Wzór na masę metalu: stal, aluminium, nierdzewna według profilu

Masa napędza koszt transportu, planowanie dźwigu i budżety materiałowe. Jeden wzór pokrywa każdy profil metalowy — potrzebujesz tylko gęstości.

Dlaczego masa jest pierwsza

Stal sprzedaje się na masę, dźwigi mają nośność w tonach, a ciężarówki prawne limity ładowności — zanim cokolwiek ruszy, ktoś mnoży objętość przez gęstość. Pomyłka o 30% to nie błąd zaokrąglania: to ciężarówka, która nie może wyjechać z placu, albo belka, której nie da się podnieść.

Wzór

Masa = pole przekroju × długość × gęstość. Dla pręta okrągłego pole to π × r²; dla rury — koło zewnętrzne minus wewnętrzne (π/4 × (D² − d²)); dla blachy i płyty po prostu długość × szerokość × grubość. Licz w metrach i kg/m³ albo w calach i lb/in³ — nigdy nie mieszaj obu w jednym rachunku.

Tabela gęstości metali (kg/m3)

Punktem odniesienia jest stal: przy 7,850 kg/m3 jeden metr sześcienny stali miękkiej waży 7.85 tony. Aluminium przy 2,700 kg/m3 waży około jednej trzeciej tej wartości, miedź przy 8,960 kg/m3 waży nieco więcej niż stal, a ołów przy 11,340 kg/m3 jest najcięższym metalem na tej liście. Pełna tabela poniżej zawiera dziesięć metali objętych naszym Kalkulator masy metalu, w jednostkach zarówno metrycznych, jak i imperialnych.

Metalkg/m3g/cm3lb/ft3do stali
Stal miękka7,8507.854901.00
Stal nierdzewna8,0008.005001.02
Aluminium2,7002.701690.34
Miedź8,9608.965591.14
Mosiądz8,5008.505311.08
Brąz8,8008.805491.12
Żeliwo7,2007.204490.92
Cynk7,1357.144450.91
Tytan4,5004.502810.57
Ołów11,34011.347081.44

Który metal jest najcięższy? Który najlżejszy?

Ołów (11,340 kg/m3) jest zdecydowanie najcięższym z popularnych metali inżynierskich — o 44% gęstszy od stali i ponad cztery razy gęstszy od tytanu. Pomijając metale egzotyczne, aluminium (2,700 kg/m3) to najlżejszy metal, który na co dzień obrabia się skrawaniem lub spawa. Stosunek masy stali do aluminium wynosi około 2.9:1, więc element stalowy przeprojektowany w aluminium traci około dwóch trzecich swojej masy — dokładnie dlatego konstruktorzy samochodów i samolotów płacą premię za aluminium.

Stal vs stal nierdzewna vs żeliwo

Stal nierdzewna (8,000 kg/m3) jest zaledwie o 2% gęstsza od stali miękkiej (7,850 kg/m3) — odporność na korozję prawie nic nie kosztuje w masie. Żeliwo przy 7,200 kg/m3 jest w przeliczeniu na jednostkę objętości właściwie lżejsze od stali dzięki zawartości grafitu, a jednak element żeliwowy o tym samym kształcie często wychodzi w praktyce cięższy, bo materiał potrzebuje grubszego przekroju, by osiągnąć tę samą wytrzymałość.

Miedź, mosiądz i brąz

Miedź (8,960 kg/m3) jest gęstsza od stali, co zaskakuje wielu ludzi. Jej dwa popularne stopy mieszczą się tuż pod nią: mosiądz przy 8,500 kg/m3 i brąz przy 8,800 kg/m3. Gdy mosiężny element wydaje się lżejszy od stalowego, to zasługa projektu, a nie fizyki — element jest po prostu wykonany cieńszy, bo sam materiał jest cięższy w przeliczeniu na objętość.

Masa na metr: szybka ściąga

Gęstość staje się praktyczna, gdy pomnożymy ją przez przekrój. Pręt okrągły 20 mm ma przekrój 314 mm2, więc jeden metr tego pręta waży 2.47 kg w stali, 2.51 kg w stali nierdzewnej, 2.81 kg w miedzi, 0.85 kg w aluminium i 3.56 kg w ołowie. Dziesięć metrów tego pręta w stali to 24.7 kg — wystarczająco dużo, by zaplanować obróbkę i transport. Kalkulator masy metalu natychmiast oblicza dowolną kombinację średnicy, grubości ścianki i materiału.

Szybkie sprawdzenie na rozum

Metr pręta pełnego ze stali Ø50 mm waży π × 0.025² × 7,850 ≈ 15.4 kg. Arkusz 2 × 1 m ze stali 3 mm: 2 × 1 × 0.003 × 7,850 ≈ 47 kg. Jeśli Twoja liczba jest daleko od takiego szacunku, problem zwykle stanowią jednostki — nie metal.

Gęstość w decyzjach o koszcie materiału

Pomnóż gęstość przez objętość, aby otrzymać masę, a potem masę przez cenę za kilogram, by porównać realny koszt materiału — sama gęstość to tylko połowa historii. Aluminium, dwukrotnie droższe od stali za kilogram, może i tak być tańsze na element, gdy uwzględni się stosunek mas 2.9:1. Przelicz obie opcje w Kalkulator masy metalu i porównaj łączną masę przed zamówieniem; Tabela mas stali: kg/m dla pręta okrągłego, rury kwadratowej, płaskownika i rury podaje masy na metr dla standardowych rozmiarów prętów, rur kwadratowych i rur.

Pomiń arytmetykę z podręcznika

Kalkulator masy metalu liczy masę prętów, rur, blach, płaskowników i kształtowników w metryce lub calach, dla wszystkich popularnych metali, z sumami potrzebnymi do zamówienia i transportu.

Kalkulator masy metalu Otwórz kalkulator cięcia liniowego