Aluminium to materiał, po który konstruktor sięga, gdy liczy się masa, a liczba stojąca za tą decyzją to gęstość: 2,70 g/cm³ dla czystego aluminium wobec 7,85 g/cm³ dla stali i 8,96 g/cm³ dla miedzi. Około jednej trzeciej stali, objętość za objętość – ale tylko jeśli część jest pod to zaprojektowana, bo aluminium ma także jedną trzecią sztywności.
Jaka jest gęstość aluminium?
Czyste aluminium ma w temperaturze pokojowej gęstość 2,70 g/cm³ (2700 kg/m³). Stopy handlowe mieszczą się między około 2,63 a 2,85 g/cm³: 5052 przy 2,68, 6061 przy 2,70, 3003 przy 2,73 i 7075 przy 2,81. Masę części oblicza się, mnożąc objętość w cm³ przez gęstość: wypraska 1000 cm³ z 6061 waży 2,70 kg, a ta sama ze stali 7,85 kg. Gęstość zmienia się nieznacznie z temperaturą i stanem, ale nie na tyle, by miało to znaczenie dla masy części czy kosztów transportu.
Gęstość stopów, które trafiają na rysunki
| Materiał | Gęstość (g/cm³) | kg/m³ | Względem stali |
|---|---|---|---|
| Aluminium 1050 (czyste) | 2,70 | 2700 | 34 % |
| Aluminium 3003 | 2,73 | 2730 | 35 % |
| Aluminium 5052 | 2,68 | 2680 | 34 % |
| Aluminium 6061 | 2,70 | 2700 | 34 % |
| Aluminium 6082 | 2,70 | 2700 | 34 % |
| Aluminium 7075 | 2,81 | 2810 | 36 % |
| Stal (węglowa, DC01) | 7,85 | 7850 | 100 % |
| Stal nierdzewna 304 | 8,00 | 8000 | 102 % |
| Miedź C11000 | 8,96 | 8960 | 114 % |
| Mosiądz (CuZn37) | 8,44 | 8440 | 108 % |
Przeliczanie gęstości na masę części
Masa to objętość pomnożona przez gęstość, a dla części tłoczonej lub wytłaczanej objętość wynika z wypraski, nie z gotowej geometrii: grubość blachy razy rozwinięta powierzchnia, minus odcięty odpad. Dlatego wykorzystanie materiału i masa to ta sama rozmowa. Przy części wytłaczanej warto liczyć z wypraski, bo ścianka się pocienia, a kołnierz pogrubia i gotowa część nie waży dokładnie tyle, ile wypraska.
Co gęstość aluminium daje, a czego nie
- Masa: tak – jedna trzecia masy przy tej samej objętości.
- Sztywność: nie – moduł Younga to około jedna trzecia stali, więc część ograniczona ugięciem często wymaga grubszego przekroju.
- Transport i pakowanie – lżejsza część jest tańsza w wysyłce.
- Koszt za kilogram – aluminium jest droższe na kilogram niż stal, więc oszczędność musi wynikać z masy lub odporności na korozję.
Częste przeliczenia
| Jednostka | Aluminium | Stal |
|---|---|---|
| g/cm³ | 2,70 | 7,85 |
| kg/m³ | 2700 | 7850 |
| kg na m² przy 1 mm | 2,70 | 7,85 |
Kluczowy punkt
Do pierwszego obliczenia masy używaj 2,70 g/cm³ dla stopów aluminium, 2,68 dla 5052 i 2,81 dla 7075, a 8,96, 8,44 i 7,85 dla miedzi, mosiądzu i stali. Przy częściach wytłaczanych licz z wypraski, nie z gotowej części.
Częste pytania
Jaka jest gęstość aluminium w kg/m3?
2700 kg/m³ dla czystego aluminium. Stopy handlowe od około 2630 do 2850 kg/m³.
Czy aluminium jest lżejsze od stali?
Tak, objętościowo: 2,70 wobec 7,85 g/cm³ dla stali węglowej, czyli około jednej trzeciej masy.
Jaka jest gęstość aluminium 6061?
2,70 g/cm³, praktycznie taka sama jak czystego aluminium w obliczeniach masy.
Jaka jest gęstość miedzi?
8,96 g/cm³ dla czystej miedzi C11000, około 3,3 razy więcej niż aluminium.
Normy i źródła
- PN-EN 573-3 – Aluminium i stopy aluminium: skład chemiczny i postać wyrobu.
- ASTM B209 – Standard Specification for Aluminum and Aluminum-Alloy Sheet and Plate.
- PN-EN 10088-1 – Stale odporne na korozję (do porównania).
- PN-EN 10025-2 – Wyroby walcowane na gorąco ze stali konstrukcyjnych.
Wartości gęstości to stałe materiałowe w temperaturze pokojowej (20 °C); dodatki stopowe przesuwają je o kilka procent.