L'alluminio è il materiale a cui un progettista ricorre quando il peso conta, e il numero dietro quella scelta è la densità: 2,70 g/cm³ per l'alluminio puro, contro 7,85 g/cm³ per l'acciaio e 8,96 g/cm³ per il rame. Circa un terzo dell'acciaio, a parità di volume – ma solo se il pezzo è progettato per questo, perché l'alluminio ha anche un terzo della rigidità.
Qual è la densità dell'alluminio?
L'alluminio puro ha una densità di 2,70 g/cm³ (2 700 kg/m³, o 0,098 lb/in³) a temperatura ambiente. Le leghe commerciali stanno tra circa 2,63 e 2,85 g/cm³ a seconda degli elementi aggiunti: 5052 a 2,68, 6061 a 2,70, 3003 a 2,73 e 7075 a 2,81. Per ottenere il peso di un pezzo, moltiplicate il volume in cm³ per la densità: un grezzo di 1 000 cm³ in 6061 pesa 2,70 kg, lo stesso in acciaio 7,85 kg. La densità varia leggermente con la temperatura e lo stato metallurgico, ma non abbastanza da contare per il peso di un pezzo, una lista di imballaggio o un calcolo di trasporto.
Densità delle leghe che si vedono sui disegni
| Materiale | Densità (g/cm³) | kg/m³ | Rispetto all'acciaio |
|---|---|---|---|
| Alluminio 1050 (puro) | 2,70 | 2 700 | 34 % |
| Alluminio 3003 | 2,73 | 2 730 | 35 % |
| Alluminio 5052 | 2,68 | 2 680 | 34 % |
| Alluminio 6061 | 2,70 | 2 700 | 34 % |
| Alluminio 6082 | 2,70 | 2 700 | 34 % |
| Alluminio 7075 | 2,81 | 2 810 | 36 % |
| Acciaio (dolce, DC01) | 7,85 | 7 850 | 100 % |
| Inox 304 | 8,00 | 8 000 | 102 % |
| Rame C11000 | 8,96 | 8 960 | 114 % |
| Ottone (CuZn37) | 8,44 | 8 440 | 108 % |
Densità di rame, ottone e acciaio: 8,96, 8,44 e 7,85 g/cm³
La tabella sopra è la risposta completa per i metalli che lavoriamo più spesso, e la parte pratica è ciò che il numero cambia a valle. Il rame è a 8,96 g/cm³ e l'ottone a 8,44, contro 2,70 dell'alluminio: lo stesso volume di rame pesa 3,3 volte tanto. L'acciaio dolce è a 7,85 e l'inox 304 a 8,00, quindi un pezzo in acciaio pesa circa 2,9 volte quello in alluminio. Nulla di tutto questo è un motivo per evitare un metallo – è un motivo per mettere la densità nel calcolo prima di fissare il disegno.
- Rame, C11000 – 8,96 g/cm³, 3,3 volte l'alluminio. I pezzi in rame si scelgono di solito per la conduttività o la finitura più che per il peso: un grezzo di 1 000 cm³ pesa 8,96 kg contro 2,70 kg in alluminio, e quella differenza finisce nella voce di trasporto a ogni spedizione. Vedere se il rame è magnetico.
- Ottone, CuZn37 – 8,44 g/cm³, 3,1 volte l'alluminio. L'ottone è il materiale abituale dei raccordi per sensori e dei dadi torniti, spesso acquistati a peso: la densità fa parte del prezzo. Vedere l'ottone confrontato con il bronzo.
- Acciaio dolce, DC01 – 7,85 g/cm³. L'acciaio è la colonna di riferimento della tabella: le righe dell'alluminio sono date in percentuale di questa, e 7,85 è il numero da cui parte ogni calcolo di peso nella lamiera.
- Inox 304 – 8,00 g/cm³. Un po' più pesante dell'acciaio dolce, ed è la qualità della maggior parte degli alloggiamenti di sensori imbutiti: passare un alloggiamento dall'alluminio all'inox ne quasi triplica il peso.
- Leghe di alluminio – da 2,68 a 2,81 g/cm³. La differenza conta su un pezzo limitato in peso: la stessa geometria in 7075 pesa circa il 4 % in più che in 6061.
Dove la differenza si vede è nel trasporto e nella movimentazione. Il trasporto aereo si paga sul peso tassabile, quindi un pezzo in rame o in ottone paga la sua densità a ogni spedizione: una staffa in alluminio da 500 g in ottone pesa 1,56 kg. Dove il disegno consente il metallo più leggero, il risparmio è reale; dove non lo consente – conduttività, usura, requisito magnetico – la densità è semplicemente un costo del materiale, che appartiene al preventivo.
