Mối ghép rivet (đinh tán) dùng một chốt kim loại có sẵn một đầu mũ, luồn qua lỗ đã khoan thẳng hàng trên các lớp tấm cần ghép, rồi làm biến dạng dẻo đầu còn lại để tạo thành đầu mũ thứ hai — kẹp chặt các lớp tấm lại với nhau. Khác với bu lông (có ren, tháo lắp lại được), rivet không có ren và không tháo lại được mà không phá hủy — đây là mối ghép vĩnh viễn (permanent joint) đúng nghĩa, cùng nhóm với mối hàn.
Nội dung thuộc chuyên trang Thiết kế & chế tạo máy của cokhi.net, cụm Chi tiết máy — ở góc nguyên lý và tiêu chuẩn chung. Nhóm sản phẩm đinh rút (blind rivet) dùng trong lắp ráp thùng xe, kết cấu nhôm dân dụng — xem lựa chọn/ứng dụng thực tế tại đinh rút — vattutruongan.vn.
Cơ chế: mũ có sẵn → luồn qua lỗ → biến dạng đầu còn lại
- Đinh tán đặc (solid rivet): cần thao tác từ cả hai mặt tấm ghép — một đầu mũ đã có sẵn từ nhà máy, đầu còn lại được thợ dùng búa/máy ép tán trực tiếp, trong khi một thanh chặn (bucking bar) tì ở mặt đối diện để phản lực. Đây là kiểu rivet truyền thống, cho khả năng chịu cắt/mỏi cao nhất nhưng đòi hỏi tiếp cận được cả hai mặt.
- Đinh rút / rivet mù (blind rivet): lắp được chỉ từ một mặt — bên trong thân rivet rỗng có một lõi kéo (mandrel). Dụng cụ kéo mandrel về phía sau; phần đầu to của mandrel kéo giãn/bung phần đuôi rivet (phía mặt khuất, không tiếp cận được) thành đầu mũ thứ hai ép sát mặt sau tấm ghép; khi lực kéo đạt ngưỡng thiết kế, mandrel tự đứt tại điểm thắt định trước. Đây chính là loại "đinh rút" phổ biến trong lắp ráp thùng xe, kết cấu nhôm — chỉ cần khoan lỗ và thao tác từ một phía.
Vì sao là mối ghép vĩnh viễn
Rivet không có ren nên không thể vặn tháo như bu lông — muốn tháo phải khoan bỏ mũ rivet rồi đẩy thân ra, phá hủy hoàn toàn con rivet đó (phải thay rivet mới nếu ghép lại). Đặc điểm này khiến rivet cùng nhóm "mối ghép vĩnh viễn" với mối hàn, khác với bu lông/vít thuộc nhóm "mối ghép tháo được".
Phân loại theo cấu tạo
- Đinh tán đặc (solid rivet): khả năng chịu lực cao nhất, dùng trong kết cấu hàng không, kết cấu thép chịu tải lớn (lịch sử: cầu, tàu, nồi hơi trước khi hàn/bu lông cường độ cao thay thế phần lớn từ giữa thế kỷ 20).
- Đinh rút (blind rivet): lắp nhanh, chỉ cần một phía tiếp cận — phổ biến nhất trong gia công tấm mỏng, thùng xe, kết cấu nhôm dân dụng.
- Đinh tán rỗng/bán rỗng (tubular/semi-tubular rivet): thân rỗng một phần, lực tán thấp hơn, dùng cho ứng dụng tải nhẹ, tiết kiệm chi phí.
- Đinh tán kết cấu (structural rivet): đường kính lớn, trước đây tán khi còn nóng đỏ (hot-driven) để co ngót tạo độ khít khi nguội — nay hầu như không còn dùng trong công trình mới.
Tiêu chuẩn ISO cho đinh rút
- ISO 14588:2000 — Blind rivets: Terminology and definitions — định nghĩa thuật ngữ cho đinh rút.
- ISO 14589:2000 — Blind rivets: Mechanical testing — quy định phương pháp thử cơ tính đinh rút (thử cắt, thử kéo đứt, thử lực giữ mandrel, thử lực đẩy mandrel), áp dụng cho đinh rút đường kính đến 6,4mm.
