Formula Pengiraan Berat Aluminium - Panduan Mudah Dengan Contohnya

1. Pengenalan

Aluminium pangkat di antara bahan kejuruteraan yang paling banyak digunakan di dunia berkat nisbah kekuatan -ke -beratnya, Rintangan kakisan, dan formabiliti.

Namun, Malah kesilapan kecil dalam anggaran berat boleh menjejaskan jadual pengeluaran, mengembang kos penghantaran, dan pengiraan struktur kompromi.

Dalam panduan ini, Kami akan meneroka asas -asas kepadatan aluminium, Formula pengiraan standard, Contoh praktikal, dan perangkap biasa, melengkapkan anda dengan pengetahuan untuk menganggarkan berat aluminium.

2. Asas aluminium dan ketumpatannya

Sifat fizikal utama aluminium menyokong pengiraan berat badan:

• Ketumpatan (r): Standard 2.70 g/cm³ (atau 2,700 kg/m³).
• Titik lebur: ~ 660 ° C -tidak relevan dengan berat tetapi penting untuk diproses.
• Aloi biasa: 6061-T6, 7075-T6 (Variasi ketumpatan sedikit ± 1-2%).

Elemen aloi (Mis., magnesium, silikon) dan keliangan dari pemutus atau penyemperitan dapat mengalihkan ketumpatan hingga hingga ± 0.05 g/cm³, Oleh itu, sahkan lembaran data aloi tertentu.

3. Formula standard untuk mengira berat aluminium

Mengira berat komponen aluminium dengan tepat bermula dengan memahami prinsip matematik yang mendasari.

Sama ada untuk pengoptimuman reka bentuk, perancangan perolehan, atau analisis struktur, Mempunyai formula yang konsisten dan boleh dipercayai memastikan jumlah bahan yang betul digunakan, meminimumkan sisa dan kos.

Formula Umum

Pada terasnya, Berat objek aluminium ditentukan menggunakan formula massa asas:

Berat (kg)= Kelantangan (m³)× ketumpatan (kg/m³)

• Ketumpatan aluminium biasanya 2,700 kg/m³ (atau 2.70 g/cm³) Untuk gred tulen, Walaupun ia boleh berubah sedikit bergantung pada aloi.
• Kelantangan dikira berdasarkan bentuk dan dimensi komponen.

Konsistensi unit sangat kritikal:
Sumber kesilapan yang sama adalah unit yang tidak konsisten.

Contohnya, Menggunakan milimeter dan bukan meter dalam pengiraan kelantangan akan mengakibatkan kesilapan dengan faktor 1,000,000. Sentiasa tukar dimensi ke meter semasa mengira dalam unit SI.

Unit panjang	Penukaran hingga meter
mm	÷ 1,000
cm	÷ 100
inci	× 0.0254

Formula pengiraan berat aluminium biasa

Untuk memudahkan pengiraan untuk bentuk biasa, Jurutera sering menggunakan formula pra-diperolehi yang mengintegrasikan jumlah dan ketumpatan.

Di bawah adalah formula standard yang digunakan secara meluas dalam industri, masing -masing berdasarkan kepadatan purata aluminium 2,700 kg/m³.

Bentuk	Formula	Unit
Bar Aluminium / Pinggan	W = 0.00271 × T × W × L.	mm × mm × mm
Aluminium Rod (Pepejal bulat)	W = 0.00220 × D^2 × L.	mm × mm × mm
Rod aluminium persegi	W = 0.00280 × A^2 × L.	mm × mm × mm
Tiub aluminium (Kosong)	W = 0.00879 × T ×(D -t)× l	mm × mm × mm
Plat corak	WPERM² = 2.96 × T.	mm (ketebalan)

Kunci:

• T = Ketebalan, W = Lebar, L. = Panjang
• D = Diameter luar, t = Ketebalan dinding
• a = Lebar sampingan untuk bahagian persegi

Setiap pekali (Mis., 0.00271, 0.00220) Hasil dari menukar mm³ ke m³ dan mendarabkan oleh ketumpatan bahan (2,700 kg/m³), Memberi berat badan tepat dalam kilogram.

