TIÊU CHUẨN REN THÔNG DỤNG

1. Ren hợp nhất (Unified Thread – UN)

1.1 Giới thiệu

Ren Unified Thread ra đời sau chiến tranh thế giới lần thứ hai nhằm mục đích tiêu chuẩn hóa và tăng cường khả năng lắp lẫn đối với mối ghép ren của ba nước Mỹ, Canada và Anh cũng như khắc phục một số hạn chế trong phương pháp gia công ren.

Đặc tính hình học, kích thước, cấp chính xác, dung sai và kí hiệu ren Unified Thread được qui định lần đầu tiên trong tiêu chuẩn ANSI/ASME B1.1:1949 ban hành năm 1949. Sau nhiều lần sửa đổi, bổ sung phiên bản mới nhất của tiêu chuẩn này là ANSI/ASME B1.1:2003.

Hình 1. Profile cơ bản của ren Unified Thread

1.2 Các dạng ren của Unified thread

Unified Coarse Thread – UNC

UNC là loại ren bước thô được dùng rộng rãi nhất cho các mối ghép có độ bền kéo thấp và yêu cầu tháo lắp nhanh trên các loại vật liệu có độ bền thấp như gang, thép ít carbon, đồng, nhôm.

Unified Fine Thread – UNF

UNF là loại ren bước mịn, được dùng cho những mối ghép yêu cầu độ bền cao hoặc những mối ghép có thành mỏng và khoảng lắp ghép ngắn. Ngoài ra, nhờ góc nâng ren nhỏ, ren UNF còn được trong những trường hợp cần sự  vi chỉnh chiều dài làm việc của ren.

Unified Extra Fine Thread – UNEF

UNEF là loại ren bước cực mịn, được dùng khi chiều dày mối ghép nhỏ hơn chiều dày mối ghép bằng ren UNF.

Ngoài ra, để giảm ứng suất tập trung, đáy của ba loại ren này được bo tròn và cho ra đời dạng ren UNR với kí hiệu tương ứng là UNRC/UNRF/UNREF. Bulong của ba loại ren này vẫn dùng đai ốc UN.

Constant Pitch Series – UN Series

Dạng ren bước không đổi này được dùng khi các dạng ren UNC, UNF và UNEF không đáp ứng được các yêu cầu kĩ thuật khi thiết kế. Nó bao gồm 8 kiểu với số ren trên 1 inch lần lượt là 4, 6, 8, 12, 16, 20 ,28 và 32

Unified special – UNS

Là sự kết hợp giữa đường kính ren và số ren trên 1 inch của kiểu ren này không có trong những tiêu chuẩn kể trên. Không nên dùng kiểu ren này trừ khi có những yêu cầu khắc khe về mặt kỹ thuật trong thiết kế.

UN thread " data-image-caption="" data-medium-file="https://hoangkhuong.files.wordpress.com/2013/03/table-1.jpg?w=595" data-large-file="https://hoangkhuong.files.wordpress.com/2013/03/table-1.jpg?w=595" data-mce-src="https://hoangkhuong.files.wordpress.com/2013/03/table-1.jpg?w=595&h=194" data-mce-style="margin-top: 0px; margin-bottom: 0px; padding: 0px; border: 0px; height: 339px; max-width: 600px; clear: both; cursor: pointer;">

Bảng 1. Phối hợp giữa đường kính ren và số vòng ren trên 1 inch của ren UN & UNR (trích tiêu chuẩn  ASME B1.1-2003)

1.3 Dung sai ren

Tiêu chuẩn ANSI/ASME B1.1:2003 phân ra 3 cấp độ dung sai (1, 2, 3) để đánh giá độ chính xác của ren về hình học, vị trí và khe hở khi lắp ghép. Thêm vào chữ “A” để chỉ ren ngoài, chữ “B” để chỉ ren trong

–          1A, 1B : có khe hở lắp lớn nhất, thường dùng trong những môi trường có nhiều bụi bẩn

–          2A, 2B : khe hở trung bình và được dùng phổ biến nhất trong các mối ghép bằng bulong và vít

–          3A, 3B : có độ kín khít cao nhất, dùng cho những mối ghép chính xác cao

1.4. Kí hiệu ren Unified thread

Dưới đây giải thích một số kí hiệu ren Unified Thread thường gặp

3/8 – 16 UNC 2B LH (21)

