Таблица плотности материалов для оценки веса и стоимости
Плотность 20 материалов ЧПУ в g/cm³ и lb/in³ с весом заготовки 100 × 100 × 10 mm, а также формулы, превращающие размеры чертежа в стоимость материала.
Плотность и вес референсной заготовки по материалам
| Материал | Обозначение | Плотность (g/cm³) | Плотность (lb/in³) | Вес заготовки, 100 × 100 × 10 mm (kg) | Источник |
|---|---|---|---|---|---|
| Aluminium 1060 | UNS A91060 | 2.705 | 0.09772 | 0.271 | MatWeb — Aluminum 1060-H12 |
| Aluminium 6061-T6 / T651 | UNS A96061 | 2.70 | 0.0975 | 0.270 | MatWeb — Aluminum 6061-T4; 6061-T451 |
| Aluminium 7075-T6 / T651 | UNS A97075 | 2.81 | 0.102 | 0.281 | MatWeb — Aluminum 7075-O |
| Copper, ETP | UNS C11000 | 8.89 | 0.321 | 0.889 | MatWeb — ETP copper, UNS C11000 |
| Brass, free-cutting | UNS C36000 | 8.50 | 0.307 | 0.850 | MatWeb — free-cutting brass C36000, H02 |
| Carbon steel 1045 | UNS G10450 | 7.87 | 0.284 | 0.787 | MatWeb — AISI 1045, hot rolled / cold drawn |
| Alloy steel 4140 | UNS G41400 | 7.85 | 0.284 | 0.785 | MatWeb — AISI 4140, normalized / quenched and tempered |
| Stainless steel 304 | UNS S30400 | 7.93 | 0.286 | 0.793 | ASTM A240/A276 + EN 10088-2 (1.4301) + JIS G4304 (three agreeing sources) |
| Stainless steel 316 | UNS S31600 | 7.92 | 0.286 | 0.792 | MatWeb — austenitic stainless 316, annealed |
| Stainless steel 17-4PH | UNS S17400 | 7.80 | 0.282 | 0.780 | MatWeb — AK Steel 17-4 PH, condition H925 |
| Titanium Ti-6Al-4V, Grade 5 | UNS R56400 | 4.43 | 0.160 | 0.443 | MatWeb — Ti-6Al-4V (Grade 5), STA |
| Mould steel P20 | 1.2311 | 7.81 | 0.282 | 0.781 | MatWeb — P20 Premium Modified, hardened 310 HB |
| Hot-work tool steel H13 | 1.2344 | 7.80 | 0.282 | 0.780 | MatWeb — ATI Allegheny Ludlum H13, UNS T20813 |
| Grey cast iron HT250 | EN-GJL-250; ASTM A48 Class 35 | 7.20 | 0.260 | 0.720 | MatWeb — gray cast iron category average (35 grades) |
| Acetal POM (Delrin), unreinforced | — | 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, unreinforced | — | 1.31 | 0.0473 | 0.131 | Ensinger TECAPEEK datasheet |
| ABS, general purpose | — | 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 |
Как читать эту таблицу. Референсная заготовка для каждой строки: 100 × 100 × 10 mm = 100 cm³, поэтому вес каждой заготовки — просто 100 × плотность, а межстрочные различия — чистая разница плотностей. Металлы несут напечатанное источником значение в lb/in³; пластмассы пересчитаны по 1 g/cm³ = 0.036127292 lb/in³.
От размеров чертежа к весу
Четыре формулы покрывают почти любую смету. Считайте в mm и g/cm³ — результат в килограммах. Сквозной расчетный пример — пруток Ø50 × 300 mm из 6061-T651.
| Форма | Формула | Расчетный пример | Примечание |
|---|---|---|---|
| Прямоугольный брусок | kg = L × W × T × ρ ÷ 1,000,000 | 100 × 100 × 10 mm из 6061: 100 cm³ × 2.70 = 0.270 kg | Используйте строку плотности точной марки из заказа. |
| Круглый пруток | kg = π × D² ÷ 4 × L × ρ ÷ 1,000,000 | Ø50 × 300 mm из 6061: площадь 1,963.50 mm², объем 589.05 cm³, масса 1.590 kg | При цене материала $X/kg пруток стоит 1.590 × $X. |
| Труба / полое сечение | kg = π ÷ 4 × (Dₒ² − Dᵢ²) × L × ρ ÷ 1,000,000 | Вычтите площадь отверстия перед умножением на длину и плотность | Работает для любого полого профиля — наружная площадь минус внутренняя. |
| Имперские единицы | lb = L × W × T × ρ | Размеры в дюймах с ρ в lb/in³ из таблицы выше | Остается в дюймах — без пересчетов 25.4. |
Сравнивайте стоимость за деталь, а не за килограмм
Одна и та же заготовка 100 × 100 × 10 mm в четырех материалах. Нержавеющая заготовка в 2.9× тяжелее алюминиевой (7.93 ÷ 2.70), титановая — в 1.6× (4.43 ÷ 2.70). Смета за килограмм это скрывает; смета за деталь — нет.
