Lực siết bulong (momen siết) là mô-men xoắn cần đặt lên đai ốc hoặc đầu bulong để tạo ra lực căng đúng thiết kế trong thân bulong. Giá trị này phụ thuộc ba yếu tố: đường kính ren, cấp bền và hệ số ma sát (tình trạng bôi trơn, lớp mạ). Ví dụ, bulong M16 cấp bền 8.8 cần siết khoảng 215 Nm ở điều kiện ren khô, hệ số ma sát 0,14. Bảng dưới đây cho phép bạn tra nhanh lực siết tiêu chuẩn từ M6 đến M36 cho cấp bền 8.8, 10.9, 12.9 và bulong inox A2-70.
Lực siết bulong là gì? Vì sao phải siết đúng momen
Khi siết bulong, mô-men xoắn từ cờ lê chuyển thành lực căng dọc trục (preload) kẹp chặt các chi tiết lại với nhau. Chính lực căng này — chứ không phải bản thân momen — quyết định độ bền của mối ghép. Momen siết chỉ là đại lượng trung gian dễ đo, vì vậy các bảng tra đều quy định momen tương ứng với mức lực căng an toàn theo cơ tính của bulong ở từng cấp bền.
Siết sai lực gây ra hai nhóm sự cố ngược nhau:
- Siết thiếu lực: mối ghép không đủ lực kẹp, bulong tự nới lỏng dưới rung động, chi tiết xê dịch gây mỏi và gãy bulong sau một thời gian vận hành.
- Siết quá lực: thân bulong bị kéo vượt giới hạn chảy, giãn dẻo vĩnh viễn hoặc đứt ngay khi siết; ren bị tuôn, chi tiết ghép bị biến dạng. Với bulong cường độ cao 10.9, 12.9, sự cố này đặc biệt nguy hiểm vì vật liệu ít biến dạng cảnh báo trước khi đứt.
Bảng tra lực siết bulong hệ mét theo cấp bền (M6–M36)
Bảng áp dụng cho bulong ren hệ mét bước tiêu chuẩn (ren thô), điều kiện ren khô, hệ số ma sát ren và mặt tựa μ = 0,14, lực căng lấy bằng 90% giới hạn chảy theo phương pháp tính của hướng dẫn VDI 2230. Cơ tính từng cấp bền theo ISO 898-1.
| Kích thước | Bước ren (mm) | Cấp bền 8.8 (Nm) | Cấp bền 10.9 (Nm) | Cấp bền 12.9 (Nm) |
|---|---|---|---|---|
| M6 | 1,0 | 10 | 15 | 18 |
| M8 | 1,25 | 25 | 37 | 43 |
| M10 | 1,5 | 49 | 73 | 85 |
| M12 | 1,75 | 86 | 127 | 148 |
| M14 | 2,0 | 138 | 203 | 237 |
| M16 | 2,0 | 215 | 316 | 370 |
| M18 | 2,5 | 305 | 435 | 510 |
| M20 | 2,5 | 433 | 617 | 722 |
| M22 | 2,5 | 592 | 843 | 987 |
| M24 | 3,0 | 749 | 1.067 | 1.248 |
| M27 | 3,0 | 1.100 | 1.568 | 1.835 |
| M30 | 3,5 | 1.491 | 2.124 | 2.485 |
| M33 | 3,5 | 2.032 | 2.895 | 3.388 |
| M36 | 4,0 | 2.609 | 3.716 | 4.349 |
Lưu ý: giá trị trong bảng là mức tham khảo ở điều kiện nêu trên. Khi bản vẽ thiết kế hoặc nhà sản xuất thiết bị quy định momen riêng, luôn ưu tiên giá trị của thiết kế.
Cách đọc bảng và ví dụ cụ thể
Tra theo hai bước: tìm hàng đúng đường kính bulong, sau đó dóng sang cột đúng cấp bền (dập nổi trên đầu bulong).
- Ví dụ 1: bulong liên kết 8.8 M12 → lực siết tiêu chuẩn khoảng 86 Nm.