• 3/8 : Đường kính danh nghĩa của ren là 3/8 inch
• 16 : có 16 ren trên 1 inch
• UNC : ren bước thô
• 2B : ren lỗ có dung sai cấp 2
• LH : ren trái (ren phải không cần ghi)
• (21) : kí hiệu liên quan đến việc đo kiểm ren theo tiêu chuẩn ASME/ANSI 1.3M

3⁄4 – 0.0625P – 0.1875L (3 STARTS) UNF SPL-EXT (23)

• 3⁄4  : đường kính danh nghĩa của ren là 3⁄4  inch
• 0.0625P : bước ren 0.0625
• 0.1875L : bước xoắn 0.1875
• (3 STARTS) : ren 3 đầu mối
• UNF : ren bước mịn
• SPL : ren đặc biệt (special)
• EXT : ren ngoài (external)
• (23) : kí hiệu liên quan đến việc đo kiểm ren theo tiêu chuẩn ASME/ANSI 1.3M

2. Ren tam giác hệ Met

2.1 Giới thiệu

Ren tam giác hệ Met được dùng phổ biến ở Việt Nam và nhiều nước khác trên thế giới. Đặc tính kỹ thuật của loại ren này được qui định trong tiêu chuẩn ASME B1.13M-2005 (tương thích với tiêu chuẩn ISO 68 về profile ren và tiêu chuẩn ISO 965/1 về dung sai ren).

Hình 2. Profile cơ bản của ren tam giác hệ Met

Khác biệt cơ bản của ren hệ Met và ren UN là ren hệ Met sử dụng profile ren có góc ở đỉnh 60^o và tính bước ren bằng mm thay vì tính số vòng ren trên 1 inch chiều dài. Bước của ren hệ Met được chia làm bước thô và bước mịn trong đó ren bước thô được ưu tiên sử dụng trong những mối ghép thông thường. Phối hợp giữa đường kính danh nghĩa và bước ren của một số ren hệ Met được cho trong bảng 2

Bảng 2. Phối hợp giữa đường kính danh nghĩa và bước ren hệ Met (trích tiêu chuẩn ASME B1.13M-2005)

2.2 Dung sai ren

Tiêu chuẩn ISO 965-1 qui định cấp chính xác cho các yếu tố hình học của ren như sau :

–          Đường kính đáy ren trong : 4, 5, 6, 7, 8

–          Đường kính đỉnh ren ngoài : 4, 6, 8

–          Đường kính trung bình ren trong : 4, 5, 6, 7, 8

–          Đường kính trung bình ren ngoài : 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

Đối với sai lệch cơ bản :

–          Ren ngoài : e, f, g, h

–          Ren trong : G, H

2.3 Kí hiệu ren

Dưới đây giải thích một số kí hiệu ren hệ Met thường gặp

M10 x 1 – 5g6g LH

• M10 : ren hệ met có kích thước danh nghĩa 10mm
• 1 : bước ren 1mm (không cần ghi nếu là bước ren thô)
• 5g : dung sai đường kính trung bình của ren là 5g
• 6g : dung sai đường kính đỉnh ren là 6g
• LH : hướng xoắn trái (hướng xoắn phải không cần ghi)

M42 x 4.5 – 6g – 0.63R

• M42 : ren hệ met có đường kính danh nghĩa 42mm
• 4.5 : bước ren 4.5mm
• 6g : dung sai đường kính trung bình và đường kính đỉnh ren là 6g
• 0.63R : bán kính bo tròn nhỏ nhất tại đáy ren

M16 x L4 – P2 – 4h6h (TWO STARTS)

• M16 : ren hệ met có đường kính danh nghĩa 16mm
• L4 : bước xoắn 4mm
• P2 : bước ren 2mm
• TWO STARTS : ren hai đầu mối

M6 x 1 − 4G6G EXT

• 4G6G EXT : nếu buộc phải soạn thảo bằng chữ in hoa thì thêm EXT để chỉ ren ngoài, INT để chỉ ren trong

MJ6 × 1 − 4h6h

• MJ : loại ren đặc biệt được dùng trong ngành hàng không

3. Ren thang ACME

Ren thang được dùng nhiều trong truyền động bởi nó có nhiều ưu điểm về độ bền và dễ chế tạo hơn so với ren vuông. Ngày nay trên thế giới phổ biến ba hệ thống ren thang là ren thang theo tiêu chuẩn ACME (Mỹ), ren thang theo tiêu chuẩn ISO 2904-1977 và ren thang theo tiêu chuẩn DIN 1

Hình 3 : Profile cơ bản của ren thang ACME

3.1 Phân loại ren thang ACME

–          General purpose – G : dùng với mục đích thông thường. Loại ren này có ba cấp chính xác là 2G, 3G và 4G trong đó cấp 2G được ưu tiên sử dụng

–          Centralizing – C : tương tự như loại G nhưng có khe hở giữa đường kính đỉnh ren trong và ren ngoài nhỏ hơn, dùng trong trường hợp cần hạn chế ma sat sườn ren và võng thân ren. Loại ren này có 6 cấp chính xác từ 2C đến 6C nhưng thường không dùng 2 cấp 5C và 6C. Tiêu chuẩn về 2 loại ren G và C được trình bày trong ASME/ANSI B1.5-1997

–          Stub : dùng trong những trường hợp yêu cầu bước ren thô và chiều sâu ren thấp. Cấp chính xác của nó tương ứng với cấp chính xác 2G, 3G và 4G của ren loại G. Tiêu chuẩn về ren Stub được trình bày trong ASME/ANSI B1.8-1988

Bảng 3 : Phối hợp đường kính danh nghĩa và số ren trên 1 inch của ren ACME (trích ASME/ANSI B1.5-1988)

3.2 Kí hiệu ren thang ACME

Dưới đây giải thích một số kí hiệu ren thang ACME thường gặp

1.750-6-ACME-4C

• 1.750 : đường kính danh nghĩa 1.75in
• 6 : có 6 ren trên 1 inch
• ACME : ren thang theo tiêu chuẩn ASME
• 4C : cấp chính xác 4 cho ren loại C

2.875-0.4P-0.8L-ACME-3G

• 2.875 : đường kính danh nghĩa 2.875in
• 0.4P : bước ren 0.4in
• 0.8L : bước xoắn 0.8in
• ACME : ren thang theo tiêu chuẩn ASME
• 3G : cấp chính xác 3 cho ren loại G

½ – 20 Stub ACME-2G M1

• ½ : đường kính danh nghĩa 0.5in
• 20 : có 20 ren trên 1 inch
• Stub – ACME : ren thang ACME loại Stub
• 2G : cấp chính xác theo ren loại G
• M1 : kích thước được hiệu chỉnh theo nhóm 1

4. Ren thang hệ Met

4.1 Giới thiệu

Hình 4. So sánh profile của ren thang ACME và ren thang hệ Met

Điểm khác biệt cơ bản giữa ren thang hệ Met và ren thang ACME là ren thang hệ Met dùng góc sườn ren 30^o thay vì 29^o. Do sự khác biệt không quá lớn nên nhiều người nhầm tưởng hai loại ren này là một, nhất là trong lúc đo kiểm. Ví dụ, ren 1-5 ACME  có đường kính danh nghĩa là 25.4mm và bước là 5.08mm rất dễ nhầm với ren TR 25 x 5 có đường kính 25mm và bước là 5mm

Ren thang hệ Met có đường kính từ 8mm đến 300mm được tiêu chuẩn hóa trong hai tiêu chuẩn : ISO 2904-1977 và DIN 103. Giữa hai tiêu chuẩn này có hai điểm khác biệt cơ bản như sau :

–          Tiêu chuẩn ISO qui định nhiều bước ren cho một đường kính danh nghĩa trong khi tiêu chuẩn DIN chỉ qui định một bước ren cho một đường kính danh nghĩa

–          Tiêu chuẩn ISO áp dụng khe hở như nhau đối với đường kính đỉnh và đường kính đáy ren trong khi tiêu chuẩn DIN khe hở của đường kính đáy ren lớn hơn từ hai đến ba lần so với khe hở của đường kính đỉnh ren

Bảng 4 : Phối hợp đường kính danh nghĩa và bước ren của 2 tiêu chuẩn ren thang hệ Met

4.2 Kí hiệu

TR 60 x 18 (P9) LH

• TR : ren thang
• 60 : đường kính danh nghĩa 60mm
• P9 : bước ren 9mm
• 18 : bước xoắn 18 (ren có 2 đầu mối)
• LH : ren trái (ren phải không cần ghi)

5. Ren Whitworth

Đây là loại ren do Sir Joseph Whitworth phát minh vào khoảng giữa thế kỉ 19. Trước kia ren Whitworth được dùng phổ biến ở Anh nhưng sau khi Anh thống nhất với Mỹ và Canada để ban hành tiêu chuẩn ren UN, nó hầu như chỉ còn được dùng trong việc chế tạo những linh kiện thay thế.

Đặc trưng cơ bản của ren Whitworth là profile ren được bo tròn cả ở đỉnh và đáy ren và dùng góc đỉnh ren 55^o thay vì 60^o như những loại ren khác.

