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在工程實(shí)踐中，墊圈的誤用問題屢見不鮮——有的在搭配高強(qiáng)螺栓時(shí)用了彈簧墊圈，有的因?yàn)檫x用的平墊硬度過軟，在裝配時(shí)發(fā)生了形變……今天就和大家聊聊，怎么選墊圈才靠譜。
自20世紀(jì)以來，彈簧墊圈作為防松“主力軍”，在全球年消耗量數(shù)以億計(jì)。然而，隨著現(xiàn)代工業(yè)對(duì)連接可靠性要求的提升，其有效性開始受到廣泛質(zhì)疑。這主要是因?yàn)閺椈蓧|圈需要保持彈性才能起到防松作用。但是，當(dāng)出現(xiàn)如下情況時(shí)，彈簧墊圈就可能失去防松效果：
基于以上因素，在一些標(biāo)準(zhǔn)中，比如DIN 127，也明文規(guī)定了彈簧墊圈的適用場(chǎng)合：
截圖翻譯：：“本標(biāo)準(zhǔn)所涵蓋的彈簧墊圈被視為專為與螺栓/螺母組件配合使用而設(shè)計(jì)的彈簧墊圈，適用于符合ISO 898第1部分規(guī)定的性能等級(jí)5.8或更低的緊固件。其作用在于抵消因緊固件松馳效應(yīng)導(dǎo)致的螺栓/螺母組件松動(dòng)現(xiàn)象（參見DIN 267第26部分）。此類墊圈無法有效防止組件在徑向（橫向）載荷作用下的松動(dòng)，主要設(shè)計(jì)用于以軸向受力為主的短螺栓工況?！?。文字大意就是這種彈簧墊圈適合搭配普通的“中低強(qiáng)度螺栓/螺母”（比如5.8級(jí)）使用，它的主要作用是防止螺栓用久了自己慢慢松動(dòng)。但如果螺栓經(jīng)常受到橫向的力（比如搖晃的機(jī)器、車輛等），又或者適配的螺栓長(zhǎng)度很長(zhǎng)，那么就不適合使用彈簧墊圈了。而從現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中看，高強(qiáng)度螺栓連接副中也極少有使用彈簧墊圈的。由此可見，彈簧墊圈更適合應(yīng)用于對(duì)螺栓預(yù)緊力要求不高且徑向（橫向）載荷作用較小的場(chǎng)合。
我們?cè)谶x擇彈簧墊圈時(shí)，應(yīng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，比如GB/T 94.1-2008《彈性墊圈技術(shù)條件 彈簧墊圈》對(duì)墊圈的材料性能、處理工藝及試驗(yàn)方法進(jìn)行嚴(yán)格篩選。以下是基于GB/T 94.1標(biāo)準(zhǔn)條款的系統(tǒng)性技術(shù)參數(shù)匯總：
| 材料類別 | 適用牌號(hào) | 熱處理 | 硬度范圍 | 表面處理規(guī)范 | 特殊要求 |
|---|---|---|---|---|---|
| 彈簧鋼 | 70、65Mn、60Si2Mn | 淬火并回火 | 40~50 HRC | 氧化/磷化、 鍍鋅鈍化（GB/T 5267.1）、 非電解鋅片涂層（GB/T 5267.2） | 電鍍后必須驅(qū)氫處理 |
| 不銹鋼 | 30Cr13、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、06Cr18Ni11Ti、06Cr17Ni12Mo2 | 回火 | ≥34 HRC | 簡(jiǎn)單處理 | |
| 磷青銅 | QSi3-1 | ≥90 HRB |
| 測(cè)試項(xiàng)目 | 試驗(yàn)方法 | 合格標(biāo)準(zhǔn) |
|---|---|---|
| 彈性試驗(yàn) | 按規(guī)定載荷連續(xù)加載3次，測(cè)量其自由高度 | 自由高度≥1.67S（S為公稱厚度） |
| 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn) | 將墊圈夾于虎鉗和扳手之間，兩者間距等于墊圈外徑的一半。扳手順時(shí)針緩慢扭至90°時(shí)，目測(cè)墊圈表面。 | 無斷裂（彈簧鋼/不銹鋼/磷青銅） |
| 抗氫脆試驗(yàn) | 墊圈試件用平墊圈隔開穿在試棒上，按規(guī)定載荷進(jìn)行壓縮，48h后松開，目測(cè)墊圈表面。 | 無裂紋 |
