Tabulka hustoty materiálů pro odhad hmotnosti a nákladů
Hustota 20 materiálů pro CNC obrábění v g/cm³ a lb/in³ s hmotností polotovaru 100 × 100 × 10 mm, plus vzorce pro převod rozměrů z výkresu na náklady na materiál.
Hustota a hmotnost referenčního polotovaru podle materiálu
| Materiál | Označení | Hustota (g/cm³) | Hustota (lb/in³) | Hmotnost polotovaru, 100 × 100 × 10 mm (kg) | Zdroj |
|---|---|---|---|---|---|
| Hliník 1060 | UNS A91060 | 2.705 | 0.09772 | 0.271 | MatWeb — Aluminum 1060-H12 |
| Hliník 6061-T6 / T651 | UNS A96061 | 2.70 | 0.0975 | 0.270 | MatWeb — Aluminum 6061-T4; 6061-T451 |
| Hliník 7075-T6 / T651 | UNS A97075 | 2.81 | 0.102 | 0.281 | MatWeb — Aluminum 7075-O |
| Měď, ETP | UNS C11000 | 8.89 | 0.321 | 0.889 | MatWeb — ETP copper, UNS C11000 |
| Mosaz, dobře obrobitelná | UNS C36000 | 8.50 | 0.307 | 0.850 | MatWeb — free-cutting brass C36000, H02 |
| Uhlíková ocel 1045 | UNS G10450 | 7.87 | 0.284 | 0.787 | MatWeb — AISI 1045, hot rolled / cold drawn |
| Legovaná ocel 4140 | UNS G41400 | 7.85 | 0.284 | 0.785 | MatWeb — AISI 4140, normalized / quenched and tempered |
| Nerezová ocel 304 | UNS S30400 | 7.93 | 0.286 | 0.793 | ASTM A240/A276 + EN 10088-2 (1.4301) + JIS G4304 (tři shodné zdroje) |
| Nerezová ocel 316 | UNS S31600 | 7.92 | 0.286 | 0.792 | MatWeb — austenitic stainless 316, annealed |
| Nerezová ocel 17-4PH | UNS S17400 | 7.80 | 0.282 | 0.780 | MatWeb — AK Steel 17-4 PH, condition H925 |
| Titan Ti-6Al-4V, Grade 5 | UNS R56400 | 4.43 | 0.160 | 0.443 | MatWeb — Ti-6Al-4V (Grade 5), STA |
| Nástrojová ocel pro formy P20 | 1.2311 | 7.81 | 0.282 | 0.781 | MatWeb — P20 Premium Modified, hardened 310 HB |
| Nástrojová ocel pro práci za tepla H13 | 1.2344 | 7.80 | 0.282 | 0.780 | MatWeb — ATI Allegheny Ludlum H13, UNS T20813 |
| Šedá litina HT250 | EN-GJL-250; ASTM A48 Class 35 | 7.20 | 0.260 | 0.720 | MatWeb — průměr kategorie šedá litina (35 jakostí) |
| Acetal POM (Delrin), nevyztužený | — | 1.41 | 0.0509 | 0.141 | Ensinger TECAFORM MT datasheet |
| Nylon PA6, MC | — | 1.14 | 0.0412 | 0.114 | Mitsubishi Chemical Ertalon 6 SA datasheet |
| PEEK, nevyztužený | — | 1.31 | 0.0473 | 0.131 | Ensinger TECAPEEK datasheet |
| ABS, univerzální | — | 1.04 | 0.0376 | 0.104 | Ensinger TECARAN ABS datasheet |
| PTFE (Teflon) | — | 2.15 | 0.0777 | 0.215 | Ensinger TECAFLON PTFE datasheet |
| HDPE (PE) | — | 0.95 | 0.0343 | 0.095 | Ensinger TECAFINE HDPE natural product datasheet |
Jak tuto tabulku číst. Referenční polotovar u každého řádku: 100 × 100 × 10 mm = 100 cm³, takže hmotnost polotovaru je prostě 100 × hustota a rozdíly mezi řádky jsou čistě rozdíly hustoty. Kovy nesou hodnotu lb/in³ vytištěnou zdrojem; plasty jsou převedeny podle 1 g/cm³ = 0.036127292 lb/in³.
Od rozměrů na výkrese k hmotnosti
Čtyři vzorce pokryjí téměř každou cenovou nabídku. Pracujte v mm a g/cm³ a výsledek je v kilogramech. Průběžným příkladem je tyč Ø50 × 300 mm z 6061-T651.
| Tvar | Vzorec | Vypočtený příklad | Poznámka |
|---|---|---|---|
| Obdélníkový blok | kg = L × W × T × ρ ÷ 1,000,000 | 100 × 100 × 10 mm z 6061: 100 cm³ × 2.70 = 0.270 kg | Použijte řádek hustoty pro přesnou jakost na objednávce. |
| Tyč kruhová | kg = π × D² ÷ 4 × L × ρ ÷ 1,000,000 | Ø50 × 300 mm z 6061: plocha 1,963.50 mm², objem 589.05 cm³, hmotnost 1.590 kg | Při ceně materiálu $X/kg tyč stojí 1.590 × $X. |
| Trubka / dutý profil | kg = π ÷ 4 × (Dₒ² − Dᵢ²) × L × ρ ÷ 1,000,000 | Před vynásobením délkou a hustotou odečtěte plochu vrtání | Funguje pro jakýkoli dutý profil — vnější plocha minus vnitřní. |
| Imperiální jednotky | lb = L × W × T × ρ | Rozměry v palcích s ρ v lb/in³ z tabulky výše | Zůstává v palcích — nejsou potřeba převody 25.4. |
Porovnávejte náklady na díl, ne na kilogram
Stejný polotovar 100 × 100 × 10 mm ve čtyřech materiálech. Nerezový polotovar je 2.9× těžší než hliníkový (7.93 ÷ 2.70) a titanový je 1.6× těžší (4.43 ÷ 2.70). Nabídka na kilogram to skrývá; nabídka na díl nikoli.
| Materiál | Hmotnost polotovaru (kg) | Náklad na materiál při $X/kg |
|---|---|---|
| Hliník 6061 | 0.270 | 0.270 × $X |
| Hliník 7075 | 0.281 | 0.281 × $X |
| Nerezová ocel 304 | 0.793 | 0.793 × $X |
| Titan Ti-6Al-4V | 0.443 | 0.443 × $X |
Hmotnost hotového dílu vs nakupovaná hmotnost
Nákupčí platí za polotovar, ne za třísky. Když se polotovar z 6061 o hmotnosti 0.270 kg obrobí na díl 0.200 kg, výtěžnost je 74.1 % a 0.070 kg, které se staly třískami, už bylo zaplaceno.
| Krok | Výpočet | Výsledek |
|---|---|---|
| Výtěžnost obrábění | 0.200 ÷ 0.270 | 74.1 % |
| Materiál, který se stane třískami | 0.270 − 0.200 | 0.070 kg (25.9 % polotovaru) |
| Náklad na třísky | 0.070 kg × $X/kg | Již vyfakturováno — kalkulujte materiál z nakupované hmotnosti a výtěžnost uveďte jako samostatný řádek |
Kdy se hustota mění
Hodnota hustoty je jen tak dobrá, jaká je jakost a stav za ní. Toto jsou případy v této tabulce, kde se číslo posouvá, a co s tím udělat v cenové nabídce.
