Как по плотности найти вес металла

Какой удельный вес металлов?

Удельным весом металлов (УВМ) называется характеристика, которая определяет соотношение веса однородного материала к объему изделия. Данная характеристика учитывается при проектировании металлических конструкций и конструировании деталей, расчетах работы механизмов и нагрузок на опоры. Дело в том, что у деталей и конструкций одинакового размера и формы, но изготовленных из разных сплавов, будет разное ускорение и показатели массы. Абсолютный вес металла без пор и неметаллических включений рассчитывается по формуле Y=P/V, где Y — удельный вес, Р — плотность вещества, V — объем.

Существует три системы расчетов удельного вес металла — УВМ:

● СГС (дин/смЗ). Диной обозначают силу, которая придает ускорение 1см/с2 телу массой 1г. Эту методику разработали в 1832 г, но позже признали сложноприменимой и прекратили ее использование в инженерных расчетах. Сейчас этот метод продолжает использоваться в научных экспериментах.

● СИ (Н/мЗ). Это методика учета основана на обозначении физических характеристик. В формуле используются следующие значения — сила тяжести на 1 мЗ объема.

● МКГСС (кГ/мЗ). Данный метод расчетов не принят госстандартами, но применяется в различных отраслях промышленности из-за приборов, которые функционируют в МКГСС.

Единицы измерения разных систем легко конвертируются: 0,1дин/смЗ=1Н/мЗ=0,1021кГ/мЗ. В металлургической отрасли для удобства расчетов применяются обозначения в смЗ и мЗ. Тип обозначения зависит от ценности материала. УВМ иногда путают с плотностью, так как они вычисляются по похожим формулам. Разница между ними в том, что плотность можно рассчитать для любых физических тел, а удельный вес — только для плотных материалов, которые не имеют в своем составе инородных включений.

Подробнее об удельном весе металлов

Все виды металлов и сплавов, применяемые в различных отраслях промышленности, имеют определенные характеристики, от которых и зависит УВМ. Чтобы понимать, как рассчитывается этот параметр, нужно учитывать характеристики материала. Металлом называется вещество, которое имеет определенный химический состав, обладает определенными показателями прочности, теплоемкости, текучести, линейного расширения, температурой плавления и температурой кипения. Самое большое значение в промышленности имеют черные и цветные металлы — углеродистая, низкоуглеродистая, легированная сталь, чугун, жаропрочные, жаростойкие и кислотостойкие сплавы, титан, медь, алюминий, олово, серебро, вольфрам и сплавы на их основе.

Черные металлы, железо удельный вес

В эту группу входят сплавы на основе железа и углерода, легированные магнием, никелем, кремнием, хромом и другими металлами. Это белый, серый и ковкий чугун, а также сталь конструкционных, инструментальных и нержавеющих марок.

Чугуном называются сплавы железа с углеродом, которого в составе сплава должно быть не менее 2,13%. Эти сплавы отличают хорошие литейные свойства, а также имеют высокие показатели прочности, устойчивости к деформации под действием внешних факторов. Из чугуна отливают детали и элементы конструкций, предназначенных для длительной эксплуатации в условиях значительных нагрузок.

Таблица 1. Чугун вес, масса

Сталь — это общее название группы материалов, которые отличаются химическим составом и физико-механическими свойствами. Стали представляют собой многокомпонентные сплавы, основу которых составляет железо с углеродом. Для получения материалов с заданными свойствами и характеристиками в состав сплавов вводятся легирующие компоненты — магний, хром, медь, никель и другие элементы. Благодаря своим свойствам конструкционные, инструментальные, пружинные, быстрорежущие и другие виды сталей являются незаменимым материалом в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности.

Таблица 2 Сталь, железо и нержавеющая сталь разных типов и марок — удельный вес

Нержавеющие стали — это отдельная категория сплавов, которые обладают специальными свойствами. В эту группу входят кислотостойкие, жаропрочные и жаростойкие сплавы, сохраняющие физико-механические свойства в условиях воздействия агрессивных сред и высоких температур. Сплавы с такими качествами получают за счет легирования их хромом, вольфрамом, ванадием.

Таблица 3. Нержавеющая сталь удельный вес

Цветная металлургия

Цветные металлы и сплавы на их основе — это группа материалов, в составе которых отсутствует железо. Тяжелые и легкие сплавы нашли широкое применение в современной технике, авиа и судостроении, пищевой, химической, нефтегазовой и многих других отраслях промышленности. Удельный вес и характеристики новых сплавов, которые планируется применять в самолетостроении и космической отрасли, тщательно изучаются и исследуются.

