Sind Sie in der Metallverarbeitung tätig? Dann kennen Sie sich bestens mit Stahl aus. Aber wissen Sie, wie man die Dichte des Werkstoffs berechnet? Kennen Sie die Dichte, dann ist das Biegen von Blechen oder Stangen viel effektiver. Bevor Sie sich jedoch an den Rechner setzen, benötigen Sie noch ein paar Parameter. Was Sie dabei beachten müssen, erfahren Sie in diesem Artikel.
Sind Sie in der Metallverarbeitung tätig? Dann kennen Sie sich bestens mit Stahl aus. Aber wissen Sie, wie man die Dichte des Werkstoffs berechnet? Kennen Sie die Dichte, dann ist das Biegen von Blechen oder Stangen viel effektiver. Bevor Sie sich jedoch an den Rechner setzen, benötigen Sie noch ein paar Parameter. Was Sie dabei beachten müssen, erfahren Sie in diesem Artikel.
So berechnen Sie die Stahldichte
Die Stahldichte, also die spezifische Masse, ist das Verhältnis des Gewichts des Materials zu seinem Volumen. Es handelt sich um einen konstanten Wert, unabhängig davon, welche Mengen Sie verarbeiten.
Im europäischen Maßsystem wird die Dichte in Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³), Kilogramm pro Kubikdezimeter (kg/dm³) oder Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³) ausgedrückt. Im amerikanischen System wiederum wird sein Wert in Pfund pro Kubikfuß (lb/ft³) oder Unzen pro Kubikzoll (oz/in³) angegeben.
Unabhängig vom Messsystem müssen Sie zur Berechnung der Dichte das Volumen eines bestimmten Objekts kennen. Bei regelmäßigen Formen multiplizieren Sie einfach Länge, Höhe und Breite. Ist jedoch das Stahlobjekt unregelmäßig, verwenden Sie die Offset-Methode.
Bei dieser Methode tauchen Sie den Gegenstand in einen mit Wasser befüllten Behälter. Der Behälter muss eine Skala besitzen, mit der Sie die genaue Wassermenge bestimmen. Überprüfen Sie nach dem Eintauchen des Gegenstands, wie stark die Flüssigkeit angestiegen ist. Dann subtrahieren Sie die anfängliche Wassermenge davon. So bestimmen Sie das Volumen Ihres Stahlobjekts. Jetzt müssen Sie nur noch das Gewicht des Gegenstands durch den erhaltenen Wert dividieren und schon haben Sie die Dichte von Stahl berechnet.
Gewicht von Stahlstäben und Verstärkungsstahl
Manchmal ist es schwierig oder sogar unmöglich, das Gewicht eines Gegenstands zu bestimmen. Dies trifft beispielsweise auf Stäbe und daraus hergestellte Verstärkungen zu. Dafür müssen Sie die Beschaffenheit des Materials kennen.
Entscheidend ist der Kohlenstoffgehalt in der Legierung. Bei Stahl liegt er zwischen 0,002 % und 2,14 % des Gesamtgewichts. Wegen dieser Differenz finden Sie auf dem Markt unterschiedliche Stahlarten. Die Basis besteht immer aus Eisen und Kohlenstoff, zudem enthält Stahl häufig Chrom, Nickel, Mangan und andere Elemente.
Eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff geht im Gegensatz zu reinem Eisen keine eutektischen Reaktionen ein. Genauer gesagt: Je geringer der Kohlenstoffanteil in der Legierung ist, desto schwächer und weicher ist der Stahl und damit anfälliger für mechanische Beschädigungen. Das bedeutet, dass sich die Eigenschaften von Stahl direkt auf sein Gewicht auswirken.
Wie berechnet man also das Gewicht von Stahlstangen? Verwenden Sie diese mathematische Formel: Gewicht = (d²/162) x Länge. In diesem Fall steht „d“ für den Durchmesser des Stabes. Nehmen wir als Beispiel einen Stab mit einer Länge von 10 m und einem Durchmesser (d) von 12 mm. Nachdem wir die Werte in die Formel eingesetzt haben, erhalten wir die Gleichung Gewicht = (122 /162) x 10. Jetzt wissen Sie, dass das Gewicht der Stange ca. 8,9 kg.
