 | 8.1 | 12.7 | 11.8 |
| 2.0 | 5.40 | 10.8 | 16.9 | 15.7 |
| 3.0 | 8.10 | 16.2 | 25.3 | 23.6 |
| 4.0 | 10.80 | 21.6 | 33.8 | 31.4 |
| 5.0 | 13.50 | 27.0 | 42.2 | 39.3 |
| 6.0 | 16.20 | 32.4 | 50.6 | 47.1 |
| 8.0 | 21.60 | 43.2 | 67.5 | 62.8 |
| 10 | 27.00 | 54.0 | 84.4 | 78.5 |
| 12 | 32.40 | 64.8 | 101.3 | 94.2 |
| 15 | 40.50 | 81.0 | 126.6 | 117.8 |
| 20 | 54.00 | 108.0 | 168.8 | 157.0 |
قطاعات الألومنيوم الإنشائية تُبثَق ولا تُدرفل، ولكلّ منتِج كتالوجه الخاصّ بالأشكال مع كتلة المتر مذكورةً فيه. ولا يوجد هنا نظير لجدول IPE أو UPN يُحال إليه — فكتلة القطاع تُؤخذ من صحيفة بيانات المورّد. أمّا الحاسبة أعلاه فتتكفّل بالأنبوب والشريحة والقضيب والقطاع المجوّف، أي الأشكال ذات المقطع المنتظم.
قطاعات الألومنيوم: الكتلة من الكتالوج ولماذا لا تُحسب المتانة هنا
تغطّي حاسبة وزن الألومنيوم هذه الأشكال ذات المقطع المنتظم: الأنبوب والقطاع المجوّف والزاوية والشريحة والقضيب واللوح. أمّا القطاعات النظامية — الإنشائية ذات المجرى وقطاعات النوافذ والواجهات — فلها حجرات ومجارٍ وأضلاع لا تلتقطها أيّ معادلة مبنيّة على الأبعاد الخارجية.
ولهذه تُحسب الكتلة من مساحة المقطع A في صحيفة البيانات:
kg/m = A[cm²] × 0.27 (لأن 1 cm² × 1 m يساوي 100 cm³، و100 cm³
من الألومنيوم تزن 270 g). فالقطاع الذي مساحته 4.5 cm² يزن 1.215 kg/m، والقضيب
منه بطول 6 m يزن 7.3 kg. وإن أعطى الكتالوج كتلة المتر مباشرة فتُؤخذ هي.
المتانة حساب آخر. فتحمُّل القطاع للحمل لا يُستنتج من كتلته. يلزم عزم القصور الذاتي Ix (للترخيم) ومعامل المقطع Wx (للإجهاد) — وكلاهما في صحيفة البيانات — ومخطّط التحميل. وتُصمَّم إنشاءات الألومنيوم حسب EN 1999-1-1 (الكود الأوروبي 9)؛ وفي العناصر الحاملة الملحومة يجب حساب ليونة المعدن في المنطقة المتأثّرة بالحرارة، فهي تحتاج إلى مهندس إنشائي لا إلى حاسبة كتلة.
أخطاء شائعة في حساب وزن الألومنيوم
- كثافة الفولاذ بحكم العادة. الحاسبة المتروكة على الفولاذ تعطي نتيجة أكبر بـ 2.91 مرّة — تحقّق من خانة «المادّة».
- معادلة الأنبوب لقطاع نظامي. القطاع ذو المجرى 40×40 لا يزن أبدًا مثل أنبوب 40×40×2 — خذ المساحة A من الكتالوج.
- السبيكة 7075 «كأيّ سبيكة». السبيكة المحتوية على الزنك أثقل بـ 4.1 % من 2.70؛ وفي طن من الألواح يعني ذلك 41 kg.
- القطر الداخلي بدل الخارجي. الأنبوب 40×2 قطره الخارجي 40 mm؛ والفخّ نفسه مشروح في حاسبة الأنابيب الفولاذية.
- المقارنة مع الفولاذ عند الحمل نفسه. يحتاج الإنشاء الألومنيومي مقطعًا أكبر، فيكون توفير الكتلة أقلّ من 2.9 مرّة — انظر الأسئلة في آخر الصفحة.
لماذا لا تعني الكتلة الأقلّ عملًا أسهل
يزن الألومنيوم أقلّ من الفولاذ بـ 2.9 مرّة، لكنّه يُلحم على نحو مختلف تمامًا، والخفّة مضلّلة. فثلاثة أمور تتغيّر فورًا:
الناقلية الحرارية أعلى بنحو أربعة أضعاف منها في الفولاذ. فالحرارة تغادر الحوض في الحال، ويلزم عند البدء تيّار أكبر ممّا يلزم على فولاذ بالسُمك نفسه — وكلّما طال اللحام سخنت القطعة أكثر ووجب خفض التيّار أكثر. وهذا عكس العادات المكتسبة على الفولاذ.
طبقة الأكسيد Al₂O₃ تنصهر عند نحو 2050 °C، بينما ينصهر الألومنيوم تحتها عند 660 °C. ومن دون إزالة الأكسيد بفرشاة من فولاذ مقاوم للصدأ وتفتيته بالقوس (تيّار متناوب في TIG، وقطب موجب في MIG) يخرج اللحام بشوائب مهما كانت الضوابط.
غياب تغيّر اللون قبل الانصهار: فالألومنيوم لا يتوهّج بالأحمر ولا ينذر بأنّه على وشك الانهيار. والتمييز بين «ما زال باردًا» و«صار محترقًا» يُتعلَّم بالممارسة لا بالنظر إلى اللون.
