Bulong Lục giác thép đen 10.9 M18x95 DIN 931 – Ren lửng

Bu lông lục giác thép đen 10.9 M18x95 DIN 931 ren lửng trong kết cấu chịu tải chu kỳ lớn phải đáp ứng những yêu cầu khác với kết cấu chịu tải tĩnh. Cấp bền cao ở đây vừa là ưu điểm vừa là điều cần cân nhắc.

Tải chu kỳ khác tải tĩnh ở chỗ nào

Với tải tĩnh, câu hỏi là bu lông chịu được bao nhiêu. Với tải chu kỳ, câu hỏi là nó chịu được bao nhiêu lần. Hai câu hỏi này cho hai câu trả lời rất khác nhau.

Giới hạn mỏi của bu lông thấp hơn nhiều so với giới hạn bền tĩnh, và điều đáng nói là nó không tăng theo cấp bền như người ta mong đợi. Một bu lông cấp 10.9 và một bu lông cấp 8.8 cùng cỡ có giới hạn mỏi ở phần ren không chênh nhau nhiều, dù giới hạn bền tĩnh chênh gần 30 phần trăm.

Lý do là nứt mỏi khởi phát từ chân ren, nơi ứng suất tập trung. Vật liệu cứng hơn thì nhạy hơn với tập trung ứng suất, và điều đó bù trừ phần lớn lợi thế về cường độ.

Vì sao lực kẹp lại quan trọng hơn cấp bền

Với mối ghép chịu tải chu kỳ, yếu tố quyết định tuổi thọ không phải cấp bền mà là lực kẹp có đủ để hai tấm không bao giờ tách nhau hay không.

Khi lực kẹp đủ, phần lớn biên độ tải ngoài thể hiện bằng việc lực ép giữa hai tấm dao động, còn ứng suất trong bu lông chỉ dao động nhẹ. Khi lực kẹp thiếu, tới một ngưỡng tải nào đó hai tấm tách ra và toàn bộ biên độ dồn vào bu lông.

Chênh lệch giữa hai trạng thái này có thể là hàng chục lần về tuổi thọ mỏi. Đó là lý do trong kết cấu chịu tải chu kỳ, quy trình siết được kiểm soát chặt hơn nhiều so với kết cấu thông thường.

Ren lửng có lợi thế rõ ở đây

Nếu mặt trượt nằm trong đoạn thân trơn 53 mm của cỡ 95, bề mặt tại mặt cắt là trụ nhẵn không có rãnh. Không có điểm tập trung ứng suất thì không có điểm khởi phát nứt.

Đây là ưu thế mà bản ren suốt không có, và nó quan trọng hơn nhiều trong tải chu kỳ so với tải tĩnh. Với tải tĩnh, chênh lệch chỉ là 254 mm2 so với 192 mm2 tiết diện. Với tải chu kỳ, chênh lệch là có hay không có mầm nứt.

Vì vậy trong kết cấu chịu rung, chịu tải lặp hoặc có yêu cầu về mỏi, việc kiểm tra mặt phân cách nằm trong thân trơn không phải là chi tiết kỹ thuật phụ mà là điều kiện thiết kế.

Những điểm cần chú ý thêm

Không tái sử dụng bu lông ở mối ghép chịu tải chu kỳ. Lịch sử tải của một con đã tháo ra là ẩn số, và nó có thể đã tích luỹ một phần tuổi thọ mỏi.

Kiểm tra chất lượng đoạn chuyển tiếp giữa thân trơn và ren khi nhận hàng. Đoạn này phải vát côn thoải, không có gờ sắc, vì đây là vị trí tập trung ứng suất thứ hai sau chân ren.

Đưa cụm liên kết vào lịch kiểm tra định kỳ dày hơn so với kết cấu tĩnh, và kiểm theo hướng nới thay vì siết thêm.

Thông số cỡ 95 mm

Câu hỏi thường gặp

Cấp bền cao có bền mỏi hơn không? Không nhiều ở phần ren, vì vật liệu cứng nhạy hơn với tập trung ứng suất. Lực kẹp đủ mới là yếu tố quyết định.

Vì sao không tái sử dụng ở mối ghép chịu rung? Vì không biết con bu lông đã tích luỹ bao nhiêu tuổi thọ mỏi từ lần dùng trước.

Ren lửng có thật sự bền mỏi hơn không? Có, nếu mặt cắt nằm trong thân trơn. Bề mặt trơn không có rãnh nên không có mầm nứt.

Đường cong mỏi và ý nghĩa thực tế

Quan hệ giữa biên độ ứng suất và số chu kỳ tới khi hỏng được biểu diễn bằng một đường cong dốc xuống. Điểm đáng chú ý là nó rất dốc ở vùng biên độ cao: giảm biên độ đi một phần ba có thể tăng tuổi thọ lên hàng chục lần.

Đây là lý do mọi biện pháp làm giảm biên độ ứng suất trong bu lông đều có hiệu quả lớn hơn nhiều so với việc tăng cấp bền. Lực kẹp đủ, cụm ghép cứng, bu lông dài đàn hồi tốt đều hướng tới cùng một mục tiêu đó.

Với thép, đường cong này thường phẳng dần và tiến tới một ngưỡng gọi là giới hạn mỏi: dưới ngưỡng đó, về lý thuyết chi tiết chịu được số chu kỳ rất lớn. Nhưng với bu lông có ren, ngưỡng này thấp hơn nhiều so với vật liệu trơn cùng loại, đúng vì tập trung ứng suất ở chân ren.

Điều rút ra cho người dùng: đừng kỳ vọng cấp bền cao sẽ giải quyết vấn đề mỏi. Hãy giải quyết bằng lực kẹp và bằng việc đưa mặt cắt vào đoạn thân trơn.

Kiểm tra không phá huỷ cho bu lông đang lắp

Với kết cấu quan trọng chịu tải chu kỳ, có thể kiểm tra bu lông mà không cần tháo ra.

Phương pháp siêu âm đo chiều dài bu lông trước và sau khi siết, từ đó suy ra độ giãn và lực kẹp. Đây cũng là cách chính xác nhất để biết lực kẹp thực tế, chính xác hơn cờ lực nhiều. Nhược điểm là cần đầu bu lông được gia công phẳng để đặt đầu dò, và cần thiết bị chuyên dụng.

Siêu âm cũng phát hiện được vết nứt đang phát triển bên trong bu lông trước khi nó gãy. Với cụm liên kết quan trọng có lịch sử sự cố, đây là biện pháp đáng cân nhắc.

Với phần lớn công trình thông thường, các phương pháp này là quá mức cần thiết. Kiểm tra bằng vạch sơn và kiểm theo hướng nới đã đủ.

Sản phẩm liên quan

• Bu lông M18x100 DIN 931 thép đen – cỡ dài hơn kế tiếp
• Bu lông M18x80 DIN 931 thép đen – liên kết dầm cột
• Toàn bộ dòng bu lông lục giác thép đen 10.9