أنبوب الألومنيوم المربّع — حاسبة الوزن

أنبوب مستطيل من سبائك الألمنيوم: 12 مقاسًا شائعًا مع الكتلة لكل متر، وحاسبة لمقاسك. ويزن الألمنيوم أقل من 35 % من الفولاذ بالمقطع نفسه.

المقاسات الشائعة وكتلة المتر

من أين يأتي الرقم

تُحسب مساحة المقطع بالعلاقة F = a·b − (a − 2t)·(b − 2t). وعند ⁦40×40×3 mm⁩ تساوي 444 mm²، وهو ما يعطي عند كثافة 2.70 g/cm³ مقدار 1.20 kg/m.

يُلحم الألومنيوم بطريقة TIG على التيار المتردّد أو بطريقة MIG مع سلك ألومنيوم؛ وطبقة الأكسيد تنصهر عند نحو ⁦2050 °C⁩، أعلى بكثير من المعدن نفسه، ويجب إزالتها بفرشاة من الفولاذ المقاوم للصدأ قبل اللحام مباشرة. التفاصيل في لحام الألومنيوم.

كيف تحسب كتلة الأنبوب المستطيل يدويًا

المعادلة F = a·b − (a − 2t)·(b − 2t) تطرح الفراغ الأوسط من المستطيل الممتلئ. وبعد فكّ الأقواس تصير أبسط: F = 2·t·(a + b − 2t)، أي المحيط المقيس في منتصف الجدار مضروبًا في سُمك الجدار. والصيغة الثانية أسهل للحساب الذهني.

مثال: أنبوب ⁦60×40×3⁩، قضيب بطول 6 m.

1. مساحة المقطع: ⁦2 · 3 · (60 + 40 − 6) = 6 · 94 = 564 mm²⁩. والتحقّق بالمعادلة الأولى: ⁦2400 − 54·34 = 2400 − 1836 = 564 mm²⁩.
2. كتلة المتر: ⁦564 × 2.70 / 1000 = 1.523 kg/m⁩.
3. قضيب 6 m: ⁦1.523 × 6 = 9.14 kg⁩. وحزمة من 20 قضيبًا نحو 183 kg — يحسن معرفة ذلك قبل التفريغ.

ومن الصيغة الثانية يتّضح أيضًا لماذا يؤثّر الجدار أكثر من غيره: أنبوب ⁦80×80×4⁩ مقطعه 1216 mm² ويزن 3.283 kg/m، ولو كان جداره 2 mm لوزن أكثر من النصف بقليل. الأبعاد الخارجية تغيّر الكتلة خطّيًا، والجدار كذلك، لكنّه يتغيّر عادةً قفزًا بمليمتر كامل، وهذا في المقاطع الرقيقة عشرات بالمئة.

أنبوب ألمنيوم مقابل أنبوب فولاذ: كم توفّر فعلًا

الأنبوب نفسه ⁦60×40×3⁩ يزن من الفولاذ 4.427 kg/m ومن الألمنيوم 1.523 kg/m — أي 0.344 من كتلة الفولاذ. لكنّه من الألمنيوم أكثر مرونة بثلاث مرّات: معامل مرونة الألمنيوم ⁦70 000 MPa⁩ والفولاذ ⁦210 000 MPa⁩. وللتعويض طريقان، وينتهيان بكتلتين مختلفتين جدًّا:

• جدار أسمك بالأبعاد نفسها. صلابة المقطع رقيق الجدار تنمو تقريبًا بنسبة الجدار، فيلزم جدار أسمك بثلاث مرّات. وتخرج الكتلة قريبة من كتلة الفولاذ (⁦3 × 0.344 ≈ 1.03⁩) — بلا توفير.
• أبعاد خارجية أكبر بالجدار نفسه. الصلابة تنمو مع مكعّب البُعد، فيكفي تكبير المقطع نحو 1.44 مرّة. وتكون الكتلة عندئذٍ نحو نصف كتلة الفولاذ (⁦1.44 × 0.344 ≈ 0.50⁩).

