Bulong Lục giác thép đen 10.9 M24x160 DIN 931 – Ren lửng

Bu lông lục giác thép đen 10.9 M24x160 DIN 931 – ren lửng là bu lông cường độ cao có một đoạn thân trơn dài 100 mm và đoạn ren 60 mm ở đầu mút, đường kính danh nghĩa 24 mm, chiều dài thân 160 mm, bước ren 3 mm, đầu lục giác kích thước đối diện s = 36 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. Đoạn thân trơn giữ nguyên đường kính 24 mm nên chịu cắt và định vị tốt hơn hẳn phần ren.

Bu lông M24x160 DIN 931 ren lửng là gì?

DIN 931 là tiêu chuẩn Đức cho bu lông đầu lục giác ngoài ren lửng, tương đương ISO 4014. Điểm khác biệt so với DIN 933 nằm ở chỗ ren không chạy suốt: chỉ đoạn cuối thân mang ren, phần còn lại là thân trơn nguyên đường kính. Với M24, tiêu chuẩn quy định chiều dài ren b = 54 mm cho bu lông tới 125 mm, 60 mm cho 125 đến 200 mm và 73 mm cho trên 200 mm.

Ở cỡ 160 mm, chiều dài ren là 60 mm, tức khoảng 20 vòng ren bước 3 mm, và đoạn thân trơn dài 100 mm. Chiều dài tổng được đo từ mặt tỳ dưới đầu bu lông. Đầu lục giác có kích thước đối diện 36 mm và chiều cao 15 mm. Bu lông lắp với đai ốc M24 tiêu chuẩn DIN 934 cấp 10 trở lên.

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 M24 với tiết diện chịu lực 353 mm2, mức này tương ứng tải chảy khoảng 332 kN mỗi bu lông – tức sức nặng hơn 33 tấn.

Riêng với ren lửng, còn một con số nữa đáng quan tâm: tiết diện của đoạn thân trơn là 452 mm2, lớn hơn tiết diện chịu lực của phần ren khoảng 28 phần trăm. Khi mối ghép chịu cắt, chính con số này quyết định chứ không phải 353 mm2. Đó là lý do kỹ thuật để chọn DIN 931 thay vì DIN 933 ở những vị trí có tải ngang.

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.

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

DIN 931 và DIN 933 là hai biến thể của cùng loại bu lông đầu lục giác ngoài. Ren lửng có đoạn thân trơn nguyên đường kính nên chịu cắt tốt hơn, định vị chi tiết chính xác hơn và ít bị mài mòn ren khi tháo lắp nhiều lần. Ren suốt bao phủ nhiều chiều dày kẹp bằng một mã hàng, tiện cho kho vật tư đa dụng nhưng phần ren nằm trong mặt cắt là điểm yếu khi có tải ngang.

Ở chiều dài 160 mm, dòng DIN 933 ren suốt M24 không còn hàng thông dụng – ren suốt chỉ phổ biến tới 150 mm. Từ mức này trở lên, ren lửng là lựa chọn tiêu chuẩn, vừa vì lý do chế tạo vừa vì một bu lông dài mà ren suốt sẽ tốn vật liệu gia công mà không mang lại lợi ích kết cấu nào.

Mô-men siết và lực kẹp cho bu lông M24

Bu lông M24 cấp 10.9 lắp khô, ren và mặt tỳ sạch, thường được siết trong khoảng 1000–1120 Nm, tạo lực kẹp trước khoảng 245–280 kN – tương đương sức nặng gần 28 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.

Mức trên 1000 Nm đã vượt xa khả năng của cờ lực tay thông thường. Trong xưởng, giá trị này được thực hiện bằng bộ nhân lực, cờ lực thuỷ lực hoặc súng siết thuỷ lực có đồng hồ áp. 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.

Với ren lửng, cần thêm một lưu ý: đoạn ren chỉ dài 60 mm nên nếu chiều dày cụm chọn sai, đai ốc có thể chạm vào chân đoạn thân trơn và dừng lại trước khi ép đủ. Khi đó cờ lực sẽ báo mô-men tăng vọt dù mối ghép chưa hề có lực kẹp – một trong những sai lầm nguy hiểm nhất vì nó tạo cảm giác đã siết chặt.

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.

Riêng với ren lửng, đoạn thân trơn nằm khít trong lỗ nên khe hở giữa bu lông và thành lỗ rất nhỏ. Nếu có hơi ẩm lọt vào, nước đọng lại trong khe này rất lâu mới khô và gây gỉ tiếp xúc. Với cụm ngoài xưởng hoặc nơi có thể ngưng tụ, nên bôi một lớp mỡ mỏng lên thân trơn trước khi luồn, hoặc chuyển sang bản mạ kẽm.

Chiều dày kẹp phù hợp của cỡ 160 mm

Với ren lửng, chiều dày kẹp bị chặn hai đầu. Cận dưới là 100 mm – đúng bằng chiều dài đoạn thân trơn, vì nếu cụm mỏng hơn thì đai ốc sẽ chạy lên phần thân trơn và không thể siết. Cận trên là 129 mm, tính bằng cách trừ khỏi 160 mm chiều cao đai ốc M24 khoảng 19 mm, long đền phẳng khoảng 4 mm và phần ren nhô ra tối thiểu hai bước ren. Dải làm việc thực tế vì thế chỉ rộng khoảng 29 mm.