Convertire la densità in peso del pezzo
Il peso è il volume moltiplicato per la densità, e per un pezzo stampato o imbutito il volume viene dal grezzo, non dalla geometria finita: spessore della lamiera per area sviluppata, meno lo sfrido rimosso. È per questo che resa del materiale e peso sono la stessa discussione. Per un pezzo piano è aritmetica rapida; per un alloggiamento imbutito vale la pena calcolare dal grezzo, perché la parete si assottiglia e la flangia si ispessisce, e il pezzo finito non pesa esattamente quanto il grezzo. Vedere la conversione spessore e gauge quando il disegno è ancora in gauge.
Cosa dà e cosa non dà la densità dell'alluminio
- Peso: sì – un terzo della massa a parità di volume, ed è per questo che vince nei trasporti, nei dispositivi portatili e in tutto ciò che viene sollevato di continuo.
- Rigidità: no – il modulo di Young è circa un terzo di quello dell'acciaio, quindi un pezzo limitato dalla deformazione richiede spesso una sezione più spessa o una nervatura, e il vantaggio di peso si riduce.
- Trasporto e imballaggio – un pezzo più leggero costa meno da spedire, e il risparmio di trasporto è denaro reale su un programma che viaggia in aereo.
- Comportamento termico – l'alluminio conduce il calore meglio dell'acciaio e si dilata di più, entrambe cose che contano su un alloggiamento che deve mantenere un sensore in temperatura.
- Costo al chilo – l'alluminio costa più dell'acciaio al chilo: il risparmio deve venire dal peso, dalla resistenza alla corrosione o dal processo, non dal prezzo del materiale.
Conversioni comuni
| Unità | Alluminio | Acciaio |
|---|---|---|
| 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 a 1 mm | 2,70 | 7,85 |
Punto chiave
Usate 2,70 g/cm³ per le leghe di alluminio in ogni primo calcolo di peso, 2,68 per il 5052 e 2,81 per il 7075, e 8,96, 8,44 e 7,85 per rame, ottone e acciaio. Calcolate dal grezzo e non dal pezzo finito per tutto ciò che è imbutito, e ricordate che il peso pari a un terzo dell'acciaio arriva con una rigidità pari a un terzo.
Domande frequenti
Qual è la densità dell'alluminio in kg/m3?
2 700 kg/m³ per l'alluminio puro. Le leghe commerciali vanno da circa 2 630 a 2 850 kg/m³.
L'alluminio è più leggero dell'acciaio?
Sì, a parità di volume: 2,70 g/cm³ contro 7,85 dell'acciaio dolce, quindi una stessa sezione piena pesa circa un terzo. Un pezzo dimensionato sulla rigidità può risultare più pesante di quanto suggerisca il rapporto ideale, perché l'alluminio è anche meno rigido.
Qual è la densità dell'alluminio 6061?
2,70 g/cm³, praticamente uguale all'alluminio puro per i calcoli di peso.
Come calcolo il peso di un pezzo in alluminio?
Moltiplicate il volume in cm³ per 2,70 per l'alluminio puro o il 6061, oppure per la densità della lega indicata sul disegno. Per i pezzi in lamiera, partite dall'area del grezzo moltiplicata per lo spessore.
Qual è la densità del rame?
8,96 g/cm³ (8 960 kg/m³) per il rame puro C11000 – circa 3,3 volte la densità dell'alluminio e il 14 % in più dell'acciaio dolce.
Qual è la densità dell'acciaio?
7,85 g/cm³ per l'acciaio dolce come il DC01, e 8,00 g/cm³ per l'inox 304. Gli acciai legati stanno tra circa 7,75 e 8,05 a seconda degli elementi di lega.
Il rame è più pesante dell'acciaio?
Sì. Il rame è a 8,96 g/cm³ contro 7,85 dell'acciaio dolce, quindi a parità di volume è circa il 14 % più pesante; l'inox 304 sta in mezzo a 8,00.
Qual è la densità dell'ottone?
8,44 g/cm³ per il CuZn37. La densità dell'ottone cresce con il contenuto di zinco, da circa 8,4 a 8,7 g/cm³ tra le qualità comuni.
Norme e fonti
- EN 573-3 – Alluminio e leghe di alluminio: composizione chimica e forma dei prodotti.
- ASTM B209 – Standard Specification for Aluminum and Aluminum-Alloy Sheet and Plate.
- EN 10088-1 – Acciai inossidabili (numeri di materiale per il confronto).
- EN 10025-2 – Prodotti laminati a caldo di acciai per impieghi strutturali.
I valori di densità sono costanti del materiale a temperatura ambiente (20 °C); gli elementi di lega li spostano di qualche punto percentuale.
Inviate il disegno per un preventivo di un pezzo in alluminio