Um engenheiro de compras que encomenda quarenta barras de perfil T-slot de 6 metros sem verificar a densidade do alumínio em lb/pol3 geralmente descobre na doca de carga, quando o palete pesa muito mais do que a cotação prevista e a classe de frete muda no local. O número que impede isso é pequeno e fixo: o alumínio puro tem densidade de 0,0975 lb/in3, igual a 2,70 g/cm3 ou 2.700 kg/m3 à temperatura ambiente. Cada peso por metro em uma folha de dados de perfil, cada estimativa de envio e cada cálculo de carga remontam a essa constante e à geometria da seção transversal da extrusão.
0.0975 lb/in3 de alumínio puro
2.70 valor de referência g/cm3
168.5 equivalente em lb/ft3
2.700 Valor SI em kg/m3
Para os compradores norte-americanos, o número imperial é importante na prática diária: as usinas cotam por libra, os transportadores de carga cobram por faixas de peso e as oficinas CNC estimam as horas de usinagem a partir do peso do tarugo. As seções abaixo cobrem os valores exatos da liga, as conversões que vale a pena memorizar e como a densidade se transforma em um peso de quadro que você pode orçar antes de fazer o pedido.
Densidade do alumínio em lb/pol3: os números exatos que os engenheiros usam
O alumínio puro tem uma densidade de 0,0975 lb/in3, e as ligas comerciais agrupam-se em uma faixa estreita de aproximadamente 0,096 a 0,102 lb/in3. O valor do metal puro é convertido dos 2,70 g/cm3 referenciados internacionalmente, o que equivale a 168,5 lb/ft3. Uma estrutura cristalina cúbica de face centrada e átomos leves fazem do alumínio um dos metais mais leves que ainda carrega carga estrutural.
Definição central
Densidade é a massa de um material por unidade de volume. Para o alumínio, os engenheiros citam 0,0975 lb/in3 para o metal puro e aplicam uma pequena correção de liga de aproximadamente mais ou menos 3 por cento, dependendo do grau.
Duas notas mantêm o número honesto. Primeiro, a liga mal o move: mesmo o 7075 rico em zinco a 0,102 lb/in3 fica apenas cerca de 5% acima do alumínio puro. Em segundo lugar, as designações de têmpera como T5 ou T6 alteram a resistência através do tratamento térmico, não da densidade, portanto, um perfil 6063-T5 e um perfil 6063-T6 da mesma seção transversal pesam o mesmo por metro.
Como os elementos de liga movem a densidade de 0,096 para 0,102 lb/in3
A liga muda a densidade em cerca de 2 a 6 por cento porque cada elemento dissolvido carrega uma massa atômica diferente. O cobre com 8,96 g/cm3 e o zinco com 7,14 g/cm3 são muito mais pesados que o alumínio e colocam 2024 e 7075 no topo da faixa. O magnésio a 1,74 g/cm3 e o silício a 2,33 g/cm3 são mais leves, razão pela qual as classes 5xxx e 6xxx ficam na linha de base do metal puro ou ligeiramente abaixo dela.
Para estruturas industriais, a linha que importa é 6063 a 0,097 lb/in3, a liga robusta por trás da maioria dos sistemas de ranhura em T. A escolha entre 6061 e 6063 afeta muito mais o design da parede e o acabamento superficial do que o peso, uma distinção que esta comparação técnica da seleção de perfis 6061 e 6063 cobre em profundidade.
Conclusão prática: para fins de cotação, 0,0975 lb/in3 é uma precisão de 3% para cada perfil da série 6xxx. Somente quando um projeto mistura acessórios usinados 7075 ou chapa 5052 o valor específico da liga deve substituir a linha de base.
Convertendo a densidade do alumínio entre lb/in3, g/cm3 e kg/m3
Para converter a densidade do alumínio de g/cm3 para lb/in3, multiplique por 0,036127, então 2,70 g/cm3 se torna 0,0975 lb/in3. A conversão reversa multiplica lb/in3 por 27,68. Esses fatores abrangem a maioria das verificações cruzadas entre as planilhas de dados métricas das extrusoras asiáticas e as cotações imperiais dos distribuidores norte-americanos.
- g/cm3 para lb/in3: multiplique por 0,036127 (2,70 torna-se 0,0975).
- lb/in3 para g/cm3: multiplique por 27,68 (0,098 torna-se 2,71).
- kg/m3 para lb/ft3: multiplique por 0,0624 (2.700 torna-se 168,5).
- kg/m para lb/ft: multiplique por 0,672 (um perfil de 1,70 kg/m torna-se 1,14 lb/ft).
Referência mestre: 2,70 g/cm3 = 2.700 kg/m3 = 168,5 lb/ft3 = 0,0975 lb/in3. Mantenha esta cadeia na parede da loja e qualquer folha de dados em qualquer sistema de unidades poderá ser verificada em segundos.
Calculando o peso do perfil a partir da densidade: fórmula e exemplo resolvido
O peso do perfil é igual ao volume multiplicado pela densidade, e as extrusões de seção transversal constante simplificam isso para a área da seção transversal multiplicada pelo comprimento multiplicado por 0,0975 lb/in3. Quando falta uma ficha técnica, só o desenho é suficiente.
F
Fórmula de campo: peso em kg por metro = área da seção transversal em mm2 x 2,70 / 1.000. Um perfil 40x40 com aproximadamente 460 mm2 de alumínio sólido atinge cerca de 1,24 kg/m, ou 0,83 lb/ft, antes de abrir um catálogo.
Comece pelo valor do catálogo
Extrusoras respeitáveis publicam o peso por metro, calculado diretamente a partir da densidade e da seção transversal. Um perfil 3030 de alta estabilidade, como o HS83030N3, lista 1,02 kg/m, que já contém a suposição de 2,70 g/cm3.
Converta para a unidade que sua cotação de frete usa
Multiplique kg/m por 2,2046 para lb/m e divida por 3,281 para lb/ft. O perfil de 1,02 kg/m resulta em 0,685 lb/pé.
Multiplique pelo comprimento da corrida
Uma estrutura usando 24 metros deste perfil carrega 24 x 1,02 = 24,5 kg, o que equivale a 54 lb de extrusão nua.
Adicione a franquia de hardware
Conectores de canto, fixadores e pés niveladores normalmente adicionam 5 a 8 por cento, elevando a estrutura para cerca de 58 lb antes da embalagem.
HS-8-3030N3 3030 Perfil de alumínio com ranhura em T, parede de 2,0 mm, 1,02 kg/m Este perfil 6063-T5 de alta resistência é adequado para estruturas onde a capacidade de carga é importante, apesar da baixa densidade do alumínio. Suas paredes de 2,0 mm e ranhura em T de 8,2 mm permitem montagem modular e sem solda para estruturas de equipamentos de automação e estantes pesadas. Ver Produto → Alumínio vs Aço: O que 0,098 lb/in3 significa para resistência ao peso
O alumínio tem cerca de um terço da densidade do aço, 0,098 versus 0,284 lb/in3, portanto, uma estrutura de alumínio bem projetada reduz o peso estrutural em 40 a 50 por cento, mesmo depois de compensar com seções mais espessas. O titânio a 0,160 e o cobre a 0,321 delimitam a linha de alumínio por cima, enquanto apenas o magnésio a 0,063 fica mais leve.
Densidade de Metais Estruturais em lb/in3
Valores de temperatura ambiente para classes estruturais comuns, arredondados para três casas decimais
Estrutura com ranhura em T de alumínio
- Cerca de 65% mais leve por unidade de volume que o aço
- Camada de óxido natural remove pintura e proteção contra ferrugem
- Aparafusados a partir de perfis padrão sem soldagem
- Adapta-se a guardas, estações de trabalho e layouts que mudam frequentemente
Estrutura de aço soldada
- Quase 2,9 vezes mais denso a 0,284 lb/in3
- Módulo mais alto para vãos muito longos sem suporte
- Menor custo por quilo de matéria-prima
- Requer soldagem, retificação e revestimento em cada revisão
A resistência específica, e não apenas a densidade, resolve o argumento: o 7075-T6 oferece uma resistência ao escoamento próxima de 73.000 psi a apenas 0,102 lb/in3, uma proporção de aço que raramente corresponde a tamanhos de seção comparáveis.
HS-8-4040L Perfil leve de alumínio com ranhura em T 4040, 0,90kg/m Com parede de 1,5mm e peso unitário de 0,90kg/m, esta extrusão 40x40 prioriza a economia de peso. Ele se adapta bem à discussão sobre densidade do artigo, oferecendo uma opção prática para divisórias de salas limpas, cercas e estações de trabalho modulares leves. Ver Produto → Orçamento de peso para estrutura de slot T: da planilha de cotação à classe de frete
Trate o peso baseado na densidade como uma única linha de orçamento que cobre estrutura, hardware e transporte, porque a mesma constante de 0,0975 lb/pol3 impulsiona todos os três.
- Classe de frete: as transportadoras LTL reavaliam uma remessa quando o peso real ultrapassa uma faixa, portanto, um erro de estimativa de 10% pode alterar a fatura.
- Classificações de carga: rodízios, pés niveladores e suportes suspensos são avaliados em libras, e o peso próprio da estrutura consome parte dessa classificação antes de qualquer carga útil.
- Deflexão: os perfis de paredes finas economizam peso, mas cedem mais em vãos superiores a 1,5 metros, portanto a economia de peso termina onde começa a rigidez.
- Tempo de usinagem: Escala de horas CNC com peso de cavaco e tarugos mais pesados removem mais alumínio por peça.
A espessura da parede é a maior alavanca dentro de uma série. Em uma única família 40x40, as variantes geralmente variam de paredes de 1,2 mm em versões com peso otimizado a paredes de 4,5 mm em versões para serviços extrapesados, uma variação de mais de 50% em peso por metro para a mesma área externa. Fornecedores como Shanghai Huishuo Aluminum Industry Technology Co., Ltd. publicam o peso por metro para cada variante, que é simplesmente a densidade multiplicada pela seção transversal medida, e você pode comparar como cada série negocia peso em relação à classificação de carga em todo o perfis industriais de extrusão de alumínio alcance.
Um exemplo de transporte prático: 18 metros de perfil de ranhura quadrada 30x60 a 1,70 kg/m equivalem a 30,6 kg, ou 67,5 lb, de extrusão nua. Adicionar placas e fixadores a 7 por cento deixa a estrutura perto de 72 lb, o que a mantém abaixo do limite de 150 lb, onde muitas transportadoras aplicam taxas de manuseio adicionais.
Regra prática: orçamente de 6 a 8 libras de conectores e fixadores para cada 100 libras de perfil nu, e sua cotação de frete sobreviverá ao contato com a balança.
HS-6-3060GB Perfil de alumínio com ranhura quadrada 30x60, 1,70kg/m Um perfil assimétrico de 30x60mm com slots quadrados de 6,5mm para conectores dedicados, classificado para estruturas médias e pesadas. Seu peso de 1,70 kg/m e paredes de 2,0 mm são adequados para prateleiras, suportes de linha de montagem e projetos de cercas de oficinas. Ver Produto → Perguntas frequentes sobre a densidade do alumínio em lb/in3
Qual é a densidade exata do alumínio puro em lb/pol3?
O valor aceito é 0,0975 lb/in3 à temperatura ambiente, convertido da densidade de referência de 2,70 g/cm3 ou 2.700 kg/m3. Nas cotações diárias, 0,098 lb/pol3 é o valor arredondado comum e permanece dentro de 1% do valor exato.
O tratamento térmico, como a têmpera T6, altera a densidade do alumínio?
Não. As têmperas T4, T5 e T6 alteram a resistência através da estrutura do precipitado e a mudança de densidade é inferior a meio por cento. O aquecimento do metal em serviço o expande ligeiramente, de modo que a densidade cai cerca de 1% a 200 graus Fahrenheit, mas os valores da folha de dados assumem a temperatura ambiente.
Como faço para converter um valor de folha de dados métrico para lb/in3?
Multiplique qualquer valor de g/cm3 por 0,036127. Para 6063 a 2,69 g/cm3 isso dá 0,097 lb/in3; para 7075 a 2,81 g/cm3 dá 0,102 lb/in3. Se a folha de dados listar kg/m3, multiplique por 0,0000361.
Por que dois perfis 40x40 de fornecedores diferentes pesam quantidades diferentes?
Geometria, não o metal. Todas as ligas 6xxx ficam entre 0,097 e 0,0975 lb/in3, portanto, uma diferença de peso de 15% entre dois perfis 40x40 vem da espessura da parede e do design das nervuras internas. Sempre compare o valor publicado em kg/m ou lb/ft em vez de assumir peso igual com área ocupada igual.
