무게가 중요할 때 설계자가 선택하는 소재가 알루미늄이며, 그 판단의 근거가 되는 숫자가 밀도입니다. 순알루미늄 2.70 g/cm³, 철강 7.85 g/cm³, 구리 8.96 g/cm³. 같은 부품이라면 철강의 약 3분의 1이지만, 부품이 그에 맞게 설계된 경우에만 그렇습니다. 알루미늄의 강성도 철강의 약 3분의 1이기 때문입니다.
알루미늄의 밀도는 얼마인가요?
순알루미늄의 밀도는 상온에서 2.70 g/cm³(2,700 kg/m³, 0.098 lb/in³)입니다. 상용 합금은 첨가 원소에 따라 약 2.63~2.85 g/cm³ 범위에 있으며, 5052는 2.68, 6061은 2.70, 3003은 2.73, 7075는 2.81입니다. 부품의 중량은 부피(cm³)에 밀도를 곱해 구합니다. 6061로 만든 1,000 cm³의 블랭크는 2.70 kg이고, 같은 블랭크를 철강으로 만들면 7.85 kg입니다. 밀도는 온도와 조질에 따라 약간 변하지만, 부품 중량이나 포장 명세, 운송비 계산에 영향을 줄 정도는 아닙니다.
도면에서 자주 보는 합금의 밀도
| 재질 | 밀도 (g/cm³) | kg/m³ | 철강 대비 |
|---|---|---|---|
| 알루미늄 1050(순알루미늄) | 2.70 | 2,700 | 34% |
| 알루미늄 3003 | 2.73 | 2,730 | 35% |
| 알루미늄 5052 | 2.68 | 2,680 | 34% |
| 알루미늄 6061 | 2.70 | 2,700 | 34% |
| 알루미늄 6082 | 2.70 | 2,700 | 34% |
| 알루미늄 7075 | 2.81 | 2,810 | 36% |
| 철강(연강, DC01) | 7.85 | 7,850 | 100% |
| 스테인리스 304 | 8.00 | 8,000 | 102% |
| 구리 C11000 | 8.96 | 8,960 | 114% |
| 황동(CuZn37) | 8.44 | 8,440 | 108% |
구리·황동·철강의 밀도: 8.96, 8.44, 7.85 g/cm³
위 표가 가장 자주 다루는 금속에 대한 완전한 답이며, 실무적으로 중요한 것은 그 숫자가 뒤에서 만들어내는 결과입니다. 구리는 8.96 g/cm³, 황동은 8.44 g/cm³로 알루미늄 2.70 g/cm³와 대비됩니다. 같은 부피의 구리는 3.3배 무겁습니다. 연강은 7.85, 스테인리스 304는 8.00이므로 철강 부품은 알루미늄 부품의 약 2.9배입니다. 이것이 금속을 피할 이유는 아니며, 도면을 확정하기 전에 밀도를 계산에 넣어야 하는 이유입니다.
- 구리, C11000 - 8.96 g/cm³, 알루미늄의 3.3배. 구리 부품은 무게보다 전도성이나 마감 때문에 선택되는 경우가 많습니다. 1,000 cm³ 블랭크는 알루미늄 2.70 kg에 비해 8.96 kg이고, 그 차이는 매 출하마다 운송비 항목에 그대로 반영됩니다. 구리는 자성을 띠는가도 참고하십시오.
- 황동, CuZn37 - 8.44 g/cm³, 알루미늄의 3.1배. 황동은 절삭 가공하는 센서 피팅과 육각 너트의 표준 소재이며, 이런 부품은 중량으로 구매되는 경우가 많아 밀도가 곧 가격의 일부입니다. 황동과 청동의 비교도 참고하십시오.
- 연강, DC01 - 7.85 g/cm³. 철강은 위 표의 기준 열입니다. 알루미늄 행은 철강 대비 백분율로 표시되며, 7.85는 판금의 모든 중량 계산이 시작되는 숫자입니다.
- 스테인리스 304 - 8.00 g/cm³. 연강보다 약간 무겁고, 대부분의 딥드로잉 센서 하우징이 만들어지는 강종입니다. 하우징을 알루미늄에서 스테인리스로 바꾸면 무게가 거의 3배가 됩니다.
- 알루미늄 합금 - 2.68~2.81 g/cm³. 중량 제한이 있는 부품에서는 이 편차가 중요합니다. 같은 형상이라도 7075는 6061보다 약 4 % 무겁습니다.
차이가 드러나는 곳은 운송과 취급입니다. 항공 운송은 용적 중량으로 청구되므로 구리나 황동 부품은 매번 밀도를 지불합니다. 500 g짜리 알루미늄 브래킷은 황동으로 만들면 1.56 kg입니다. 도면이 더 가벼운 금속을 허용한다면 그것은 실제 절감이고, 전도성이나 마모, 자기 특성 때문에 허용할 수 없다면 밀도는 그저 소재 원가의 일부로서 견적에 반영됩니다.
