Aluminium adalah material yang dicari perancang ketika berat menjadi penting, dan angka di balik keputusan itu adalah massa jenis: 2,70 g/cm³ untuk aluminium murni, dibandingkan 7,85 g/cm³ untuk baja dan 8,96 g/cm³ untuk tembaga. Sekitar sepertiga baja, per komponen, tetapi hanya jika komponen dirancang untuk itu, karena aluminium juga hanya punya sepertiga kekakuannya.
Berapa massa jenis aluminium?
Aluminium murni memiliki massa jenis 2,70 g/cm³ (2.700 kg/m³, atau 0,098 lb/in³) pada suhu ruang. Paduan komersial berada di antara 2,63 dan 2,85 g/cm³ tergantung unsur paduannya: 5052 sebesar 2,68; 6061 sebesar 2,70; 3003 sebesar 2,73; dan 7075 sebesar 2,81. Untuk mendapatkan berat komponen, kalikan volume dalam cm³ dengan massa jenis: blank 1.000 cm³ dari 6061 berbobot 2,70 kg, sedangkan blank yang sama dari baja berbobot 7,85 kg. Massa jenis berubah sedikit karena suhu dan temper, tetapi tidak cukup untuk memengaruhi berat komponen, daftar pengepakan, atau perhitungan ongkos kirim.
Massa jenis paduan yang sering kami temui di gambar
| Material | Massa jenis (g/cm³) | kg/m³ | Dibanding baja |
|---|---|---|---|
| Aluminium 1050 (murni) | 2,70 | 2.700 | 34% |
| Aluminium 3003 | 2,73 | 2.730 | 35% |
| Aluminium 5052 | 2,68 | 2.680 | 34% |
| Aluminium 6061 | 2,70 | 2.700 | 34% |
| Aluminium 6082 | 2,70 | 2.700 | 34% |
| Aluminium 7075 | 2,81 | 2.810 | 36% |
| Baja (karbon rendah, DC01) | 7,85 | 7.850 | 100% |
| Stainless 304 | 8,00 | 8.000 | 102% |
| Tembaga C11000 | 8,96 | 8.960 | 114% |
| Kuningan (CuZn37) | 8,44 | 8.440 | 108% |
Massa jenis tembaga, kuningan, dan baja: 8,96, 8,44, dan 7,85 g/cm³
Tabel di atas adalah jawaban lengkap untuk logam yang paling sering kami kerjakan, dan bagian praktisnya adalah apa yang dilakukan angka itu setelahnya. Tembaga 8,96 g/cm³ dan kuningan 8,44 g/cm³, dibandingkan 2,70 untuk aluminium: volume tembaga yang sama berbobot 3,3 kali lebih berat. Baja karbon rendah 7,85 dan stainless 304 8,00, sehingga komponen baja sekitar 2,9 kali komponen aluminium. Semua ini bukan alasan menghindari sebuah logam, melainkan alasan memasukkan massa jenis ke dalam perhitungan sebelum gambar dikunci.
- Tembaga, C11000 - 8,96 g/cm³, 3,3 kali aluminium. Komponen tembaga biasanya dipilih karena konduktivitas atau tampilan akhir, bukan karena berat: blank 1.000 cm³ berbobot 8,96 kg dibandingkan 2,70 kg pada aluminium, dan selisih itu masuk ke baris ongkos kirim di setiap pengiriman. Lihat juga apakah tembaga bersifat magnetik.
- Kuningan, CuZn37 - 8,44 g/cm³, 3,1 kali aluminium. Kuningan adalah material lazim untuk fitting sensor hasil bubut dan mur segi enam, dan komponen seperti itu sering dibeli berdasarkan berat, sehingga massa jenis menjadi bagian dari harga. Lihat juga perbandingan kuningan dan perunggu.
- Baja karbon rendah, DC01 - 7,85 g/cm³. Baja adalah kolom acuan pada tabel di atas: baris aluminium dinyatakan sebagai persentase terhadapnya, dan 7,85 adalah angka awal setiap perhitungan berat pada pelat logam.
- Stainless 304 - 8,00 g/cm³. Sedikit lebih berat daripada baja karbon rendah, dan merupakan grade yang paling banyak dipakai untuk rumah sensor hasil deep drawing; memindahkan rumah dari aluminium ke stainless membuat beratnya hampir tiga kali lipat.
- Paduan aluminium - 2,68 hingga 2,81 g/cm³. Rentang ini penting pada komponen yang dibatasi berat: geometri yang sama pada 7075 sekitar 4 % lebih berat daripada 6061.
