Theo tài liệu kỹ thuật của Wakai, vít bắn tôn tự khoan bằng thép đi qua 14 công đoạn: kéo dây, dập nguội đầu, ép mũi khoan, cán ren, nhiệt luyện, mạ kẽm điện phân, nung khử hydro (baking), rồi mới kiểm tra và xuất hàng. Mỗi bước quyết định một tính chất: mũi có khoan thủng xà gồ không, ren có ăn chắc không, đầu có chịu được lực siết không, và vít có gãy sau vài tháng không. Bài này là phần “quy trình” trong chủ đề cấu tạo và quy trình sản xuất vít bắn tôn; phần cấu tạo chi tiết nằm ở bài riêng.
Tóm tắt nhanh
- Vật liệu: thép carbon dập nguội SWCH18A hoặc SWCH22A (tương đương); vít inox dùng SUS410, loại hãng ghi rõ là có thể bị gỉ.
- Đầu vít dập nguội, mũi khoan ép khuôn, ren cán. Không bước nào gọt bỏ kim loại.
- Nhiệt luyện (thấm carbon, tôi, ram) cho ra con vít bề mặt cứng, lõi dẻo: phiếu kiểm hàng dòng Ø5,5 ghi bề mặt 585–639 HV, lõi 385–425 HV.
- Mạ điện phân sinh hydro, gây giòn hydro: vít bắn xong bình thường, vài tuần hoặc vài tháng sau mới gãy. Vít thép Wakai có công đoạn baking sau mạ để ức chế. Vít inox không qua bước này.
- Lớp phủ vít bắn tôn Ø5,5: NON-CR Ruspert, nền mạ kẽm điện phân, bề mặt lớp gốm nung.
- Thương hiệu Nhật Bản Wakai, thành lập 1940 tại Osaka; sản xuất tại Đài Loan; WAKAI Nhật Bản chịu trách nhiệm về sản xuất và chất lượng.
Cấu tạo vít bắn tôn, nói gọn
Vít bắn tôn tự khoan có bốn bộ phận: đầu lục giác có vành truyền mô-men và đè kín, mũi đuôi cá tự tạo lỗ trong thép, phần ren giữ lực nhổ, vòng đệm EPDM chặn nước. Số đo từng bộ phận có trong bài cấu tạo vít bắn tôn tự khoan: đầu, mũi, ren, đệm. Bài này chỉ trả lời câu hỏi: bốn bộ phận ấy được làm ra thế nào.
Bảng 14 công đoạn: vít thép và vít inox
Ba cột đầu lấy từ tài liệu kỹ thuật của Wakai. Cột cuối là giải thích của NT Steel.
| # | Công đoạn | Vít thép | Vít inox | Quyết định điều gì |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Vật liệu | SWCH18A / SWCH22A / SAE 1018 / SAE 1022 (tương đương) | SUS410 (tương đương) | Khả năng dập nguội, nhiệt luyện |
| 2 | Kéo dây lần 1 | Từ dây Ø5,5 mm xuống đường kính quy định | Như thép | Độ đều của phôi |
| 3 | Nhiệt luyện | Ủ mềm | Như thép | Dập đầu không nứt |
| 4 | Kéo dây lần 2 | Xuống đường kính hợp với cỡ vít | Như thép | Dung sai thân |
| 5 | Dập đầu (header) | Cắt → tạo hình sơ bộ → tạo hình hoàn thiện | Như thép | Đầu lục giác, vành |
| 6 | Ép mũi (pinch pointer) | Kẹp và ép tạo hình mũi khoan | Như thép | Tốc độ khoan |
| 7 | Cán ren | Cán ren, loại bỏ ba via ở mũi | Như thép | Độ bền ren |
| 8 | Nhiệt luyện | Tôi và ram, lò liên tục, bể dầu | Lò tôi chân không, thấm nitơ | Bề mặt cứng, lõi dẻo |
| 9 | Xử lý bề mặt | Mạ kẽm điện phân + màng chuyển hoá | Thụ động hoá | Chống ăn mòn |
| 10 | Baking | Nung ức chế giòn hydro | Không xử lý | Chống gãy trễ |
| 11 | Đóng gói | Theo số lượng quy định | Như thép | — |
| 12 | Kiểm tra | Hình dạng, kích thước; tổ chức vật liệu, cơ tính | Như thép | Loại lô lỗi |
| 13–14 | Lưu kho, xuất hàng |
Dây thép, ủ mềm và dập nguội đầu
Nguyên liệu là dây thép cuộn. SWCH là họ thép carbon thấp làm cho dập nguội: đủ dẻo để ép thành hình ở nhiệt độ thường, và nhận được carbon khi thấm ở bước sau.
Dây được kéo qua khuôn hai lần, giữa hai lần là ủ mềm. Kéo dây làm thép cứng dần. Không ủ thì phôi dễ nứt ở vành đầu khi dập, và vết nứt nhỏ ở cổ vít sẽ là chỗ gãy đầu tiên khi siết.
Máy dập cắt dây thành đoạn rồi dập qua nhiều khuôn liên tiếp thành đầu lục giác có vành. Vì là dập nguội, thớ kim loại bị ép uốn theo hình đầu vít chứ không bị cắt đứt, nên đầu chịu mô-men tốt. Tốt đến đâu thì vẫn cần đúng khẩu và đúng máy, xem bài khẩu bắn vít 8mm.
Ép mũi khoan và cán ren
Mũi đuôi cá tạo trên máy pinch pointer: hai nửa khuôn kẹp đầu phôi, ép ra mũi có lưỡi cắt và rãnh thoát phoi. Tài liệu của Wakai ghi mũi được ép tạo hình, không phay. Phiếu kiểm hàng dòng Ø5,5 ghi mũi 60°, Ø4,55–4,70 mm cho size 20–35 mm và mũi #3 cho size 45–68 mm.
Ren tạo bằng cán: phôi lăn giữa hai bàn cán, kim loại bị ép chảy thành ren. So với ren cắt gọt:
- Thớ kim loại chạy liền theo biên dạng ren, không bị cắt ngang ở chân ren, là chỗ tập trung ứng suất.
- Bề mặt ren biến cứng và nhẵn hơn, ít vết xước để vết nứt bắt đầu.
- Không hao vật liệu, đường kính chân ren ổn định giữa các lô.
Ở size 45–68 mm, bước cán ren tạo thêm đoạn ren phụ dưới cổ vít, lớn hơn ren dưới khoảng 0,8 mm.
Nhiệt luyện: bề mặt cứng, lõi dẻo
Sau cán ren, vít còn mềm, chưa khoan được thép. Nhiệt luyện gồm ba việc:
- Thấm carbon (tài liệu của Wakai ghi thấm carbon bằng khí): carbon khuếch tán vào lớp bề mặt, lõi vẫn là thép carbon thấp.
- Tôi: nung nóng rồi làm nguội nhanh trong dầu, lớp bề mặt giàu carbon trở nên rất cứng.
- Ram: nung lại ở nhiệt độ thấp hơn để giảm ứng suất và độ giòn sau tôi.
| Vùng | Độ cứng trên phiếu kiểm hàng (Ø5,5 × 20–68 mm) | Nhiệm vụ |
|---|---|---|
| Bề mặt | 585–639 HV | Mũi cắt được thép, ren tự tạo ren cái trong xà gồ |
| Lõi | 385–425 HV | Thân chịu xoắn, uốn mà không gãy giòn |
Cứng cả con thì khoan tốt nhưng gãy khi bị xoắn. Mềm cả con thì mũi cháy trước khi thủng xà gồ. Vít inox SUS410 đi đường khác: tôi chân không và thấm nitơ.
Lớp phủ: mạ kẽm điện phân và lớp gốm nung
Với vít bắn tôn Ø5,5 do NT Steel phân phối, phiếu kiểm hàng ghi lớp phủ NON-CR Ruspert 2000H. Tài liệu của Wakai mô tả Ruspert gồm nền mạ kẽm điện phân và bề mặt là lớp gốm nung, chịu hoá chất tốt, có tác dụng ức chế ăn mòn điện hoá khi tiếp xúc kim loại khác. “NON-CR” là không chứa crom, chỉ đúng với dòng NON-CR.
Theo AS 3566.2-2002, Class 3 ứng với 1.000 giờ phun muối, Class 4 ứng với 2.000 giờ. Vít bắn tôn Ø5,5 được công bố Class 4 — tức 2.000 giờ phun muối. Về hồ sơ: bốn báo cáo hiện có được chấm theo Class 3 và đạt ở mốc 1.000 giờ; phép thử phun muối chạy tiếp tới 2.000 giờ không xuất hiện gỉ đỏ, nhưng báo cáo ghi no requirements ở mốc đó nên không được chấm theo bộ tiêu chí Class 4. Số giờ phun muối không quy đổi ra số năm sử dụng.
Giòn hydro là gì, vì sao cần baking
Giòn hydro là hiện tượng hydro nguyên tử ngấm vào thép cứng, làm thép gãy giòn khi chịu lực kéo thấp hơn nhiều so với sức bền bình thường. Tài liệu của Wakai mô tả bốn bước:
- Vít thép được thấm carbon rồi mạ kẽm điện phân.
- Trong bể mạ, bề mặt vít sinh ra nguyên tử hydro. Một phần thoát ra, một phần xâm nhập vào trong vít.
- Vít ngậm hydro khi chịu ứng suất kéo có thể gãy ở lực thấp hơn nhiều so với điểm chảy. Gọi là phá huỷ giòn hydro, hay phá huỷ trễ.
- Hydro còn ngấm vào sau thi công: kim loại phản ứng với nước sinh ra hydro, nên vít đã bị ăn mòn do nước mưa có thể gãy theo cơ chế tương tự (hãng gọi là phá huỷ giòn sau).
Vít tự khoan nhạy với chuyện này vì lớp bề mặt đã tôi rất cứng, mà thép càng cứng càng dễ bị hydro làm giòn. Con vít đã siết vào xà gồ lại luôn chịu lực kéo dọc thân.
Baking là nung vít sau khi mạ để hydro khuếch tán ra khỏi thép trước khi xuất xưởng. Tài liệu của Wakai ghi: sau mạ kẽm điện phân có xử lý nung để ức chế giòn hydro. Vít thép có, vít inox không, vì inox không mạ điện phân. Nói thẳng một giới hạn: bộ hồ sơ NT Steel đang có không có báo cáo thử riêng về giòn hydro; cái có là công đoạn baking trong quy trình của hãng.
Vì sao vít gãy đầu: nhìn thời điểm gãy
| Gãy lúc nào | Nguyên nhân hay gặp | Lỗi ở đâu |
|---|---|---|
| Ngay lúc bắn, đứt cổ hoặc đầu | Siết quá mô-men, máy va đập không có ly hợp | Thi công, dụng cụ |
| Ngay lúc bắn, gãy mũi | Tấm trên bị nâng lên dọc thân vít, dồn tải xuống mũi (jack-up); thép nền dày quá khả năng khoan | Thi công, chọn sai dòng vít |
| Sau vài tuần, vài tháng | Giòn hydro, phá huỷ trễ | Sản xuất thiếu baking, hoặc vít đã gỉ |
Gãy đầu ngay lúc bắn thường không phải lỗi nhà máy. Theo tài liệu của Wakai, mô-men siết lấy khoảng 70% độ bền xoắn, tức khoảng 9,9 N·m cho vít Ø5,5, trong khi máy va đập phổ thông cho 165–220 N·m. Hãng quy định dùng máy vặn vít có ly hợp, khoảng 2.500 vòng/phút. Cách chọn khẩu và máy để không toét, không đứt đầu vít có trong bài khẩu bắn vít 8mm.
Gãy sau vài tháng nguy hiểm hơn vì lúc bắn mọi thứ bình thường. Kiểm tra ba việc: vít có công đoạn khử hydro không; có bị siết quá không; có bị gỉ không. Chuyện giữ vít khỏi gỉ gắn với ron và lớp phủ, xem bài cách chọn vít bắn tôn chống dột.
Lắp ron EPDM và kiểm tra
Với vít đi kèm vòng đệm, ron EPDM được lắp dưới vành đầu trước khi đóng gói (bảng công đoạn của hãng không tách riêng bước này). Ron lệch tâm sẽ bị ép không đều khi siết, nước vào ở phía mỏng.
Phiếu kiểm hàng thành phẩm (tự kiểm nội bộ của hãng), dòng vít bắn tôn Ø5,5:
| Phép kiểm | Điều kiện | Kết quả trên phiếu |
|---|---|---|
| Độ cứng | Đo HV bề mặt và lõi | 585–639 HV · 385–425 HV |
| Mô-men xoắn | Chuẩn tối thiểu 108 kg·cm | Thực đo 145–170 kg·cm |
| Thời gian khoan xuyên | Thép 2,3 mm, tải trục 16 kg, 2.500 vòng/phút; chuẩn dưới 4 giây | 1,3–3,6 giây |
Bốn báo cáo của phòng thí nghiệm độc lập tại Singapore, mỗi phép thử 5 con vít:
| Phép thử | Tiêu chuẩn | Kết quả |
|---|---|---|
| Phun muối trung tính | AS 3566.2-2002 + AS 2331.3.1-2001 | Đạt Class 3 ở 1.000 giờ; tới 2.000 giờ không gỉ đỏ |
| Lão hoá UV | AS 3566.2-2002 + ASTM G154-12a | Đạt Class 3 |
| SO₂ ngưng tụ | AS 3566.2-2002 + DIN 50018-97, 15 chu kỳ | Đạt Class 3 |
| Chịu ẩm 100% | AS 3566.2-2002 + ASTM D2247-2011, 1.000 giờ | Đạt Class 3 |
Mẫu trong bốn báo cáo là vít tự khoan đầu lục giác màu bạc, không ghi quy cách. Cách đọc từng tiêu chuẩn có ở trang tiêu chuẩn kiểm nghiệm vít bắn tôn. Quy cách đầy đủ xem tại danh mục vít bắn tôn Wakai.
Câu hỏi thường gặp
Vít bắn tôn được sản xuất qua những công đoạn nào?
Theo tài liệu kỹ thuật của Wakai, vít thép qua 14 công đoạn: vật liệu, kéo dây, ủ mềm, kéo dây lần 2, dập đầu, ép mũi, cán ren, tôi và ram, mạ kẽm điện phân, baking khử hydro, đóng gói, kiểm tra, lưu kho, xuất hàng. Vít inox SUS410 nhiệt luyện bằng lò chân không và thấm nitơ, xử lý thụ động hoá, không có baking.
Giòn hydro là gì, vì sao vít bắn tôn gãy sau vài tháng?
Khi mạ kẽm điện phân, bề mặt vít sinh ra hydro, một phần ngấm vào thép. Vít ngậm hydro khi chịu lực kéo có thể gãy ở lực thấp hơn nhiều so với điểm chảy, sau vài tuần hoặc vài tháng. Vít đã gỉ cũng có thể hút hydro sau thi công. Vít thép Wakai có công đoạn nung sau mạ để ức chế hiện tượng này.
Vít vừa bắn đã gãy đầu là do vít hay do thi công?
Thường do siết quá. Vít Ø5,5 chỉ cần khoảng 9,9 N·m theo tài liệu của Wakai, trong khi máy va đập phổ thông cho 165–220 N·m. Nên dùng máy vặn vít có ly hợp, khoảng 2.500 vòng/phút. Gãy sau vài tháng khi vít nằm yên mới là dấu hiệu giòn hydro.
Ren cán khác ren cắt ở điểm nào?
Ren cán tạo bằng cách ép phôi giữa hai bàn cán, không gọt bỏ kim loại. Thớ kim loại chạy liền theo biên dạng ren và bề mặt ren được biến cứng, nên ren bền hơn ren cắt gọt. Vít bắn tôn Wakai dùng ren cán.
Vít inox SUS410 có qua công đoạn khử hydro không?
Không. Vít inox không mạ điện phân mà xử lý thụ động hoá, nên quy trình của hãng ghi không baking. Tài liệu của Wakai cũng ghi SUS410 có thể bị gỉ, và SUS410 không phải SUS304.
Vít bắn tôn Wakai sản xuất ở đâu?
Wakai là thương hiệu Nhật Bản, thành lập năm 1940 tại Osaka. Vít sản xuất tại Đài Loan, Certificate of Origin ghi MADE IN TAIWAN. WAKAI Nhật Bản chịu trách nhiệm về sản xuất và chất lượng; hàng nhập khẩu chính ngạch qua Công ty TNHH Wakai Việt Nam.
Cần hồ sơ hoặc mẫu vít để kiểm tra?
NT Steel phân phối vít Wakai và hỗ trợ phiếu kiểm hàng, Certificate of Origin khi làm hồ sơ dự án. Gọi hoặc nhắn Zalo 0866 533 766, hoặc gửi yêu cầu tại trang nhận mẫu vít Wakai.