Bulong Lục giác thép đen 10.9 M20x150 DIN 933

Bu lông lục giác thép đen 10.9 M20x150 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 150 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 7.5, cỡ này phục vụ cụm ghép xuyên nhiều tầng chi tiết.

Bu lông M20x150 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 150 mm được đo từ mặt tỳ dưới đầu bu lông. Đầu lục giác có kích thước đối diện 30 mm, thân mang khoảng 60 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.

Cỡ 150 mm là chiều dài lớn nhất thông dụng của dòng M20 DIN 933. Khi cụm ghép còn dày hơn nữa, thực tế thiết kế chuyển sang đường kính lớn hơn như M24 hoặc M27, hoặc dùng ty ren và bu lông chế tạo theo bản vẽ, thay vì kéo dài thêm bu lông M20 vốn đã khá mảnh so với chiều dài.

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.

Đây là cỡ có vòng quay kho chậm nhất trong dòng nên lớp dầu bảo quản dễ khô. Trước khi lắp nên lau sạch và bôi lại một lớp dầu mỏng lên ren: vừa phục hồi khả năng chống gỉ, vừa cho hệ số ma sát ổn định để giá trị mô-men siết sát với tính toán.

Chiều dày kẹp phù hợp của cỡ 150 mm

Với chiều dài thân 150 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 122-126 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 122-126 mm trước khi đặt hàng.

Ứng dụng: cụm ghép xuyên nhiều tầng và bệ máy hạng nặng

Cỡ M20x150 DIN 933 với chiều dày kẹp 122–126 mm dành cho các cụm ghép xuyên qua nhiều tầng chi tiết: khung máy ép viên, máy đóng bánh, bệ máy hạng nặng có đệm chống rung dày và cụm chân máy đặt trên tấm đế kép. Chiều dài này cho phép xuyên qua ba đến năm lớp chi tiết mà vẫn còn đủ ren cho đai ốc và phần nhô ra.

Ưu thế lớn nhất của ren suốt ở chiều dài này là khả năng thích ứng. Trong cụm nhiều tầng, chiều dày thực tế thường lệch so với bản vẽ do dung sai tấm đệm và lớp căn chỉnh; ren suốt cho phép đai ốc nằm ở bất kỳ vị trí nào nên không phải đổi mã hàng. Với ren lửng, chỉ cần lệch vài milimet là đoạn thân trơn đã nằm sai vị trí so với mặt phân cách.

Ngược lại, cần đặc biệt chú ý độ thẳng hàng của lỗ qua toàn bộ chồng chi tiết. Ở chiều dài 150 mm, một sai lệch nhỏ tích luỹ qua nhiều lớp cũng đủ khiến bu lông phải uốn khi siết. Nên khoan đồng thời cả chồng hoặc dùng dưỡng khoan, lắp chốt định vị trước, và luồn bu lông bằng tay để phát hiện sớm nếu lỗ chưa thẳng.

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 150 mm? Khoảng 122-126 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 150 mm, thân mang xấp xỉ 60 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 M20x150 DIN 933 ren suốt là cỡ dài nhất thông dụng của dòng M20, dành cho cụm ghép xuyên nhiều tầng và bệ máy hạng nặng với chiều dày kẹp 122–126 mm. Lỗ thẳng hàng và lực kẹp đồng đều là hai điều kiện quyết định. Liên hệ Ánh Dương để được tư vấn chọn cỡ hoặc chuyển sang đường kính lớn hơn nếu cụm còn dày hơn.

Sản phẩm liên quan

• Bu lông M20x140 DIN 933 ren suốt – cỡ ngắn hơn kế tiếp
• Toàn bộ dòng bu lông lục giác thép đen 10.9 – xem các cỡ khác
• Bu lông M20x150 DIN 931 ren lửng – bản thân trơn chịu cắt
• Bu lông M20x150 DIN 933 mạ kẽm 10.9 – dùng nơi ẩm hoặc ngoài trời