Bulong Lục giác thép mạ kẽm 10.9 M24x160 DIN 931 – Ren lửng

Bu lông lục giác thép mạ kẽm 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 mạ kẽm điện phân có lớp thụ động. Cấp bền 10.9 cho giới hạn bền kéo khoảng 1040 MPa cùng giới hạn chảy khoảng 940 MPa. So với bản thép đen, lớp kẽm cho khả năng chống gỉ tốt hơn nhiều và mô-men siết yêu cầu thấp hơn khoảng một phần mười.

Bu lông M24x160 DIN 931 mạ kẽm 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. Ren được cán theo dung sai 6g trước khi mạ, nên sau khi phủ kẽm vẫn lắp vừa 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.

Với bu lông cấp 10.9 đem mạ điện phân, có một yêu cầu bắt buộc trong chế tạo: khử hydro sau khi mạ. Quá trình mạ sinh hydro thấm vào thép cường độ cao và có thể gây nứt giòn chậm sau khi lắp. Sản phẩm đạt chuẩn phải được nung khử hydro ở khoảng 200 độ C trong nhiều giờ, thực hiện ngay sau khi mạ. Đây là điểm cần hỏi rõ nhà cung cấp và là lý do không nên mua bu lông 10.9 mạ kẽm trôi nổi.

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 cán ren suốt trên một thân dài như vậy tốn thêm công mà không mang lại lợi ích kết cấu nào.

Mô-men siết và lực kẹp cho bu lông M24 mạ kẽm

Bu lông M24 cấp 10.9 mạ kẽm lắp khô, ren và mặt tỳ sạch, thường được siết trong khoảng 910–1040 Nm, tạo lực kẹp trước khoảng 245–280 kN – tương đương sức nặng gần 28 tấn ép lên mặt phân cách. Con số này thấp hơn bản thép đen khoảng một phần mười ở cùng lực kẹp, vì lớp kẽm cho hệ số ma sát thấp hơn. Dùng nhầm giá trị của bản thép đen cho bu lông mạ kẽm sẽ kéo bu lông vượt giới hạn chảy.

Mức trên 900 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. Với bản mạ kẽm còn một biến số nữa: nếu tháo ra siết lại nhiều lần, lớp kẽm trên ren bị mài mỏng và hệ số ma sát thay đổi, nên giá trị mô-men lần sau không còn tương ứng với lực kẹp như lần đầu.

Bề mặt mạ kẽm: khả năng chống gỉ và giới hạn sử dụng

Lớp mạ kẽm điện phân dày khoảng 8 đến 12 micromet, phủ thêm lớp thụ động cho màu trắng xanh hoặc cầu vồng. Kẽm bảo vệ thép theo cơ chế hy sinh: khi có vết xước nhỏ tới lõi, kẽm xung quanh ăn mòn trước và giữ cho thép chưa bị gỉ. Đây là khác biệt căn bản so với bản thép đen vốn chỉ có màng dầu tạm thời.

Tuy vậy lớp mạ điện phân mỏng nên có giới hạn rõ ràng. Sản phẩm phù hợp với môi trường trong nhà, nhà xưởng hở mái, ngoài trời có mái che hoặc kết cấu được sơn phủ bổ sung. Với vị trí phơi mưa nắng trực tiếp quanh năm, gần biển, trong môi trường hoá chất hay nước thải, nên chuyển sang bu lông mạ kẽm nhúng nóng có lớp phủ dày hơn nhiều lần, hoặc dùng inox 304 và 316.

Hai lưu ý khác khi dùng: lớp kẽm không nên làm việc lâu dài trên khoảng 200 độ C vì lớp thụ động suy giảm và kẽm bắt đầu khuếch tán vào thép; và không nên bắt bu lông mạ kẽm trực tiếp lên chi tiết inox hoặc đồng trong môi trường ẩm, vì cặp kim loại khác nhau tạo pin điện hoá khiến lớp kẽm tiêu hao rất nhanh. Trong trường hợp đó hãy dùng long đền cách điện hoặc chọn bu lông cùng vật liệu với chi tiết.

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 ngoài trời, cụm ghép nhiều tầng và chân đế có đệm

Cỡ M24x160 DIN 931 mạ kẽm với chiều dày kẹp 100–129 mm dành cho cụm ghép dày nhiều lớp đặt ở môi trường có thể ẩm: bệ máy có tấm đế kép, chân máy trên đệm chống rung, khung thiết bị ngoài nhà, 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 theo ngày đêm – yếu tố đáng kể với kết cấu ngoài trời. 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. Không dùng búa đóng bu lông qua lỗ lệch: ngoài việc hỏng ren, cú va đập còn bong lớp kẽm ở đầu mút và tạo ra điểm gỉ đầu tiên của cả mối ghép.

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, và nên chọn đai ốc cũng mạ kẽm để cả cụm có cùng mức bảo vệ – một đai ốc thép đen lắp trên bu lông mạ kẽm sẽ là điểm gỉ đầu tiên. 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 700–1300 Nm. 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, lớp kẽm không bong tróc hay xước sâu tới lõi thép. 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. Không dùng bàn chải sắt để làm sạch ren bu lông mạ kẽm – việc này bóc lớp kẽm. Luồn bu lông bằng tay, vặn đai ốc bằng tay tới khi chạm mặt, 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 910–1040 Nm. Với cụm có gioăng, nên siết lại một lượt sau khi thiết bị chạy ổn định vài giờ. Không tái sử dụng bu lông cấp 10.9 đã siết tới giới hạn ở mối ghép quan trọng. Bảo quản nơi khô ráo, để nằm ngang trên giá nhiều điểm tỳ, có lót ngăn giữa các lớp để lớp kẽm không bị cọ xước.

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.

Siết bao nhiêu là đủ? Khoảng 910–1040 Nm khi ren và mặt tỳ khô sạch – thấp hơn bản thép đen khoảng một phần mười vì lớp kẽm cho ma sát thấp hơn. Nếu bôi trơn ren, giảm tiếp 15–25 phần trăm.

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.

Mạ kẽm dùng ngoài trời được không? Được ở nơi có mái che hoặc kết cấu có sơn phủ bổ sung. Với vị trí phơi mưa nắng trực tiếp quanh năm hoặc gần biển, nên dùng bản mạ kẽm nhúng nóng hoặc inox 304, 316.

Bu lông 10.9 mạ điện có bị giòn hydro không? Có nguy cơ nếu không khử hydro sau mạ. Hàng đạt chuẩn phải được nung khử hydro ở khoảng 200 độ C ngay sau khi mạ; hãy yêu cầu nhà cung cấp cung cấp CO CQ xác nhận công đoạn này.

Lời kết

Bu lông lục giác thép mạ kẽm 10.9 M24x160 DIN 931 ren lửng là cỡ dài của dòng ren lửng M24 mạ kẽm, dành cho bệ máy ngoài trời, cụm ghép nhiều tầng và chân đế có đệm với chiều dày kẹp 100–129 mm. Hai điều kiện quyết định là mặt phân cách phải nằm trọn trong đoạn thân trơn dài 100 mm, và mô-men siết phải dùng đúng dải 910–1040 Nm của bản mạ kẽm chứ không lấy theo bản thép đen. Liên hệ Ánh Dương để được tư vấn chọn cỡ hoặc chuyển sang bản nhúng nóng nếu vị trí lắp phơi mưa nắng trực tiếp.

Sản phẩm liên quan

• Bu lông M24x150 DIN 931 mạ kẽm ren lửng – cỡ ngắn hơn kế tiếp
• Toàn bộ dòng bu lông lục giác thép mạ kẽm 10.9 – xem các cỡ khác
• Bu lông M24x160 DIN 931 thép đen 10.9 – dùng trong nhà, khô ráo