Bulong Lục giác thép đen 10.9 M20x80 DIN 933

Bu lông lục giác thép đen 10.9 M20x80 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 80 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 4.0, cỡ này phục vụ mối nối kết cấu thép nhịp lớn.

Bu lông M20x80 DIN 933 ren suốt là gì?

DIN 933 là tiêu chuẩn Đức cho bu lông đầu lục giác ngoài ren suốt. Với đường kính M20, đây là nhóm bu lông đã bước vào hạng nặng: tiết diện chịu lực 245 mm2, lực kẹp tạo ra vượt ngưỡng 170 kN và mô-men siết đòi hỏi dụng cụ chuyên dụng chứ không còn là cờ lê tay thông thường.

Chiều dài 80 mm được đo từ mặt tỳ dưới đầu bu lông. Đầu lục giác có kích thước đối diện 30 mm, thân mang khoảng 32 vòng ren bước 2,5 mm. Bu lông lắp được với đai ốc M20 tiêu chuẩn hoặc bắt vào lỗ ren gia công sẵn, miễn là bảo đảm chiều sâu ăn ren tối thiểu theo vật liệu nền.

Cấp bền 10.9 nghĩa là gì?

Cấp bền 10.9 thuộc nhóm cao của bu lông thép hợp kim theo ISO 898-1, với giới hạn bền kéo danh nghĩa 1000 MPa và giới hạn chảy 900 MPa; sản phẩm thương mại thường đạt 1040 và 940 MPa. Ở M20 với tiết diện chịu lực 245 mm2, mức này tương ứng tải chảy khoảng 230 kN mỗi bu lông.

Khi dùng cấp 10.9, toàn bộ cụm phải tương xứng: đai ốc tối thiểu cấp 10, long đền đủ cứng để mặt tỳ không lún dưới áp suất tiếp xúc rất cao, và mô-men siết phải kiểm soát bằng cờ lực. Nếu một khâu yếu thì điểm hỏng chuyển sang khâu đó và lợi thế của cấp bền cao bị mất hoàn toàn.

Trong kết cấu thép, khả năng chống trượt của một bu lông bằng tích của lực kẹp với hệ số ma sát bề mặt và số mặt trượt. Cấp 10.9 tác động lên thừa số đầu tiên, còn việc làm sạch gỉ bong và không sơn dày mặt tiếp xúc tác động lên thừa số thứ hai. Bỏ qua vế thứ hai thì lợi thế cấp bền cao gần như mất hết.

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

DIN 933 và DIN 931 là hai biến thể của cùng loại bu lông đầu lục giác ngoài. Ren suốt bao phủ nhiều chiều dày kẹp bằng một mã hàng, phù hợp kho vật tư đa dụng và công tác bảo trì. Ren lửng cần chọn đúng chiều dài để đoạn trơn nằm gọn trong cụm, bù lại chống cắt và định vị tốt hơn.

Một cách kiểm tra nhanh khi thiết kế: vẽ mặt cắt qua cụm ghép và xác định mặt phân cách rơi vào đâu trên thân bu lông. Nếu rơi vào ren và tải có thành phần ngang lớn, hãy cân nhắc đổi sang DIN 931 cùng chiều dài. Nếu tải chủ yếu dọc trục, giữ DIN 933 và tập trung vào việc siết đủ mô-men.

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.

Trong xưởng, mức 580–650 Nm thường được thực hiện bằng súng siết khí nén có bộ điều chỉnh hoặc cờ lực thuỷ lực. Khi số lượng bu lông trên một cụm lớn, nên lập sơ đồ siết chéo và ghi lại thứ tự để lần bảo trì sau lặp lại đúng quy trình. Siết sai thứ tự là nguyên nhân phổ biến làm hở gioăng dù mô-men từng con đều đạt.

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

Bản thép đen giữ bề mặt thép trần với lớp oxit mỏng và dầu bảo quản. Đây là lựa chọn phổ biến cho bu lông cường độ cao vì dung sai ren không bị lớp phủ làm sai lệch và không phát sinh hydro trong xử lý bề mặt. Cả hai yếu tố đều ảnh hưởng trực tiếp tới độ tin cậy của mối ghép cấp 10.9.

Bù lại, sản phẩm cần môi trường lắp đặt khô. Khi bảo quản nên để nguyên lớp dầu, đựng trong thùng kín, kê cao khỏi nền. Khi lắp ở vị trí có thể đọng ẩm, hãy phủ sơn hoặc mỡ chống gỉ lên đầu bu lông, đai ốc và phần ren nhô ra – đây là ba vị trí gỉ xuất hiện sớm nhất.

Kết cấu thép trong nhà xưởng có mái che là môi trường phù hợp cho bản thép đen, với điều kiện cụm được sơn phủ hoàn thiện sau lắp dựng. Với nhịp lớn, các nút kết cấu thường nằm trên cao và khó tiếp cận, nên chất lượng sơn ban đầu quyết định chi phí bảo trì về sau.

Chiều dày kẹp phù hợp của cỡ 80 mm

Với chiều dài thân 80 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 52-56 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 52-56 mm trước khi đặt hàng.

Ứng dụng: bích cột và mối nối kết cấu thép nhịp lớn

Cỡ M20x80 DIN 933 với chiều dày kẹp 52–56 mm dùng cho bích nối cột, bích nối kèo, nút giàn và mối nối bản mã trong kết cấu thép nhịp lớn. Chồng chi tiết thường gồm hai bản mã dày 25–28 mm hoặc ba lớp mỏng hơn cộng long đền.

Mối ghép bu lông cường độ cao ở đây thay thế mối hàn tại công trường, cho phép lắp dựng nhanh và tháo dỡ được khi cải tạo dây chuyền. Nguyên lý làm việc là chống trượt: lực kẹp ép các bản mã dính chặt, tải trọng truyền qua ma sát bề mặt chứ không qua thân bu lông. Với 170–195 kN mỗi con, mỗi nút chống trượt được vài chục kilonewton tuỳ hệ số ma sát.

Về thi công, bề mặt tiếp xúc cần sạch gỉ bong, không sơn dày, không dính dầu mỡ. Siết từ giữa nhóm bu lông ra ngoài theo ba bước tăng dần, sau đó 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. Nên lập biên bản ghi rõ thứ tự và giá trị mô-men từng vị trí.

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 80 mm? Khoảng 52-56 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 80 mm, thân mang xấp xỉ 32 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 M20x80 DIN 933 ren suốt là cỡ thường dùng cho bích cột và mối nối kết cấu thép nhịp lớn với chiều dày kẹp 52–56 mm. Kiểm soát đồng thời mô-men siết và tình trạng bề mặt tiếp xúc sẽ cho mối ghép chống trượt đạt đúng khả năng thiết kế. Liên hệ Ánh Dương để được tư vấn và báo giá theo số lượng.

Sản phẩm liên quan

• Bu lông M20x75 DIN 933 ren suốt – cỡ ngắn hơn kế tiếp
• Bu lông M20x85 DIN 933 ren suốt – chiều dài lớn hơn kế tiếp
• Bu lông M20x80 DIN 931 ren lửng – bản thân trơn chịu cắt
• Bu lông M20x80 DIN 933 mạ kẽm 10.9 – dùng nơi ẩm hoặc ngoài trời