Bulong Lục giác thép đen 10.9 M18x110 DIN 933

Bu lông lục giác thép đen 10.9 M18x110 DIN 933 – ren suốt là bu lông cường độ cao có ren chạy suốt toàn thân, đường kính danh nghĩa 18 mm, chiều dài thân 110 mm, bước ren 2,5 mm và bề mặt thép đen không mạ. Cấp bền 10.9 tương ứng giới hạn bền kéo khoảng 1040 MPa và giới hạn chảy khoảng 940 MPa. Với tỉ lệ chiều dài trên đường kính 6.1 và khoảng 44 bước ren trên thân, cỡ 110 mm phục vụ tốt nhóm mối ghép rất dày với chiều dày kẹp khoảng 85 mm, nơi lực kẹp yêu cầu rất lớn và môi trường làm việc khô ráo, có che chắn.

Bu lông M18x110 DIN 933 ren suốt là gì?

Tiêu chuẩn DIN 933 mô tả bu lông đầu lục giác ngoài ren suốt toàn thân. Vì phần ren kéo dài liên tục, người lắp có thể đặt đai ốc ở bất kỳ vị trí nào dọc thân, thay vì bị giới hạn bởi đoạn ren cuối như ở loại ren lửng. Đây là lý do DIN 933 trở thành mã hàng thông dụng nhất trong kho vật tư cơ khí, đặc biệt ở các dây chuyền có nhiều chiều dày bản mã khác nhau.

Ở cỡ M18x110, con số 110 chỉ chiều dài phần thân tính từ mặt tỳ dưới đầu bu lông. Kích thước đối diện của đầu lục giác là 27 mm, chiều cao đầu khoảng 11,5 mm theo tiêu chuẩn. Thân mang khoảng 44 bước ren 2,5 mm, cho tỉ lệ chiều dài trên đường kính 6.1 – đủ để bố trí đai ốc, long đền và phần ren nhô ra mà vẫn giữ được chiều dày kẹp hữu ích.

Cấp bền 10.9 nghĩa là gì?

Hai con số trong ký hiệu 10.9 là cách mã hoá gọn đặc tính cơ học theo ISO 898-1. Nhân số đầu với 100 được giới hạn bền kéo danh nghĩa khoảng 1000 MPa, còn tích của hai số nhân 10 cho giới hạn chảy khoảng 900 MPa. Sản phẩm thương mại thường vượt nhẹ mức danh nghĩa, đạt quanh 1040 MPa bền kéo nhờ quy trình tôi và ram có kiểm soát.

So với cấp 8.8, bu lông 10.9 cho phép nâng lực kẹp trước lên đáng kể trên cùng tiết diện ren. Đây là lợi thế quyết định ở những mối ghép truyền tải bằng ma sát, nơi khả năng chống trượt tỉ lệ thuận với lực kẹp. Bù lại, vùng làm việc gần giới hạn chảy hơn nên sai số khi siết trở nên nhạy cảm, đòi hỏi dụng cụ đã hiệu chuẩn và bề mặt ren sạch.

Ở chiều dài 110 mm, tỉ lệ chiều dài trên đường kính vượt 6 lần, bu lông bắt đầu mang đặc tính của một thanh đàn hồi dài. Điều này có lợi cho khả năng giữ lực kẹp, nhưng cũng đòi hỏi lỗ phải thẳng hàng qua toàn bộ chồng chi tiết. Lỗ lệch buộc bu lông phải uốn khi siết, sinh ứng suất phụ tại chân ren và làm giảm đáng kể tuổi thọ mỏi.

Phân biệt DIN 933 (ren suốt) và DIN 931 (ren lửng)

Sự khác biệt giữa hai tiêu chuẩn chỉ nằm ở kết cấu thân. Thân ren suốt của DIN 933 truyền lực dọc trục trên toàn chiều dài và cho phép đặt đai ốc tuỳ ý. Thân của DIN 931 gồm đoạn trơn phía trên và đoạn ren phía dưới; đoạn trơn đóng vai trò chốt định vị, hạn chế xê dịch ngang và tăng khả năng chịu cắt của mối ghép.

Trong thiết kế, tiêu chí lựa chọn là vị trí mặt phân cách so với vùng ren. Mặt phân cách cắt qua ren làm giảm tiết diện chịu cắt và tạo tập trung ứng suất tại chân ren, nên với tải cắt lớn người ta ưu tiên DIN 931. Ngược lại, mối ghép chịu kéo thuần hoặc truyền tải bằng ma sát thì ren suốt không hề bất lợi.

Mô-men siết và lực kẹp cho bu lông M18

Bu lông M18 cấp 10.9 lắp khô, ren và mặt tỳ sạch, thường được siết trong khoảng 410–460 Nm, tạo lực kẹp trước khoảng 135–155 kN – tương đương sức nặng trên 13 tấn ép lên mặt phân cách. Giá trị cụ thể phụ thuộc hệ số ma sát: bôi mỡ hoặc dầu lên ren và mặt tỳ thì cùng một lực kẹp chỉ cần mô-men thấp hơn 15–25 phần trăm.

