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
| Wymiar, mm | Pole przekroju, mm² | kg/m |
|---|---|---|
| 12×1 | 35 | 0,09 |
| 16×1,5 | 68 | 0,18 |
| 20×2 | 113 | 0,31 |
| 25×2 | 145 | 0,39 |
| 30×2 | 176 | 0,48 |
| 35×2 | 207 | 0,56 |
| 40×2 | 239 | 0,64 |
| 50×3 | 443 | 1,20 |
| 60×3 | 537 | 1,45 |
| 80×3 | 726 | 1,96 |
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.
- Pole przekroju: π · (50 − 3) · 3 = π · 141 ≈ 443 mm². Sprawdzenie: π/4 · (2500 − 1936) = π/4 · 564 ≈ 443 mm².
- Masa metra: 443 × 2,70 / 1000 = 1,196 kg/m.
- 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.
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.
Aktualizacja: