V practică industrială se utilizează un număr mare de structuri diferite, folosind metale și aliaje din acestea cu proprietăți speciale. Caracteristica funcțională a procesului de producție este alegerea potrivita metalul sau aliajul metalic necesar. Designerii acordă atenție următoarelor criterii de selecție:
Este la fel de important să se calculeze necesitatea cantității de metal selectat pentru producerea unei anumite structuri sau dispozitive. Calculul se bazează pe formula: Y = P / V, unde: Y este greutatea specifică; P este greutatea metalului solid; V este volumul metalului. Valoarea calculată este măsurată în cm / m³.
Greutatea specifică a aliajelor de aluminiu în tabel
| Tipul de aluminiu | Grad de aluminiu | Greutatea specifică în g / cm3 |
| Aluminiu primar | 2,71 | |
| 2,71 | ||
| 2,71 | ||
| 2,71 | ||
| 2,7 | ||
| A999 | 2,7 | |
| Aluminiu tehnic | AD1 | 2,71 |
| AD0 | 2,71 | |
| IAD | 2,71 | |
| Turnătorie de aluminiu | AL1 | 2,75 |
| AL2 | 2,65 | |
| AL3 | 2,7 | |
| AL4 | 2,65 | |
| AL5 | 2,65 | |
| AL7 | 2,68 | |
| AL8 | 2,55 | |
| AL9 | 2,66 | |
| AL19 | 2,78 | |
| AK5M7 | 2,85 | |
| VAL10 | 2,8 | |
| Aliaj de aluminiu forjat | 1420 | 2,47 |
| AB | 2,7 | |
| AD31 | 2,71 | |
| AD33 | 2,71 | |
| AK4 | 2,77 | |
| AK4-1 | 2,8 | |
| AK6 | 2,75 | |
| AK8 | 2,8 | |
| AMg1 | 2,67 |
Greutatea volumetrică a aluminiului
SW este direct proporțional cu severitatea metalului. De exemplu, greutatea specifică a aluminiului este de 2,69808 g / cm³(în sistem SI). Aluminiul este unul dintre cele mai solicitate metale industriale. Rezervele sale sunt situate în scoarța Pământului, ceea ce simplifică foarte mult producția de produse și structuri. Calculați HC de aluminiu folosind un calculator special sau manual folosind valorile din tabelul de greutate din aluminiu .
Cea mai frecvent utilizată măsură este greutatea aluminiului m³. Cu cât valoarea HC este mai mare, cu atât volumul aluminiului este mai mare . Există mici fluctuații ale valorilor tabelului, având în vedere aditivii conținuți în aliaj. Producătorii pot permite, de asemenea, defecte minore în fiecare lot de produse fabricate.
În industrie, următoarele grupuri de aliaje pe bază de aluminiu sunt cele mai frecvente:
Impuritățile utilizate în mod obișnuit includ magneziu, fier, mangan, zinc și siliciu. Impuritățile ajută la îmbunătățirea proprietăților elementului de bază. Printre caracteristicile de calitate care ajută la fabricarea diferitelor mecanisme și structuri se numără:
Aluminiul este o componentă cheie în multe conexiuni ale elementelor și simplifică foarte mult producția multor structuri. Aliajele și compușii de aluminiu sunt utilizați în: aeronave, rachete, apărare și industrie de contructie... Multe părți ale automobilelor și ale căilor ferate sunt, de asemenea, fabricate folosind structuri din aluminiu.
Toate metalele au anumite proprietăți fizice și mecanice, care, de fapt, determină greutatea lor specifică. Pentru a determina modul în care un anumit aliaj de oțel negru sau inox este potrivit pentru producție, se calculează greutatea specifică a metalului laminat. Toate produsele metalice care au același volum, dar sunt fabricate din metale diferite, de exemplu, din fier, alamă sau aluminiu, au o masă diferită, care este direct proporțională cu volumul său. Cu alte cuvinte, raportul dintre volumul aliajului și masa sa - densitatea specifică (kg / m3), este o valoare constantă care va fi caracteristică unei substanțe date. Densitatea aliajului este calculată folosind o formulă specială și este direct legată de calculul greutății specifice a metalului.
Greutatea specifică a unui metal este raportul dintre greutatea unui corp omogen al acestei substanțe și volumul metalului, adică. aceasta este densitatea, în cărțile de referință se măsoară în kg / m3 sau g / cm3. De aici puteți calcula formula pentru a afla greutatea metalului. Pentru a găsi acest lucru, trebuie să înmulțiți densitatea de referință cu volum.
Tabelul oferă densitatea metalelor neferoase și de fier negru. Tabelul este împărțit în grupuri de metale și aliaje, unde fiecare nume indică o marcă conform GOST și densitatea corespunzătoare în g / cm3, în funcție de punctul de topire. Pentru determinare valoare fizică densitate specifică în kg / m3, trebuie să multiplicați valoarea tabelară în g / cm3 cu 1000. De exemplu, în acest fel puteți afla care este densitatea fierului - 7850 kg / m3.
Cel mai tipic metal feros este fierul. Valoarea densității - 7,85 g/cm3 poate fi considerată greutatea specifică a metalului feros pe bază de fier. Metalele feroase din tabel includ fier, mangan, titan, nichel, crom, vanadiu, tungsten, molibden și aliaje feroase pe baza acestora, de exemplu, oțeluri inoxidabile (densitate 7,7-8,0 g / cm3), oțeluri negre (densitate 7,85 g / cm3) este utilizat în principal, fontă (densitate 7,0-7,3 g / cm3). Restul metalelor sunt considerate neferoase, precum și aliajele pe bază de acestea. Metalele neferoase din tabel includ următoarele tipuri:
- plămâni - magneziu, aluminiu;
- metale nobile (prețioase) - platină, aur, argint și cupru semi-nobil;
- metale cu topire redusă - zinc, staniu, plumb.
Masa. Greutate specifică a metalelor, proprietăți, denumiri ale metalelor, punctul de topire |
|||
| Denumirea metalului, denumirea |
Greutate atomica | Punct de topire, ° C | Greutate specifică, g / cc |
| Zinc Zn (Zinc) | 65,37 | 419,5 | 7,13 |
| Aluminiu Al (aluminiu) | 26,9815 | 659 | 2,69808 |
| Plumb Pb (plumb) | 207,19 | 327,4 | 11,337 |
| Tin Sn (Tin) | 118,69 | 231,9 | 7,29 |
| Cupru Cu (Cupru) | 63,54 | 1083 | 8,96 |
| Titan Ti (titan) | 47,90 | 1668 | 4,505 |
| Nickel Ni (nichel) | 58,71 | 1455 | 8,91 |
| Magneziu Mg (Magneziu) | 24 | 650 | 1,74 |
| Vanadiu V (Vanadiu) | 6 | 1900 | 6,11 |
| Tungsten W (Wolframium) | 184 | 3422 | 19,3 |
| Crom Cr (Crom) | 51,996 | 1765 | 7,19 |
| Molibden Mo (Molibden) | 92 | 2622 | 10,22 |
| Silver Ag (Argentum) | 107,9 | 1000 | 10,5 |
| Tantal Ta (Tantal) | 180 | 3269 | 16,65 |
| Iron Fe (fier) | 55,85 | 1535 | 7,85 |
| Gold Au (Aurum) | 197 | 1095 | 19,32 |
| Platinum Pt (Platina) | 194,8 | 1760 | 21,45 |
Când rulați semifabricate din metale neferoase, trebuie totuși să știți exact care sunt acestea. compoziție chimică, deoarece proprietățile lor fizice depind de aceasta.
De exemplu, dacă aluminiul conține impurități (cel puțin în limita a 1%) de siliciu sau fier, atunci caracteristicile plastice ale unui astfel de metal vor fi mult mai grave.
O altă cerință pentru metalele neferoase laminate la cald este menținerea extrem de precisă a temperaturii metalului. De exemplu, zincul necesită o temperatură de strict 180 de grade în timpul rulării - dacă este puțin mai mare sau puțin mai mică, metalul capricios își va pierde brusc plasticitatea.
Cuprul este mai „loial” față de temperatură (poate fi rulat la 850 - 900 de grade), dar pe de altă parte, necesită o atmosferă oxidantă (cu un conținut crescut de oxigen) în cuptorul de topire - altfel devine fragil.
Tabel cu greutate specifică a aliajelor metalice
Greutatea specifică a metalelor este determinată cel mai adesea în condiții de laborator, dar în formă pură sunt rareori folosite în construcții. Mult mai des este utilizarea aliajelor de metale neferoase și a aliajelor de metale feroase, care sunt împărțite în ușoare și grele în funcție de greutatea specifică.
Aliajele ușoare sunt utilizate în mod activ în industria modernă datorită rezistenței ridicate și a temperaturii ridicate bune proprietăți mecanice... Principalele metale ale acestor aliaje sunt titanul, aluminiul, magneziul și beriliul. Dar aliajele create pe bază de magneziu și aluminiu nu pot fi utilizate în medii corozive și în condiții de temperatură ridicată.
Aliajele grele au la bază cupru, staniu, zinc, plumb. Dintre aliajele grele, bronzul (un aliaj de cupru cu aluminiu, un aliaj de cupru cu staniu, mangan sau fier) și alama (un aliaj de zinc și cupru) sunt utilizate în multe industrii. Aceste clase de aliaj sunt utilizate pentru a produce detalii arhitecturale și accesorii sanitare.
Tabelul de referință de mai jos prezintă principalele caracteristici de calitate și greutatea specifică a celor mai comune aliaje metalice. Lista conține date privind densitatea principalelor aliaje metalice la o temperatură ambiantă de 20 ° C.
|
Lista aliajelor metalice |
Densitatea aliajelor |
|
Admiralty Brass - Admiralty Brass (30% zinc și 1% tablă) |
8525 |
|
Bronz aluminiu - Bronz aluminiu (3-10% aluminiu) |
7700 - 8700 |
|
Babbit - Metal antifricțiune |
9130 -10600 |
|
Beriliu Bronz (Cupru beriliu) - Cupru beriliu |
8100 - 8250 |
|
Delta metal - Delta metal |
8600 |
|
Alama galbenă - Alama galbenă |
8470 |
|
Bronzuri cu fosfor - Bronz - fosfor |
8780 - 8920 |
|
Bronzuri comune - Bronz (8-14% Sn) |
7400 - 8900 |
|
Inconel - Inconel |
8497 |
|
Inkaloj - Incoloy |
8027 |
|
Fier maleabil - Fier forjat |
7750 |
|
Alamă roșie (Zinc scăzut) - Alamă roșie |
8746 |
|
Alama, turnare - Alama - turnare |
8400 - 8700 |
|
Alamă , inchiriere - alama - laminata si trasa |
8430 - 8730 |
|
Plămânii aliaje aluminiu - Aliaj ușor pe bază de Al |
2560 - 2800 |
|
Plămânii aliaje magneziu - Aliaj ușor pe bază de Mg |
1760 - 1870 |
|
Manganese Bronze - Manganese Bronze |
8359 |
|
Cupronickel - Cupronickel |
8940 |
|
Monel - Monel |
8360 - 8840 |
|
Oțel inoxidabil - Oțel inoxidabil |
7480 - 8000 |
|
Nichel argintiu |
8400 - 8900 |
|
Solder 50% Tin / 50% Lead - Solder 50/50 Sn Pb |
8885 |
|
Aliaj ușor antifricțiune pentru turnarea rulmenților = |
7100 |
|
Bronzuri de plumb, Bronz - plumb |
7700 - 8700 |
|
Oțel Carbon - Oțel |
7850 |
|
Hastelloy - Hastelloy |
9245 |
|
Fontă - Fontă |
6800 - 7800 |
|
Electrum (aliaj aur-argint, 20% Au) - Electrum |
8400 - 8900 |
Densitatea metalelor și aliajelor prezentate în tabel vă va ajuta să calculați greutatea produsului. Tehnica pentru calcularea masei unei piese este de a calcula volumul acesteia, care este apoi înmulțit cu densitatea materialului din care este fabricată. Densitatea este masa unui centimetru cub sau a unui metru cub dintr-un metal sau aliaj. Valorile masei calculate pe calculator folosind formulele pot diferi de cele reale cu câteva procente. Acest lucru nu se datorează faptului că formulele nu sunt exacte, ci pentru că în viață totul este puțin mai complicat decât în matematică: unghiurile drepte nu sunt chiar drepte, cercul și sfera nu sunt ideale, deformarea piesei de prelucrat în timpul îndoirii, gofrarii și perforarea duce la denivelări ale grosimii sale și puteți enumera o grămadă de abateri de la ideal. Lovitura finală pentru căutarea noastră de precizie vine din șlefuire și lustruire, ceea ce are ca rezultat o pierdere în greutate prost previzibilă. Prin urmare, valorile obținute ar trebui considerate orientative.
Astăzi, au fost dezvoltate numeroase structuri și dispozitive complexe, unde sunt utilizate metalele și aliajele lor cu proprietăți variate. Pentru a utiliza aliajul cel mai potrivit într-un anumit design, proiectanții îl selectează în conformitate cu cerințele de rezistență, fluiditate, elasticitate etc., precum și cu stabilitatea acestor caracteristici în intervalul de temperatură necesar. În continuare, se calculează cantitatea necesară de metal, care este necesară pentru producerea produselor din acesta. Pentru a face acest lucru, trebuie să faceți un calcul pe baza greutății sale specifice. Această valoare este constantă - aceasta este una dintre caracteristicile principale ale metalelor și aliajelor, care coincide practic cu densitatea. Este simplu să o calculați: trebuie să împărțiți greutatea (P) unei bucăți solide de metal la volumul acesteia (V). Valoarea rezultată se notează cu γ și se măsoară în Newtoni pe metru cub.
Formula cu greutate specifică:
Pe baza faptului că greutatea este masa înmulțită cu accelerația gravitației, obținem următoarele:
Acum despre unitățile de măsură ale greutății specifice. Newtonii pe metru cub menționați anterior se referă la sistemul SI. Dacă se utilizează sistemul metric CGS, atunci această valoare se măsoară în dyne pe centimetru cub. Pentru a indica greutatea specifică în sistemul MKSS, se utilizează următoarea unitate: kilogram-forță pe metru cub. Uneori este permisă utilizarea forței gramului pe centimetru cub - această unitate se află în afara tuturor sistemelor metrice. Rapoartele principale se obțin după cum urmează:
1 dină / cm 3 = 1,02 kg / m 3 = 10 n / m 3.
Cum mai mare importanță greutatea specifică, cu atât metalul este mai greu. Pentru aluminiul ușor, această valoare este destul de mică - în unități SI este egală cu 2,69808 g / cm 3 (de exemplu, pentru oțel este egal cu 7,9 g / cm 3). Aluminiul, la fel ca aliajele sale, este la mare căutare astăzi, iar producția sa este în continuă creștere. La urma urmei, acesta este unul dintre puținele metale necesare industriei, a cărui aprovizionare se află în scoarța terestră. Cunoscând greutatea specifică a aluminiului, puteți calcula orice produs din acesta. Pentru aceasta, există un calculator convenabil de metal, sau puteți face un calcul manual luând greutatea specifică a aliajului de aluminiu dorit de pe placa de mai jos.
Cu toate acestea, este important să se ia în considerare faptul că aceasta este greutatea teoretică a produselor laminate, deoarece conținutul de aditivi din aliaj nu este strict definit și poate varia în limite mici, atunci greutatea produselor laminate de aceeași lungime, dar diferiți producători sau loturi pot diferi, desigur această diferență este mică, dar există.
Iată câteva exemple de calcul:
Exemplul 1. Să calculăm greutatea firului de aluminiu de calitate A97 cu un diametru de 4 mm și o lungime de 2100 de metri.
Determinați aria secțiunii transversale a unui cerc S = πR 2 înseamnă S = 3,1415 2 2 = 12,56 cm 2
Determinați greutatea produselor laminate știind că greutatea specifică a clasei A97 = 2,71 g / cm 3
M = 12,56 2,71 2100 = 71478,96 grame = 71,47 kg
Total greutatea firului 71,47 kg
Exemplul 2. Calculați greutatea unui cerc din aluminiu de calitate AL8 cu diametrul de 60 mm și lungimea de 150 cm în cantitate de 24 de bucăți.
Determinați aria secțiunii transversale a unui cerc S = πR 2 înseamnă S = 3,1415 3 2 = 28,26 cm 2
Determinați greutatea produselor laminate știind că greutatea specifică a mărcii AL8 = 2,55 g / cm 3
Cât cântărește 1 cub de aluminiu, duralumin D 16, silumin greutate 1 m3 de aluminiu, duralumin, argintiu metal Al. Numărul de kilograme pe 1 metru cub de aliaj de aluminiu, numărul de tone pe 1 metru cub de aliaj de duraluminiu, kg pe 1 m3 de aer. Densitatea în vrac greutatea specifică a aluminiului din aliajul de aluminiu din duraluminul D 16, metal cu aripi Al.Ce vrem să știm astăzi? Cât cântărește 1 cub de aluminiu, aliaj de duralumin, greutatea de 1 m3 de aluminiu, silumin, argintiu metal Al? Nicio problemă, puteți afla numărul de kilograme sau numărul de tone simultan, masa de metal argintiu Al (greutatea unui metru cub de duralumină D16, greutatea unui metru cub de AV disponibil, greutatea unui metru cub de duralumină, greutatea de 1 m3 de