Contoh pengiraan langkah demi langkah

Contoh 1: Plat aluminium rata

Langkah -langkah plat 4 mm tebal, 1,000 mm lebar, dan 2,000 mm panjang:

W = 0.00271 × 4 × 1000 × 2000 = 21.68kg

Contoh 2: Rod bulat pepejal

Diameter = 50 mm, Panjang = 1,000 mm:

W = 0.00220 × 50^2 × 1000 = 5,500g = 5.5kg

Contoh 3: Tiub aluminium berongga

Diameter luar = 60 mm, Ketebalan dinding = 5 mm, Panjang = 1,200 mm:

W = 0.00879 × 5 ×(60-5)× 1200 = 2,926.2g≈2.93kg

Contoh -contoh ini bukan sahaja memudahkan anggaran tetapi juga berfungsi sebagai tanda aras yang boleh dipercayai untuk memetik, penghantaran, dan proses pemesinan.

4. Toleransi, Faktor sekerap, dan pelarasan dunia nyata

Dalam tetapan pengeluaran, akaun untuk:

• Toleransi bahan: Variasi ketebalan ± 0.2 mm menambah sehingga ± 2% ralat berat badan.
• Faktor sekerap: Sertakan bahan tambahan 5-10% untuk kehilangan pemesinan dan pengendalian.
• Keliangan & Salutan: Bahagian pelakon mungkin kehilangan ~ 1% ketumpatan untuk lompang; Anodizing menambah ~ 0.02 kg/m².

Akibatnya, Tambahkan margin keselamatan -sering +7%- untuk pengiraan mentah sebelum membuat pesanan.

5. Kesalahan biasa dan bagaimana untuk mengelakkannya

1. Unit ketidakpadanan: Menukar mm³ ke m³ salah mengadili kesilapan oleh 1 000³.
2. Mengabaikan bahagian berongga: Gagal menolak diameter dalaman membawa kepada 30-50% overestimation.
3. Menghadap varians aloi: Menganggap 2.70 g/cm³ untuk semua aloi boleh mencondongkan keputusan sebanyak 1-2%.
4. Melangkau faktor sekerap: Mengabaikan kerugian pemesinan meremehkan pesanan bahan sebanyak 5-10%.

Sentiasa menyemak semula unit, Kurangkan volum tidak sah, dan bulat hingga panjang bar standard seterusnya.

6. Klasifikasi aloi aluminium

Aloi aluminium sangat serba boleh, dan klasifikasi mereka mencerminkan pelbagai komposisi, teknik pemprosesan, dan aplikasi yang mereka menyokong.

Memahami klasifikasi ini adalah penting untuk memilih bahan yang sesuai untuk kejuruteraan tertentu, pembuatan, dan keperluan struktur.

Berikut adalah kaedah klasifikasi yang paling banyak diterima:

Berdasarkan kaedah pemprosesan

Aloi aluminium cacat

Aloi ini direka untuk ubah bentuk plastik dan biasanya dibentuk ke dalam lembaran, plat, extrusions, tiub, dan memalsukan melalui proses seperti bergulir, penyemperitan, atau menempa.

Aloi aluminium cacat dikategorikan ke dalam:

• Alloys yang tidak panas: Diperkuat terutamanya oleh kerja sejuk (Mis., Pengerasan ketegangan). Contoh: 3Siri xxx dan 5xxx.
• Aloi yang boleh dirawat haba: Mendapat kekuatan melalui rawatan haba penyelesaian dan penuaan. Contoh: 2Xxx, 6Xxx, dan siri 7xxx.

Aloi aluminium cast

Cast aluminium aloi terutamanya digunakan untuk menghasilkan komponen dengan geometri kompleks yang sukar dicapai melalui pembentukan.

