Kątownik aluminiowy — kalkulator masy
Kątownik ze stopów aluminium: 9 typowych wymiarów z masą metra i kalkulator pod własny rozmiar. Aluminium waży niecałe 35 % tego, co stal tego samego przekroju.
Krótka odpowiedź
Masa kątownika aluminiowego to pole przekroju razy 2,70 g/cm³: kątownik 30×30×3 mm waży 0,462 kg/m, 40×40×3 mm — 0,624 kg/m, a 50×50×5 mm — 1,28 kg/m. Sześciometrowy odcinek 40×40×3 mm to więc około 3,74 kg. Aluminium waży poniżej 35 % tego, co stalowy kątownik o tym samym przekroju. Masy typowych wymiarów są w tabeli niżej.
Typowe wymiary i masa metra
| Wymiar, mm | Pole przekroju, 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 |
Skąd bierze się ta liczba
Pole przekroju liczy się jako F = (a + b − t) · t. Dla 35×35×3 mm wychodzi 201 mm², co przy gęstości 2,70 g/cm³ daje 0,54 kg/m.
Aluminium spawa się metodą TIG na prądzie przemiennym albo półautomatem z drutem aluminiowym; tlenek na powierzchni topi się dopiero około 2050 °C, czyli grubo powyżej samego metalu, i musi zostać usunięty szczotką ze stali nierdzewnej bezpośrednio przed spawaniem. Szczegóły — spawanie aluminium.
Jak policzyć masę kątownika ręcznie
Kątownik to dwa ramiona o grubości t, które w narożu nachodzą na siebie kwadratem t × t. Stąd wzór F = (a + b − t) · t: suma ramion razy grubość, minus kwadrat liczony dwa razy. Najczęstszy błąd to pominięcie tego odjęcia — a·t + b·t zawyża przekrój o udział t / (a + b − t), przy 40×40×3 o 3,9 %.
Przykład: kątownik 40×40×3, sztanga 6 m.
- Pole przekroju: (40 + 40 − 3) · 3 = 77 · 3 = 231 mm².
- Masa metra: 231 × 2,70 / 1000 = 0,624 kg/m.
- Sztanga 6 m: 3,74 kg.
Wzór pokazuje też, że dla masy liczy się tylko suma ramion, a nie ich proporcja: kątownik nierównoramienny 50×30×3 ma dokładnie te same 231 mm² co 40×40×3. Różnią się tym, jak pracują w konstrukcji, ale na wadze i w wycenie są wymienne.
Przykład: rama z kątownika
Rama 1000×600 mm z kątownika 30×30×3 (z tabeli wyżej: 171 mm², 0,46 kg/m, dokładnie 0,462):
- Obwód: 2 · (1000 + 600) = 3200 mm.
- Masa: 3,2 × 0,462 ≈ 1,48 kg — bez spoin, śrub i blach narożnych.
- Z jednej sztangi 6 m wyjdzie jedna taka rama z zapasem; na dziesięć ram potrzeba 32 m, czyli sześciu sztang — dokładny rozkład z rzazami policzy karta rozkroju.
Rama z kątownika stalowego tego samego wymiaru ważyłaby 2,91 raza więcej, około 4,3 kg. Przy ramach na osłony, obudowy i stelaże właśnie ta różnica zwykle decyduje o wyborze aluminium.
Kątownik aluminiowy a stalowy
Kątownik 40×40×3 ze stali waży 1,813 kg/m, z aluminium 0,624 kg/m (0,344 masy). Kątownik jest jednak kształtem otwartym i niesymetrycznym: przy zginaniu i ściskaniu łatwo się skręca, a aluminium ma trzy razy mniejszy moduł sprężystości niż stal (70 000 wobec 210 000 MPa). Tam, gdzie kątownik przenosi obciążenie, zamiana stali na aluminium „wymiar w wymiar” zwykle nie wystarcza — trzeba większego przekroju albo profilu zamkniętego, który przy tej samej masie jest dużo sztywniejszy na skręcanie. Porównanie masy dla rur i profili zamkniętych opisuje strona profil aluminiowy zamknięty.