| Případ | Co se mění | Postup |
|---|---|---|
| Nástrojová ocel P20 | 7.81 g/cm³ při pokojové teplotě → 7.75 po kalení na 310 HB; H13 jde 7.81 → 7.78 → 7.67 → 7.53, jak se ohřívá k 400 / 800 °C | Kalkulujte s hodnotou při pokojové teplotě a stav uveďte v nabídce. |
| POM (Delrin) | nevyztužený 1.41 · černý 1.42 · s PTFE 1.43 · s 25 % skla 1.54 | Uveďte přesnou jakost — polotovar se skleněným plněním je o 9 % těžší než základní jakost. |
| PEEK | nevyztužený 1.31 · 30 % skla 1.37 · 50 % uhlíku 1.52 | Uveďte výztuž — 50 % uhlíku je o 16 % těžší než čistý PEEK. |
| Nylon PA6 | rovnovážná nasáklivost 8 % | Dlouho skladované nylonové díly váží více než výpočet v suchém stavu. |
Jak tato čísla používat
- Sloupec hmotnosti polotovaru je společné měřítko, ne cena: každý řádek je 100 cm³ × hustota, takže jakýkoli údaj zkontrolujete z hlavy a materiály porovnáte na první pohled.
- Odečtěte, co odebíráte. Průchozí otvor 20 mm v polotovaru 100 × 100 × 10 mm z 6061 odebere 8.48 g — 3.14 % polotovaru — takže díl váží 0.262 kg, nikoli 0.270 kg. V hlubokém dílu je odebraný objem mnohem větší, než naznačuje viditelný otvor.
- Nikdy nekalkulujte díl jen z hmotnosti hotového dílu. 25.9 % polotovaru, které se stanou třískami, je fakturováno: kalkulujte z nakupované hmotnosti polotovaru a výtěžnost obrábění uveďte jako samostatný řádek.
- Tepelné zpracování mírně mění hustotu oceli: P20 klesá z 7.81 na 7.75 g/cm³ při kalení na 310 HB a H13 klesá na 7.67 při 400 °C a 7.53 při 800 °C. Kalkulujte z hodnoty při pokojové teplotě; skutečný díl bude po tepelném zpracování nepatrně lehčí.
- Vyztužené plasty jsou o 5–16 % těžší než hodnota nevyztuženého materiálu (POM s 25 % skla: 1.54 vs 1.41; PEEK s 50 % uhlíku: 1.52 vs 1.31). Kalkulace se základní jakostí polotovar podhodnocuje — a nylon absorbuje až 8 % vlhkosti, takže skladované díly přibývají na hmotnosti.
Časté dotazy
Kolik váží hliníkový blok 100 × 100 × 10 mm z 6061?
Asi 0.270 kg — 100 cm³ × 2.70 g/cm³ = 270 g.
Asi 0.270 kg — 100 cm³ × 2.70 g/cm³ = 270 g.
Kolik by vážil stejný blok z nerezu 304, nerezu 316 a Ti-6Al-4V?
0.793 kg u 304, 0.792 kg u 316 a 0.443 kg u Ti-6Al-4V. Nerezová varianta je asi 2.9× těžší než hliník; titanová asi 1.6×.
0.793 kg u 304, 0.792 kg u 316 a 0.443 kg u Ti-6Al-4V. Nerezová varianta je asi 2.9× těžší než hliník; titanová asi 1.6×.
Kolik váží kruhová tyč z 6061 o průměru 50 mm a délce 300 mm?
Asi 1.590 kg (589.05 cm³ × 2.70 g/cm³). Při ceně materiálu $X/kg tyč stojí 1.590 × $X.
Asi 1.590 kg (589.05 cm³ × 2.70 g/cm³). Při ceně materiálu $X/kg tyč stojí 1.590 × $X.
Je 6061 lehčí, nebo těžší než 7075?
6061 je lehčí: 2.70 vs 2.81 g/cm³. Stejný polotovar váží 0.270 kg v 6061 a 0.281 kg v 7075 — 7075 je asi o 4 % těžší.
6061 je lehčí: 2.70 vs 2.81 g/cm³. Stejný polotovar váží 0.270 kg v 6061 a 0.281 kg v 7075 — 7075 je asi o 4 % těžší.