الأسلوب كاملًا في لحام الألومنيوم؛ وكتلة المنتجات الفولاذية في حاسبة وزن المعدن وحاسبة وزن اللوح.
حاسبات الألومنيوم حسب الشكل
هذه الحاسبة تشمل كل الأشكال، لكن متى عرفتَ ما جئتَ لأجله فالأسرع فتح صفحة الشكل نفسه: فهي تبدأ عليه وتحمل جدول المقاسات الشائعة.
| الحاسبة | ماذا تحسب |
|---|---|
| لوح ألومنيوم | وزن لوح الألومنيوم من 1 إلى 10 mm: الكيلوغرامات لكل متر مربّع، ومساحة المقطع، وحاسبة لأيّ مقاس من مقاسات الألواح. |
| أنبوب ألومنيوم مربّع | وزن أنبوب الألومنيوم المستطيل: اثنا عشر مقاسًا شائعًا من 15×15×2 إلى 80×80×4 مع كتلة المتر، وحاسبة لأيّ مقطع. |
| أنبوب ألومنيوم دائري | وزن أنبوب الألومنيوم الدائري من 12×1 إلى 80×3: مساحة المقطع، والكيلوغرامات لكل متر، وحاسبة لأيّ قطر وأيّ جدار. |
| زاوية ألومنيوم | وزن زاوية الألومنيوم من 15×15×2 إلى 80×80×6: مساحة المقطع، والكيلوغرامات لكل متر، وحاسبة لأيّ جناحين وأيّ سُمك. |
| شريط ألومنيوم مسطّح | وزن الشريط المسطّح من الألومنيوم من 15×2 إلى 100×10: مساحة المقطع، والكيلوغرامات لكل متر، وحاسبة لأيّ عرض وسُمك. |
| قضيب ألومنيوم دائري | وزن قضيب الألومنيوم الدائري من 6 إلى 50 mm: مساحة المقطع، والكيلوغرامات لكل متر، وحاسبة لأيّ قطر من أقطار القضبان. |
أسئلة متكرّرة
كم يزن لوح الألومنيوم بسُمك 2 mm للمتر المربّع؟
5.4 kg. والقاعدة هي نفسها كما في الفولاذ، ولا يتغيّر إلّا المُعامل: كتلة المتر المربّع هي السُمك بالمليمتر مضروبًا في 2.70 kg.
كم مرّة يكون الألومنيوم أخفّ من الفولاذ؟
2.9 مرّة عند المقطع نفسه: 2.70 مقابل 7.85 g/cm³. أمّا عند القدرة الحاملة نفسها فالفارق أصغر، لأنّ الإنشاء الألومنيومي يحتاج مقطعًا أكبر — وعمليًّا يبقى توفير في الكتلة بنحو النصف لا بثلثين.
هل تعتمد الكثافة على السبيكة؟
قليلًا. فالسبيكة 1050A (ألومنيوم تقني) كثافتها 2.70 g/cm³، و6060 و6082 كثافتهما 2.70، و5754 كثافتها 2.67، و5083 كثافتها 2.66، و7075 المحتوية على الزنك كثافتها 2.81. والفارق بين أخفّ سبيكة إنشائية وأثقلها نحو 5 %، فتكفي 2.70 للتقدير؛ أمّا للكتلة الدقيقة لإنشاء كبير فتُؤخذ قيمة السبيكة بعينها.
كم يزن المتر من القطاع المجوّف الألومنيوم 40×40×2؟
0.821 kg/m، أي نحو 4.9 kg للقضيب بطول 6 m. فمساحة المقطع 1600 − 1296 = 304 mm² مضروبة في 2.70/1000. والقطاع 60×40×3 يزن 1.523 kg/m، و20×20×2 يزن 0.389 kg/m. وهذه قيم بلا أنصاف أقطار الزوايا؛ والقطاع المبثوق الحقيقي قد يكون أخفّ قليلًا.
كيف أعرف وزن قطاع ألومنيوم معقّد المقطع؟
من مساحة المقطع المذكورة في كتالوج المنتِج: kg/m = A[cm²] × 0.27. فالقطاع الذي مساحته 4.5 cm² يزن 1.215 kg/m، والذي مساحته 2.4 cm² يزن 0.648 kg/m. أمّا الشكل ذو المجاري والحجرات فلا يُحسب حسابًا معقولًا من أبعاده الخارجية.
هل يمكن هنا حساب متانة قطاع الألومنيوم؟
لا — فهذه الصفحة تحسب الكتلة لا القدرة الحاملة. وللمتانة يلزم عزم القصور الذاتي Ix ومعامل المقطع Wx من صحيفة بيانات القطاع، وتُصمَّم إنشاءات الألومنيوم حسب EN 1999-1-1 (الكود الأوروبي 9). وفي العناصر الحاملة يتولّى الحساب مهندس إنشائي.
كم يزن لوح ألومنيوم مقاس 1250×2500؟
مساحة اللوح 3.125 m²، فالوزن = 3.125 × السُمك بالمليمتر × 2.70. لوح 1 mm يزن نحو 8.4 kg، و2 mm نحو 16.9 kg، و3 mm نحو 25.3 kg، و5 mm نحو 42.2 kg (الجدول أعلاه). ولمقاس آخر اضرب المساحة بالمتر المربّع في كتلة المتر المربّع؛ والسبيكة تغيّر النتيجة بما لا يزيد على 5 %.
آخر تحديث: