Un ingénieur des achats qui commande quarante bâtons de profilé à rainure en T de 6 mètres sans vérifier la densité de l'aluminium en lb/in3 découvre généralement au quai de chargement que la palette pèse bien plus que le devis prévu et que la classe de fret change sur place. Le chiffre qui empêche cela est petit et fixe : l’aluminium pur a une densité de 0,0975 lb/in3, soit 2,70 g/cm3 ou 2 700 kg/m3 à température ambiante. Chaque poids par mètre sur une fiche technique de profil, chaque estimation d'expédition et chaque calcul de charge remonte à cette constante et à la géométrie de la section transversale de l'extrusion.
0.0975 lb/po3 d'aluminium pur
2.70 valeur de référence en g/cm3
168.5 équivalent lb/pi3
2 700 kg/m3 valeur SI
Pour les acheteurs nord-américains, le chiffre impérial est important dans la pratique quotidienne : les usines évaluent à la livre, les transporteurs de fret fixent les prix par tranches de poids et les ateliers CNC estiment les heures d'usinage à partir du poids des billettes. Les sections ci-dessous couvrent les valeurs exactes de l'alliage, les conversions à mémoriser et comment la densité se transforme en un poids de cadre que vous pouvez budgétiser avant de commander.
Densité de l'aluminium en lb/po3 : les chiffres exacts utilisés par les ingénieurs
L'aluminium pur a une densité de 0,0975 lb/po3 et les alliages commerciaux se regroupent dans une bande étroite d'environ 0,096 à 0,102 lb/po3. La valeur du métal pur est convertie à partir de la référence internationale de 2,70 g/cm3, ce qui équivaut à 168,5 lb/ft3. Une structure cristalline cubique à faces centrées et des atomes légers font de l'aluminium l'un des métaux les plus légers qui supportent encore une charge structurelle.
Définition de base
La densité est la masse d'un matériau par unité de volume. Pour l'aluminium, les ingénieurs citent 0,0975 lb/po3 pour le métal pur et appliquent une petite correction d'alliage d'environ plus ou moins 3 pour cent selon la qualité.
Deux notes gardent le numéro honnête. Premièrement, l’alliage le fait à peine bouger : même le 7075 riche en zinc à 0,102 lb/po3 ne se situe qu’environ 5 % au-dessus de l’aluminium pur. Deuxièmement, les désignations de trempe telles que T5 ou T6 changent de résistance par traitement thermique, et non par densité, de sorte qu'un profil 6063-T5 et un profil 6063-T6 de même section pèsent le même poids par mètre.
Comment les éléments d'alliage font passer la densité de 0,096 à 0,102 lb/in3
L'alliage modifie la densité d'environ 2 à 6 pour cent car chaque élément dissous porte une masse atomique différente. Le cuivre à 8,96 g/cm3 et le zinc à 7,14 g/cm3 sont bien plus lourds que l'aluminium et poussent le 2024 et le 7075 vers le haut de gamme. Le magnésium à 1,74 g/cm3 et le silicium à 2,33 g/cm3 sont plus légers, c'est pourquoi les qualités 5xxx et 6xxx se situent au niveau ou légèrement en dessous de la ligne de base du métal pur.
Pour la charpente industrielle, la rangée qui compte est le 6063 à 0,097 lb/po3, l'alliage de référence derrière la plupart des systèmes de rainures en T. Le choix entre 6061 et 6063 affecte bien plus la conception des murs et la finition de la surface que le poids, une distinction qui comparaison technique de la sélection des profils 6061 et 6063 couvre en profondeur.
À emporter pratique : à des fins de devis, 0,0975 lb/po3 est précis à 3 % près pour chaque profil de la série 6xxx. Ce n'est que lorsqu'une conception mélange des raccords usinés 7075 ou des tôles 5052 que la valeur spécifique à l'alliage doit remplacer la ligne de base.
Conversion de la densité de l'aluminium entre lb/in3, g/cm3 et kg/m3
Pour convertir la densité de l'aluminium de g/cm3 en lb/in3, multipliez par 0,036127, donc 2,70 g/cm3 devient 0,0975 lb/in3. La conversion inverse multiplie lb/in3 par 27,68. Ces facteurs couvrent la plupart des vérifications croisées entre les fiches techniques métriques des extrudeurs asiatiques et les cotations impériales des distributeurs nord-américains.
- g/cm3 en lb/in3 : multiplier par 0,036127 (2,70 devient 0,0975).
- lb/in3 en g/cm3 : multiplier par 27,68 (0,098 devient 2,71).
- kg/m3 en lb/ft3 : multiplier par 0,0624 (2 700 devient 168,5).
- kg/m en lb/ft : multiplier par 0,672 (un profil de 1,70 kg/m devient 1,14 lb/ft).
Référence maîtresse : 2,70 g/cm3 = 2 700 kg/m3 = 168,5 lb/pi3 = 0,0975 lb/po3. Gardez cette chaîne sur le mur de l'atelier et toute fiche technique de n'importe quel système d'unité peut être vérifiée en quelques secondes.
Calcul du poids du profil à partir de la densité : formule et exemple pratique
Le poids du profil est égal au volume multiplié par la densité, et les extrusions à section transversale constante simplifient cela en surface de section transversale multipliée par la longueur multipliée par 0,0975 lb/po3. Lorsqu’une fiche technique manque, le dessin seul suffit.
F
Formule de champ : poids en kg par mètre = surface de section en mm2 x 2,70 / 1 000. Un profilé 40x40 avec environ 460 mm2 d'aluminium massif équivaut à environ 1,24 kg/m, ou 0,83 lb/pied, avant d'ouvrir un catalogue.
Partir de la valeur catalogue
Les extrudeurs réputés publient le poids par mètre, calculé directement à partir de la densité et de la section transversale. Un profil 3030 à haute stabilité tel que le HS83030N3 indique 1,02 kg/m, ce qui contient déjà l'hypothèse de 2,70 g/cm3.
Convertissez dans l'unité utilisée par votre devis de transport
Multipliez kg/m par 2,2046 pour lb/m, puis divisez par 3,281 pour lb/ft. Le profil de 1,02 kg/m équivaut à 0,685 lb/pied.
Multiplier par la longueur courante
Un cadre utilisant 24 mètres de ce profil supporte 24 x 1,02 = 24,5 kg, soit 54 lb d'extrusion nue.
Ajouter l'allocation matérielle
Les connecteurs d'angle, les attaches et les pieds de nivellement ajoutent généralement 5 à 8 pour cent, ce qui porte le cadre à environ 58 lb avant l'emballage.
Profilé en aluminium HS-8-3030N3 3030 à rainure en T, paroi de 2,0 mm, 1,02 kg/m Ce profilé 6063-T5 à haute résistance convient aux cadres où la capacité de charge est importante malgré la faible densité de l'aluminium. Ses parois de 2,0 mm et sa fente en T de 8,2 mm permettent un assemblage modulaire et sans soudure pour les cadres d'équipements d'automatisation et les étagères lourdes. Voir le produit → Aluminium vs acier : ce que signifie 0,098 lb/po3 pour le rapport résistance/poids
L'aluminium a une densité d'environ un tiers de celle de l'acier, soit 0,098 contre 0,284 lb/po3, de sorte qu'un cadre en aluminium bien conçu réduit le poids structurel de 40 à 50 %, même après avoir compensé avec des sections plus épaisses. Le titane à 0,160 et le cuivre à 0,321 encadrent la ligne d'aluminium par le haut, tandis que seul le magnésium à 0,063 est plus léger.
Densité des métaux de structure en lb/po3
Valeurs de température ambiante pour les qualités structurelles courantes, arrondies à trois décimales
Cadre à rainure en T en aluminium
- Environ 65 pour cent plus léger par unité de volume que l’acier
- La couche d'oxyde naturel enlève la peinture et l'antirouille
- Se boulonne à partir de profilés standards sans soudure
- Convient aux gardes, aux postes de travail et aux aménagements qui changent souvent
Charpente en acier soudé
- Près de 2,9 fois plus dense à 0,284 lb/po3
- Module plus élevé pour de très longues portées non supportées
- Coût inférieur par livre de matière première
- Nécessite du soudage, du meulage et du revêtement à chaque révision
La résistance spécifique, et non la densité seule, règle l'argument : le 7075-T6 offre une limite d'élasticité proche de 73 000 psi à seulement 0,102 lb/po3, un rapport d'acier rarement égalé à des tailles de section comparables.
Profilé en aluminium léger à rainure en T 4040 HS-8-4040L, 0,90 kg/m Avec une paroi de 1,5 mm et un poids unitaire de 0,90 kg/m, cette extrusion 40x40 privilégie les économies de poids. Il correspond bien à la discussion sur la densité de l'article, offrant une option pratique pour les cloisons de salle blanche, les clôtures et les postes de travail modulaires légers. Voir le produit → Budgétisation du poids pour les charpentes à rainures en T : de la feuille de devis à la classe de fret
Considérez le poids basé sur la densité comme une ligne budgétaire unique couvrant la structure, le matériel et l'expédition, car la même constante de 0,0975 lb/po3 entraîne les trois.