Kolik váží blok 100 × 100 × 10 mm z Delrinu (POM)?
Asi 0.141 kg — zhruba polovina stejného hliníkového bloku a asi šestina stejného bloku z nerezu 304 (0.793 kg).
Asi 0.141 kg — zhruba polovina stejného hliníkového bloku a asi šestina stejného bloku z nerezu 304 (0.793 kg).
Kolik materiálu odebere průchozí otvor 20 mm z toho bloku 6061?
8.48 g — 3.14 % objemu polotovaru. Hotový díl váží 0.262 kg, nikoli 0.270 kg.
8.48 g — 3.14 % objemu polotovaru. Hotový díl váží 0.262 kg, nikoli 0.270 kg.
Je náklad na materiál u nerezového dílu vždy vyšší než u hliníkového?
Na díl obvykle ano: polotovar z 304 váží 0.793 kg oproti 0.270 kg u 6061, takže při stejné ceně $X/kg je řádek materiálu asi 2.9× větší. Nerez si svou cenu zaslouží tím, že odstraňuje riziko koroze, nikoli hmotností.
Na díl obvykle ano: polotovar z 304 váží 0.793 kg oproti 0.270 kg u 6061, takže při stejné ceně $X/kg je řádek materiálu asi 2.9× větší. Nerez si svou cenu zaslouží tím, že odstraňuje riziko koroze, nikoli hmotností.
Pokud je hotový díl mnohem lehčí než polotovar, přeplácím materiál?
Ne — polotovar je to, co kupujete. Při polotovaru 0.270 kg a hotovém dílu 0.200 kg je výtěžnost obrábění 74.1 % a zbývajících 0.070 kg (25.9 %) jsou třísky, které už byly zaplaceny. Kalkulujte nakupovanou hmotnost a výtěžnost uveďte zvlášť.
Ne — polotovar je to, co kupujete. Při polotovaru 0.270 kg a hotovém dílu 0.200 kg je výtěžnost obrábění 74.1 % a zbývajících 0.070 kg (25.9 %) jsou třísky, které už byly zaplaceny. Kalkulujte nakupovanou hmotnost a výtěžnost uveďte zvlášť.
Normy a zdroje
- Datové stránky MatWeb pro hliník 1060/6061/7075, měď C11000, mosaz C36000, oceli 1045 a 4140, nerez 316 a 17-4PH, titan Ti-6Al-4V, P20, H13 a kategorii šedé litiny (35 jakostí, průměr 7.20 g/cm³)
- Nerez 304 (7.93 g/cm³ / 0.286 lb/in³): tři shodné zdroje podle ASTM A240/A276, EN 10088-2 (1.4301) a JIS G4304
- Konstrukční plasty z datových listů Ensinger (TECAFORM MT, TECAPEEK, TECARAN ABS, TECAFLON PTFE, TECAFINE HDPE) a Mitsubishi Chemical Ertalon 6 SA; lb/in³ u plastů převedeno podle 1 g/cm³ = 0.036127292 lb/in³
- Křížové kontroly: ASM Handbook Vol. 2 (1990), EN 10088-1 (austenitická skupina 7.9 g/cm³), ASTM A240/A276/A479, JIS G4304/G4305
- Šedá litina HT250 používá průměr kategorie MatWeb (7.20 g/cm³; rozsah 35 jakostí je 6.80–7.34) — kalkulujte s průměrem, u kritického odlitku upozorněte na rozsah
Související stránky
- /wiki/reference/thermal-expansion-coefficients/ — Související rychlá tabulka: teplotní roztažnost pro stejné materiály
- /wiki/materials/aluminum/ — Hliníkové slitiny podrobně: jakosti, stavy a chování při obrábění
- /wiki/materials/plastics/ — Konstrukční plasty pro CNC obrábění, včetně plněných jakostí
- /resources/dfm-guide/ — Kontrolní seznam DFM ke kontrole výkresu před nabídkou