Mối ghép rivet (đinh tán) dùng một chốt kim loại có sẵn một đầu mũ, luồn qua lỗ đã khoan thẳng hàng, rồi làm biến dạng dẻo đầu còn lại tạo thành đầu mũ thứ hai — kẹp chặt các lớp tấm. Trả lời trực tiếp: khác bu lông (có ren, tháo lắp lại được), rivet KHÔNG có ren và KHÔNG tháo lại được mà không phá hủy — mối ghép VĨNH VIỄN cùng nhóm với hàn. Có 2 loại chính: đinh tán đặc (cần thao tác cả 2 mặt, chịu cắt/mỏi cao nhất, dùng hàng không/kết cấu thép) và đinh rút/blind rivet (lắp từ 1 mặt qua mandrel tự đứt, phổ biến nhất cho tấm mỏng/thùng xe/nhôm dân dụng). Độ bền mối ghép do dạng hỏng YẾU NHẤT trong 3 khả năng quyết định: cắt đứt thân rivet (τ=F/(nA)), dập lỗ (σ=F/(dt)), hoặc xé rách mép tấm (kiểm soát bằng khoảng cách mép ≥1,5 lần đường kính lỗ). Bước đinh tối thiểu ~2,5 lần đường kính, phổ biến 3–4 lần.
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. Cần so sánh rivet với bu lông/hàn để chọn đúng loại mối ghép, xem chọn mối ghép: đinh tán vs bu lông vs hàn.
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). Tiêu chuẩn Đức DIN 7337 (đinh rút mandrel tự đứt, mũ dome/mũ chìm, cỡ 3,0–5,0mm) là tiêu chuẩn tương đương công nghiệp phổ biến song song với ISO 15983 — hai bộ tiêu chuẩn mô tả cùng loại sản phẩm theo hai hệ thống ký hiệu khác nhau, thường thấy song song trên catalogue nhà cung cấp.
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.
Công thức tính bền: cắt và dập
Hai dạng hỏng đầu (cắt, dập) tính được bằng công thức cơ bản; dạng thứ ba (xé mép/net-section) chủ yếu kiểm soát bằng quy tắc khoảng cách hình học hơn là công thức ứng suất trực tiếp.
- Ứng suất cắt: τ = F / (n · A) — trong đó F là lực tác dụng, A = π/4 · d² là tiết diện thân rivet, n là số mặt cắt chịu lực (n=1 với mối ghép chồng — single shear; n=2 với mối ghép giáp mối có tấm ốp hai bên — double shear, chịu tải gấp đôi ở cùng đường kính).
- Ứng suất dập (bearing): σ = F / (d · t) — trong đó d là đường kính rivet, t là chiều dày tấm mỏng hơn trong hai tấm ghép (tấm mỏng luôn là điểm dập trước).
So sánh τ và σ tính được với ứng suất cắt/dập cho phép của vật liệu rivet và tấm để xác định dạng hỏng nào xảy ra trước ở tải trọng thấp hơn — đó chính là dạng hỏng quyết định khả năng chịu tải thực tế của mối ghép.
Bố trí dãy đinh (pitch và khoảng cách hàng)
Với mối ghép cần nhiều hơn một rivet trên một đường nối, khoảng cách bố trí ảnh hưởng trực tiếp tới cả ba dạng hỏng nêu trên:
- Bước đinh (pitch — khoảng cách tâm-tâm giữa hai rivet liền kề cùng hàng): tối thiểu khoảng 2,5 lần đường kính rivet để tránh xé rách phần tấm còn lại giữa hai lỗ; khoảng cách phổ biến trong thực hành là 3–4 lần đường kính, tối đa khoảng 7 lần đường kính (bước quá lớn làm giảm hiệu quả truyền lực đều giữa các rivet và tấm dễ vênh giữa hai điểm liên kết).
- Khoảng cách hàng (khi bố trí nhiều hàng rivet): hàng có thể xếp thẳng (inline) hoặc so le (staggered/zigzag) — bố trí so le giúp phân bố tiết diện xé mép đều hơn giữa các hàng, thường được ưu tiên khi mối ghép chịu tải lớn cần nhiều hàng rivet.
- Đường kính rivet tham khảo theo chiều dày tấm: một quy tắc kinh nghiệm phổ biến là d ≈ 6·√t (t là chiều dày tấm mỏng hơn, tính bằng mm, áp dụng khi t ≤ 25mm) — chỉ là điểm khởi đầu tham khảo, không thay thế tính toán bền đầy đủ theo tải trọng thực tế.
Các trị số trên là quy tắc kinh nghiệm thiết kế phổ thông (rule of thumb) — mối ghép chịu tải quan trọng cần tính toán/kiểm định theo tiêu chuẩn kết cấu cụ thể, không chỉ áp dụng quy tắc chung.
Bảng 3 dạng hỏng mối ghép rivet
| Dạng hỏng | Công thức/kiểm soát |
|---|---|
| Cắt đứt thân rivet | τ = F/(n·A) |
| Dập lỗ | σ = F/(d·t) |
| Xé rách mép tấm | Khoảng cách mép ≥1,5 lần đường kính lỗ |
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
- Engineers Edge, Rivet Design Stress Formula and Calculator (công thức τ=F/(nA), σ=F/(dt), d≈6√t): https://www.engineersedge.com/calculators/rivet_design_stress_16118.htm
- MechSimulator, Riveted Joint Design — Strength Calculations Guide (bước đinh 2,5–4d, khoảng cách mép 1,5–2d): https://mechsimulator.com/blog/articles/riveted-joint-design-strength-calculation-guide/
- Fasteners.eu, DIN 7337 — Break mandrel blind rivets (tương đương ISO 15983): https://www.fasteners.eu/standards/din/7337/
FAQ
Đinh tán đặc và đinh rút (blind rivet) khác nhau ở đâu? Đinh tán đặc cần thao tác từ cả hai mặt tấm ghép, cho khả năng chịu cắt/mỏi cao nhất; đinh rút lắp được chỉ từ một mặt nhờ mandrel bên trong tự đứt khi đạt lực kéo thiết kế, phổ biến trong lắp ráp thùng xe/kết cấu nhôm.
Ba dạng hỏng của mối ghép rivet là gì? Cắt đứt thân rivet (shear), dập lỗ trên tấm (bearing), và xé rách mép tấm (edge tear-out) — độ bền thực tế của mối ghép do dạng hỏng yếu nhất trong ba khả năng này quyết định.
Single shear và double shear khác nhau thế nào? Single shear (mối ghép chồng) chỉ có 1 mặt cắt chịu lực (n=1); double shear (mối ghép giáp mối có tấm ốp hai bên) có 2 mặt cắt chịu lực cùng lúc (n=2), chịu tải gấp đôi ở cùng đường kính rivet.
Vì sao rivet là mối ghép vĩnh viễn không tháo lại được? Vì rivet không có ren nên không thể vặn tháo như bu lông — muốn tháo phải khoan bỏ mũ rồi đẩy thân ra, phá hủy hoàn toàn con rivet đó và cần thay rivet mới nếu muốn ghép lại.
Xem thêm trong chủ đề này: chỉ số lò xo C và hệ số Wahl → · công thức tính ứng suất cắt trong dây lò xo → · độ bền mỏi lò xo → · tần số dao động riêng và hiện tượng surge ở lò xo → · thiết kế trục → · tra kích thước then theo đường kính trục → · bạc lót: phân loại và vật liệu (đồng, babbitt, nhựa kỹ thuật) → · dung sai lắp ghép trục — bạc lót → · vật liệu và nhiệt luyện trục → · cấp bền bu lông theo TCVN 1916 → · lò xo cơ khí → · thiết kế trục theo độ bền → · lắp ổ lăn lên trục & vào gối → · tốc độ tới hạn của trục & rung động do mất cân bằng → · cân bằng động và tĩnh → · cơ học mối ghép ren → · ổ đỡ chặn → · hệ số an toàn & ứng suất cho phép → · mỏi chi tiết máy → · dao động cưỡng bức hệ 1 bậc tự do → · mối ghép độ dôi (ép căng) →