Stopy kątowników
Kątowniki aluminiowe są zwykle wyciskane ze stopów 6xxx; 6060 i 6082 mają w tabeli gęstości serwisu po 2,70 g/cm³, więc masy z tabeli wyżej ich dotyczą. Kątownik 40×40×3 z 7075 ważyłby 0,649 kg/m (+4,1 %), z 5083 — 0,614 kg/m. Kątowniki gięte z blachy bywają z 5754 albo 1050A (2,67 i 2,70 g/cm³) — różnica wobec tabeli mieści się w procencie.
Spawanie kątowników
- Krawędź ramienia. Spoina pachwinowa kładziona przy samym brzegu cienkiego ramienia łatwo nadtapia krawędź — łuk kieruje się bardziej na grubszy element.
- Kątownik do blachy. Gruba blacha odbiera ciepło szybciej niż ramię kątownika, więc spoina ma skłonność do przyklejenia po stronie blachy i przepalenia po stronie kątownika.
- Spoiwo. Dla stopów 6xxx tabela spoiw serwisu wskazuje ER 4043 jako odporniejszy na pękanie na gorąco, ER 5356 jako mocniejszy i trzymający kolor po anodowaniu (nie powyżej 65 °C).
- Odkształcenia. Długa spoina wzdłuż ramienia wygina kątownik; spawa się odcinkami na przemian z obu stron.
Pełną technikę opisuje strona o spawaniu aluminium, a wszystkie kształty liczy kalkulator masy aluminium. Płaskownik — czyli „kątownik rozłożony” — ma osobną stronę: płaskownik aluminiowy.
Typowe błędy przy kątownikach
- Kolejność wymiarów. 40×40×3 to ramiona 40 i 40 oraz grubość 3; wpisanie 3 jako ramienia daje bzdurny wynik.
- Brak odjęcia naroża. a·t + b·t zamiast (a + b − t)·t — kilka procent za dużo przy każdej pozycji.
- Wymiar wewnętrzny ramienia. Ramię mierzy się po zewnętrznej stronie, od naroża do krawędzi.
- Kątownik stalowy z tablicy jako wzór. Tablice stalowe podają masę z zaokrągleniami walcowniczymi; do aluminium bierz wzór albo katalog producenta.
Częste pytania
Czy masa zależy od stopu?
Nieznacznie. Gęstość stopów aluminium mieści się między 2,66 a 2,80 g/cm³, a w obliczeniach handlowych przyjmuje się 2,70. Różnica na całej palecie materiału jest mniejsza niż tolerancja walcownicza, więc do wyceny i transportu 2,70 wystarcza.
Dlaczego wynik różni się od wagi w hurtowni?
Bo tolerancja wymiarowa działa w obie strony, a arkusze i profile rzadko mają dokładnie nominalną grubość. Przy cienkich ściankach różnica bywa kilkuprocentowa — przy zamówieniu na tony warto liczyć z zapasem.
Czy kątownik gięty z blachy liczy się tak samo jak wyciskany?
Prawie. Kątownik gięty ma w narożu łuk zamiast ostrego kąta, więc jego rzeczywisty przekrój jest odrobinę mniejszy niż ze wzoru (a + b − t) · t. Przy cienkiej blasze różnica jest pomijalna; wynik wychodzi lekko na plus, co przy zamówieniu jest bezpieczne.
Ile waży rama z kątownika aluminiowego?
Obwód ramy razy masa metra. Rama 1000×600 z kątownika 30×30×3 to 3,2 m × 0,462 kg/m ≈ 1,48 kg bez spoin i łączników. Jeśli narożniki są cięte na ukos, długość cięcia każdego boku jest równa wymiarowi zewnętrznemu ramy.
Aktualizacja: