Алюмінієва профільна труба — калькулятор маси
Труба профільна з алюмінієвих сплавів: 12 ходових розмірів із масою метра і калькулятор під свій розмір. Алюміній важить менше ніж 35 % від сталі того самого перерізу.
Коротка відповідь
Маса метра алюмінієвої профільної труби — це переріз, помножений на густину 2,70 г/см³; переріз F = 2·t·(a + b − 2t). Приклади на метр: 20×20×2 — 0,39 кг, 40×40×3 — 1,20 кг, 60×40×3 — 1,52 кг, 60×60×3 — 1,85 кг, 80×80×4 — 3,28 кг. Така сама труба 60×40×3 зі сталі важить 4,43 кг/м, тобто алюміній — 0,344 її маси. Таблиця 12 розмірів нижче.
Ходові розміри та маса метра
| Розмір, мм | Площа перерізу, мм² | кг/м |
|---|---|---|
| 15×15×2 | 104 | 0,28 |
| 20×20×2 | 144 | 0,39 |
| 25×25×2 | 184 | 0,50 |
| 30×30×2 | 224 | 0,60 |
| 40×20×2 | 224 | 0,60 |
| 40×40×2 | 304 | 0,82 |
| 40×40×3 | 444 | 1,20 |
| 50×30×2 | 304 | 0,82 |
| 50×50×3 | 564 | 1,52 |
| 60×40×3 | 564 | 1,52 |
| 60×60×3 | 684 | 1,85 |
| 80×80×4 | 1 216 | 3,28 |
Звідки береться це число
Площа перерізу обчислюється як F = a·b − (a − 2t)·(b − 2t). Для 40×40×3 мм це 444 мм², що за густини 2,70 г/см³ дає 1,20 кг/м.
Алюміній варять TIG на змінному струмі або напівавтоматом з алюмінієвим дротом; оксидна плівка плавиться близько 2050 °C, тобто значно вище за сам метал, і її знімають щіткою з нержавійки просто перед зварюванням. Подробиці — зварювання алюмінію.
Як порахувати масу профільної труби вручну
Формула F = a·b − (a − 2t)·(b − 2t) віднімає порожню середину від повного прямокутника. Після розкриття дужок її можна записати простіше: F = 2·t·(a + b − 2t), тобто периметр по середині стінки, помножений на товщину стінки. Другий запис зручніший для рахунку в голові.
Приклад: труба 60×40×3, хлист 6 м.
- Площа перерізу: 2 · 3 · (60 + 40 − 6) = 6 · 94 = 564 мм². Перевірка першою формулою: 2400 − 54·34 = 2400 − 1836 = 564 мм².
- Маса метра: 564 × 2,70 / 1000 = 1,523 кг/м.
- Хлист 6 м: 1,523 × 6 = 9,14 кг. Пачка з 20 хлистів — близько 183 кг, це варто врахувати під час розвантаження.
З другого запису видно й те, чому стінка впливає найсильніше: труба 80×80×4 має переріз 1216 мм² і важить 3,283 кг/м, а зі стінкою 2 мм важила б трохи більше за половину. Зовнішні розміри змінюють масу лінійно, стінка — теж лінійно, але змінюється зазвичай стрибком на цілий міліметр, що для тонких профілів означає десятки відсотків.
Алюмінієва труба проти сталевої: скільки реально виграєте
Та сама труба 60×40×3 зі сталі важить 4,427 кг/м, з алюмінію — 1,523 кг/м, це 0,344 маси сталевої. Але та сама труба з алюмінію втричі податливіша на згин: модуль пружності алюмінію — 70 000 МПа, сталі — 210 000 МПа. Надолужити це можна двома способами, і за масою вони дуже різняться:
- Товща стінка за тих самих розмірів. Жорсткість тонкостінного профілю зростає приблизно пропорційно стінці, отже її знадобилося б утричі більше. Маса вийшла б майже як у сталі (3 × 0,344 ≈ 1,03) — виграшу немає.