الخلاصة العملية: عند استبدال الفولاذ بالألمنيوم في هيكل، اختر مقطعًا أكبر لا أسمك. وهذا حساب للانحناء؛ أمّا قدرة التحمّل للعناصر الإنشائية فيحسبها المصمّم وفق EN 1999-1-1. والعلاقة نفسها للألواح تشرحها حاسبة ألواح الألمنيوم.

من أيّ سبيكة تُصنع الأنابيب المستطيلة

الأنابيب المستطيلة منتجات مبثوقة، وغالبًا من سبائك السلسلة 6xxx. يصف جدول الكثافات في الموقع السبيكة 6060 بأنّها للمقاطع المبثوقة والمنشآت الخفيفة، و6082 للمقاطع والألواح الإنشائية الأعلى متانة؛ وكثافة كلتيهما 2.70 g/cm³، فالجدول أعلاه يصلح لهما بلا تصحيح. ولا يغيّر شيئًا إلا سبيكة من خارج هذه السلسلة: أنبوب ⁦60×40×3⁩ من 7075 (2.81 g/cm³) يزن 1.585 kg/m، أي أكثر بـ4.1 %، لكنّ الجدول يصف 7075 بأنّها غير قابلة للّحام، فلا تصلح للهياكل الملحومة.

لحام الأنابيب المستطيلة: ما الذي تنتبه إليه

• الجدار الرقيق والثقوب. الأنابيب بجدار 2 mm تُلحم عادةً بـ TIG بالتيّار المتناوب؛ فالألمنيوم يصرف الحرارة بسرعة ثم يسخن فجأة، ويسهل ثقب الركن.
• معدن الإضافة لسبيكة 6xxx. بحسب جدول معادن الإضافة في الموقع، ER 4043 أفضل في مقاومة التشقّق الساخن على 6xxx، وER 5356 يعطي لحامًا أمتن ويحفظ اللون بعد الأنودة، لكنّه لا يُنصح به للخدمة فوق ⁦65 °C⁩.
• الأكسيد. فرشاة من الفولاذ المقاوم للصدأ قبيل اللحام مباشرة، ومن داخل الحافّة أيضًا إن قُصّ الأنبوب مائلًا.
• ضعف بجوار اللحام. سبائك 6xxx تفقد جزءًا من متانتها في المنطقة المتأثّرة بالحرارة، وفي المنشآت الحاملة يأخذ التصميم ذلك في الحسبان.

التقنية كاملة — التيّار والغاز والتجهيز — في صفحة لحام الألمنيوم، وكل الأشكال معًا تحسبها حاسبة وزن الألمنيوم. وللأنابيب الدائرية صفحتها: أنبوب الألمنيوم الدائري.

أخطاء شائعة مع الأنبوب المستطيل

• البُعد الداخلي بدل الخارجي. تُسمّى الأنابيب بأبعادها الخارجية؛ ⁦40×40×2⁩ تعني 40 mm من الخارج لا الفتحة الداخلية.
• أركان محسوبة حادّة. للأنابيب الحقيقية أركان مستديرة، فمقطعها أصغر قليلًا ممّا تعطيه المعادلة — والنتيجة أعلى قليلًا، وهذا آمن في التسعير.
• الجدار بالعين. أنبوب ⁦40×40×3⁩ يزن قرابة مرّة ونصف أنبوب ⁦40×40×2⁩ (444 مقابل 304 mm²)؛ قِس بالقدمة قبل الطلب.
• كثافة الفولاذ في الحاسبة. نتيجة أكبر بـ2.91 مرّة تكشف أنّ حقل «المادّة» بقي على الفولاذ.

الكاتب: Dmitry Frolov, لحّام ومصنّع هياكل معدنية آخر تحديث: 28 سبتمبر 2026