Bulong Lục giác thép đen 10.9 M27x200 DIN 931 – Ren lửng

Bu lông lục giác thép đen 10.9 M27x200 DIN 931 – ren lửng là bu lông cường độ cao có một đoạn thân trơn dài 134 mm và đoạn ren 66 mm ở đầu mút, đường kính danh nghĩa 27 mm, chiều dài thân 200 mm, bước ren 3 mm, đầu lục giác kích thước đối diện s = 41 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 459 mm2, mỗi con tạo được lực kẹp trên 320 kN.

Bu lông M27x200 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. Ren không chạy suốt: chỉ đoạn cuối thân mang ren, phần còn lại là thân trơn nguyên đường kính 27 mm. Với M27, tiêu chuẩn quy định chiều dài ren b = 60 mm cho bu lông tới 125 mm, 66 mm cho 125 đến 200 mm và 79 mm cho trên 200 mm.

Ở cỡ 200 mm, chiều dài ren là 66 mm, tức khoảng 22 vòng ren bước 3 mm, và đoạn thân trơn dài 134 mm. Chiều dài tổng được đo từ mặt tỳ dưới đầu bu lông. Đầu lục giác có kích thước đối diện 41 mm và chiều cao 17 mm. Bu lông lắp với đai ốc M27 tiêu chuẩn DIN 934 cấp 10 trở lên, chiều cao đai ốc 22 mm.

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 M27 với tiết diện chịu lực 459 mm2, mức này tương ứng tải chảy khoảng 431 kN mỗi bu lông – tức sức nặng hơn 43 tấn trên một con bu lông duy nhất.

Riêng với ren lửng, còn một con số nữa đáng quan tâm: tiết diện của đoạn thân trơn là 573 mm2, lớn hơn tiết diện chịu lực của phần ren khoảng 25 phần trăm. Khi mối ghép chịu cắt, chính con số này quyết định chứ không phải 459 mm2. Đó là lý do kỹ thuật để chọn DIN 931 ở những vị trí có tải ngang, và cũng là lý do M27 gần như chỉ có bản ren lửng trên thị trường.

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 thiết bị thuỷ lực. Nếu một khâu yếu thì điểm hỏng chuyển sang khâu đó và lợi thế của cấp bền cao bị mất hoàn toàn.

Vì sao M27 hầu như chỉ có bản ren lửng?

Từ đường kính M27 trở lên, bản ren suốt gần như biến mất khỏi hàng thông dụng. Lý do vừa kỹ thuật vừa kinh tế: cán ren suốt trên một thân đường kính 27 mm tốn thêm đáng kể công đoạn và vật liệu, trong khi phần ren nằm giữa thân không mang lại lợi ích kết cấu nào – nó chỉ làm giảm tiết diện tại đúng vị trí mặt phân cách, nơi mối ghép cần tiết diện lớn nhất.

Vì vậy khi thiết kế ở cỡ M27, câu hỏi không còn là chọn ren suốt hay ren lửng, mà là chọn đúng chiều dài để mặt phân cách rơi vào đoạn thân trơn. Nếu chiều dày cụm hay thay đổi và cần một mã hàng linh hoạt, giải pháp thực tế là dùng ty ren cắt theo chiều dài kèm hai đai ốc, chứ không phải tìm bu lông M27 ren suốt.

Mô-men siết và lực kẹp cho bu lông M27

Bu lông M27 cấp 10.9 lắp khô, ren và mặt tỳ sạch, thường được siết trong khoảng 1450–1650 Nm, tạo lực kẹp trước khoảng 320–365 kN – tương đương sức nặng hơn 33 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 này thì bộ nhân lực cầm tay cũng đã đến giới hạn: thực tế phải dùng cờ lực thuỷ lực hoặc súng siết thuỷ lực có đồng hồ áp, dải hiệu chuẩn khoảng 1200–1900 Nm. Cần lưu ý cả phản lực: một tay đòn 1500 Nm sinh ra lực đẩy rất lớn ở điểm tỳ, nên phải bố trí điểm chống chắc chắn và tính trước hướng văng nếu khẩu trượt.

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. Ở đường kính M27, sai lệch ma sát vài phần trăm đã tương đương vài chục kilonewton. Với mối ghép quan trọng, nên kiểm soát bằng đo độ dãn dài của bu lông hoặc siết theo góc quay, hoặc dùng bộ căng thuỷ lực kéo trực tiếp thay vì siết xoay.

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, và càng quan trọng ở đường kính lớn nơi mỗi con bu lông gánh tải rất nặng.

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 – về sau muốn tháo ra sẽ rất khó vì thân trơn bị kẹt cứng trong lỗ. Với cụm ngoài xưởng hoặc nơi có thể ngưng tụ, nên bôi một lớp mỡ mỏng lên thân trơn trước khi luồn.