- Більші зовнішні розміри за тієї самої стінки. Жорсткість зростає з кубом розміру, тож переріз досить збільшити приблизно в 1,44 раза. Маса тоді близько половини сталевої (1,44 × 0,344 ≈ 0,50).
Практичний висновок: замінюючи сталь на алюміній у рамі, беріть профіль більший, а не товщий. Це розрахунок на прогин; несну здатність конструктивних елементів рахує конструктор за EN 1999-1-1. Ту саму залежність для листа розбирає калькулятор алюмінієвого листа.
З якого сплаву роблять профільні труби
Профільні труби — пресовані вироби, найчастіше зі сплавів серії 6xxx. У таблиці густин сайту 6060 описано як сплав для пресованих профілів і легких конструкцій, 6082 — для конструкційних профілів і плит підвищеної міцності; обидва мають густину 2,70 г/см³, тож таблиця вище підходить їм без поправок. Різницю дає лише сплав поза цією серією: труба 60×40×3 із 7075 (2,81 г/см³) важила б 1,585 кг/м, на 4,1 % більше, — але 7075 у таблиці позначено як незварюваний, для зварних рам він не годиться.
Зварювання профільних труб: на що зважати
- Тонка стінка й пропали. Труби зі стінкою 2 мм зазвичай зварюють TIG на змінному струмі; алюміній швидко відводить тепло, а потім різко перегрівається, і на куті профілю легко пропалити.
- Присадка для сплаву 6xxx. За таблицею присадок сайту ER 4043 краще переносить гарячі тріщини на сплавах 6xxx, ER 5356 дає міцніший шов і тримає колір після анодування, але не рекомендований для роботи вище 65 °C.
- Оксид. Щітка з нержавійки безпосередньо перед зварюванням, зокрема з внутрішнього боку кромки, якщо трубу різано на вус.
- Знеміцнення біля шва. Сплави 6xxx втрачають міцність у зоні термічного впливу — у несних конструкціях це враховує проєкт.
Усю техніку — струм, газ, підготовку — описує сторінка про зварювання алюмінію, а всі форми одразу рахує калькулятор маси алюмінію. Круглі труби мають свою сторінку: алюмінієва труба.
Типові помилки з профільною трубою
- Внутрішній розмір замість зовнішнього. Профільні труби позначають зовнішніми розмірами; 40×40×2 — це 40 мм зовні, а не у світлі.
- Кути вважаються гострими. У реальних труб кути заокруглені, тому їхній переріз трохи менший, ніж за формулою, — результат виходить із невеликим плюсом, для кошторису це безпечно.
- Стінка на око. Труба 40×40×3 важить майже в півтора раза більше, ніж 40×40×2 (444 проти 304 мм²); виміряйте штангенциркулем до замовлення.
- Густина сталі в калькуляторі. Результат у 2,91 раза більший видає, що поле «матеріал» лишилося на сталі.
Часті питання
Чи залежить маса від сплаву?
Незначно. Густина алюмінієвих сплавів лежить між 2,66 і 2,80 г/см³, а в торгових розрахунках беруть 2,70. Різниця на цілій пачці матеріалу менша за прокатний допуск, тож для кошторису й перевезення 2,70 достатньо.
Чому результат розходиться з вагою на складі?
Бо допуск за розміром працює в обидва боки, і листи з профілями рідко мають рівно номінальну товщину. На тонкій стінці розбіжність сягає кількох відсотків — замовляючи тоннами, рахуйте із запасом.
Чому труба 40×40×2 важить стільки ж, скільки 50×30×2?
Бо площа перерізу профільної труби залежить від периметра й стінки, а не від співвідношення сторін: 2·t·(a + b − 2t). В обох сума сторін 80 мм і стінка 2 мм, отже в обох 304 мм² і 0,821 кг/м. Різняться вони жорсткістю, а не масою.
Профіль із пазом обчислюється за тією самою формулою?
Ні. Системні профілі мають пази, камери й ребра, які формула за зовнішніми розмірами не передасть. Їхню масу беруть із каталожного аркуша виробника або з площі перерізу A: кг/м = A[см²] × 0,27.
Оновлено: