KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA NHÔM: BẢNG TRA THEO MÁC VÀ CÔNG THỨC TÍNH

Khối lượng riêng của nhôm nguyên chất là 2.700 kg/m³ (2,7 g/cm³), nhẹ hơn thép khoảng 2,9 lần. Bạn có thể đang dự toán phôi, tính tải kệ chứa tấm nhôm hay cân nhắc thay thép bằng nhôm cho khung máy. Bài này đưa ngay bảng tra theo mác, bảng trọng lượng tấm theo độ dày, công thức tính tấm, ống, hộp và những sai số hay gặp trong xưởng.

1. Khối lượng riêng của nhôm là bao nhiêu?

Nhôm nguyên chất có khối lượng riêng 2,70 g/cm³ ở 20 °C, tương đương 2.700 kg/m³. Nói cách khác, 1 m³ nhôm nặng khoảng 2,7 tấn, 1 dm³ (1 lít) nặng 2,7 kg, còn 1 kg nhôm chiếm khoảng 370 cm³.

1.1. Nhôm nguyên chất và cách quy đổi đơn vị

Khối lượng riêng tính theo công thức D = m / V, với m là khối lượng (kg) và V là thể tích (m³). Nhôm (Al) là kim loại màu phổ biến nhất trong công nghiệp, có số hiệu nguyên tử 13, nguyên tử khối 26,98, nhiệt độ nóng chảy khoảng 660 °C. Bề mặt nhôm tự tạo lớp oxit mỏng nên chống ăn mòn tốt trong môi trường xưởng thông thường.

Cẩn thận với cách ghi "2.700 g/m³" hay "2,7 kg/m³" vẫn còn gặp trên mạng: cả hai sai đơn vị, lệch 1.000 lần so với giá trị đúng.

1.2. Trọng lượng riêng và tỷ trọng của nhôm

Trọng lượng riêng là trọng lượng của 1 m³ vật chất, d = 10 × D, nên trọng lượng riêng của nhôm xấp xỉ 27.000 N/m³. Khi tính kết cấu với g = 9,81 m/s² thì dùng 26.487 N/m³ (khoảng 26,5 kN/m³).

Tỷ trọng (specific gravity, ghi là SG trên datasheet nước ngoài) là tỷ số giữa khối lượng riêng của vật liệu và của nước ở 4 °C. Tỷ trọng của nhôm là 2,7 và không có đơn vị.

1.3. Khối lượng riêng nhôm hợp kim theo mác

Nhôm dùng trong xưởng hầu như là hợp kim, nên khối lượng riêng dao động 2,66 - 2,81 g/cm³ tùy thành phần. Bảng dưới là giá trị tham khảo phổ biến theo dữ liệu nhà sản xuất và sổ tay vật liệu ASM.

Mác 5052 và 6061 là hai mác hay gặp nhất khi gia công kim loại tấm. 5052 dễ chấn gấp, còn 6061 cứng hơn nhưng dễ nứt ở bán kính chấn nhỏ. Khi đặt hàng số lượng lớn bằng 7075, đừng tính theo 2,7: mỗi tấn phôi sẽ chênh khoảng 41 kg.

2. So sánh khối lượng riêng của nhôm với thép, inox, đồng

Đặt khối lượng riêng của nhôm cạnh các kim loại khác: ở cùng thể tích, nhôm nhẹ hơn thép carbon khoảng 2,9 lần và nhẹ hơn đồng khoảng 3,3 lần.

Khối lượng riêng của inox thay đổi nhẹ theo mác. Nếu bạn đang cân nhắc giữa nhôm và inox cho khay, thùng, bàn làm việc, có thể xem thêm cách phân biệt các loại inox.

Nhẹ hơn 2,9 lần không có nghĩa kết cấu nhẹ đi 2,9 lần. Mô đun đàn hồi của nhôm khoảng 69 GPa, chỉ bằng chừng 1/3 thép (khoảng 200 GPa). Vì vậy tấm nhôm cùng độ dày sẽ võng gần gấp 3 tấm thép. Để tấm nhôm cứng vững tương đương khi uốn, độ dày phải tăng khoảng 1,43 lần. Khi đó trọng lượng vẫn chỉ bằng khoảng 49% tấm thép: nhôm vẫn lợi, nhưng lợi một nửa chứ không phải hai phần ba.

Đó là lý do bàn thao tác nhôm thường dùng thanh nhôm định hình có tiết diện rỗng nhiều gân thay vì nhôm đặc: tiết diện hộp bù lại độ cứng vững mà vẫn giữ được trọng lượng nhẹ. Ngoài ra, nhiệt hàn làm vùng quanh mối hàn của 6061-T6 giảm bền đáng kể, nên khung nhôm định hình thường lắp ghép bằng bulông và ke góc.

=> Sản phẩm: BÀN THAO TÁC KHUNG NHÔM ĐỊNH HÌNH

3. Công thức tính trọng lượng nhôm theo khối lượng riêng

Mọi công thức dưới đây lấy khối lượng riêng của nhôm D = 2,7 g/cm³ (đổi sang mác khác thì thay hệ số). Tiết diện tính bằng mm, chiều dài L tính bằng m, kết quả ra kg.

Cùng khổ 3 × 1220 × 2440 mm, tấm 5052 (2,68) nặng 23,93 kg, còn tấm thép nặng 70,10 kg.

3.1. Bảng tra nhanh trọng lượng nhôm tấm theo độ dày

Bảng dưới tính sẵn theo khối lượng riêng của nhôm 2,7 g/cm³ cho hai khổ tấm thông dụng, dùng được ngay khi dự toán hoặc lên đơn hàng.

3.2. Nhôm ống và nhôm định hình

Nhôm định hình 6063 có tiết diện phức tạp, nên tra kg/m trong catalogue nhà sản xuất thay vì tự tính. Với ống tròn, công thức ở trên cho kết quả sát thực tế. Bạn có thể đối chiếu thêm kích thước và ứng dụng trong bài ống nhôm tròn định hình.

Nếu cần chi tiết nhôm tấm theo bản vẽ, hãy gửi mác và độ dày để kỹ sư Cinvico xác nhận phương án cắt laser kim loại và chấn gấp kim loại phù hợp. 

4. Yếu tố làm khối lượng riêng của nhôm thay đổi

Ba yếu tố làm khối lượng riêng của nhôm thực tế lệch khỏi 2,7:

• Thành phần hợp kim: magie (Mg) nhẹ hơn nhôm nên dòng 5xxx nhẹ đi (5083: 2,66). Đồng (Cu) và kẽm (Zn) nặng hơn nên dòng 2xxx, 7xxx nặng lên (7075: 2,81).

• Nhiệt độ: nhôm giãn nở dài khoảng 23 × 10⁻⁶ /K. Từ 20 °C lên 100 °C, khối lượng riêng chỉ giảm khoảng 0,55%, không đáng kể khi dự toán. Nhôm lỏng ở điểm nóng chảy còn khoảng 2,38 g/cm³.

• Rỗ khí: chi tiết đúc bị rỗ sẽ nhẹ hơn tính toán, nên cân thực tế là cách kiểm nhanh chất lượng đúc.

Không dùng khối lượng riêng để phân biệt mác nhôm. Chênh lệch giữa 6061 (2,70) và 5052 (2,68) chỉ khoảng 0,75%, nhỏ hơn sai số khi cân và đo thể tích trong xưởng. Muốn chắc đúng mác, hãy yêu cầu chứng chỉ vật liệu (mill certificate) từ nhà cung cấp hoặc phân tích thành phần.

5. Ứng dụng khối lượng riêng của nhôm trong xưởng sản xuất

Trong xưởng, con số này phục vụ bốn việc: tính tiền phôi, kiểm phôi nhập kho, tính tải thiết bị chứa và chọn vật liệu.