- Bộ tiêu chuẩn kích thước từ ISO 15977:2002 đến ISO 15984:2002 — mỗi số hiệu quy định một tổ hợp cụ thể: kiểu đầu (mũ nổi/mũ chìm), kiểu thân (mở/kín), và cặp vật liệu thân-mandrel (nhôm/nhôm, nhôm/thép, thép/thép, inox A2/A2). Ví dụ ISO 15977:2002 (mũ nổi, thân mở, nhôm/thép), ISO 15983:2002/ISO 15984:2002 (nhôm hoặc thép với mandrel inox A2).
Lưu ý về TCVN: tra cứu trực tiếp trên hệ thống tiêu chuẩn quốc gia (VSQI) chỉ tìm thấy TCVN 290:1968 ("Đinh tán mũ chìm") — tiêu chuẩn này đã hết hiệu lực (withdrawn). Hiện KHÔNG có TCVN nào còn hiệu lực quy định riêng cho đinh tán/đinh rút — thực hành trong nước tham chiếu trực tiếp bộ ISO nêu trên.
Ba dạng hỏng của mối ghép rivet
Độ bền một mối ghép rivet do dạng hỏng yếu nhất trong ba khả năng dưới đây quyết định:
- Cắt đứt thân rivet (shear): lực vượt quá khả năng chịu cắt của tiết diện thân rivet tại mặt phân cách giữa các lớp tấm.
- Dập lỗ (bearing): thân rivet ép làm biến dạng/bầu dục hóa thành lỗ trên tấm — xảy ra khi tấm quá mỏng hoặc vật liệu tấm quá mềm so với lực tác dụng.
- Xé rách mép tấm (edge tear-out) / đứt tiết diện còn lại (net-section failure): tấm bị xé từ lỗ rivet ra mép tự do (nếu khoảng cách mép quá nhỏ), hoặc đứt ngang qua hàng lỗ rivet (nếu bề rộng còn lại của tấm không đủ).
Nguyên tắc thiết kế: khoảng cách từ tâm lỗ tới mép tấm cần đủ lớn (kinh nghiệm chung ≥1,5 lần đường kính lỗ) để tránh xé mép trước khi rivet kịp phát huy hết khả năng chịu cắt.
Thuật ngữ
- Shop head / buck-tail: đầu mũ thứ hai hình thành sau khi tán, đối lập với đầu mũ có sẵn từ nhà máy.
- Mandrel (lõi kéo): thanh kim loại bên trong đinh rút, bị kéo qua thân rivet để tạo đầu mũ thứ hai rồi tự đứt.
- Single shear / double shear: mối ghép chồng (1 mặt cắt chịu lực) / mối ghép giáp mối có tấm ốp hai bên (2 mặt cắt chịu lực cùng lúc, chịu tải gấp đôi ở cùng đường kính rivet).
- Edge distance (khoảng cách mép): khoảng cách từ tâm lỗ tới mép tự do gần nhất của tấm — quyết định nguy cơ xé mép.
Tài liệu tham khảo
- ISO, ISO 14588:2000 — Blind rivets: Terminology and definitions: https://www.iso.org/standard/24866.html
- ISO, ISO 14589:2000 — Blind rivets: Mechanical testing: https://www.iso.org/standard/24867.html
- ISO, ISO 15977:2002 — Open end blind rivets with break pull mandrel, protruding head: https://www.iso.org/standard/29619.html
- NASA, Fastener Design Manual — Rivets and Lockbolts (phân loại đinh tán đặc/đinh rút/rỗng, MS33522/MS33557): https://engineeringlibrary.org/reference/rivets-and-lockbolts-nasa-fastener-design-manual
- RoyMech, Riveted Joints (công thức cắt/dập/xé mép): https://www.roymech.co.uk/Useful_Tables/Rivets.html
- ASTM International, ASTM A502 — Standard Specification for Rivets, Steel, Structural: https://www.astm.org/a0502.html