Алюмінієва труба — калькулятор маси
Труба кругла з алюмінієвих сплавів: 10 ходових розмірів із масою метра і калькулятор під свій розмір. Алюміній важить менше ніж 35 % від сталі того самого перерізу.
Коротка відповідь
Масу алюмінієвої труби дає формула π·t·(D − t)·2,70 г/см³: труба 20×2 мм важить 0,305 кг/м, 30×2 мм — 0,475 кг/м, а 50×3 мм — 1,20 кг/м. Шестиметрова труба 30×2 мм — це близько 2,85 кг. Алюміній важить менше ніж 35 % від сталевої труби того самого перерізу. Маси ходових розмірів — у таблиці нижче.
Ходові розміри та маса метра
| Розмір, мм | Площа перерізу, 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 |
Звідки береться це число
Площа перерізу обчислюється як F = π/4 · (D² − (D − 2t)²). Для 35×2 мм це 207 мм², що за густини 2,70 г/см³ дає 0,56 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 труби вручну
Формула F = π/4 · (D² − (D − 2t)²) віднімає отвір від повного кола. Після спрощення виходить F = π · (D − t) · t: довжина кола по середині стінки, помножена на товщину стінки. Обидва записи дають те саме, другий легше тримати в голові.
Приклад: труба 50×3, хлист 6 м.
- Площа перерізу: π · (50 − 3) · 3 = π · 141 ≈ 443 мм². Перевірка: π/4 · (2500 − 1936) = π/4 · 564 ≈ 443 мм².
- Маса метра: 443 × 2,70 / 1000 = 1,196 кг/м.
- Хлист 6 м: 7,18 кг. Поручень із трьох хлистів — трохи більше за 21 кг труби.
З другого запису видно, що за тонкої стінки маса зростає майже пропорційно діаметру: труба 40×2 важить 0,645 кг/м, а 25×2 — 0,390 кг/м. Подвоєння стінки подвоює масу майже точно, лише трохи менше, бо середнє коло зменшується.
Алюмінієва труба проти сталевої
Труба 50×3 зі сталі важить 3,477 кг/м, з алюмінію — 1,196 кг/м, тобто 0,344 маси сталевої. На згин алюміній, однак, утричі податливіший (70 000 проти 210 000 МПа). Момент інерції тонкостінної труби зростає з кубом діаметра, але лише лінійно зі стінкою, звідси те саме правило, що й для профільних труб:
- утричі товща стінка за того самого діаметра — маса ≈ 1,03 сталевої, виграш зникає;
- діаметр більший приблизно в 1,44 раза за тієї самої стінки — маса ≈ 0,50 сталевої.
Сталева труба Ø50, замінена алюмінієвою Ø70–75 з тією самою стінкою, прогинається приблизно так само, а важить близько половини. Для несних елементів, однак, потрібен розрахунок на міцність за EN 1999-1-1, а не лише на прогин. Сталеві труби рахує окремий калькулятор сталевих труб.
Сплав труби й маса
Алюмінієві труби — переважно пресовані вироби зі сплавів серії 6xxx; у таблиці густин сайту 6060 і 6082 мають по 2,70 г/см³, тож таблиця вище підходить їм без поправок. Труба 50×3 з 5083 (2,66 г/см³) важила б 1,178 кг/м, із 7075 (2,81 г/см³) — 1,245 кг/м. Різниця в 1,5–4 % важлива під час розрахунку за велику партію в кілограмах, для окремої конструкції — ні.
Зварювання алюмінієвих труб
- Положення. Трубу, яку можна обертати, зварюють у нижньому положенні, постійно повертаючи, — рівніше й швидше, ніж навколо нерухомого стику. Позначення положень для труб розібрано на сторінці про положення при зварюванні.
- Чистота зсередини. Оксид знімають щіткою з нержавійки й з внутрішнього боку кромки, наскільки дістає; брудний торець труби — пряма дорога до пор.
- Присадка. Для сплавів 6xxx таблиця присадок сайту називає ER 4043 стійкішим до гарячих тріщин; ER 5356 дає міцніший шов і тримає колір після анодування, але не вище 65 °C.
- Стінка 1–2 мм. Тонку трубу легко пропалити наприкінці шва, де вже накопичилося тепло; закінчення ведуть швидше або на меншому струмі.
Подробиці техніки — у статті про зварювання алюмінію. Квадратні й прямокутні перерізи рахує сторінка алюмінієва профільна труба, а всі форми — калькулятор маси алюмінію.
Типові помилки з трубами
- Умовний прохід замість зовнішнього діаметра. В інженерних мережах труби іноді позначають умовним проходом; для формули потрібен зовнішній діаметр, виміряний штангенциркулем.
- Внутрішній діаметр у полі D. 50 у світлі за стінки 3 мм — це 56 зовні, на 12,8 % більше маси.
- Стінка 1,5 замість 2. На трубі 16 мм це різниця майже в 30 %; стінку перевіряють на зрізі, а не на око.
- Трубу пораховано як круг. Круг Ø50 важить 5,301 кг/м — більш ніж учетверо важчий за трубу 50×3.
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.
Як порахувати трубу, якщо відомий внутрішній діаметр?
Додайте до нього дві стінки: D = d + 2t. Труба з внутрішнім діаметром 50 мм і стінкою 3 мм — це труба 56×3, вона важить 1,349 кг/м, а не 1,196 кг/м, як 50×3. Формула й калькулятор приймають зовнішній діаметр.
Алюмінієва труба жорсткіша за круг тієї самої маси?
Так, і помітно. Метал труби лежить далеко від осі, де він найбільше працює на згин. Труба 50×3 (443 мм²) за перерізом приблизно дорівнює кругу Ø24, але на згин у кілька разів жорсткіша за нього — тому на рами й поручні беруть труби, а не круг.
Оновлено: