Aluminiumwinkel — Gewichtsrechner
Winkel aus Aluminiumlegierung: 9 gängige Abmessungen mit der Masse je Meter und ein Rechner für das eigene Maß. Aluminium wiegt unter 35 % des Stahls gleichen Querschnitts.
Kurze Antwort
Die Masse eines Aluminium-Winkels ist die Querschnittsfläche mal 2,70 g/cm³: Ein Winkel 30×30×3 mm wiegt 0,462 kg/m, 40×40×3 mm wiegen 0,624 kg/m und 50×50×5 mm 1,28 kg/m. Eine 6-m-Stange 40×40×3 mm wiegt also rund 3,74 kg. Aluminium wiegt unter 35 % eines Stahlwinkels mit gleichem Querschnitt. Die Massen gängiger Abmessungen stehen in der Tabelle weiter unten.
Gängige Maße und Masse je Meter
| Abmessung, mm | Querschnitt, mm² | kg/m |
|---|---|---|
| 15×15×2 | 56 | 0,15 |
| 20×20×2 | 76 | 0,21 |
| 25×25×2 | 96 | 0,26 |
| 30×30×3 | 171 | 0,46 |
| 35×35×3 | 201 | 0,54 |
| 40×40×3 | 231 | 0,62 |
| 50×50×4 | 384 | 1,04 |
| 60×60×5 | 575 | 1,55 |
| 80×80×6 | 924 | 2,49 |
Woher die Zahl kommt
Der Querschnitt ergibt sich als F = (a + b − t) · t. Für 35×35×3 mm sind das 201 mm², was bei einer Dichte von 2,70 g/cm³ 0,54 kg/m ergibt.
Aluminium wird mit WIG am Wechselstrom oder mit Drahtvorschub und Aluminiumdraht geschweißt; die Oxidhaut schmilzt erst bei etwa 2050 °C, weit über dem Metall selbst, und muss unmittelbar vor dem Schweißen mit einer Edelstahlbürste herunter. Die Einzelheiten stehen unter Aluminium schweißen.
Winkelmasse von Hand rechnen
Ein Winkel besteht aus zwei Schenkeln der Dicke t, die sich in der Ecke um ein Quadrat t × t überlappen. Daher die Formel F = (a + b − t) · t: Schenkelsumme mal Dicke, abzüglich des doppelt gezählten Quadrats. Der häufigste Fehler ist, diesen Abzug zu vergessen — a·t + b·t überschätzt den Querschnitt um t / (a + b − t), beim 40×40×3 um 3,9 %.
Beispiel: Winkel 40×40×3, Stange 6 m.
- Querschnitt: (40 + 40 − 3) · 3 = 77 · 3 = 231 mm².
- Masse je Meter: 231 × 2,70 / 1000 = 0,624 kg/m.
- Stange 6 m: 3,74 kg.
Die Formel zeigt auch, dass für die Masse nur die Schenkelsumme zählt, nicht das Verhältnis: Ein ungleichschenkliger Winkel 50×30×3 hat genau dieselben 231 mm² wie ein 40×40×3. In der Konstruktion verhalten sie sich unterschiedlich, auf der Waage und in der Kalkulation sind sie austauschbar.
Beispiel: Rahmen aus Winkel
Ein Rahmen 1000×600 mm aus Winkel 30×30×3 (laut Tabelle oben: 171 mm², 0,46 kg/m, genau 0,462):
- Umfang: 2 · (1000 + 600) = 3200 mm.
- Masse: 3,2 × 0,462 ≈ 1,48 kg — ohne Nähte, Schrauben und Eckbleche.
- Aus einer 6-m-Stange wird ein solcher Rahmen mit Rest; zehn Rahmen brauchen 32 m, also sechs Stangen — die genaue Aufteilung mit Schnittbreiten liefert der Zuschnittplan.
Ein Rahmen aus Stahlwinkel gleicher Größe wöge 2,91-mal so viel, etwa 4,3 kg. Bei Schutzrahmen, Gehäusen und Gestellen gibt genau dieser Unterschied meist den Ausschlag für Aluminium.
Aluminium- gegen Stahlwinkel
Ein Winkel 40×40×3 wiegt in Stahl 1,813 kg/m, in Aluminium 0,624 kg/m (0,344 der Masse). Ein Winkel ist aber ein offenes, unsymmetrisches Profil: Unter Biegung und Druck verdreht er sich leicht, und Aluminium hat nur ein Drittel des Elastizitätsmoduls von Stahl (70 000 gegenüber 210 000 MPa). Wo ein Winkel Last trägt, reicht der Tausch Stahl gegen Aluminium „Maß für Maß“ meist nicht — nötig ist ein größerer Querschnitt oder ein geschlossenes Profil, das bei gleicher Masse viel verdrehsteifer ist. Den Massenvergleich für Rohre und Rechteckrohre zeigt die Seite Aluminium-Vierkantrohr.
Legierungen für Winkel
Aluminiumwinkel werden meist aus 6xxx-Legierungen stranggepresst; 6060 und 6082 haben in der Dichtetabelle der Seite je 2,70 g/cm³, die Massen oben gelten also für sie. Ein Winkel 40×40×3 aus 7075 wöge 0,649 kg/m (+4,1 %), aus 5083 0,614 kg/m. Aus Blech gekantete Winkel sind oft aus 5754 oder 1050A (2,67 und 2,70 g/cm³) — die Abweichung zur Tabelle liegt unter einem Prozent.
Winkel schweißen
- Schenkelkante. Eine Kehlnaht direkt an der Kante eines dünnen Schenkels schmilzt die Kante leicht ab — den Lichtbogen mehr auf das dickere Teil richten.
- Winkel an Blech. Dickes Blech leitet die Wärme schneller ab als der Winkelschenkel, die Naht neigt daher zu Bindefehlern auf der Blechseite und zum Durchbrennen auf der Winkelseite.
- Zusatz. Für 6xxx nennt die Zusatzwerkstofftabelle der Seite ER 4043 als widerstandsfähiger gegen Heißrisse, ER 5356 als fester und farbtreu nach dem Eloxieren (nicht über 65 °C).
- Verzug. Eine lange Naht entlang eines Schenkels biegt den Winkel; in Abschnitten wechselseitig schweißen.
Die ganze Technik steht auf der Seite zum Aluminiumschweißen, alle Formen rechnet der Aluminium-Gewichtsrechner. Die Flachstange — ein „aufgeklappter Winkel“ — hat eine eigene Seite: Aluminium-Flachstange.
Typische Fehler beim Winkel
- Reihenfolge der Maße. 40×40×3 sind Schenkel 40 und 40 und Dicke 3; wer 3 als Schenkel einträgt, bekommt Unsinn.
- Ecke nicht abgezogen. a·t + b·t statt (a + b − t)·t — ein paar Prozent zu viel in jeder Position.
- Innenmaß des Schenkels. Der Schenkel wird außen gemessen, von der Ecke bis zur Kante.
- Stahlwinkeltabelle als Vorlage. Stahltabellen enthalten Walzradien in der Masse; für Aluminium die Formel oder den Herstellerkatalog nehmen.
Häufige Fragen
Ändert die Legierung das Gewicht?
Kaum. Die Dichte von Aluminiumlegierungen liegt zwischen 2,66 und 2,80 g/cm³, im Handel rechnet man mit 2,70. Über eine ganze Palette ist der Unterschied kleiner als die Walztoleranz, für Angebot und Transport genügt 2,70.
Warum weicht das vom Gewicht beim Händler ab?
Weil die Maßtoleranz in beide Richtungen geht und Blech wie Profil selten genau das Nennmaß haben. Bei dünner Wand sind es einige Prozent — wer nach Tonnen bestellt, rechnet mit Zuschlag.
Rechnet man einen gekanteten Winkel genauso wie einen stranggepressten?
Fast. Ein gekanteter Winkel hat in der Ecke einen Radius statt einer scharfen Innenecke, sein echter Querschnitt ist also etwas kleiner als (a + b − t) · t. Bei dünnem Blech ist der Unterschied vernachlässigbar; das Ergebnis liegt leicht darüber, was für die Bestellung sicher ist.
Wie viel wiegt ein Rahmen aus Aluminiumwinkel?
Rahmenumfang mal Masse je Meter. Ein Rahmen 1000×600 aus Winkel 30×30×3 sind 3,2 m × 0,462 kg/m ≈ 1,48 kg ohne Nähte und Verbindungsmittel. Bei Gehrungsschnitt entspricht die Schnittlänge jeder Seite dem Außenmaß des Rahmens.
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