Aloi ini biasanya mempunyai kekuatan mekanikal yang lebih rendah berbanding dengan aloi tempa tetapi dioptimumkan untuk kebolehan. Mereka termasuk:

• Al-Si (Aluminium-Silicon): Prestasi pemutus yang sangat baik dan rintangan haus.
• Al-cu (Aluminium-Copper): Kekuatan tinggi tetapi rintangan kakisan sederhana.
• Al-mg (Aluminium-Magnesium): Rintangan kakisan yang baik.
• Al-Zn (Aluminium-Zinc): Kekuatan tinggi tetapi kurang tahan kakisan.

Berdasarkan siri komposisi dan prestasi

Persatuan Aluminium telah membangunkan sistem penetapan empat angka untuk aloi tempa dan sistem tiga angka untuk aloi cast.

Siri 1xxx hingga 7xxx mewakili kumpulan aloi tempa yang paling biasa:

Aloi khusus

Sebagai tambahan kepada siri standard, aloi lanjutan seperti Aluminium-litium (Al-li) dibangunkan untuk aplikasi aeroangkasa, Menawarkan nisbah kekuatan-ke-berat yang unggul dan rintangan keletihan yang dipertingkatkan.

Berdasarkan aplikasi penggunaan akhir

Aloi aluminium juga boleh diklasifikasikan oleh industri atau aplikasi yang mereka berkhidmat, mencerminkan pengkhususan yang semakin meningkat di seluruh sektor:

• Pembinaan: Bingkai tingkap, dinding tirai, Sistem bumbung.
• Pengangkutan: Panel badan kereta, Kereta api kereta api, pesawat pesawat.
• Elektrik & Elektronik: Radiator, sarung kabel, Tenggelam haba.
• Pembungkusan: Tin minuman, foils, bekas makanan.
• Aeroangkasa & Pertahanan: Komponen struktur pesawat, casing roket, Lampiran radar.

Klasifikasi pelbagai dimensi dalam amalan

Penting untuk diperhatikan bahawa sistem klasifikasi ini tidak saling eksklusif. Contohnya, aloi seperti 6061-T6 jatuh di bawah:

• 6Siri xxx berdasarkan komposisinya (Al-mg-si),
• Aloi aluminium cacat berdasarkan pemprosesan,
• Dan juga boleh dikategorikan di bawah aplikasi pengangkutan Kerana penggunaannya yang meluas dalam bingkai kenderaan.

Klasifikasi pelbagai dimensi ini memberikan fleksibiliti dan ketepatan dalam memilih aloi aluminium yang tepat untuk sebarang tugas kejuruteraan.

7. Kesimpulan

Pengiraan berat aluminium yang tepat menyokong kawalan kos, Integriti struktur, dan kecekapan rantaian bekalan.

Dengan memanfaatkan Formula piawai, perakaunan Faktor -faktor dunia, dan mengintegrasikan Alat digital, Jurutera dan pasukan perolehan dapat mengoptimumkan penggunaan bahan, meminimumkan sisa, dan memenuhi spesifikasi reka bentuk yang ketat.

8. Soalan Lazim

1. Apakah ketumpatan standard aluminium?
   Biasanya 2.70 g/cm³, Tetapi lembaran data khusus aloi boleh menyenaraikan 2.68-2.80 g/cm³.
2. Bagaimana saya mengira berat bar bulat aluminium?
   Gunakan W = 0.00220 × D2 × LW = 0.00220 \kali D^2 kali LW=0.00220×D2×L (D dan l dalam mm).
3. Adakah aloi aluminium yang berbeza mempengaruhi pengiraan berat badan?
   Ya -Ketumpatan bervariasi ± 1-2%; Sentiasa sahkan melalui lembaran data teknikal aloi.
4. Adakah terdapat kalkulator dalam talian untuk berat aluminium?
   Banyak yang wujud untuk kalkulator yang membolehkan anda menentukan bentuk, dimensi, dan ketumpatan.
5. Betapa tepatnya ramalan berat berasaskan CAD?
   Alat CAD Gunakan formula geometri yang sama, Menawarkan ketepatan ± 1% jika anda memasukkan ketumpatan dan dimensi yang betul.