Bulong Lục giác thép mạ kẽm 10.9 M24x70 DIN 933

Bu lông lục giác thép mạ kẽm 10.9 M24x70 DIN 933 – ren suốt là bu lông cường độ cao có ren chạy suốt toàn thân, đường kính danh nghĩa 24 mm, chiều dài thân 70 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. Với tiết diện chịu lực 353 mm2 và tỉ lệ chiều dài trên đường kính 2.9, cỡ này phục vụ khung thép và mặt bích thiết bị ở nơi có thể đọng ẩm.

Bu lông M24x70 DIN 933 mạ kẽm ren suốt là gì?

DIN 933 là tiêu chuẩn Đức cho bu lông đầu lục giác ngoài ren suốt. Với đường kính M24, đây là nhóm bu lông hạng nặng thực thụ: tiết diện chịu lực 353 mm2, lực kẹp tạo ra vượt ngưỡng 245 kN và mô-men siết đã ra khỏi tầm cờ lê tay – phải dùng bộ nhân lực hoặc cờ lực thuỷ lực mới đạt được giá trị thiết kế.

Chiều dài 70 mm được đo từ mặt tỳ dưới đầu bu lông. Đầu lục giác có kích thước đối diện 36 mm, chiều cao đầu 15 mm, thân mang khoảng 23 vòng ren bước 3 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, hoặc bắt vào lỗ ren gia công sẵn với chiều sâu ăn ren đủ 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 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.

Khi dùng cấp 10.9, toàn bộ cụm phải tương xứng: đai ốc tối thiểu cấp 10 và cũng nên mạ kẽm, 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.

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, đôi khi vài ngày sau mới xảy ra. 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 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.

Với M24, DIN 931 ren lửng chỉ bắt đầu có từ chiều dài 80 mm trở lên, vì đoạn thân trơn cần một chiều dài tối thiểu mới có ý nghĩa. Ở cỡ 70 mm, DIN 933 ren suốt là lựa chọn duy nhất theo tiêu chuẩn; nếu mối ghép chịu cắt lớn, giải pháp là dùng chốt định vị riêng hoặc khoét lỗ sát để bu lông không phải gánh tải ngang.

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.

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. 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 70 mm

Với chiều dài thân 70 mm, cần trừ chiều cao đai ốc M24 khoảng 19 mm, long đền phẳng khoảng 4 mm và phần ren nhô ra sau đai ốc tối thiểu hai đến ba bước ren, tức 6–9 mm. Phần còn lại dành cho cụm ghép rơi vào khoảng 39-43 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, tức khoảng 36 mm, và khoảng 2 lần tức 48 mm 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 245–280 kN là rất thật. Hãy đo tổng chiều dày cụm, cộng bề dày long đền và đối chiếu với dải 39-43 mm trước khi đặt hàng.

Ứng dụng: khung thép ngoài trời và mặt bích thiết bị

Cỡ M24x70 DIN 933 mạ kẽm với chiều dày kẹp 39–43 mm là nhóm thông dụng nhất trong kết cấu thép và lắp đặt thiết bị ngoài nhà: nối dầm với bản mã, mặt bích bơm và van cố định, gối đỡ trục, chân giá đỡ đường ống và cụm bắt bu lông neo lên bàn đế. Đây cũng là cỡ thường được dự trữ sẵn trong kho vật tư vì phủ được nhiều tình huống.

Ren suốt ở chiều dài này cho phép một mã hàng bao phủ cả một dải chiều dày cụm, nên rất tiện cho công tác bảo trì khi bản vẽ không còn hoặc chiều dày thực tế lệch so với thiết kế. Đổi lại, nếu mối ghép chịu tải ngang lớn và mặt phân cách rơi đúng vào ren, nên cân nhắc chuyển sang DIN 931 mạ kẽm cùng chiều dài để đoạn thân trơn chịu cắt.

Khi bắt vào lỗ ren gia công sẵn trên thân máy thay vì dùng đai ốc, hãy kiểm tra chiều sâu ăn ren: tối thiểu 1,5 lần đường kính với thép, tức khoảng 36 mm, và khoảng 2 lần tức 48 mm với gang hoặc nhôm. Với bản mạ kẽm còn một lưu ý riêng: nếu lỗ ren trên chi tiết nền không mạ, cặp kẽm với thép trần trong môi trường ẩm sẽ làm lớp kẽm ở phần ren ăn mòn trước.

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. 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 bu lông và ren đai ốc 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. Lắp long đền phẳng dưới đầu bu lông và dưới đai ốc, 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 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 ráo, có lót ngăn giữa các lớp để lớp kẽm không bị cọ xước, 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.

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.

Chiều dày cụm bao nhiêu thì hợp với cỡ 70 mm? Khoảng 39-43 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 36 mm với nền thép.

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.

Thân có khoảng bao nhiêu vòng ren? Với bước ren 3 mm và chiều dài 70 mm, thân mang xấp xỉ 23 vòng ren, đủ để bố trí đai ốc và phần ren nhô ra theo khuyến nghị.

Lời kết

Bu lông lục giác thép mạ kẽm 10.9 M24x70 DIN 933 ren suốt là cỡ trung bình, thông dụng nhất của dòng mạ kẽm, dành cho khung thép ngoài trời và mặt bích thiết bị với chiều dày kẹp 39–43 mm. Hai điều kiện quyết định là dụng cụ siết phải đủ tầm cho mức 910–1040 Nm, và phải dùng đúng dải mô-men 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 M24x65 DIN 933 mạ kẽm ren suốt – cỡ ngắn hơn kế tiếp
• Toàn bộ dòng bu lông lục giác thép mạ kẽm 10.9 – xem các cỡ khác
• Bu lông M24x70 DIN 933 thép đen 10.9 – dùng trong nhà, khô ráo