Hình 5 : Profile cơ bản của ren Whitworth

6. Ren ống của Anh

Ren ống của Anh (British Standard Pipe – BSP) đã trở thành tiêu chuẩn chung và được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới (ngoại trừ Mỹ dùng ren NPT).

6.1 Phân loại

Ren BSP sử dụng profile ren Whitworth (góc ở đỉnh 55^o) và được chia thành hai loại theo đường kính ren

–          Ren ống thẳng (British Standard Pipe Parallel – BSPP) có đường kính ren không đổi được kí hiệu bằng chữ G

–          Ren ống côn (British Standard Pipe Taper Thread – BSPT) có đường kính tăng hoặc giảm trên chiều dài ren được kí hiệu bằng chữ R

        Nếu phân loại theo phương pháp lắp ghép, ren BSP được chế tạo theo hai tiêu chuẩn hoàn toàn khác nhau

–          Tiêu chuẩn ISO 7-1 : sự ghép kín được tạo ra giữa 2 bề mặt kim loại, có thể kết hợp hai bề mặt ren côn (dùng cho ống chịu áp suất cao) hoặc bề mặt ren côn bên ngoài và bề mặt ren thẳng bên trong (dùng cho ống chịu áp trung bình). Trong tiêu chuẩn này, dãy ren R được kí hiệu như sau :

• R : ren ngoài côn
• Rs : ren ngoài song song dạng đặc biệt
• Rc : ren trong côn
• Rp : ren trong song song

–          Tiêu chuẩn 228-1 : sự ghép kín được tạo thành thông qua một lớp đệm kín. Trong tiêu chuẩn này, dãy ren G được kí hiệu như sau

• G : ren trong song song
• GA : ren ngoài song song có độ chính xác cao
• GB : ren ngoài song song dùng trong mục đích thông thường

Hình 6 : Profile cơ bản của ren BSP

Lưu ý : Đường kính ren ghi trong kí hiệu không phải là đường kính thực mà là đường kính qui ước dùng trong thương mại. Đường kính thực của ren tương ứng với đường kính dùng trong thương mại được cho trong bảng

Bảng 5 : Kích thước một số loại ren BSP

6.2 Kí hiệu

Ren BSP được kí hiệu như sau :

Pipe thread ISO 228 – G 2 A LH

• Pipe thread : ren ống
• ISO 228 : tiêu chuẩn ren
• G : ren BSPP
• 2 : đường kính ren
• A :ren ngoài song song có độ chính xác cao
• LH : ren trái (nếu ren phải không cần ghi)

7. Ren đường ống của Mỹ

7.1 Phân loại

Mỹ sử dụng ren ống theo hệ thống tiêu chuẩn American National Standard Pipe Threads, có khác biệt cơ bản với ren ống BSP của Anh là nó sử dụng profile có góc ở đỉnh 60^o. Ren ống của Mỹ được chia làm hai loại chính theo đường kính ren

–          National Pipe Taper – NPT : ren côn có đường kính tăng hoặc giảm trên chiều dài ren

–          National Pipe Straight – NPS : ren thẳng có đường kính ren không đổi trên chiều dài ren

Từ hai loại ren này người ta còn cụ thể hóa  thành những loại ren khác tùy theo mục đích sử dụng như ren NPTR dùng trong ngành đường sắt, NPSC dùng kết nối ống chịu áp suất thấp … Chi tiết về những loại ren này có thể tham khảo thêm trong sổ tay Machinery’s Handbook, 28th Edition

Bảng 6 : Kích thước một số loại ren NPT

7.2 Kí hiệu

Loại ren này được kí hiệu như sau :

3/8 – 18 NPT

•      3/8 : đường kính danh nghĩa của ren

•      18 : có 18 ren trên chiều dài 1 inch

•      NPT : ren National Pipe Taper theo tiêu chuẩn ANSI/ASME B1.20.1-1983

1⁄8 – 27 NPTF – 1

• 1/8 : đường kính danh nghĩa của ren
• 27 : có 27 ren trên chiều dài 1 inch
• NPTF : ren Dryseal USA (American) Standard Taper Pipe Thread theo tiêu chuẩn  ANSI B1.20.3-1976
• 1 : cấp chính xác 1

Hoàng Khương

Tham khảo

Threads and threading – Machinery’s Handbook, 28th Edition

Tiêu chuẩn ASME B1.13M-2005

Tiêu chuẩn ASME ASME B1.1-2003

Pipe Thread Type and Designation – Colder Products Company 2007