Wie Sie das Gewicht von Blech berechnen
Kennen Sie das Gewicht von Stahl, dann hilft Ihnen das Wissen z. B. bei der Blechbearbeitung. Um diesen Wert zu berechnen, benötigen Sie das Volumen und die Dichte des Gegenstandes. Wie berechnen Sie mit diesen Werten das Gewicht eines Blechs?
Verwenden Sie folgende Formel: Gewicht = Dichte x Volumen. Wenn unser Blech die Abmessungen 1 x 0,5 x 0,3 m hat, berechnen Sie mit den Werten das Volumen und erhalten als Ergebnis 0,15 m3. Multiplizieren Sie diesen Wert mit der Dichte, für Stahl beträgt sie 7850 kg/m 3. So erhalten Sie als Gewicht für das Blech 1177,5 kg.
Stahldichte – Tabelle
Die Dichte von Materialien wie z. B. Kohlenstoffstahl oder anderer gängiger Legierungen berechnen Sie nach dem zuvor genannten Prinzip. Oder Sie nutzen zur Ermittlung der Dichte die von den europäischen Stahlproduzenten angegebenen Durchschnittswerte. Die Dichte wird aufgrund unterschiedlicher Zusammensetzungen und die Art der Endverarbeitung gemittelt. Diese Faktoren wirken sich nicht direkt auf die Dichte von Stahl aus.
Nachfolgend finden Sie eine Tabelle mit den gängigen Stahl- und Aluminiumlegierungen und deren durchschnittlichen Dichten.
| Material | Dichte kg/dm3 | Material | Dichte kg/dm3 | Material | Dichte kg/dm3 | Material | Dichte kg/dm3 |
| 1.2201 (NC10) | 7,6 | 1.2842 (NMV) | 7,85 | Grafit >10 µm | 1,78 | Ampco® 18 CuAl10Fe3.5 | 7,95 |
| 1.2083 (4H13) | 7,65 | 1.2343 (WCL) | 7,85 | Grafit <5 µm | 1,88 | Messing 2.0550 CuZn40Al2 | 8,1 |
| 1.01.2316 | 7,65 | 1.2550 (NZ3) | 8 | Aluminium 5xxx | 2,66 | Ampco® 83 CuBe2 | 8,26 |
| 1.2379 (NC11LV) | 7,68 | 1.3207 (SK10V) | 8,2 | Aluminium 6xxx | 2,7 | Ampco® 940 Sn0,4Fe2,5Ni0,7 | 8,71 |
| 1.2714 (WNLV) | 7,8 | 1.3243 (SK5M) | 8,2 | Aluminium 7xxx | 2,82 | Bronze 2.1030 CuSn8 | 8,8 |
| 1.01.2311 | 7,83 | 1.3343 (SW7M) | 8,2 | Aluminium 2xxx | 2,84 | M1E (99,9% Cu) | 8,94 |
| 1.7225 (40HM) | 7,85 | 1.01.3202 | 8,4 | Titan | 4,87 | Bronze 2.1192 CuSn8Pb15 | 9,1 |
| 1.2063 (NC6) | 7,85 | 1.3355 (SW18) | 8,7 | Gusseisen | 7,2 | 15W-EDM 70%W 30%Cu | 14,25 |
Wie berechnen Sie die Dichte von Stahl? Mit ein bisschen Mathe!
Die Dichte von Stahl berechnen Sie mithilfe einer mathematischen Gleichung. Multiplizieren Sie das Gewicht mit dem Volumen eines bestimmten Gegenstands und voilà. Das Ergebnis wird in kg/m³ ausgedrückt, es gibt aber auch andere Angaben wie kg/dm³ oder g/cm³. Das amerikanische metrische System verwendet die Einheiten lb/ft³ oder oz/in³. Neben der eigenen Berechnung der Stahldichte greifen Sie auch auf Durchschnittswerte zurück, die bestimmten Stahllegierungen zugeordnet sind.
Kenntnisse über die Dichte helfen bei der Stahlverarbeitung. Von diesem Parameter hängen z. B. seine Haltbarkeit und Anfälligkeit gegenüber mechanischen Beschädigungen ab. Auch der Kohlenstoffgehalt ist in diesem Fall wichtig.
Wenn Sie mehr über die verschiedenen Stahlsorten erfahren möchten, lesen Sie unseren Artikel über Baustähle.
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