Bulong Lục giác thép đen 10.9 M20x55 DIN 933

Bu lông lục giác thép đen 10.9 M20x55 DIN 933 – ren suốt là bu lông cường độ cao có ren chạy suốt toàn thân, đường kính danh nghĩa 20 mm, chiều dài thân 55 mm, bước ren 2,5 mm, đầu lục giác kích thước đối diện s = 30 mm và bề mặt thép đen không mạ. Cấp bền 10.9 cho giới hạn bền kéo khoảng 1040 MPa cùng giới hạn chảy khoảng 940 MPa. Với tiết diện chịu lực 245 mm2 và tỉ lệ chiều dài trên đường kính 2.8, cỡ này phục vụ cụm bích thiết bị khí nén và máy nén dày quanh 30 mm.

Bu lông M20x55 DIN 933 ren suốt là gì?

DIN 933 quy định bu lông đầu lục giác ngoài có ren chạy liên tục từ chân đầu tới đầu mút thân. Vì không có đoạn trơn, mọi vị trí trên thân đều bắt được đai ốc, nên một mã hàng phủ được nhiều chiều dày cụm. Ở nhóm đường kính lớn như M20, ưu điểm này có giá trị thực tế rõ rệt: mỗi cỡ chiều dài là một khoản tồn kho không nhỏ, giảm được số mã là giảm được vốn nằm trong kho.

Con số 55 chỉ chiều dài phần thân, đo từ mặt tỳ dưới đầu lục giác tới đầu mút, không tính chiều cao đầu. Đầu lục giác s = 30 mm nên cần khẩu tuýp 30, khác với cỡ M18 dùng khẩu 27. Thân mang khoảng 22 vòng ren bước 2,5 mm, ăn khớp với đai ốc M20 theo DIN 934 hoặc lỗ ren taro sẵn trên chi tiết nền.

Cấp bền 10.9 nghĩa là gì?

Ký hiệu 10.9 dập trên đỉnh đầu bu lông mã hoá đặc tính cơ học theo ISO 898-1: nhân số đầu với 100 được giới hạn bền kéo danh nghĩa khoảng 1000 MPa, còn 0.9 là tỉ số chảy trên bền nên giới hạn chảy nằm quanh 900 MPa. Thép hợp kim tôi trong dầu rồi ram thường cho kết quả thực tế cao hơn danh nghĩa: khoảng 1040 MPa bền kéo và 940 MPa giới hạn chảy.

Nhân tiết diện chịu lực 245 mm2 với giới hạn chảy 940 MPa được tải chảy khoảng 230 kN cho một bu lông M20. Lực kẹp làm việc khuyến nghị nằm dưới mức đó với biên an toàn hợp lý, và chính con số này quyết định mối ghép chống trượt được bao nhiêu. Đó là lý do nâng cấp bền từ 8.8 lên 10.9 hiệu quả hơn nhiều so với tăng số lượng bu lông trong không gian chật.

Trong thiết bị có chu kỳ nhiệt, lực kẹp thay đổi theo nhiệt độ vì bu lông và chi tiết nền giãn nở khác nhau. Cấp bền cao cho phép đặt lực kẹp ban đầu ở mức đủ lớn để ngay cả khi giảm do nhiệt, mối ghép vẫn nằm trên ngưỡng chống trượt. Đây là lý do các cụm bích máy nén ít khi dùng cấp 8.8.

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

Hai tiêu chuẩn dùng chung kích thước đầu và dải cấp bền, khác nhau ở phần thân. DIN 933 ren suốt toàn thân, thiên về giữ chặt và chịu kéo, linh hoạt khi chiều dày cụm thay đổi. DIN 931 chừa đoạn thân trơn đường kính 20 mm sát dưới đầu, cho tiết diện chịu cắt lớn hơn phần ren khoảng 30 phần trăm và định vị chính xác hơn khi lỗ khoan doa sát cỡ.

Chọn theo vị trí mặt phân cách và dạng tải: mặt phân cách nằm trong vùng thân trơn cộng với tải cắt đáng kể thì dùng DIN 931; mối ghép chịu kéo hoặc truyền tải bằng ma sát, chiều dày cụm dao động thì DIN 933 hợp lý và kinh tế hơn. Ở dải chiều dài dưới 60 mm, DIN 933 gần như là phương án duy nhất vì DIN 931 cỡ M20 không sản xuất phổ biến dưới mức đó.

Mô-men siết và lực kẹp cho bu lông M20

Bu lông M20 cấp 10.9 lắp khô, ren và mặt tỳ sạch, thường được siết trong khoảng 580–650 Nm, tạo lực kẹp trước khoảng 170–195 kN – tương đương sức nặng gần 20 tấn ép lên mặt phân cách. Giá trị cụ thể phụ thuộc hệ số ma sát: nếu bôi mỡ hoặc dầu lên ren và mặt tỳ thì cùng một lực kẹp chỉ cần mô-men thấp hơn 15–25 phần trăm, giữ nguyên giá trị khô sẽ làm bu lông quá tải.

Ở mức 580–650 Nm, cờ lực tay đòn dài đã tới giới hạn thao tác của một người. Thực tế nên dùng bộ nhân lực cơ khí tỉ số 3:1 hoặc 5:1, hoặc súng siết thuỷ lực khi phải siết nhiều vị trí. Khẩu tuýp 30 phải là loại sáu cạnh thành dày dùng cho súng; khẩu mỏng dạng mười hai cạnh rất dễ toét cạnh đầu bu lông ở mô-men này.

Cần nhớ mô-men chỉ là phương tiện gián tiếp tạo lực kẹp: phần lớn bị tiêu hao vào ma sát ở ren và mặt tỳ, chỉ khoảng 10–15 phần trăm thực sự chuyển thành lực dọc trục. Ren sạch, không xước, không dính hạt mài là điều kiện bắt buộc để con số trên cờ lực phản ánh đúng lực kẹp. Ở đường kính M20, sai lệch ma sát vài phần trăm đã tương đương hàng chục kilonewton lực kẹp.

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

Bu lông thép đen không có lớp kẽm bảo vệ. Bề mặt là thép trần sau nhiệt luyện, phủ lớp oxit đen mỏng cùng màng dầu chống gỉ tạm thời. Ưu điểm là giá thành thấp, biên dạng ren giữ đúng dung sai vì không bị lớp mạ làm dày, và tránh hoàn toàn rủi ro giòn hydro do mạ điện – vấn đề đáng lo với vật liệu cấp 10.9.

Nhược điểm là khả năng chống ăn mòn hạn chế: lớp dầu chỉ bảo vệ trong thời gian lưu kho và vận chuyển. Nên dùng ở vị trí trong nhà, khô ráo, có che chắn, hoặc nơi cụm ghép được sơn phủ sau khi lắp. Với vị trí tiếp xúc nước, hơi hoá chất hoặc ngoài trời, hãy chuyển sang bản mạ kẽm hoặc inox cùng cỡ.

Máy nén khí sinh nước ngưng, và nước ngưng thường đọng ở mặt bích phía sau bộ làm mát. Bản thép đen ở vị trí này xuống cấp nhanh. Nếu cụm bích nằm trong vùng có nước ngưng, hãy chọn bản mạ kẽm hoặc bố trí bẫy nước phù hợp thay vì trông chờ vào lớp dầu bảo quản.

Chiều dày kẹp phù hợp của cỡ 55 mm

Với chiều dài thân 55 mm, cần trừ chiều cao đai ốc M20 khoảng 16 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 27-31 mm. Nếu bắt trực tiếp vào lỗ ren trên chi tiết nền, 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 chạy hết ren mà chưa ép tới mặt tỳ; ngắn quá thì ren ăn thiếu và nguy cơ tuột ren dưới lực kẹp 170–195 kN là rất thật. Hãy đo tổng chiều dày cụm, cộng bề dày long đền và đối chiếu với dải 27-31 mm trước khi đặt hàng.

Ứng dụng: cụm bích máy nén khí trục vít và thiết bị khí nén

Cỡ M20x55 DIN 933 với chiều dày kẹp 27–31 mm phục vụ cụm bích thân máy nén khí trục vít, bích bình chứa khí, bích bộ làm mát và giá bắt cụm đầu nén lên khung máy. Ở dải này, mỗi mặt bích dày 13–15 mm và ở giữa có gioăng chịu nhiệt.

Đặc thù của máy nén là chu kỳ nhiệt rõ rệt: nhiệt độ khí nén sau đầu nén có thể lên tới 90–100 độ C rồi hạ xuống khi máy dừng. Chu kỳ này khiến bu lông và thân máy giãn nở khác nhau, làm lực kẹp dao động theo. Lực kẹp lớn của cấp 10.9 tạo biên dự trữ đủ để mối ghép không bao giờ tụt xuống dưới ngưỡng làm kín.

Ngoài ra, đầu nén trục vít sinh mô-men phản lực và rung ở tần số cao. Nên siết theo trình tự chéo đối xứng, kiểm tra lại sau 50 giờ chạy đầu tiên, và bổ sung long đền khoá kiểu nêm ở các vị trí chịu rung mạnh. Không dùng đai ốc tự hãm loại vòng nhựa cho vùng nhiệt độ cao vì vòng nhựa sẽ chảy.

Chọn đai ốc, long đền và dụng cụ đồng bộ

Bu lông cấp 10.9 phải đi cùng đai ốc tối thiểu cấp 10 theo DIN 934 hoặc ISO 4032; dùng đai ốc cấp 8 sẽ khiến ren đai ốc 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 – ở lực kẹp 170–195 kN, áp suất tiếp xúc dưới đầu bu lông rất cao và mặt vật liệu mềm sẽ lún.

Về dụng cụ, cần khẩu tuýp 30 sáu cạnh loại dày, tay nối chịu mô-men trên 700 Nm và cờ lực đã hiệu chuẩn trong khoảng 400–800 Nm, hoặc bộ nhân lực. 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 580–650 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 M20 dùng khẩu số mấy? Đầu lục giác có kích thước đối diện s = 30 mm, nên dùng khẩu tuýp 30 loại sáu cạnh thành dày, không dùng khẩu mỏng.

Siết bao nhiêu là đủ? Khoảng 580–650 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 55 mm? Khoảng 27-31 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 55 mm, thân mang xấp xỉ 22 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 M20x55 DIN 933 ren suốt phù hợp cho cụm bích máy nén khí và thiết bị khí nén với chiều dày kẹp 27–31 mm. Lực kẹp 170–195 kN tạo biên dự trữ cần thiết cho mối ghép chịu chu kỳ nhiệt. Liên hệ Ánh Dương để được tư vấn kỹ thuật và kiểm tra tồn kho.

Sản phẩm liên quan

• Bu lông M20x50 DIN 933 ren suốt – cỡ ngắn hơn kế tiếp
• Bu lông M20x60 DIN 933 ren suốt – chiều dài lớn hơn kế tiếp
• Bu lông M20x60 DIN 931 ren lửng – bản thân trơn chịu cắt
• Bu lông M20x55 DIN 933 mạ kẽm 10.9 – dùng nơi ẩm hoặc ngoài trời