Dải hẹp này là khác biệt lớn nhất so với DIN 933 ren suốt, nơi gần như mọi chiều dày dưới ngưỡng đều dùng được. Hãy đo tổng chiều dày cụm cộng bề dày long đền và đối chiếu với dải 100-129 mm trước khi đặt hàng. Nếu số đo rơi ra ngoài, chọn chiều dài kế cận thay vì cố lắp – một mối ghép ren lửng sai chiều dài không bao giờ đạt lực kẹp thiết kế.

Ứng dụng: bệ máy, cụm ghép nhiều tầng và chân đế có đệm

Cỡ M24x160 DIN 931 với chiều dày kẹp 100–129 mm dành cho cụm ghép dày nhiều lớp: bệ máy có tấm đế kép, chân máy đặt trên đệm chống rung, khung máy nghiền và máy ép, cụm mặt bích có bạc điều chỉnh. Đoạn thân trơn dài 100 mm xuyên qua toàn bộ chồng chi tiết và chỉ để lại 60 mm ren cho đai ốc.

Ở chiều dài này, thân bu lông đã đủ đàn hồi để giữ lực kẹp tốt khi có rung hoặc khi nhiệt độ thay đổi. Đó là lý do bản vẽ máy hạng nặng thường chọn bu lông dài hơn mức tối thiểu. Tuy nhiên, độ mảnh tăng cũng làm bu lông nhạy hơn với lỗ lệch tâm: chỉ vài milimet sai lệch tích luỹ qua các lớp là bu lông đã phải uốn khi siết.

Nên khoan đồng thời cả chồng chi tiết hoặc dùng dưỡng khoan, lắp chốt định vị trước khi luồn bu lông, và luôn luồn bằng tay để phát hiện sớm nếu lỗ chưa thẳng hàng. Không dùng búa đóng bu lông qua lỗ lệch – việc này làm hỏng ren đầu mút và làm sai lệch hệ số ma sát khi siết.

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 245–280 kN, áp suất tiếp xúc dưới đầu bu lông rất cao và mặt vật liệu mềm sẽ lún.

Về dụng cụ, cần khẩu tuýp 36 sáu cạnh loại dày dùng cho đầu vuông 3/4 inch trở lên, tay nối chịu mô-men trên 1200 Nm, và bộ nhân lực hoặc cờ lực thuỷ lực đã hiệu chuẩn trong dải 800–1400 Nm. Cờ lực tay thông thường không đạt tới vùng làm việc của cỡ này. 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 và đoạn thân trơn còn nguyên, không móp, không xước sâu, 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. Luồn bu lông bằng tay, vặn đai ốc bằng tay tới khi chạm mặt để chắc chắn ren ăn đúng và đai ốc chưa chạm chân thân trơn, sau đó mới dùng dụng cụ.

Siết theo trình tự chéo đối xứng, chia ba bước tăng dần: khoảng 30 phần trăm, 70 phần trăm rồi tới 1000–1120 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. Bảo quản nơi khô, để nằm ngang trên giá nhiều điểm tỳ, giữ nguyên lớp dầu, kê cao khỏi nền.

Câu hỏi thường gặp

Bu lông M24 dùng khẩu số mấy? Đầu lục giác có kích thước đối diện s = 36 mm, nên dùng khẩu tuýp 36 loại sáu cạnh thành dày, đầu vuông 3/4 inch trở lên, không dùng khẩu mỏng.

Đoạn ren của cỡ 160 mm dài bao nhiêu? Theo DIN 931 và ISO 4014, chiều dài ren với M24 là 60 mm ở nhóm chiều dài này, tức khoảng 20 vòng ren; phần thân trơn còn lại dài 100 mm.

Chiều dày cụm bao nhiêu thì hợp với cỡ 160 mm? Khoảng 100-129 mm khi dùng đai ốc kèm một long đền phẳng. Mỏng hơn 100 mm thì đai ốc chạy lên thân trơn và không siết được.

Siết bao nhiêu là đủ? Khoảng 1000–1120 Nm khi ren và mặt tỳ khô sạch. Nếu bôi trơn ren, giảm 15–25 phần trăm so với giá trị này. Mức này cần bộ nhân lực hoặc cờ lực thuỷ lực.

Ren lửng hơn ren suốt ở điểm nào? Đoạn thân trơn giữ nguyên đường kính 24 mm với tiết diện 452 mm2, chịu cắt tốt hơn phần ren khoảng 28 phần trăm và định vị chi tiết chính xác hơn khi lỗ khoan sát.

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.

Lời kết

Bu lông lục giác thép đen 10.9 M24x160 DIN 931 ren lửng là cỡ dài của dòng ren lửng M24, dành cho bệ máy, cụm ghép nhiều tầng và chân đế có đệm với chiều dày kẹp 100–129 mm. Điều kiện quyết định là mặt phân cách phải nằm trọn trong đoạn thân trơn dài 100 mm, và dụng cụ siết phải đủ tầm cho mức 1000–1120 Nm. Liên hệ Ánh Dương để được tư vấn chọn cỡ hoặc chuyển sang bản mạ kẽm nếu vị trí lắp có thể đọng ẩm.

Sản phẩm liên quan

• Bu lông M24x150 DIN 931 ren lửng – cỡ ngắn hơn kế tiếp
• Toàn bộ dòng bu lông lục giác thép đen 10.9 – xem các cỡ khác
• Bu lông M24x160 DIN 931 mạ kẽm 10.9 – dùng nơi ẩm hoặc ngoài trời