- Ví dụ 2: bulong 10.9 M20 → lực siết tiêu chuẩn khoảng 617 Nm, cần súng siết hoặc cờ lê lực tay đòn dài, không thể siết đạt bằng cờ lê thường.
Bảng lực siết bulong inox A2-70, A4-80
Bulong inox 304 (ký hiệu A2-70) và inox 316 (A4-80) có giới hạn chảy thấp hơn thép cấp bền 8.8, do đó không được siết theo bảng của bulong thép. Bảng dưới áp dụng cho A2-70/A4-80 (giới hạn chảy 450 MPa theo ISO 3506-1), μ = 0,14:
| Kích thước | A2-70 / A4-80 (Nm) |
|---|---|
| M6 | 7 |
| M8 | 18 |
| M10 | 35 |
| M12 | 61 |
| M14 | 97 |
| M16 | 151 |
| M18 | 208 |
| M20 | 295 |
| M22 | 404 |
| M24 | 511 |
Riêng với inox, ren dễ bị kẹt nguội (galling) khi siết nhanh và khô. Nên siết chậm, dùng mỡ chống kẹt và giảm khoảng 20% momen khi có bôi trơn. Xem thêm các dòng bulong inox 304 đạt chuẩn A2-70 tại COGA.
Công thức tính lực siết bulong
Khi cần giá trị chính xác theo điều kiện thực tế, dùng công thức rút gọn:
T = K × F × d
- T: momen siết (Nm)
- K: hệ số momen (phụ thuộc ma sát ren và mặt tựa)
- F: lực căng thiết kế trong thân bulong (N)
- d: đường kính danh nghĩa bulong (m)
Hệ số K tham khảo theo tình trạng bề mặt:
| Tình trạng ren | Hệ số K |
|---|---|
| Ren khô, thép đen | 0,18 – 0,22 |
| Mạ kẽm điện phân, khô | 0,16 – 0,20 |
| Mạ kẽm nhúng nóng, khô | 0,20 – 0,25 |
| Có bôi trơn (dầu, mỡ) | 0,10 – 0,14 |
Ví dụ tính tay: bulong M16 cấp 8.8, lực căng thiết kế F = 72 kN, ren khô lấy K = 0,19: T = 0,19 × 72.000 × 0,016 ≈ 219 Nm — sát với giá trị 215 Nm trong bảng tra. Chênh lệch nhỏ đến từ cách quy đổi hệ số ma sát, vì vậy trong thực tế luôn cộng trừ theo điều kiện bôi trơn thực của mối ghép.
Hướng dẫn siết bulong đúng lực trong thực tế
Có bảng tra đúng chưa đủ — cách siết quyết định phần còn lại:
- Dùng đúng dụng cụ: cờ lê lực (torque wrench) cho lắp đặt thông thường, súng siết định momen cho bulong từ M20 trở lên. Cờ lê lực phải được hiệu chuẩn định kỳ. Tham khảo bài hướng dẫn cách sử dụng cờ lê nếu bạn mới làm quen với dụng cụ.
- Siết theo cấp: với mối ghép nhiều bulong, siết thành 2–3 lượt: lượt đầu 50% momen, lượt hai 75%, lượt cuối 100%. Không siết từng con đạt 100% ngay lần đầu.
- Siết đối xứng: với mặt bích, bản mã nhiều bulong, siết theo sơ đồ hình sao (chéo nhau) để lực kẹp phân bố đều, tránh vênh mặt ghép.
- Không tái sử dụng bulong đã siết tới giới hạn chảy: đặc biệt bulong 12.9 và bulong lắp theo phương pháp siết góc — tháo ra là thay mới.
- Chú ý lớp mạ: bulong mạ kẽm nhúng nóng có ma sát ren cao hơn hàng mạ điện phân; nếu giữ nguyên momen của bảng ren khô tiêu chuẩn, lực căng thực tế sẽ thấp hơn dự kiến.