- Classe de fret : les transporteurs LTL réévaluent un envoi lorsque le poids réel dépasse une fourchette, de sorte qu'une erreur d'estimation de 10 % peut modifier la facture.
- Capacités de charge : les roulettes, les pieds de nivellement et les supports suspendus sont évalués en livres, et le poids propre du cadre consomme une partie de cette valeur avant toute charge utile.
- Déflexion : les profilés à paroi mince permettent de gagner du poids mais s'affaissent davantage au-delà d'environ 1,5 mètre, de sorte que les économies de poids s'arrêtent là où commence la rigidité.
- Temps d'usinage : l'échelle horaire CNC avec le poids des copeaux et les billettes plus lourdes éliminent plus d'aluminium par pièce.
L’épaisseur des parois est le plus grand levier au sein d’une série. Dans une seule famille 40x40, les variantes vont généralement de parois de 1,2 mm sur les versions à poids optimisé à des parois de 4,5 mm sur les versions extra-robustes, soit un écart de plus de 50 % en poids par mètre pour la même empreinte extérieure. Des fournisseurs tels que Shanghai Huishuo Aluminum Industry Technology Co., Ltd. publient le poids au mètre pour chaque variante, qui est simplement la densité multipliée par la section transversale mesurée, et vous pouvez comparer la façon dont chaque série échange le poids par rapport à la capacité de charge sur l'ensemble de la surface. profils d'extrusion d'aluminium industriels gamme.
Un exemple d'expédition concret : 18 mètres de profilé à fente carrée 30x60 à 1,70 kg/m correspondent à 30,6 kg, ou 67,5 lb, d'extrusion nue. L'ajout de plaques et de fixations à 7 pour cent fait atterrir le cadre à près de 72 lb, ce qui le maintient sous le seuil de 150 lb où de nombreux transporteurs appliquent des frais de manutention supplémentaires.
Règle générale : Prévoyez 6 à 8 lb de connecteurs et de fixations pour chaque 100 lb de profil nu, et votre devis de transport survivra au contact avec la balance.
Profilé en aluminium à fente carrée HS-6-3060GB 30x60, 1,70 kg/m Un profil asymétrique de 30 x 60 mm avec des fentes carrées de 6,5 mm pour des connecteurs dédiés, conçu pour les cadres moyens et lourds. Son poids de 1,70 kg/m et ses parois de 2,0 mm conviennent aux étagères, aux supports de chaîne de montage et aux projets de clôture d'atelier. Voir le produit → Foire aux questions sur la densité de l'aluminium en lb/po3
Quelle est la densité exacte de l’aluminium pur en lb/po3 ?
La valeur acceptée est de 0,0975 lb/in3 à température ambiante, convertie à partir de la densité de référence de 2,70 g/cm3, soit 2 700 kg/m3. Dans les cotations quotidiennes, 0,098 lb/po3 est le chiffre arrondi courant et reste à moins de 1 % de la valeur exacte.
Un traitement thermique tel qu'un revenu T6 modifie-t-il la densité de l'aluminium ?
Les états T4, T5 et T6 modifient la résistance grâce à la structure du précipité, et le changement de densité est inférieur à un demi pour cent. Chauffer le métal en service le dilate légèrement, de sorte que la densité diminue d'environ 1 % à 200 degrés Fahrenheit, mais les valeurs de la fiche technique supposent la température ambiante.
Comment puis-je convertir une valeur de fiche technique métrique en lb/in3 ?
Multipliez n’importe quel chiffre en g/cm3 par 0,036127. Pour 6063 à 2,69 g/cm3 cela donne 0,097 lb/in3 ; pour 7075 à 2,81 g/cm3 cela donne 0,102 lb/in3. Si la fiche technique indique kg/m3, multipliez plutôt par 0,0000361.
Pourquoi deux profilés 40x40 provenant de fournisseurs différents pèsent-ils des montants différents ?
La géométrie, pas le métal. Tous les alliages 6xxx se situent entre 0,097 et 0,0975 lb/in3, donc une différence de poids de 15 % entre deux profils 40x40 provient de l'épaisseur de la paroi et de la conception des nervures intérieures. Comparez toujours le chiffre publié en kg/m ou lb/ft plutôt que de supposer un poids égal à une empreinte égale.