В таблица 4 приведен справочный удельный вес цветных металлов, наиболее востребованных в промышленной сфере.

Таблица 4.

Таблица 5. Удельный вес алюминиевых, медных, латунных и бронзовых сплавов.

Более точный удельный вес меди, бронза, латунь, нержа, черная сталь, свинец вы можете уточнить у менеджера

Удельный вес металлопрокатной продукции берется из готовых таблиц или рассчитывается по формуле m=VxP (объем изделия умножить на плотность сплава). Если нужно рассчитать несколько позиций металлопроката разных типоразмеров из разных металлов и сплавов, то, чтобы исключить вероятность ошибки, лучше обратиться за помощью к специалистам. ГК МеталлЭнергоХолдинг реализует черный и цветной прокат высокого качества по ценам производителя. Чтобы купить металлопрокатную продукцию или задать интересующие вас вопросы, обратитесь к нашему менеджеру.

Калькулятор расчета массы металлов ответит на вопросы:

• Сколько весит {{apstatus.activeForm.name_ru | strtolower}} из {{apstatus.activeMaterial.name_ru_r | strtolower}}
• Какая плотность у {{apstatus.activeMaterial.name_ru_r | strtolower}}

Как пользоваться калькулятором
Чтобы узнать сколько весит {{apstatus.activeForm.name_ru}} из {{apstatus.activeMaterial.name_ru_r | strtolower}} введите размеры изделия. Калькулятор произведет расчет по формуле, исходя из плотности {{apstatus.activeMaterial.name_ru_r | strtolower}} — {{apstatus.activeMaterial.density}} кг/м3

Вес рассчитывается с учётом следующих характеристик:

• стандартная плотность образца (определяется по физическим характеристикам);
• форма металла (согласно существующего сортамента – листовой прокат, швеллер, уголок, труба, так далее);
• геометрическая форма, размеры детали.

Наличие многообразных форм металлических изделий требует индивидуального подхода при проведении расчёта следующих параметров:

• массы всей металлической конструкции;
• необходимый объём металла.

Считаем вес листового проката

Расчёт веса металлопроката достаточно простая задача подобного класса. Простота определяется формой исследуемого образца. Чтобы приступить к вычислениям, необходимо знать следующие характеристики:

• геометрические размеры исследуемого образца;
• плотность металла (для стали можно использовать усреднённый показатель, который равен 7850 кг/м³);

Первый этап предполагает вычисление веса листа металла площадью один квадратный метр толщиной один миллиметр. Вычисляют объём этого образца, умножают на плотность стали. Его получают стандартным перемножением трёх геометрических параметров между собой длины, ширины, высоты. Перемножив полученный результат на плотность, получают значение равное 7,8 кг/м³. Оно позволит вычислить вес листа любого геометрического размера и формы. Удобно тем, что не зависит от длины, ширины, толщины. Можно получить конечное значение, не прибегая к предварительному пересчёту. Поэтому основной задачей будет вычисление объёма выбранного листа. Например, вес листа, размер которого составляет длиной один метр, шириной два метра, толщиной 0,35 мм будет весить 5,5 кг. Лист толщиной 5 мм, размерами 1,5 м в ширину и длиной 6 метров будет весить 353,25 кг. Прежде чем применять металлический лист как перекрытие или строительную конструкцию следует оценить его вес.

Что такое переводной коэффициент?

Он позволяет рассчитать вес изделий из любого материала. Его получают, как отношение плотности выбранного материла к значению плотности стали. Далее для вычисления искомого параметра достаточно вычислить такой параметр стального изделия заданной формы. Полученный результат умножит на переводной коэффициент для данного материала.

Коэффициент является безразмерной величиной. Имеет свои конкретные значения у различных металлов и сплавов. Например, алюминий имеет 0,34, медь – 1,14, к бронзе марки ОЦС5-5-5 применяют 1,12.

Чтобы вычислить вес листа из указанной бронзы необходимо получить параметр такого же листа из стали, перемножив с переводным коэффициентом. Такую же методику расчёта, применение переводного коэффициента, справедливо применять к неметаллическим изделиям прямоугольной формы. Например, к текстолиту с коэффициентом 0,18, органическому стеклу – 0,15. Полученные результаты будут удовлетворять требованиям по точности.

Чем усложняется расчёт веса металла?

Серьёзным различием в полученных данных по расчёту массы стального изделия является технология его производства. Разница между холоднокатаным прокатом металла и горячекатаным может быть достаточно существенная. Речь идет о точности геометрических характеристик при сохранении плотности по всей протяжённости изделия. Применение непрерывного нагрева и последующего охлаждения приводит к таким негативным явлениям как окисление, рекристаллизация. Неравномерность этих процессов вызывает изменение такого параметра как толщина. Точность расчетов холоднокатаных и горячекатаных металлических профилей будет отличаться. Погрешность, вызванная нестабильностью толщины, требует получения некоторого усредненного значения.

Как вычислить массу профиля прямоугольного сечения?

Прямоугольный профиль представляет собой параллелепипед с заданной толщиной стенки. Толщина стенки задаётся в технической документации на конкретный образец. Расчёт массы можно произвести двумя способами. В первом способе рассчитывают площадь сечения: для листа заданной толщины. Рассчитывают массу прямоугольного параллелепипеда по внешним размерам. Затем производят такие же вычисления для параллелепипеда с внутренними размерами. Разность двух значений и будет являться искомой характеристикой. Во втором способе рассчитывают значение веса одной стенки конструкции. Если сечение квадратное, умножают на четыре. Если прямоугольное – вычислят отдельно величину меньшей и большей стенки. Затем умножив каждое значение на два, и сложив результаты, получают итоговый показатель. Для упрощения процесса разработаны специальные таблицы.

Определяем вес профиля круглого сечения

К металлопрокату круглого сечения относятся сплошные прутки, арматура, трубы различного диаметра. Подход к решению задачи сохраняется прежним. Если изделия является сплошным, необходимо вычислить объём, умножить на плотность материала. Объем металла вычисляется по известным геометрическим формулам. Если круглая заготовка является внутри полой, необходимо знать толщину стенки. Далее можно воспользоваться одним из способов, применимым для расчёта значения прямоугольного проката. Отличие будут составлять только расчётные соотношения для нахождения объёма.

Как узнать массу шестигранного профиля?

Часто применяются сплошные металлические прутки, имеющие шестигранное сечение. Методика расчёта таких изделий сохраняется прежней. Необходимо вспомнить из школьного курса геометрии, как вычисляется объём правильного шестигранного параллелепипеда. Задача значительно упрощается, зная размер или номер, такого проката. Все номера приводятся стандартизованной таблицей.

У шестигранного профиля с самым маленьким номером 10 вес составляет всего 0,68 кг, у самого большого №60 вес равен 24,5 кг.

В основу вычислений положена формула расчёта объёма правильной шестигранной призмы. Вычислив этот объём, его умножают на плотность металла.  Получают массу шестигранного изделия. Следует помнить, что применение упрощённых методик даёт приближённые результаты. Их используют, проводя экспресс оценки. При детальной разработке проектной документации применяются более точные показатели.

Как узнать массу трубы

Нахождение параметра металлической трубы любого диаметра производиться аналогично методике для круглого профиля. Рассчитывают разницу площадей двух кругов. Первый имеет внешний радиус трубы. Второй имеет внутренний радиус трубы. Полученную разность умножают на длину трубы, вычисляя объем металла. Умножив на плотность стали, находят массу трубы заданной длины. Операция с изделиями цветных металлов упрощается благодаря применению переводного коэффициента. При работе с готовыми таблицами следует найти данные для прутка 1 м с радиусом равным величине внешнего диаметра. Вычислить величину прутка диаметр, которого равен величине внутреннего диаметра. Вычесть из большего значения меньшее значение, получится искомый результат. Его следует умножить на длину образца.

Как рассчитать массу уголка, швеллера, двутавровой балки

Расчёт параметра производится с использованием данных о ширине полки, толщине металла. Изделие рассматривают как половину прямоугольного профиля.

Для всего сортамента металлопроката существуют готовые расчётные таблицы.

Однако уголки различных производителей имеют реальные весовые характеристики отличные от табличных данных. Они намеренно снижают толщину полки. Мотивируют стремлением к удешевлению продукции. Разница параметра значительно отличается от параметров, предусмотренных ГОСТ. Весовые характеристики швеллера, двутавровые балки определяются по данным таблиц. Это вызвано трудностями расчёта объёма сложных геометрических фигур.