Алюминиевая труба — калькулятор массы
Труба круглая из алюминиевых сплавов: 10 ходовых размеров с массой метра и калькулятор под свой размер. Алюминий весит меньше 35 % от стали того же сечения.
Короткий ответ
Массу алюминиевой трубы даёт формула π·t·(D − t)·2,70 г/см³: труба 20×2 мм весит 0,305 кг/м, 30×2 мм — 0,475 кг/м, а 50×3 мм — 1,20 кг/м. Шестиметровая труба 30×2 мм — это около 2,85 кг. Алюминий весит меньше 35 % от стальной трубы того же сечения. Массы ходовых размеров — в таблице ниже.
Ходовые размеры и масса метра
| Размер, мм | Площадь сечения, мм² | кг/м |
|---|---|---|
| 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 |
Откуда берётся это число
Площадь сечения считается как F = π/4 · (D² − (D − 2t)²). Для 35×2 мм это 207 мм², что при плотности 2,70 г/см³ даёт 0,56 кг/м.
Алюминий варят TIG на переменном токе либо полуавтоматом с алюминиевой проволокой; оксидная плёнка плавится около 2050 °C, то есть намного выше самого металла, и её снимают щёткой из нержавейки прямо перед сваркой. Подробности — сварка алюминия.
Как посчитать массу трубы вручную
Формула F = π/4 · (D² − (D − 2t)²) вычитает отверстие из полного круга. После упрощения получается F = π · (D − t) · t: длина окружности по середине стенки, умноженная на толщину стенки. Обе записи дают одно и то же, вторая легче держится в голове.
Пример: труба 50×3, хлыст 6 м.
- Площадь сечения: π · (50 − 3) · 3 = π · 141 ≈ 443 мм². Проверка: π/4 · (2500 − 1936) = π/4 · 564 ≈ 443 мм².
- Масса метра: 443 × 2,70 / 1000 = 1,196 кг/м.
- Хлыст 6 м: 7,18 кг. Поручень из трёх хлыстов — чуть больше 21 кг трубы.
Из второй записи видно, что при тонкой стенке масса растёт почти пропорционально диаметру: труба 40×2 весит 0,645 кг/м, а 25×2 — 0,390 кг/м. Удвоение стенки удваивает массу почти точно, лишь немного меньше, потому что средняя окружность уменьшается.
Алюминиевая труба против стальной
Труба 50×3 из стали весит 3,477 кг/м, из алюминия — 1,196 кг/м, то есть 0,344 массы стальной. На изгиб алюминий, однако, втрое податливее (70 000 против 210 000 МПа). Момент инерции тонкостенной трубы растёт с кубом диаметра, но лишь линейно со стенкой, отсюда то же правило, что и для профильных труб:
- втрое толще стенка при том же диаметре — масса ≈ 1,03 стальной, выигрыш исчезает;
- диаметр больше примерно в 1,44 раза при той же стенке — масса ≈ 0,50 стальной.
Стальная труба Ø50, заменённая алюминиевой Ø70–75 с той же стенкой, прогибается примерно так же, а весит около половины. Для несущих элементов, однако, нужен расчёт на прочность по EN 1999-1-1, а не только на прогиб. Стальные трубы считает отдельный калькулятор стальных труб.
Сплав трубы и масса
Алюминиевые трубы — в основном прессованные изделия из сплавов серии 6xxx; в таблице плотностей сайта у 6060 и 6082 по 2,70 г/см³, так что таблица выше подходит им без поправок. Труба 50×3 из 5083 (2,66 г/см³) весила бы 1,178 кг/м, из 7075 (2,81 г/см³) — 1,245 кг/м. Разница в 1,5–4 % важна при расчёте за крупную партию по килограммам, для отдельной конструкции — нет.
Сварка алюминиевых труб
- Положение. Трубу, которую можно вращать, варят в нижнем положении, постоянно поворачивая, — ровнее и быстрее, чем вокруг неподвижного стыка. Обозначения положений для труб разобраны на странице о положениях при сварке.
- Чистота изнутри. Оксид снимают щёткой из нержавейки и с внутренней стороны кромки, насколько достаёт; грязный торец трубы — прямая дорога к порам.
- Присадка. Для сплавов 6xxx таблица присадок сайта называет ER 4043 более стойким к горячим трещинам; ER 5356 даёт более прочный шов и держит цвет после анодирования, но не выше 65 °C.
- Стенка 1–2 мм. Тонкую трубу легко прожечь в конце шва, где уже накопилось тепло; окончание ведут быстрее или на меньшем токе.
Подробности техники — в статье о сварке алюминия. Квадратные и прямоугольные сечения считает страница алюминиевая профильная труба, а все формы — калькулятор массы алюминия.
Типичные ошибки с трубами
- Условный проход вместо наружного диаметра. В инженерных сетях трубы иногда обозначают условным проходом; для формулы нужен наружный диаметр, замеренный штангенциркулем.
- Внутренний диаметр в поле D. 50 в свету при стенке 3 мм — это 56 снаружи, на 12,8 % больше массы.
- Стенка 1,5 вместо 2. На трубе 16 мм это разница почти в 30 %; стенку проверяют на срезе, а не на глаз.
- Труба посчитана как круг. Круг Ø50 весит 5,301 кг/м — больше чем вчетверо тяжелее трубы 50×3.
Частые вопросы
Зависит ли масса от сплава?
Незначительно. Плотность алюминиевых сплавов лежит между 2,66 и 2,80 г/см³, а в торговых расчётах принимают 2,70. Разница на целой пачке материала меньше прокатного допуска, так что для сметы и перевозки 2,70 достаточно.
Почему результат расходится с весом на складе?
Потому что допуск по размеру работает в обе стороны, и листы с профилями редко имеют ровно номинальную толщину. На тонкой стенке расхождение доходит до нескольких процентов — при заказе на тонны считайте с запасом.
Как посчитать трубу, если известен внутренний диаметр?
Прибавьте к нему две стенки: D = d + 2t. Труба с внутренним диаметром 50 мм и стенкой 3 мм — это труба 56×3, она весит 1,349 кг/м, а не 1,196 кг/м, как 50×3. Формула и калькулятор принимают наружный диаметр.
Алюминиевая труба жёстче круга той же массы?
Да, и заметно. Металл трубы лежит далеко от оси, где он больше всего работает на изгиб. Труба 50×3 (443 мм²) по сечению примерно равна кругу Ø24, но на изгиб в несколько раз жёстче его — поэтому на рамы и поручни берут трубы, а не круг.
Обновлено: