Alumiiniumtoru: mõõdud, seinapaksus ja kaalu arvutamine

Alumiiniumtoru mõõdud määravad nii detaili kuju, materjalikulu kui ka ligikaudse kaalu. Ümartoru puhul on põhinäitajad välisläbimõõt ja seinapaksus, kandilise või nelikanttoru puhul aga välismõõdud ning seina paksus. Kui need mõõdud ja toru pikkus on teada, saab kaalu hinnata üsna täpselt ristlõike pindala ja alumiiniumi tiheduse põhjal. Arvutatud tulemust tasub siiski käsitleda teoreetilise kaaluna, sest tegelik mass sõltub ka sulamist, mõõdutolerantsidest ja tootmisviisist.

Kuidas alumiiniumtoru mõõte märgitakse?

Ümar alumiiniumtoru märgitakse tavaliselt kujul välisläbimõõt × seinapaksus. Näiteks 30 × 2 mm tähendab, et toru välisläbimõõt on 30 mm ja seina paksus 2 mm. Sisemine läbimõõt on sel juhul 26 mm, sest sein võtab mõlemalt poolt 2 mm: 30 − 2 × 2 = 26 mm.

Alumiinium nelikanttoru või kandiline alumiiniumtoru märgitakse kujul laius × kõrgus × seinapaksus. Näiteks 30 × 30 × 2 mm tähistab ruudukujulist toru, mille välismõõt on 30 × 30 mm ja sein 2 mm. Ristkülikukujulise toru märgistus võib olla näiteks 40 × 20 × 2 mm. Mõõtude valikul tuleb alati kontrollida konkreetse müüja või tootja tehnilist tabelit, sest saadaval olevad mõõdud ja tolerantsid võivad erineda.

Alumiiniumtoru kaalu arvutamise põhimõte

Toru kaal leitakse materjali ruumala ja tiheduse kaudu. Kõigepealt arvutatakse toru metallist ristlõike pindala, seejärel korrutatakse see pikkusega ja lõpuks materjali tihedusega. Praktiliseks ligikaudseks arvutuseks kasutatakse alumiiniumi tihedusena sageli umbes 2700 kg/m³ ehk 2,70 g/cm³. Erinevate alumiiniumisulamite tihedus ei ole täpselt sama, seetõttu võib tegelik kaal teoreetilisest väärtusest veidi erineda.

Kui mõõdud sisestatakse millimeetrites, on mugav kasutada seost: kaal kg/m = ristlõike pindala mm² × 0,0027. See annab ühe meetri toru ligikaudse massi. Pikema detaili korral korrutatakse tulemus toru pikkusega meetrites.

Ümara alumiiniumtoru kaalu valem

Ümartoru puhul tuleb metallist ristlõike pindala saamiseks lahutada välimise ringi pindalast sisemise ava pindala. Kui välisläbimõõt on D ja seinapaksus t, siis siseläbimõõt on D − 2t. Ristlõike pindala saab arvutada valemiga:

A = π / 4 × (D² − (D − 2t)²)

Sama valemit saab lihtsustada kujule A = π × t × (D − t). Kui D ja t on millimeetrites, tuleb saadud pindala korrutada 0,0027-ga, et saada ligikaudne kaal kilogrammides ühe meetri kohta.

Näide: 30 × 2 mm ümartoru ristlõike pindala on ligikaudu 175,9 mm². Teoreetiline kaal on seega umbes 175,9 × 0,0027 = 0,475 kg/m. Kuue meetri pikkuse toru ligikaudne kaal on 0,475 × 6 = 2,85 kg.

Alumiinium nelikanttoru kaalu arvutamine

Kandilise toru arvutus on sama loogikaga, kuid ringide asemel võrreldakse välimise ja sisemise ristküliku pindala. Ruudukujulise toru, mille välismõõt on B × B ja seinapaksus t, ristlõike pindala on:

A = B² − (B − 2t)²

30 × 30 × 2 mm nelikanttoru puhul on välimine pindala 900 mm² ja sisemine pindala 26 × 26 = 676 mm². Metallist ristlõike pindala on seega 224 mm². Ligikaudne kaal ühe meetri kohta on 224 × 0,0027 = 0,605 kg/m. Kuue meetri pikkune toru kaaluks teoreetiliselt umbes 3,63 kg.

Ristkülikukujulise toru korral kasutatakse valemit A = B × H − (B − 2t) × (H − 2t), kus B on laius, H kõrgus ja t seinapaksus. Seejärel korrutatakse ristlõike pindala taas 0,0027-ga.

Näidiskaalud erinevate mõõtude korral

Järgmised väärtused on arvutuslikud näited, mitte konkreetse tootja sertifitseeritud massid. Need aitavad võrrelda, kuidas suurem läbimõõt või paksem sein suurendab materjalikulu ja toru kaalu.

Kuidas seinapaksus kaalu mõjutab?

Toru seinapaksus mõjutab kaalu otseselt, kuid mõju ei ole päris sama mis täismaterjali puhul, sest toru sisemine õõnsus muutub koos seinaga. Sama välismõõdu juures tähendab paksem sein suuremat metallist ristlõiget ja seega suuremat massi ühe meetri kohta. Näiteks ei saa 2 mm ja 4 mm seinaga toru kaalu võrrelda ainult suhtega 2 : 4, sest sisemise ava suurus muutub samuti.

Seinapaksust ei tohiks valida ainult kaalu järgi. Konstruktsioonis määravad sobivuse ka sulam, temper, ühendusviis, koormuse suund, toestus ja paljud teised tegurid. Kui toru kasutatakse kandvas või ohutuskriitilises konstruktsioonis, ei piisa mõõtude ja kilogrammide võrdlusest: vajalik on tootja tehniliste andmete või konstruktsiooniarvutuse kontroll.

Miks arvutatud ja tegelik kaal võivad erineda?

Teoreetiline alumiiniumtoru kaal põhineb nimimõõtudel ja valitud tihedusel. Reaalses tootes võivad välisläbimõõt, külje mõõt ja seinapaksus lubatud tolerantsi piires pisut erineda. Lisaks kasutatakse torudes erinevaid alumiiniumisulameid, mille tihedus võib olla veidi suurem või väiksem kui arvutuses kasutatud 2,70 g/cm³.

Samuti võivad nelikanttoru nurgad olla ümardatud. Lihtne valem käsitleb ristlõiget ideaalsete teravate nurkadega kujuna, mistõttu tootja kataloogis toodud kilogrammid meetri kohta võivad arvutusest veidi erineda. Ostukoguse, transpordi või projekti eelarve jaoks on seetõttu kõige parem kasutada tootja deklareeritud kg/m väärtust, kui see on olemas, ja valemit kontrollarvutusena.

Ümar või kandiline alumiiniumtoru?

Ümartoru ja kandiline alumiiniumtoru ei ole ainult erineva välimusega. Nende geomeetria, ühendamise viisid ja kasutuskohad võivad olla erinevad. Ümar toru sobib sageli detailidesse, kus on vaja ühtlast kuju, sujuvat pinda või pöördsümmeetriat. Nelikant- ja ristküliktoru on mugav seal, kus detaile ühendatakse tasapindade kaudu või kus konstruktsiooni kuju nõuab sirgeid külgi.

Kui otsite laiemat ülevaadet L-, U-, T- ja teistest ekstrudeeritud kujudest, vaadake ka artiklit alumiiniumprofiilid. Käesolev juhend keskendub teadlikult just õõnesprofiilidele ehk torudele ja nende teoreetilise massi arvutamisele.

Kuidas arvutada vajaliku koguse kogukaalu?

Kui ühe meetri kaal on teada, on kogukaal lihtne arvutada: kg/m × ühe detaili pikkus × detailide arv. Näiteks kui 30 × 30 × 2 mm nelikanttoru kaal on ligikaudu 0,605 kg/m ja vaja on kümmet 2,5-meetrist detaili, on kogupikkus 25 m ning teoreetiline kogukaal umbes 15,1 kg.

Selline arvutus on kasulik nii materjalikoguse kui ka transpordi planeerimisel. Materjali rahalise väärtuse hindamisel tasub eraldi vaadata alumiiniumi hinda, sest toru jaemüügihind ei võrdu metalli börsi- või toormehinnaga. Laiema turu konteksti jaoks on olemas ka tööstusmetallide hinnad, kus saab võrrelda erinevate metallide hinnaliikumisi.

Teised alumiiniumtooted ja kaaluarvutus

Sama põhimõte – ristlõike või mahu korrutamine tihedusega – toimib ka teiste alumiiniumtoodete ligikaudse massi arvutamisel. Plaatide ja lehtede puhul on arvutus eriti lihtne, sest ruumala saadakse pikkuse, laiuse ja paksuse korrutisena. Selle kohta annab praktilise ülevaate artikkel alumiiniumleht ja rihvelplekk.

Mitmekihiliste toodete puhul ei saa aga kogu detaili kaalu arvutada ainult alumiiniumi tihedusega, sest materjal võib sisaldada ka muud südamikku või kattekihti. Näiteks alumiinium komposiitplaat koosneb eri materjalikihtidest ning selle mass tuleb võtta tootja andmetest või arvutada iga kihi järgi eraldi.

Kokkuvõte: mõõdud enne, kaal pärast

Alumiiniumtoru kaalu arvutamiseks tuleb kõigepealt õigesti tõlgendada mõõte. Ümartoru puhul on vaja välisläbimõõtu ja seinapaksust, kandilise või ristküliktoru puhul väliseid külgi ja seina paksust. Nende põhjal leitakse metallist ristlõike pindala ning ligikaudne kilogrammide arv meetri kohta. Arvutuseks sobib tavaliselt tihedus 2,70 g/cm³, kuid lõplikus ostu- või projekteerimisotsuses tasub eelistada konkreetse sulami ja tootja tehnilisi andmeid.