Chiều dày kẹp phù hợp của cỡ 200 mm

Với ren lửng, chiều dày kẹp bị chặn hai đầu. Cận dưới là 134 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 166 mm, tính bằng cách trừ khỏi 200 mm chiều cao đai ốc M27 khoảng 22 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 32 mm.

Hãy đo tổng chiều dày cụm cộng bề dày long đền và đối chiếu với dải 134-166 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. 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, tức khoảng 40 mm, và khoảng 2 lần tức 54 mm với gang hoặc nhôm.

Ứng dụng: bu lông neo, chân cột và cụm ghép rất dày

Cỡ M27x200 DIN 931 với chiều dày kẹp 134–166 mm thuộc nhóm dài nhất của dòng M27: bu lông neo chân cột, cụm bệ móng tổ máy, khung máy hạng nặng nhiều tầng và các mối ghép xuyên qua tấm đế rất dày. Đoạn thân trơn dài tới 134 mm, phần ren giữ nguyên 66 mm ở đầu mút theo tiêu chuẩn.

Cần lưu ý chiều dài ren không tăng theo chiều dài bu lông – tiêu chuẩn cố định b = 66 mm cho nhóm này. Nghĩa là dư địa điều chỉnh chiều dày cụm chỉ khoảng 32 mm so với tổng chiều dài 200 mm. Sai số tích luỹ của nhiều lớp chi tiết dễ đẩy mặt phân cách ra ngoài vùng cho phép, nên phải đo thực tế trước khi đặt hàng chứ không lấy theo bản vẽ.

Một con M27x200 nặng khoảng vài kilogam nên rất dễ cong nếu bảo quản dựng đứng hoặc dồn vào góc kho. Hãy để nằm ngang trên giá đỡ nhiều điểm tỳ. Thân bị cong nhẹ vẫn luồn qua lỗ được nhưng sẽ tạo tải lệch tâm khi siết, và ở mức mô-men 1450–1650 Nm thì sai lệch đó đủ làm hỏng ren hoặc kéo bu lông quá giới hạn chảy cục bộ.

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 320–365 kN, áp suất tiếp xúc dưới đầu bu lông rất cao và mặt vật liệu mềm chắc chắn sẽ lún.

Về dụng cụ, cần khẩu tuýp 41 sáu cạnh loại dày dùng cho đầu vuông 1 inch, tay nối chịu mô-men trên 1800 Nm, và cờ lực thuỷ lực đã hiệu chuẩn trong dải 1200–1900 Nm. Cờ lực tay và bộ nhân lực cầm tay thông thường không đạt tới vùng làm việc của cỡ này. Nếu mối ghép chịu rung mạnh, có thể bổ sung long đền khoá kiểu nêm; keo khoá ren ít dùng ở đường kính này vì diện tích ren lớn khiến mô-men tháo tăng quá cao.

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 1450–1650 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 M27 dùng khẩu số mấy? Đầu lục giác có kích thước đối diện s = 41 mm, nên dùng khẩu tuýp 41 loại sáu cạnh thành dày, đầu vuông 1 inch, không dùng khẩu mỏng hay khẩu 12 cạnh.

Siết bao nhiêu là đủ? Khoảng 1450–1650 Nm khi ren và mặt tỳ khô sạch. Mức này bắt buộc phải dùng cờ lực thuỷ lực hoặc bộ căng thuỷ lực; nếu bôi trơn ren, giảm 15–25 phần trăm so với giá trị này.

Đoạn ren của cỡ 200 mm dài bao nhiêu? Theo DIN 931 và ISO 4014, chiều dài ren với M27 là 66 mm ở nhóm chiều dài này, tức khoảng 22 vòng ren; phần thân trơn còn lại dài 134 mm.

Chiều dày cụm bao nhiêu thì hợp với cỡ 200 mm? Khoảng 134-166 mm khi dùng đai ốc kèm một long đền phẳng. Mỏng hơn 134 mm thì đai ốc chạy lên thân trơn và không siết được.

Có bản M27 ren suốt DIN 933 không? Hầu như không có hàng thông dụng. Từ M27 trở lên thị trường chỉ cung cấp ren lửng; nếu cần một mã linh hoạt cho nhiều chiều dày, giải pháp là ty ren cắt theo yêu cầu kèm hai đai ốc.

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 cùng cỡ, hoặc mạ kẽm nhúng nóng nếu môi trường khắc nghiệt.

Lời kết

Bu lông lục giác thép đen 10.9 M27x200 DIN 931 ren lửng là cỡ dài nhất của dòng M27, dành cho bu lông neo, chân cột và cụm ghép rất dày với chiều dày kẹp 134–166 mm. Hai điều kiện quyết định là mặt phân cách phải nằm trọn trong đoạn thân trơn dài 134 mm, và phải có thiết bị thuỷ lực để đạt mức 1450–1650 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 M27x190 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 M24x200 DIN 931 ren lửng – đường kính nhỏ hơn kế tiếp
• Bu lông M27x200 DIN 931 mạ kẽm 10.9 – dùng nơi ẩm hoặc ngoài trời