silumină) sunt indicate în tabelul 1. Dacă cineva este interesant, puteți parcurge textul mic de mai jos, citiți câteva explicații. Cum se măsoară cantitatea de substanță, material, lichid sau gaz de care avem nevoie? Cu excepția acelor cazuri în care este posibil să se reducă calculul cantității necesare la calculul mărfurilor, produselor, elementelor în bucăți (număr de piese), este mai ușor pentru noi să determinăm cantitatea necesară pe baza volumului și a greutății (masa ). În termeni de zi cu zi, cea mai cunoscută unitate de măsură a volumului pentru noi este 1 litru. Cu toate acestea, numărul de litri potrivit pentru calculele casnice nu este întotdeauna o modalitate aplicabilă de a determina volumul pentru activitatea economică... În plus, litrii din țara noastră nu au devenit o unitate de producție și comerț general acceptată pentru măsurarea volumului. Un metru cub, sau într-o versiune prescurtată - un cub, s-a dovedit a fi destul de convenabil și popular pentru uz practic unitate de volum. Suntem obișnuiți să măsurăm aproape toate substanțele, lichidele, materialele și chiar gazele în metri cubi. Acest lucru este foarte convenabil. La urma urmei, costul, prețurile, tarifele, ratele de consum, tarifele, contractele de furnizare sunt aproape întotdeauna legate de metri cubi (cuburi), mult mai rar de litri. Nu este mai puțin important pentru activitatea practică să cunoască nu numai volumul, ci și greutatea (masa) substanței care ocupă acest volum: în acest caz este vorba cam cât cântărește 1 metru cub de aliaj de aluminiu, metal înaripat Al (1 metru cub de duraluminiu D 16, 1 metru cub, 1 metru cub de aer). Cunoscând masa și volumul, ne oferă o idee destul de completă a cantității de silumin. Vizitatorii site-ului, întrebând cât cântărește 1 cub de duraluminiu și aluminiu, indică adesea unități specifice de masă ale metalului argintiu Al, în care ar dori să afle răspunsul la întrebare. După cum am observat, cel mai adesea vor să știe greutatea unui cub de aliaj de aluminiu (1 metru cub de avil, 1 metru cub de duralumin D 16, 1 m3 de aliaj de duralumin) în kilograme (kg) sau în tone (tone) . De fapt, aveți nevoie de kg / m3 sau tn / m3. Acestea sunt unități strâns legate care determină cantitatea de metal argintiu Al. În principiu, este posibilă o recalculare independentă destul de simplă a greutății (masei) duraluminiului de la tone la kilograme și invers: de la kilograme la tone. Cu toate acestea, după cum a arătat practica, pentru majoritatea vizitatorilor site-ului, ar fi mai convenabil să afle imediat câte kilograme cântăresc 1 metru cub (1 m3) de aluminiu, aliaj de duraluminiu sau câte tone cântăresc 1 tonă cub sau viciu. versa - numărul de tone în kilograme pe metru cub (un metru cub, un metru cub, un m3). Prin urmare, în tabelul 1, am indicat cât cântărește 1 cub de aliaj de aluminiu (1 metru cub de duraluminiu, 1 metru cub de aer) în kilograme (kg) și în tone (tone). Alegeți coloana tabelului de care aveți nevoie. Apropo, când întrebăm cât de mult cântărește 1 metru cub (1 m3) de aliaj de duralumin, ne referim la numărul de kilograme de silumin sau la numărul de tone de aluminiu. Cu toate acestea, din punct de vedere fizic, ne interesează densitatea aluminiului sau greutatea specifică a metalului argintiu Al. Masa unei unități de volum sau cantitatea de substanță plasată într-o unitate de volum este densitatea în vrac a duraluminii sau greutatea specifică a aluminiului. În acest caz densitatea în vrac a aliajului de aluminiu și greutatea specifică a aluminiului. Densitatea duraluminii și greutatea specifică a AB (metal cu aripi) disponibile în fizică sunt de obicei măsurate nu în kg / m3 sau în tone / m3, ci în grame pe centimetru cub: g / cm3. Prin urmare, în Tabelul 1, greutatea specifică a aliajului de aluminiu și densitatea aluminiului, duraluminului, aliajului duraluminic (sinonime) sunt indicate în grame pe centimetru cub (g / cm3)
Tabelul 1. Cât cântărește 1 cub de aluminiu, aliaj de duraluminiu, greutate de 1 m3 de aluminiu - metal cu aripi. Densitatea în vrac a aliajului de aluminiu și greutatea specifică a aluminiului în g / cm3. Câte kilograme într-un cub de duralumină, tone în 1 metru cub de duralumină, kg în 1 metru cub de silumin, tone în 1 m3 de metal argintiu Al.
