Profil aluminiowy zamknięty — kalkulator masy

Rura profilowa ze stopów aluminium: 12 typowych wymiarów z masą metra i kalkulator pod własny rozmiar. Aluminium waży niecałe 35 % tego, co stal tego samego przekroju.

Krótka odpowiedź

Masa metra profilu zamkniętego z aluminium to przekrój razy gęstość 2,70 g/cm³; przekrój to F = 2·t·(a + b − 2t). Przykłady na metr: 20×20×2 — 0,39 kg, 40×40×3 — 1,20 kg, 60×40×3 — 1,52 kg, 60×60×3 — 1,85 kg, 80×80×4 — 3,28 kg. Taki sam profil 60×40×3 ze stali waży 4,43 kg/m, czyli aluminium to 0,344 jego masy. Tabela 12 wymiarów jest niżej.

Typowe wymiary i masa metra

Skąd bierze się ta liczba

Pole przekroju liczy się jako F = a·b − (a − 2t)·(b − 2t). Dla 40×40×3 mm wychodzi 444 mm², co przy gęstości 2,70 g/cm³ daje 1,20 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 profilu zamkniętego ręcznie

Wzór F = a·b − (a − 2t)·(b − 2t) odejmuje pusty środek od pełnego prostokąta. Po wymnożeniu da się go zapisać prościej: F = 2·t·(a + b − 2t), czyli obwód liczony po środku ścianki razy grubość ścianki. Ta druga postać lepiej nadaje się do liczenia w pamięci.

Przykład: profil 60×40×3, sztanga 6 m.

1. Pole przekroju: 2 · 3 · (60 + 40 − 6) = 6 · 94 = 564 mm². Sprawdzenie pierwszym wzorem: 2400 − 54·34 = 2400 − 1836 = 564 mm².
2. Masa metra: 564 × 2,70 / 1000 = 1,523 kg/m.
3. Sztanga 6 m: 1,523 × 6 = 9,14 kg. Wiązka 20 sztang to około 183 kg — tyle trzeba przewidzieć przy rozładunku.

Z drugiej postaci wzoru wynika też, dlaczego ścianka ma największy wpływ: profil 80×80×4 ma pole 1216 mm² i waży 3,283 kg/m, a gdyby miał ściankę 2 mm, ważyłby niewiele ponad połowę. Wymiary zewnętrzne zmieniają masę liniowo, ścianka — też liniowo, ale zwykle zmienia się skokowo o cały milimetr, co przy cienkich profilach oznacza kilkadziesiąt procent.

Profil aluminiowy a stalowy: ile naprawdę oszczędzasz

Ten sam profil 60×40×3 ze stali waży 4,427 kg/m, z aluminium 1,523 kg/m — to 0,344 masy stalowej. Ale ten sam profil z aluminium jest trzy razy bardziej podatny na ugięcie: moduł sprężystości aluminium to 70 000 MPa, stali 210 000 MPa. Są dwa sposoby, żeby to nadrobić, i dają bardzo różną masę:

• Grubsza ścianka przy tych samych wymiarach. Sztywność cienkościennego profilu rośnie mniej więcej proporcjonalnie do ścianki, więc trzeba by jej trzy razy więcej. Masa wyszłaby prawie taka jak stali (3 × 0,344 ≈ 1,03) — oszczędności brak.
• Większe wymiary zewnętrzne przy tej samej ściance. Sztywność rośnie z sześcianem wymiaru, więc wystarczy powiększyć przekrój około 1,44 raza. Masa to wtedy około połowy stalowej (1,44 × 0,344 ≈ 0,50).

Wniosek praktyczny: zamieniając stal na aluminium w ramie, bierz profil większy, a nie grubszy. To rachunek na ugięcie; nośność elementów konstrukcyjnych liczy konstruktor wg EN 1999-1-1. Tę samą zależność dla blachy opisuje kalkulator blachy aluminiowej.

Z jakiego stopu są profile zamknięte

Profile zamknięte to wyroby wyciskane, najczęściej ze stopów serii 6xxx. W tabeli gęstości serwisu 6060 opisano jako stop do profili wyciskanych i lekkich konstrukcji, 6082 — do profili i płyt konstrukcyjnych o wyższej wytrzymałości; oba mają gęstość 2,70 g/cm³, więc tabela wyżej obowiązuje je bez poprawek. Różnicę robi dopiero stop spoza tej serii: profil 60×40×3 z 7075 (2,81 g/cm³) ważyłby 1,585 kg/m, o 4,1 % więcej — ale 7075 w tabeli oznaczono jako niespawalny, więc na ramy spawane się nie nadaje.

Spawanie profili zamkniętych: na co uważać

• Cienka ścianka i przepalenia. Profile 2 mm spawa się zwykle TIG-iem na prądzie przemiennym; aluminium szybko odprowadza ciepło, a potem nagle się przegrzewa, więc na narożu profilu łatwo o przepalenie.
• Spoiwo do stopu 6xxx. Według tabeli spoiw serwisu ER 4043 lepiej znosi pękanie na gorąco na stopach 6xxx, ER 5356 daje wyższą wytrzymałość i trzyma kolor po anodowaniu, ale nie jest zalecany do pracy powyżej 65 °C.
• Tlenek. Szczotka ze stali nierdzewnej bezpośrednio przed spawaniem, także od środka krawędzi, jeśli profil jest cięty na ukos.
• Osłabienie przy spoinie. Stopy 6xxx tracą wytrzymałość w strefie wpływu ciepła — w konstrukcjach nośnych uwzględnia to projekt.

Całość techniki — prąd, gaz, przygotowanie — opisuje strona o spawaniu aluminium, a wszystkie kształty naraz liczy kalkulator masy aluminium. Rury okrągłe mają osobną stronę: rura aluminiowa.

Typowe błędy przy profilu zamkniętym

• Wymiar wewnętrzny zamiast zewnętrznego. Profile opisuje się wymiarami zewnętrznymi; 40×40×2 to 40 mm na zewnątrz, a nie w świetle.
• Naroża liczone jako ostre. Rzeczywiste profile mają zaokrąglone naroża, więc ich pole jest nieco mniejsze niż ze wzoru — wynik wychodzi lekko na plus, co przy wycenie jest bezpieczne.
• Ścianka z oka. Profil 40×40×3 waży prawie półtora raza tyle co 40×40×2 (444 wobec 304 mm²); zmierz suwmiarką, zanim zamówisz.
• Gęstość stali w kalkulatorze. Wynik 2,91 raza za duży zdradza, że pole „materiał” zostało na stali.

Autor: Dmitry Frolov, spawacz i ślusarz konstrukcji stalowych Aktualizacja: 15 października 2026