Công thức khối lượng kim loại: thép, nhôm, inox theo từng profile
Khối lượng quyết định cước vận chuyển, kế hoạch cẩu và ngân sách vật liệu. Một công thức dùng cho mọi loại profile kim loại — bạn chỉ cần khối lượng riêng.
Vì sao phải tính khối lượng trước
Thép bán theo khối lượng, cẩu tính tải theo tấn, xe tải có giới hạn chở tối đa theo luật — nên trước khi hàng rời bãi phải có người nhân thể tích với khối lượng riêng. Sai số 30% không phải chuyện làm tròn: đó là chuyến xe không ra khỏi bãi được hoặc cây dầm không cẩu nổi.
Công thức
Khối lượng = diện tích mặt cắt × chiều dài × khối lượng riêng. Thanh tròn lấy diện tích π × r²; ống là vòng tròn ngoài trừ vòng tròn trong (π/4 × (OD² − ID²)); tấm và tôn đơn giản là dài × rộng × dày. Tính theo mét và kg/m³, hoặc inch và lb/in³ — tuyệt đối không trộn hai hệ trong cùng một phép tính.
Bảng khối lượng riêng kim loại (kg/m3)
Thép là điểm chuẩn: ở 7,850 kg/m3, một mét khối thép thường nặng 7.85 tấn. Nhôm ở 2,700 kg/m3 nặng khoảng một phần ba con số đó, đồng ở 8,960 kg/m3 nặng hơn thép một chút, còn chì ở 11,340 kg/m3 là kim loại nặng nhất trong danh sách này. Bảng đầy đủ bên dưới liệt kê mười kim loại mà Tính khối lượng kim loại của chúng tôi hỗ trợ, theo cả hệ mét lẫn hệ imperial.
| Kim loại | kg/m3 | g/cm3 | lb/ft3 | so với thép |
|---|---|---|---|---|
| Thép thường | 7,850 | 7.85 | 490 | 1.00 |
| Thép không gỉ | 8,000 | 8.00 | 500 | 1.02 |
| Nhôm | 2,700 | 2.70 | 169 | 0.34 |
| Đồng | 8,960 | 8.96 | 559 | 1.14 |
| Đồng thau | 8,500 | 8.50 | 531 | 1.08 |
| Đồng thanh | 8,800 | 8.80 | 549 | 1.12 |
| Gang | 7,200 | 7.20 | 449 | 0.92 |
| Kẽm | 7,135 | 7.14 | 445 | 0.91 |
| Titan | 4,500 | 4.50 | 281 | 0.57 |
| Chì | 11,340 | 11.34 | 708 | 1.44 |
Kim loại nào nặng nhất? Loại nào nhẹ nhất?
Chì (11,340 kg/m3) là kim loại nặng nhất trong các kim loại kỹ thuật thông dụng với cách biệt rõ rệt — dày đặc hơn thép 44% và hơn gấp bốn lần so với titan. Bỏ qua các kim loại lạ, nhôm (2,700 kg/m3) là kim loại nhẹ nhất mà bạn thường xuyên gia công hay hàn. Tỷ lệ khối lượng thép so với nhôm vào khoảng 2.9:1, nên một chi tiết thép thiết kế lại bằng nhôm giảm khoảng hai phần ba khối lượng — chính vì thế mà ngành ô tô và hàng không chấp nhận trả thêm tiền cho nhôm.
Thép, thép không gỉ và gang
Thép không gỉ (8,000 kg/m3) chỉ dày đặc hơn thép thường (7,850 kg/m3) vỏn vẹn 2% — khả năng chống ăn mòn gần như không phải đánh đổi bằng khối lượng. Gang ở 7,200 kg/m3 thực ra nhẹ hơn thép trên mỗi đơn vị thể tích nhờ hàm lượng graphit, nhưng một chi tiết gang cùng hình dáng thường nặng hơn trong thực tế, vì vật liệu cần tiết diện dày hơn để đạt cùng độ bền.
Đồng, đồng thau và đồng thanh
Đồng (8,960 kg/m3) dày đặc hơn thép — điều khiến khá nhiều người ngạc nhiên. Hai hợp kim thông dụng của nó xếp ngay bên dưới: đồng thau ở 8,500 kg/m3 và đồng thanh ở 8,800 kg/m3. Khi một chi tiết đồng thau cảm giác nhẹ hơn chi tiết thép, đó là thiết kế chứ không phải vật lý — chi tiết ấy đơn giản được làm mỏng hơn, vì bản thân vật liệu nặng hơn trên cùng một thể tích.
Khối lượng mỗi mét: tra cứu nhanh
Khối lượng riêng trở nên hữu dụng khi nhân với tiết diện. Thanh tròn 20 mm có tiết diện 314 mm2, nên mỗi mét thanh nặng 2.47 kg nếu bằng thép, 2.51 kg nếu thép không gỉ, 2.81 kg nếu đồng, 0.85 kg nếu nhôm và 3.56 kg nếu chì. Mười mét thanh ấy bằng thép là 24.7 kg — đủ để hoạch định vận chuyển và giao hàng. Tính khối lượng kim loại tính tức thì mọi tổ hợp đường kính, bề dày thành và vật liệu.
Kiểm tra nhanh bằng tay
Một mét thanh thép tròn đặc 50 mm nặng π × 0.025² × 7,850 ≈ 15.4 kg. Một tấm thép 2 × 1 m dày 3 mm: 2 × 1 × 0.003 × 7,850 ≈ 47 kg. Nếu kết quả chênh xa với ước tính tay thế này thì thường lỗi ở đơn vị, không phải ở kim loại.
Dùng khối lượng riêng để quyết định chi phí vật liệu
Nhân khối lượng riêng với thể tích để ra khối lượng, rồi nhân khối lượng với giá mỗi kilogam để so sánh chi phí vật liệu thực — riêng con số khối lượng riêng mới chỉ là nửa câu chuyện. Nhôm đắt gấp đôi thép mỗi kilogam vẫn có thể rẻ hơn trên mỗi chi tiết một khi áp dụng tỷ lệ khối lượng 2.9:1. Chạy cả hai phương án qua Tính khối lượng kim loại và so khối lượng tổng trước khi đặt hàng; Bảng khối lượng thép: kg/m cho thanh tròn, ống vuông, thanh dẹt và ống liệt kê khối lượng mỗi mét cho các cỡ thanh, ống vuông và ống tiêu chuẩn.
Để máy tính lo phần toán
Tính khối lượng kim loại tính khối lượng cho thanh, ống, tấm, thanh dẹt và profile theo hệ mét hay Anh, đủ các kim loại thông dụng, kèm tổng số cần cho đặt hàng và vận chuyển.