Các lỗi thường gặp khi siết bulong
- Tra nhầm cột cấp bền: dùng momen của 10.9 siết cho bulong 8.8 làm đứt hoặc giãn bulong. Luôn kiểm tra ký hiệu dập trên đầu bulong trước khi siết.
- Áp bảng thép cho bulong inox: inox A2-70 chỉ chịu được khoảng 70% momen của thép 8.8 cùng cỡ.
- Bôi trơn nhưng vẫn dùng momen ren khô: ma sát giảm khiến lực căng thực vượt 30–40% giá trị thiết kế — nguy cơ quá tải bulong.
- Dùng cần nối dài tùy tiện: làm sai lệch giá trị đọc trên cờ lê lực; chỉ dùng đầu nối do nhà sản xuất dụng cụ quy định.
- Không hiệu chuẩn cờ lê lực: cờ lê dùng lâu có thể lệch trên 10%; hiệu chuẩn định kỳ 6–12 tháng hoặc sau 5.000 lượt siết.
Chọn bulong đạt chuẩn — điều kiện tiên quyết để lực siết chính xác
Mọi bảng tra đều dựa trên giả định bulong đạt đúng cơ tính của cấp bền công bố. Bulong trôi nổi không đạt giới hạn chảy danh nghĩa sẽ giãn hoặc đứt ngay ở momen tiêu chuẩn. COGA cung cấp bulong cường độ cao 8.8, 10.9 sản xuất theo DIN/ISO, đầy đủ chứng chỉ cơ tính theo lô hàng, cùng các dòng bulong liên kết M20 và bulong neo cho kết cấu thép.
Câu hỏi thường gặp (FAQ)
Lực siết bulong M16 cấp 8.8 là bao nhiêu?
Khoảng 215 Nm ở điều kiện ren khô, hệ số ma sát 0,14. Nếu ren được bôi trơn, giảm momen xuống còn khoảng 70–80% giá trị này để tránh quá tải lực căng.
Siết bulong quá lực có sao không?
Có. Thân bulong bị kéo vượt giới hạn chảy sẽ giãn dẻo hoặc đứt, ren bị tuôn và lực kẹp thực tế giảm dù cảm giác “đã chặt”. Bulong đã siết quá lực cần được thay mới, không tái sử dụng.
Bulong inox siết theo bảng của bulong thép được không?
Không. Inox A2-70/A4-80 có giới hạn chảy 450 MPa, thấp hơn đáng kể so với 640 MPa của thép 8.8, nên momen cho phép chỉ bằng khoảng 70%. Dùng bảng riêng cho inox trong bài này.
Có cần bôi trơn ren trước khi siết không?
Tùy thiết kế. Bôi trơn giúp lực căng đồng đều và chống kẹt ren (bắt buộc nên làm với inox), nhưng phải dùng momen thấp hơn bảng ren khô. Quan trọng nhất là dùng đúng hệ số K với tình trạng bề mặt thực tế.
Bao lâu nên kiểm tra lại lực siết một lần?
Với kết cấu chịu rung động (khung máy, tháp thép, băng tải), kiểm tra lại sau 500 giờ vận hành đầu tiên, sau đó theo chu kỳ bảo trì 6–12 tháng. Kết cấu tĩnh kiểm tra khi nghiệm thu và theo quy định của hồ sơ thiết kế.
Cần tư vấn hoặc báo giá bulong cường độ cao?
Nếu bạn đang chọn bulong 8.8, 10.9 cho kết cấu thép, nhà xưởng hoặc lắp máy và cần xác nhận thông số trước khi đặt hàng, đội ngũ kỹ thuật COGA sẵn sàng tư vấn miễn phí kích thước, cấp bền và lớp mạ phù hợp. Liên hệ COGA để nhận báo giá theo số lượng dự án trong ngày.
Nguồn tham khảo kỹ thuật: VDI 2230 (Systematic calculation of highly stressed bolted joints); ISO 898-1 (Cơ tính bulong thép); ISO 3506-1 (Cơ tính bulong inox); TCVN 1916:1995.