平墊圈的作用主要是為了增加支撐面積，防止損傷零件表面，另外如果是結(jié)構(gòu)要求（如長(zhǎng)孔），也需要搭配平墊圈安裝，以便于聯(lián)接。如果選用的墊圈強(qiáng)度或尺寸不當(dāng)，很容易被螺栓/螺母擠壓變形，從而導(dǎo)致整個(gè)連接副夾緊力喪失或者載荷分布不均。在這里，基于現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，我們整理了一份關(guān)于平墊圈與相關(guān)緊固件的關(guān)系圖，相信大家看了之后會(huì)有所收獲。
| 墊圈類別 | 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) | 硬度等級(jí)(HV) | 適用場(chǎng)景 |
|---|---|---|---|
| 大墊圈 | GB/T 96.1-2002 A級(jí) | 200 | 8.8級(jí)六角頭螺栓、螺釘 A/B級(jí) 8級(jí)六角螺母 A/B級(jí) 不銹鋼及類似成分緊固件 |
| 300 | 10.9級(jí)六角頭螺栓、螺釘 A/B級(jí) 10級(jí)六角螺母 A/B級(jí) | ||
| GB/T 96.2-2002 C級(jí) | 100 | 10.9級(jí)六角頭螺栓、螺釘 A/B級(jí) 10級(jí)六角螺母 A/B級(jí) | |
| 平墊圈 | GB/T 97.1-2002 A級(jí) GB/T 97.2-2002 A級(jí)（倒角型） | 200 | 8.8級(jí)六角頭螺栓、螺釘 A/B級(jí) 8級(jí)六角螺母 A/B級(jí) 不銹鋼及類似成分緊固件 |
| 300 | 10.9級(jí)六角頭螺栓、螺釘 A/B級(jí) 10級(jí)六角螺母 A/B級(jí) | ||
| GB/T 95-2002 C級(jí) | 100 | 6.8級(jí)六角頭螺栓/螺釘 C級(jí) 6級(jí)六角螺母 C級(jí) 表面淬硬的自擠螺釘 | |
| 小墊圈 | GB/T 848-2002 A級(jí) | 200 | 8.8級(jí)或不銹鋼 圓柱頭螺釘； 8.8級(jí)或不銹鋼 內(nèi)六角圓柱頭螺釘； 8.8級(jí)或不銹鋼 內(nèi)六角花形圓柱頭螺釘； 表面淬硬的圓柱頭自擠螺釘。 |
| 300 | 10.9級(jí) 內(nèi)六角圓柱頭螺釘； 10.9級(jí) 內(nèi)六角花形圓柱頭螺釘； | ||
| 特大墊圈 | GB/T 5287-2002 C級(jí) | 100 | 6.8級(jí)六角頭螺栓、螺釘 C級(jí)； 6級(jí)六角螺母 C級(jí)； 用于木結(jié)構(gòu)。 |
| 銷軸用墊圈 | GB/T 97.3-2002 A級(jí) | 160 | 用于 GB/T 880 帶孔銷； 用于 GB/T 882 銷軸。 |
| 組合螺釘用 | GB/T 97.4-2002 A級(jí) | 200/300 | S型，小系列：優(yōu)先用于內(nèi)六角圓柱頭和圓柱頭螺釘； N型，標(biāo)準(zhǔn)系列：優(yōu)先用于六角頭螺栓、螺釘； L型，大系列：優(yōu)先用于六角頭螺栓、螺釘。 |
| 組合自攻釘用 | GB/T 97.5-2002 A級(jí) | 180 | N型，標(biāo)準(zhǔn)系列； L型，大系列。 |
如果說"平墊+彈墊"組合能解決日常80%的防松問題，但真要遇上高頻振動(dòng)、重型沖擊這些情況，那就完全不夠看了——彈簧墊圈被高強(qiáng)度螺栓壓成鐵餅，平墊圈的摩擦buff在高頻振動(dòng)下說沒就沒！不過現(xiàn)在的防松領(lǐng)域早已不是傳統(tǒng)墊圈的獨(dú)角戲，主要可分為以下三種防松方式：
法蘭螺母（通常配合高強(qiáng)度螺栓使用，通過預(yù)緊產(chǎn)生足夠的靜摩擦，抵抗動(dòng)態(tài)松動(dòng)。）
尼龍鎖緊螺母（內(nèi)嵌的尼龍環(huán)會(huì)像‘液壓鉗’一樣咬入螺紋，振動(dòng)越大咬合越緊）
全金屬自鎖螺母（將螺母頂部局部變形，螺栓旋入時(shí)通過彈性變形產(chǎn)生持續(xù)夾緊力）
偏心自鎖防松螺母（利用偏心結(jié)構(gòu)改變螺紋受力分布，從而增強(qiáng)防松能力）
割槽鎖緊螺母（預(yù)先閉合鎖緊槽，裝配時(shí)因鎖緊槽有回彈趨勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)鎖緊）
各位在實(shí)際項(xiàng)目中還解鎖過哪些防松神裝？歡迎在評(píng)論區(qū)展開討論！
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