Jak oszacować masę profilu aluminiowego?
Podczas projektowania – niezależnie od tego, czy jest to metalowe skrzydło bramy, czy rozległa instalacja przemysłowa – oprócz kwestii dotyczących pracy i wydajności, zawsze należy uwzględnić ograniczenia materiału oraz wpływ, jaki może on wywierać na otoczenie. Użyte elementy metalowe powinny więc wyróżniać się zarówno cechami związanymi z własnościami mechanicznymi, zmęczeniowymi i technologicznymi, jak i odpowiednim stosunkiem do swojej masy.
Dlaczego znajomość masy profili, prętów i blach jest tak ważna?
Kryterium masy może mieć różne znaczenie w zależności od rodzaju i przeznaczenia projektowanego wyrobu. W niektórych przypadkach będzie ono miało niezwykle dużą wagę – z taką sytuacją mamy do czynienia np. w lotnictwie – jednak rzadko kiedy ten parametr może być całkowicie pominięty. Masa użytych elementów ma z reguły znaczenie dla energochłonności związanej z realizacją projektu, a także późniejszą eksploatacją. Im lżejsze przy takiej samej wytrzymałości okaże się konkretne urządzenie czy konstrukcja, tym tańszy będzie jego transport i montaż. Lekkość oznacza również możliwość stosowania napędu dostarczającego mniejszej mocy, tańszych i mniej złożonych mocowań czy mniej stabilnych i kosztownych fundamentów albo wsporników.
Niska masa ma duże znaczenie w przypadku konstrukcji samonośnych, które muszą przenosić wszystkie obciążenia związane z zachowaniem stabilności i pełnioną funkcją oraz wykonywaną pracą. Z taką sytuacją mamy do czynienia np. w przypadku rusztowań i dużych przeszkleń wykonywanych z metalowych profili, a w tym profili aluminiowych. Masa ma znaczenie we wszystkich zastosowaniach mobilnych, ponieważ ułatwia transport i ewentualne przenoszenie gotowego urządzenia. Najczęściej oznacza także mniejsze zużycie paliwa np. wtedy, gdy projektuje się wykonanie zabudowy samochodu ciężarowego lub osprzęt do maszyny budowlanej bądź rolniczej.
Znajomość masy elementów metalowych ma znaczenie nie tylko przy projektowaniu konstrukcji i urządzeń. Okaże się konieczna również podczas wszystkich procesów logistycznych związanych z zamawianiem, transportem i magazynowaniem potrzebnych wyrobów. Od niej zależy zarówno koszt przewozu, jak i rodzaj urządzeń niezbędnych do przeładunku i obsługi materiału.
Jak poznać masę profili, prętów i blach z metali kolorowych?
Masa każdego elementu wykonanego z metalu zależy od dwóch elementów – jego gęstości oraz objętości. Gęstość jest określana jako ilość i rodzaj cząsteczek tworzących daną substancję, która jest zawarta w wystandaryzowanej jednostce objętości. W przypadku metali na ogół posługujemy się decymetrami sześciennymi (dm3) z uwagi na użyteczność tej jednostki przy większości potrzebnych zastosowań. Dla wyznaczenia gęstości konieczna będzie znajomość składu chemicznego konkretnego materiału, ponieważ atomy każdego pierwiastka będą miały inną masę, podanie masy całości wymaga więc podania ich udziału procentowego.
W przypadku metali o dużej czystości oraz używanych w postaci jednorodnego materiału takich jak choćby czysta miedź sprawa będzie stosunkowo prosta – gęstość jest wyznaczana przez gęstość samego pierwiastka i wynosi 8,920 kg/ dm3. W przypadku bardziej złożonych stopów gęstość uwzględnia procentową zawartość różnych pierwiastków – będzie tak m.in. dla różnych rodzajów brązów czy poszczególnych gatunków aluminium. Jeśli znana jest gęstość materiału, można łatwo obliczyć jego masę, określając objętość, jaką on zajmuje. Można to zrobić, dokonując nieskomplikowanych pomiarów jego długości, szerokości i wysokości. Najłatwiejsze obliczenia dotyczą najprostszych brył np. płaskowników czy prętów będących w istocie typowymi graniastosłupami.
Do ustalenia ich objętości wystarczy więc wyliczenie pola podstawy – w przypadku profili metalowych będzie to pole ich przekroju – oraz pomnożenie jej przez długość materiału. Nieco trudniejsze jest wykonanie obliczeń w przypadku profili cienkościennych np. rur. W takiej sytuacji od wyniku uzyskanego dla typowego pręta trzeba będzie odjąć objętość pustej przestrzeni znajdującej się wewnątrz elementu. Znacznie więcej kłopotów sprawią jednak obliczenia związane z typowymi profilami otwartymi – ceownikami, kątownikami czy teownikami. Rozwiązaniem jest traktowanie ich jak kształtów złożonych z kilku płaskowników.
Choć wyliczenie masy na podstawie gęstości nie jest zbyt złożone, to czynność ta jest jednak mozolna. Najprostszym sposobem na oszacowanie masy profilu aluminiowego lub wykonanego z dowolnego innego metalu jest skorzystanie z kalkulatora mas. Taki kalkulator można znaleźć na stronie internetowych firmy, która tak jak np. hurtownia metali nieżelaznych w Zielonce koło Bydgoszczy, zajmuje się ich dystrybucją. Obliczenie masy pozwala nie tylko na określenie przybliżonego ciężaru wykonywanego elementu, ale ma także znaczenie dla zorganizowania odpowiedniego transportu dla zamawianych elementów i przygotowania właściwego sprzętu do przeładunku albo miejsca do ich przechowywania.
Korzystanie z kalkulatorów mas jest bardzo proste. Użytkownik musi wybrać rodzaj profilu, który go interesuje – np. pręt o konkretnym przekroju, płaskownik, blachę, rurę czy profil prostokątny. Niezbędne jest też określenie gatunku metalu oraz wybór stopu, jaki będzie użyty. Ostatnim krokiem jest podanie wymiarów – grubości, szerokości i długości, a w przypadku rur i profili prostokątnych także grubości ścianki.