Perbedaan paling terasa pada ongkos kirim dan penanganan. Kargo udara dihitung berdasarkan berat volumetrik, sehingga komponen tembaga atau kuningan membayar massa jenisnya di setiap pengiriman: braket aluminium 500 g menjadi 1,56 kg jika dibuat dari kuningan. Bila gambar memungkinkan logam yang lebih ringan, itu penghematan nyata; bila tidak (konduktivitas, keausan, kebutuhan magnetik), massa jenis hanyalah biaya material dan masuk ke penawaran.
Mengubah massa jenis menjadi berat komponen
Berat sama dengan volume dikalikan massa jenis, dan pada komponen hasil stamping atau deep drawing volume berasal dari blank, bukan dari geometri jadi: tebal pelat dikalikan luas bentangan, dikurangi sisa material yang dipotong. Karena itu efisiensi material dan berat adalah pembicaraan yang sama. Untuk komponen datar ini aritmetika cepat; untuk rumah hasil deep drawing sebaiknya dihitung dari blank, karena dinding menipis dan flange menebal sehingga komponen jadi tidak berbobot persis sama dengan blank. Lihat konversi tebal dan gauge bila gambar masih ditulis dalam gauge.
Apa yang diberikan massa jenis aluminium dan apa yang tidak
- Berat: ya - sepertiga massa untuk volume yang sama, dan itulah sebabnya unggul pada transportasi, perangkat genggam, dan apa pun yang harus diangkat berulang kali.
- Kekakuan: tidak - modulus Young sekitar sepertiga baja, sehingga komponen yang dibatasi defleksi sering memerlukan penampang lebih tebal atau rusuk, dan keunggulan berat menyempit.
- Ongkos kirim dan pengepakan - komponen yang lebih ringan lebih murah dikirim, dan penghematannya nyata pada program yang dikirim via udara.
- Perilaku termal - aluminium menghantarkan panas lebih baik daripada baja dan memuai lebih besar; keduanya penting pada rumah yang harus menjaga sensor pada suhu tertentu.
- Biaya per kilogram - aluminium lebih mahal per kilogram daripada baja, sehingga penghematan harus datang dari berat, ketahanan korosi, atau proses, bukan dari harga material.
Konversi yang sering dipakai
| Satuan | Aluminium | Baja |
|---|---|---|
| g/cm³ | 2,70 | 7,85 |
| kg/m³ | 2.700 | 7.850 |
| lb/in³ | 0,098 | 0,284 |
| lb/ft³ | 169 | 490 |
| kg per m² pada tebal 1 mm | 2,70 | 7,85 |
Poin penting
Gunakan 2,70 g/cm³ untuk paduan aluminium pada perhitungan berat awal, 2,68 untuk 5052 dan 2,81 untuk 7075, serta 8,96, 8,44, dan 7,85 untuk tembaga, kuningan, dan baja. Untuk komponen hasil deep drawing hitung dari blank, bukan dari komponen jadi, dan ingat bahwa sepertiga berat baja datang bersama sepertiga kekakuannya.
Pertanyaan yang sering diajukan
Berapa massa jenis aluminium dalam kg/m3?
2.700 kg/m³ untuk aluminium murni. Paduan komersial berkisar 2.630 hingga 2.850 kg/m³.
Apakah aluminium lebih ringan daripada baja?
Ya, secara volume: 2,70 g/cm³ dibandingkan 7,85 g/cm³ untuk baja karbon rendah, sehingga penampang pejal yang identik berbobot sekitar sepertiganya. Komponen yang dirancang menurut batas kekakuan bisa berakhir lebih berat daripada rasio ideal, karena aluminium juga kurang kaku.
Berapa massa jenis aluminium 6061?
2,70 g/cm³, praktis sama dengan aluminium murni untuk perhitungan berat.
Bagaimana cara menghitung berat komponen aluminium?
Kalikan volume dalam cm³ dengan 2,70 untuk aluminium murni atau 6061, atau dengan massa jenis paduan yang tercantum di gambar. Untuk komponen pelat, mulai dari luas blank dikalikan tebal.
Berapa massa jenis tembaga?
8,96 g/cm³ (8.960 kg/m³) untuk tembaga murni C11000, sekitar 3,3 kali massa jenis aluminium dan 14 % lebih tinggi daripada baja karbon rendah.
Berapa massa jenis baja?
7,85 g/cm³ untuk baja karbon rendah seperti DC01 dan 8,00 g/cm³ untuk stainless 304. Baja paduan berada di antara 7,75 dan 8,05 tergantung unsur paduannya.
Apakah tembaga lebih berat daripada baja?
Ya. Tembaga 8,96 g/cm³ dibandingkan 7,85 untuk baja karbon rendah, sehingga volume yang sama sekitar 14 % lebih berat; stainless 304 berada di antaranya pada 8,00.
Berapa massa jenis kuningan?
8,44 g/cm³ untuk CuZn37. Massa jenis kuningan naik seiring kadar seng, dari sekitar 8,4 hingga 8,7 g/cm³ pada grade yang umum.