| Материал | Вес заготовки (kg) | Стоимость материала при $X/kg |
|---|---|---|
| Aluminium 6061 | 0.270 | 0.270 × $X |
| Aluminium 7075 | 0.281 | 0.281 × $X |
| Stainless steel 304 | 0.793 | 0.793 × $X |
| Titanium Ti-6Al-4V | 0.443 | 0.443 × $X |
Готовый вес против закупленного
Покупатель платит за заготовку, а не за стружку. Когда заготовка 6061 весом 0.270 kg обрабатывается до детали 0.200 kg, выход составляет 74.1%, а 0.070 kg, ставшие стружкой, уже оплачены.
| Шаг | Расчет | Результат |
|---|---|---|
| Выход обработки | 0.200 ÷ 0.270 | 74.1% |
| Материал, превращающийся в стружку | 0.270 − 0.200 | 0.070 kg (25.9% of the blank) |
| Стоимость стружки | 0.070 kg × $X/kg | Already invoiced — quote material on the purchased weight and show the yield as a separate line |
Когда плотность меняется
Значение плотности ровно настолько надежно, насколько надежны стоящие за ним марка и состояние. Вот случаи в этой таблице, когда число сдвигается, и что делать в смете.
| Случай | Что меняется | Действие |
|---|---|---|
| P20 mould steel | 7.81 g/cm³ at room temperature → 7.75 hardened to 310 HB; H13 goes 7.81 → 7.78 → 7.67 → 7.53 as it heats toward 400 / 800 °C | Сметите по значению при комнатной температуре и укажите состояние в смете. |
| POM (Delrin) | unreinforced 1.41 · black 1.42 · PTFE-filled 1.43 · 25% glass-filled 1.54 | Укажите точную марку — заготовка со стеклом на 9% тяжелее чистой марки. |
| PEEK | unreinforced 1.31 · 30% glass 1.37 · 50% carbon 1.52 | Укажите наполнение — 50% углерода на 16% тяжелее чистого PEEK. |
| Nylon PA6 | equilibrium moisture uptake 8% | Детали из нейлона после долгого хранения весят больше расчета по сухому состоянию. |
Как использовать эти числа
- Столбец веса заготовки — общая линейка, а не цена: каждая строка — 100 cm³ × плотность, поэтому любую цифру можно проверить в уме и сравнить материалы с одного взгляда.
- Вычитайте то, что удаляете. Сквозное отверстие 20 mm в заготовке 6061 100 × 100 × 10 mm убирает 8.48 g — 3.14% заготовки, поэтому деталь весит 0.262 kg, а не 0.270 kg. В глубокой детали удаляемый объем гораздо больше, чем подсказывает видимое отверстие.
- Никогда не оценивайте деталь только по готовому весу. 25.9% заготовки, ставшие стружкой, выставляются в счет: сметите вес закупленной заготовки и покажите выход обработки отдельной строкой.
- Термообработка слегка меняет плотность стали: P20 падает с 7.81 до 7.75 g/cm³ при закалке до 310 HB, а H13 падает до 7.67 при 400 °C и 7.53 при 800 °C. Сметите от значения при комнатной температуре; реальная деталь после термообработки будет весить незначительно меньше.
- Наполненные пластмассы на 5–16% тяжелее ненаполненного значения (POM 25% стекла: 1.54 против 1.41; PEEK 50% углерода: 1.52 против 1.31). Смета чистой марки занижает вес заготовки — а нейлон впитывает до 8% влаги, поэтому хранящиеся детали набирают вес.
Часто задаваемые вопросы
Сколько весит брусок алюминия 6061 100 × 100 × 10 mm?
Около 0.270 kg — 100 cm³ × 2.70 g/cm³ = 270 g.
Около 0.270 kg — 100 cm³ × 2.70 g/cm³ = 270 g.
Сколько весил бы тот же брусок из нержавейки 304, 316 и Ti-6Al-4V?
0.793 kg в 304, 0.792 kg в 316 и 0.443 kg в Ti-6Al-4V. Нержавеющая версия тяжелее алюминиевой примерно в 2.9×, титановая — примерно в 1.6×.
