Działy

Mapa strony →

PL

Rura aluminiowa — kalkulator masy

Rura okrągła ze stopów aluminium: 10 typowych wymiarów z masą metra i kalkulator pod własny rozmiar. Aluminium waży niecałe 35 % tego, co stal tego samego przekroju.

Krótka odpowiedź

Masę rury aluminiowej daje wzór π·t·(D − t)·2,70 g/cm³: rura 20×2 mm waży 0,305 kg/m, 30×2 mm — 0,475 kg/m, a 50×3 mm — 1,20 kg/m. Sześciometrowy odcinek 30×2 mm to więc około 2,85 kg. Aluminium waży poniżej 35 % tego, co stalowa rura o tym samym przekroju. Masy typowych wymiarów są w tabeli niżej.

Typowe wymiary i masa metra

Aluminium, rura okrągła: masa policzona z pola przekroju i gęstości 2,70 g/cm³
Wymiar, mmPole przekroju, mm²kg/m
12×1350,09
16×1,5680,18
20×21130,31
25×21450,39
30×21760,48
35×22070,56
40×22390,64
50×34431,20
60×35371,45
80×37261,96

Skąd bierze się ta liczba

Pole przekroju liczy się jako F = π/4 · (D² − (D − 2t)²). Dla 35×2 mm wychodzi 207 mm², co przy gęstości 2,70 g/cm³ daje 0,56 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 rury ręcznie

Wzór F = π/4 · (D² − (D − 2t)²) odejmuje otwór od pełnego koła. Po uproszczeniu wychodzi F = π · (D − t) · t: obwód liczony po środku ścianki razy grubość ścianki. Obie postacie dają ten sam wynik, druga łatwiej mieści się w głowie.

Przykład: rura 50×3, sztanga 6 m.

  1. Pole przekroju: π · (50 − 3) · 3 = π · 141 ≈ 443 mm². Sprawdzenie: π/4 · (2500 − 1936) = π/4 · 564 ≈ 443 mm².
  2. Masa metra: 443 × 2,70 / 1000 = 1,196 kg/m.
  3. Sztanga 6 m: 7,18 kg. Poręcz z trzech sztang to niewiele ponad 21 kg materiału rurowego.

Z drugiej postaci widać, że przy cienkiej ściance masa rośnie prawie proporcjonalnie do średnicy: rura 40×2 waży 0,645 kg/m, a 25×2 — 0,390 kg/m. Podwojenie ścianki podwaja masę prawie dokładnie, tylko odrobinę mniej, bo średni obwód się zmniejsza.

Reklama

Rura aluminiowa a stalowa

Rura 50×3 ze stali waży 3,477 kg/m, z aluminium 1,196 kg/m, czyli 0,344 masy stalowej. Przy zginaniu aluminium jest jednak trzy razy bardziej podatne (70 000 wobec 210 000 MPa). Moment bezwładności cienkościennej rury rośnie z sześcianem średnicy, ale tylko liniowo ze ścianką, stąd ta sama reguła co przy profilach zamkniętych:

  • trzy razy grubsza ścianka przy tej samej średnicy — masa ≈ 1,03 stalowej, oszczędność znika;
  • średnica większa o około 1,44 raza przy tej samej ściance — masa ≈ 0,50 stalowej.

Rura Ø50 ze stali zastąpiona aluminiową Ø70–75 o tej samej ściance ugina się podobnie, a waży mniej więcej połowę. Do elementów nośnych potrzebny jest jednak rachunek wytrzymałości wg EN 1999-1-1, nie tylko ugięcia. Stalowe rury liczy osobny kalkulator rur stalowych.

Stop rury a masa

Rury aluminiowe to przeważnie wyroby wyciskane ze stopów serii 6xxx; w tabeli gęstości serwisu 6060 i 6082 mają po 2,70 g/cm³, więc tabela wyżej obowiązuje je bez poprawek. Rura 50×3 z 5083 (2,66 g/cm³) ważyłaby 1,178 kg/m, z 7075 (2,81 g/cm³) — 1,245 kg/m. Różnica 1,5–4 % ma znaczenie przy rozliczaniu dużej partii na kilogramy, przy pojedynczej konstrukcji — nie.

Spawanie rur aluminiowych

  • Pozycja. Rurę, którą da się obracać, spawa się w pozycji podolnej, stale przekręcając — jest równiej i szybciej niż wokół nieruchomego styku. Oznaczenia pozycji rur wyjaśnia strona o pozycjach spawania.
  • Czystość wewnątrz. Tlenek usuwa się szczotką ze stali nierdzewnej także od środka krawędzi, na ile sięga; zabrudzony koniec rury to prosta droga do porów.
  • Spoiwo. Do stopów 6xxx tabela spoiw serwisu wskazuje ER 4043 jako odporniejszy na pękanie na gorąco; ER 5356 daje mocniejszą spoinę i trzyma kolor po anodowaniu, ale nie powyżej 65 °C.
  • Ścianka 1–2 mm. Cienkie rury łatwo przepalić na końcu spoiny, gdzie ciepło już się nagromadziło; końcówkę prowadzi się szybciej albo z mniejszym prądem.

Szczegóły techniki — w artykule o spawaniu aluminium. Kwadratowe i prostokątne przekroje liczy strona profil aluminiowy zamknięty, a wszystkie kształty — kalkulator masy aluminium.

Typowe błędy przy rurach

  • Średnica nominalna zamiast zewnętrznej. W instalacjach rury opisuje się czasem średnicą nominalną; do wzoru potrzebna jest zewnętrzna zmierzona suwmiarką.
  • Średnica wewnętrzna w polu D. 50 w świetle przy ściance 3 mm to 56 na zewnątrz — o 12,8 % więcej masy.
  • Ścianka 1,5 zamiast 2. Na rurze 16 mm to różnica prawie 30 %; ściankę sprawdza się na przekroju, nie na oko.
  • Rura liczona jak pręt. Pręt Ø50 waży 5,301 kg/m — ponad cztery razy więcej niż rura 50×3.

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.

Jak policzyć rurę, jeśli znam średnicę wewnętrzną?

Dodaj do niej dwie ścianki: D = d + 2t. Rura o średnicy wewnętrznej 50 mm i ściance 3 mm to rura 56×3 — waży 1,349 kg/m, a nie 1,196 kg/m jak 50×3. Wzór i kalkulator przyjmują średnicę zewnętrzną.

Czy rura aluminiowa jest sztywniejsza od pręta tej samej masy?

Tak, i to wyraźnie. Materiał rury leży daleko od osi, gdzie najbardziej pracuje przy zginaniu. Rura 50×3 (443 mm²) ma mniej więcej przekrój pręta Ø24, ale przy zginaniu jest od niego kilkukrotnie sztywniejsza — dlatego na ramy i poręcze bierze się rury, a nie pręty.

Autor: , spawacz i ślusarz konstrukcji stalowych Aktualizacja:

Reklama