Để đưa mô-men lên dải 410–460 Nm cần dụng cụ đúng tầm: cờ lực cơ khí hoặc điện tử có khoảng làm việc bao trùm 300–600 Nm, khẩu 27 sáu cạnh loại dày và tay nối chịu được mô-men tương ứng. Siết một phát tới giá trị đích dễ gây lệch mặt bích, nên chia thành nhiều bước tăng dần và đi theo sơ đồ chéo đối xứng.

Cần nhớ mô-men chỉ là phương tiện gián tiếp tạo lực kẹp. Phần lớn mô-men bị tiêu hao vào ma sát ở ren và mặt tỳ, chỉ khoảng 10–15 phần trăm thực sự chuyển thành lực dọc trục. Vì vậy ren sạch, không xước, không dính hạt mài là điều kiện bắt buộc để con số trên cờ lực phản ánh đúng lực kẹp mong muốn.

Bề mặt thép đen: đặc điểm và lưu ý chống gỉ

Thép đen ở đây là bề mặt không phủ kim loại: sau khi tôi ram, bu lông chỉ mang lớp oxit sẫm màu và một màng dầu mỏng. Cách hoàn thiện này giữ nguyên dung sai ren nên bu lông vặn nhẹ và mô-men siết ổn định hơn so với hàng mạ dày. Với cấp 10.9, việc bỏ qua công đoạn mạ điện cũng loại trừ nguy cơ hydro thấm vào thép gây nứt chậm.

Điểm phải chấp nhận là tuổi thọ chống gỉ ngắn. Trong xưởng khô thoáng, bề mặt giữ được nhiều tháng; nhưng ở khu vực rửa thiết bị, gần hơi axit hoặc ngoài trời, gỉ đỏ xuất hiện nhanh và làm ren kẹt. Giải pháp thực tế là sơn phủ cụm sau khi lắp, hoặc đổi sang bản mạ kẽm nhúng nóng, mạ điện phân, hay inox khi môi trường khắc nghiệt.

Khi lắp qua chồng nhiều lớp, bu lông thép đen dễ bị xước ren lúc luồn qua các lỗ lệch nhau. Vết xước làm hệ số ma sát thay đổi thất thường và giá trị mô-men mất ý nghĩa. Nên luồn bu lông nhẹ nhàng bằng tay, dùng chốt côn dẫn hướng để căn lỗ trước khi đưa bu lông vào, tuyệt đối không đóng búa để ép bu lông qua lỗ.

Chiều dày kẹp phù hợp của cỡ 110 mm

Với chiều dài thân 110 mm, cần trừ chiều cao đai ốc M18 khoảng 15 mm, long đền phẳng khoảng 3 mm và phần ren nhô ra sau đai ốc tối thiểu hai đến ba bước ren, tức 5–7 mm. Phần còn lại dành cho cụm ghép rơi vào khoảng 83-87 mm. Nếu bắt trực tiếp vào lỗ ren trên thân máy, chiều sâu ăn ren nên đạt tối thiểu 1,5 lần đường kính với thép và khoảng 2 lần với gang hoặc nhôm.

Chọn chiều dài nên xuất phát từ số đo thực tế chứ không lấy dư cho chắc. Bu lông dài quá khiến đai ốc chạm hết ren mà chưa ép tới mặt tỳ; ngắn quá thì ren ăn thiếu và nguy cơ tuột ren dưới lực kẹp 135–155 kN là rất thật. Hãy đo tổng chiều dày cụm, cộng bề dày long đền và đối chiếu với dải 83-87 mm ở trên trước khi đặt hàng.

Ứng dụng: cụm dầm ghép nhiều lớp bản mã kết cấu nặng

Với chiều dài 110 mm, bu lông phủ dải kẹp 83–87 mm – tương ứng cụm ghép gồm ba đến bốn lớp bản mã thép dày 20–25 mm mỗi lớp. Đây là dạng mối nối thường gặp ở đầu dầm cầu trục, nút giàn không gian, cụm nối cột chịu tải nặng và các kết cấu đỡ thiết bị công nghiệp cỡ lớn.

Mối ghép nhiều lớp có đặc điểm là nhiều mặt trượt, nên khả năng chống trượt tổng cộng tăng theo số mặt tiếp xúc nếu lực kẹp được duy trì. Tuy nhiên chồng càng nhiều lớp thì sai lệch lỗ càng dễ tích luỹ. Thực tế thi công nên khoan lỗ theo dưỡng hoặc khoan đồng thời cả chồng, và dùng chốt định vị tạm trước khi lắp bu lông chính thức.

Trong quá trình siết, thứ tự đóng vai trò quan trọng hơn hẳn so với cụm hai lớp. Nên siết từ giữa nhóm bu lông ra ngoài, chia ba vòng tăng dần tới 410–460 Nm, để các lớp bản mã ép khít dần từ trong ra và không bị vênh. Sau khi hoàn tất, kiểm tra lại toàn bộ một lượt vì việc siết bu lông sau thường làm giảm nhẹ lực kẹp của bu lông đã siết trước.