0.793 kg в 304, 0.792 kg в 316 и 0.443 kg в Ti-6Al-4V. Нержавеющая версия тяжелее алюминиевой примерно в 2.9×, титановая — примерно в 1.6×.
Сколько весит круглый пруток 6061 50 mm × 300 mm?
Около 1.590 kg (589.05 cm³ × 2.70 g/cm³). При цене материала $X/kg пруток стоит 1.590 × $X.
Около 1.590 kg (589.05 cm³ × 2.70 g/cm³). При цене материала $X/kg пруток стоит 1.590 × $X.
6061 легче или тяжелее 7075?
6061 легче: 2.70 против 2.81 g/cm³. Та же заготовка весит 0.270 kg в 6061 и 0.281 kg в 7075 — 7075 примерно на 4% тяжелее.
6061 легче: 2.70 против 2.81 g/cm³. Та же заготовка весит 0.270 kg в 6061 и 0.281 kg в 7075 — 7075 примерно на 4% тяжелее.
Сколько весит брусок Delrin (POM) 100 × 100 × 10 mm?
Около 0.141 kg — примерно половина того же алюминиевого бруска и около одной шестой того же бруска нержавейки 304 (0.793 kg).
Около 0.141 kg — примерно половина того же алюминиевого бруска и около одной шестой того же бруска нержавейки 304 (0.793 kg).
Сколько материала удаляет сквозное отверстие 20 mm в этом бруске 6061?
8.48 g — 3.14% объема заготовки. Готовая деталь весит 0.262 kg, а не 0.270 kg.
8.48 g — 3.14% объема заготовки. Готовая деталь весит 0.262 kg, а не 0.270 kg.
Всегда ли стоимость материала нержавеющей детали выше алюминиевой?
За деталь — обычно да: заготовка 304 весит 0.793 kg против 0.270 kg у 6061, поэтому при том же $X/kg материальная строка примерно в 2.9× больше. Нержавейка оправдывает стоимость устранением риска коррозии, а не весом.
За деталь — обычно да: заготовка 304 весит 0.793 kg против 0.270 kg у 6061, поэтому при том же $X/kg материальная строка примерно в 2.9× больше. Нержавейка оправдывает стоимость устранением риска коррозии, а не весом.
Если готовая деталь заметно легче заготовки, я переплачиваю за материал?
Нет — заготовка и есть то, что вы покупаете. При заготовке 0.270 kg и готовой детали 0.200 kg выход обработки составляет 74.1%, а оставшиеся 0.070 kg (25.9%) — стружка, которая уже оплачена. Сметите закупленный вес и покажите выход отдельно.
Нет — заготовка и есть то, что вы покупаете. При заготовке 0.270 kg и готовой детали 0.200 kg выход обработки составляет 74.1%, а оставшиеся 0.070 kg (25.9%) — стружка, которая уже оплачена. Сметите закупленный вес и покажите выход отдельно.
Стандарты и источники
- Страницы данных MatWeb для алюминия 1060/6061/7075, меди C11000, латуни C36000, сталей 1045 и 4140, нержавейки 316 и 17-4PH, титана Ti-6Al-4V, P20, H13 и категории серого чугуна (35 марок, среднее 7.20 g/cm³)
- Нержавейка 304 (7.93 g/cm³ / 0.286 lb/in³): три согласующихся источника по ASTM A240/A276, EN 10088-2 (1.4301) и JIS G4304
- Инженерные пластмассы из спецификаций Ensinger (TECAFORM MT, TECAPEEK, TECARAN ABS, TECAFLON PTFE, TECAFINE HDPE) и Mitsubishi Chemical Ertalon 6 SA; lb/in³ пластмасс пересчитаны по 1 g/cm³ = 0.036127292 lb/in³
- Перекрестные проверки: ASM Handbook Vol. 2 (1990), EN 10088-1 (аустенитная группа 7.9 g/cm³), ASTM A240/A276/A479, JIS G4304/G4305
- Серый чугун HT250 берет среднее категории MatWeb (7.20 g/cm³; разброс 35 марок 6.80–7.34) — сметите по среднему, отметьте разброс, если отливка критична
Связанные страницы
- /ru/wiki/reference/thermal-expansion-coefficients/ — Sibling quick table: thermal expansion for the same materials
- /ru/wiki/materials/aluminum/ — Aluminum alloys in detail: grades, tempers and machining behaviour
- /ru/wiki/materials/plastics/ — Engineering plastics for CNC machining, including filled grades
- /ru/resources/dfm-guide/ — DFM checklist to run against a drawing before quoting