밀도를 부품 중량으로 환산하기
중량은 부피에 밀도를 곱한 값이며, 프레스나 딥드로잉 부품에서 부피는 완성 형상이 아니라 블랭크에서 나옵니다. 판 두께에 전개 면적을 곱하고 절단되어 버려지는 스크랩을 뺀 값입니다. 그래서 재료 수율과 중량은 같은 이야기입니다. 평판 부품은 간단한 산술이지만, 딥드로잉 하우징은 블랭크에서 계산할 가치가 있습니다. 벽은 얇아지고 플랜지는 두꺼워져서 완성 부품의 무게가 블랭크와 정확히 같지는 않기 때문입니다. 도면이 아직 게이지로 작성되어 있다면 두께와 게이지 환산을 참고하십시오.
알루미늄의 밀도가 주는 것과 주지 않는 것
- 중량: 예 - 같은 부피에서 질량이 3분의 1입니다. 운송, 휴대 기기, 반복해서 들어 올려야 하는 모든 것에서 유리한 이유입니다.
- 강성: 아니오 - 영률이 철강의 약 3분의 1이므로 처짐으로 결정되는 부품은 두께를 늘리거나 리브가 필요하고, 중량 이점은 줄어듭니다.
- 운송과 포장 - 가벼운 부품은 운송비가 낮고, 항공으로 출하하는 프로그램에서는 그 절감이 실제 금액입니다.
- 열적 거동 - 알루미늄은 철강보다 열전도가 좋고 팽창도 큽니다. 센서를 일정 온도로 유지해야 하는 하우징에서는 두 가지 모두 중요합니다.
- 킬로그램당 원가 - 알루미늄은 철강보다 kg당 비쌉니다. 따라서 절감은 소재 가격이 아니라 중량, 내식성, 공정에서 나와야 합니다.
자주 쓰는 환산
| 단위 | 알루미늄 | 철강 |
|---|---|---|
| g/cm³ | 2.70 | 7.85 |
| kg/m³ | 2,700 | 7,850 |
| lb/in³ | 0.098 | 0.284 |
| lb/ft³ | 169 | 490 |
| 두께 1 mm일 때 kg/m² | 2.70 | 7.85 |
핵심 요약
1차 중량 계산에서는 알루미늄 합금에 2.70 g/cm³를 사용하고, 도면에 합금이 명시되어 있다면 5052는 2.68, 7075는 2.81을 사용하십시오. 구리·황동·철강은 8.96, 8.44, 7.85입니다. 딥드로잉 부품은 완성품이 아니라 블랭크에서 계산하고, 철강의 3분의 1 무게에는 철강의 3분의 1 강성이 따른다는 점을 기억하십시오.
자주 묻는 질문
알루미늄의 밀도는 kg/m3로 얼마인가요?
순알루미늄은 2,700 kg/m³입니다. 상용 합금은 약 2,630~2,850 kg/m³ 범위입니다.
알루미늄은 철강보다 가벼운가요?
네, 부피 기준으로 그렇습니다. 연강 7.85 g/cm³에 대해 2.70 g/cm³이므로 동일한 중실 단면은 무게가 약 3분의 1입니다. 강성 한도로 설계된 부품은 알루미늄의 강성도 낮기 때문에 이상적인 비율보다 무거워질 수 있습니다.
6061 알루미늄의 밀도는 얼마인가요?
2.70 g/cm³이며, 중량 계산에서는 순알루미늄과 실질적으로 같습니다.
알루미늄 부품의 중량은 어떻게 계산하나요?
부피(cm³)에 순알루미늄이나 6061은 2.70을, 도면에 표기된 합금은 해당 밀도를 곱합니다. 판재 부품은 블랭크 면적에 두께를 곱하는 것에서 시작합니다.
구리의 밀도는 얼마인가요?
순구리 C11000은 8.96 g/cm³(8,960 kg/m³)이며, 알루미늄 밀도의 약 3.3배이고 연강보다 14 % 높습니다.
철강의 밀도는 얼마인가요?
DC01 같은 연강은 7.85 g/cm³, 스테인리스 304는 8.00 g/cm³입니다. 합금강은 첨가 원소에 따라 약 7.75~8.05 범위에 있습니다.
구리는 철강보다 무거운가요?
네. 구리는 8.96 g/cm³로 연강 7.85보다 무거워 같은 부피가 약 14 % 더 나갑니다. 스테인리스 304는 8.00으로 그 사이에 있습니다.
황동의 밀도는 얼마인가요?
CuZn37은 8.44 g/cm³입니다. 황동의 밀도는 아연 함량에 따라 높아지며, 일반적인 강종에서 약 8.4~8.7 g/cm³입니다.