Chọn đai ốc, long đền và dụng cụ đồng bộ

Bu lông cấp 10.9 phải đi cùng đai ốc cấp tương đương, tối thiểu cấp 10 theo DIN 934 hoặc ISO 4032. Dùng đai ốc cấp 8 cho bu lông 10.9 là sai lệch phổ biến và nguy hiểm: ren đai ốc sẽ tuột trước khi bu lông đạt lực kẹp thiết kế. Long đền phẳng nên chọn loại cứng theo DIN 125, hoặc bản dày DIN 7349 khi mặt tỳ là thép mềm, gang hay nhôm, để tránh lún mặt dưới áp suất tiếp xúc rất cao.

Về dụng cụ, cần khẩu tuýp 27 sáu cạnh loại dày, tay nối chịu mô-men trên 500 Nm và cờ lực đã hiệu chuẩn trong khoảng 300–600 Nm. Nếu mối ghép chịu rung mạnh, có thể bổ sung keo khoá ren cường độ trung bình hoặc long đền khoá kiểu nêm; lưu ý keo làm thay đổi ma sát nên phải điều chỉnh mô-men theo hướng dẫn của nhà sản xuất keo.

Hướng dẫn lắp đặt và bảo quản

Trước khi lắp, kiểm tra ren bu lông và ren đai ốc còn nguyên, không móp, không dính ba via hay hạt mài. Làm sạch lỗ bắt và mặt tỳ, loại bỏ sơn dày hoặc gỉ bám vì lớp này sẽ lún dần sau vài giờ vận hành và làm mất lực kẹp. Lắp long đền phẳng dưới đầu bu lông và dưới đai ốc, vặn đai ốc bằng tay tới khi chạm mặt để chắc chắn ren ăn đúng, sau đó mới dùng dụng cụ.

Siết theo trình tự chéo đối xứng, chia hai đến ba bước tăng dần tới 410–460 Nm. Với cụm có gioăng, nên siết lại một lượt sau khi thiết bị chạy ổn định vài giờ để bù phần gioăng lún. Không tái sử dụng bu lông cấp 10.9 đã siết tới giới hạn ở mối ghép quan trọng, vì vật liệu có thể đã biến dạng dẻo cục bộ tại chân ren. Bảo quản nơi khô, giữ nguyên lớp dầu, kê cao khỏi nền.

Câu hỏi thường gặp

Bu lông M18 dùng khẩu số mấy? Đầu lục giác có kích thước đối diện s = 27 mm, nên dùng khẩu tuýp 27 loại chịu lực, không dùng khẩu mỏng dành cho đai ốc.

Siết bao nhiêu là đủ? Khoảng 410–460 Nm khi ren và mặt tỳ khô sạch. Nếu bôi trơn ren, giảm 15–25 phần trăm so với giá trị này để tránh kéo quá giới hạn chảy.

Chiều dày cụm bao nhiêu thì hợp với cỡ 110 mm? Khoảng 83-87 mm khi dùng đai ốc kèm một long đền phẳng. Nếu bắt vào lỗ ren, cần tính lại theo chiều sâu ăn ren tối thiểu.

Thép đen dùng ngoài trời được không? Không nên. Bề mặt không mạ chỉ có màng dầu tạm thời, sẽ gỉ nhanh khi gặp mưa nắng. Ngoài trời nên dùng bản mạ kẽm hoặc inox 304, 316.

Có thể thay bằng cấp 8.8 cùng cỡ không? Lắp lẫn được, nhưng lực kẹp giảm khoảng một phần tư và mô-men siết phải hạ tương ứng. Chỉ thay khi tính toán mối ghép cho phép.

Thân có khoảng bao nhiêu vòng ren? Với bước ren 2,5 mm và chiều dài 110 mm, thân mang xấp xỉ 44 vòng ren, đủ để bố trí đai ốc và phần ren nhô ra theo khuyến nghị.

Lời kết

Bu lông lục giác thép đen 10.9 M18x110 DIN 933 ren suốt phù hợp cho cụm dầm và nút kết cấu ghép nhiều lớp bản mã, chiều dày kẹp 83–87 mm. Lỗ thẳng hàng và trình tự siết từ trong ra ngoài là hai điều kiện quyết định chất lượng mối nối. Liên hệ Ánh Dương để được tư vấn kỹ thuật và báo giá.

Sản phẩm liên quan

• Bu lông M18x100 DIN 933 ren suốt – cỡ ngắn hơn kế tiếp
• Bu lông M18x120 DIN 933 ren suốt – chiều dài lớn hơn kế tiếp
• Bu lông M18x110 DIN 931 ren lửng – bản thân trơn chịu cắt
• Bu lông M18x110 DIN 933 mạ kẽm 10.9 – dùng nơi ẩm hoặc ngoài trời