5.1. Dự toán chi phí phôi nhôm

Nhôm tấm thường bán theo kg, nên trọng lượng lý thuyết là cơ sở để đối chiếu báo giá. Với lô lớn, hãy thỏa thuận rõ tính tiền theo cân thực hay theo khối lượng lý thuyết ngay từ đơn đặt hàng.

5.2. Kiểm tra độ dày thực của phôi nhập kho

Khối lượng riêng của nhôm còn giúp bạn tính ngược độ dày thực tế mà không cần panme đo nhiều điểm. Ví dụ tấm 1220 × 2440 mm danh nghĩa 3 mm cân được 22,9 kg. Độ dày trung bình thực là 22,9 / (1,22 × 2,44 × 2,7) ≈ 2,85 mm, mỏng hơn danh nghĩa khoảng 5%. Nếu bạn trả tiền theo khối lượng lý thuyết, bạn đang trả cho phần nhôm không có. Tấm mỏng hơn cũng làm thay đổi bán kính chấn và độ cứng của chi tiết sau gia công.

5.3. Tính tải giá kệ và xe đẩy chứa phôi

50 tấm nhôm 3 mm khổ 1220 × 2440 mm nặng khoảng 1.206 kg, chưa tính pallet. Vì nghĩ "nhôm nhẹ", nhiều xưởng chọn kệ hoặc xe thiếu tải. Hãy chọn tải mỗi tầng kệ và tải xe lớn hơn khối hàng thực, có biên an toàn. Với phôi tấm và khuôn nặng, nên dùng kệ có tải trọng tầng ghi rõ như các mẫu kệ để hàng công nghiệp.

=> Sản phẩm: GIÁ ĐỂ HÀNG

Xe trung chuyển phôi tới máy cắt cần sàn đủ rộng cho khổ tấm và bánh xe chịu được tải thực.

=> Sản phẩm: XE ĐẨY HÀNG

5.4. Chọn nhôm hay thép cho khung, bàn, đồ gá

Chọn nhôm khi kết cấu cần di chuyển, tháo lắp hay thay đổi layout thường xuyên, hoặc cần chống gỉ mà không phải sơn. Chọn thép khi khung chịu tải nặng, có rung hoặc cần tối ưu chi phí vật liệu. Phương án phổ biến cho khung máy là khung thép sơn tĩnh điện, phần nắp mở thường xuyên làm bằng nhôm. Trước khi chốt vật liệu mặt bàn và khung, nên kiểm tra bàn thao tác chịu tải trọng bao nhiêu theo công đoạn thực tế.

=> Sản phẩm: KHUNG MÁY

6. Kết luận

Khối lượng riêng của nhôm nguyên chất là 2.700 kg/m³, các mác hợp kim dao động 2.660 - 2.810 kg/m³. Khi tính trọng lượng phôi, hãy dùng đúng hệ số theo mác và kiểm tra đơn vị. Nhớ rằng nhôm nhẹ hơn thép gần 3 lần nhưng cũng kém cứng vững hơn gần 3 lần, và cân thực tế luôn là cách nhanh nhất để kiểm phôi nhập kho.

Bạn đang tính vật tư cho bàn thao tác, khung máy, kệ hay xe chở phôi nhôm?

• Gửi bản vẽ hoặc khối hàng cần chứa, kỹ sư Cinvico tính tải và đề xuất vật liệu nhôm hay thép

• Sản xuất tại xưởng Hoài Đức, Hà Nội theo kích thước thực tế

• Giao 7 - 15 ngày, lắp đặt tận nơi khu vực miền Bắc, xuất hóa đơn VAT

=> Xem thêm: SẢN PHẨM KIM LOẠI TẤM CINVICO
 Zalo trao đổi với kỹ sư: 0981.244.688 (Mrs. Nhung)