針對(duì)彈墊漲圈失效的原因及解決辦法

彈墊漲圈為什么會(huì)失效？

在緊固件連接裝配時(shí)，我們經(jīng)常會(huì)發(fā)生彈簧墊圈發(fā)生塑性變形后彈墊無(wú)法及時(shí)彈起，從而降低了防松性能，這種現(xiàn)象叫做彈墊漲圈失效。

那么這種情況是怎么產(chǎn)生的呢？

下面我們來(lái)分析一下出現(xiàn)這種情況的原因：

摘自：全國(guó)緊固件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書(shū)處編著的《緊固件標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施指南第.二版》中P520-522

一、螺栓（螺母）、墊圈、彈簧墊圈組合件連接副在理想的安裝狀態(tài)下，在擰緊螺栓或螺母的過(guò)程中，彈簧墊圈主要應(yīng)受軸向壓縮力而慢慢被壓縮，直至壓平；但是，由于實(shí)際安裝過(guò)程中存在各種不同的工作狀態(tài)，彈簧墊圈實(shí)際受到的除軸向壓縮力外，還有徑向力，而徑向力將使彈簧墊圈內(nèi)徑變大，導(dǎo)致彈簧墊圈壓平狀態(tài)下的缺口尺寸變大，若較輕微尚未失去防松功能，但特殊情況是彈簧墊圈出現(xiàn)“C字型”，俗稱“漲圈”，失去彈簧墊圈的防松功能。

二、 彈簧墊圈漲圈失效原因可能有以下幾個(gè)方面：

1、螺栓與彈簧墊圈孔徑的間隙大小：由于彈簧墊圈的內(nèi)徑尺寸是在螺紋公稱尺寸上加“上偏差”，而螺栓的無(wú)螺紋桿徑活螺紋大徑尺寸均是公稱尺寸負(fù)偏差，因此在彈簧墊圈內(nèi)徑做成上偏差、螺栓桿徑或螺紋大徑做成下偏差的特殊情況，螺栓與彈簧墊圈組合后的尺寸間隙是很大的。

2、連接副的安裝形式：連接副的安裝形式根據(jù)螺栓軸心線分為橫向和豎向安裝，顯而易見(jiàn)，當(dāng)橫向安裝時(shí)，彈簧墊圈掛在螺栓上，這樣就將1中提到的間隙化特殊了。原來(lái)像在豎向安裝時(shí)還能盡可能避免的偏心將沒(méi)有辦法避免，如果此時(shí)彈簧墊圈的缺口正好處在軸心線下部甚至是蕞底部，漲圈的比例將會(huì)很高。

3、螺栓、螺母支承面尺寸：與彈簧墊圈接觸的螺栓、螺母的支承面直徑比較接近彈簧墊圈的外徑甚至是接近彈簧墊圈的內(nèi)徑而導(dǎo)致在擰緊螺栓、螺母的過(guò)程中，有一個(gè)將彈簧墊圈向外漲的力而使彈簧墊圈漲圈失效。

4、彈簧墊圈的切口毛刺：由于加工工藝的原因，切斷面后的彈簧墊圈切口處肯定存在或大或小的毛刺，彈簧墊圈經(jīng)過(guò)熱處理后，這些帶有較高硬度的毛刺或?qū)⒅苯忧度肫綁|圈或被連接件機(jī)體中，導(dǎo)致螺栓螺母擰緊過(guò)程中彈簧墊圈拉長(zhǎng)而墊圈失效。

5、彈簧墊圈的切口寬度尺寸：切口寬度尺寸為在彈簧墊圈壓平狀態(tài)下，其蕞大值為彈簧墊圈厚度的一半。由于彈簧墊圈切斷工序中設(shè)備、刀具調(diào)整的原因，其尺寸很難保證一致，雖然符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但越是偏大尺寸就越有可能引起漲圈。

6、彈簧墊圈的切口厚度尺寸：在切斷工序上刀與下刀剪切過(guò)程中，形成彈簧墊圈切口，其本身的作用是切入被連接件，在螺栓、螺母松動(dòng)時(shí)起到防松作用。這也是彈簧墊圈除利用軸向彈力起防松作用外的又一防松點(diǎn)。但是，如果上刀角度未調(diào)整好，切口端的厚度尺寸將變大，一般將切口厚度的增加值控制在不大于彈簧墊圈厚度的

針對(duì)彈墊漲圈失效的原因及解決辦法

彈墊漲圈為什么會(huì)失效？

在緊固件連接裝配時(shí)，我們經(jīng)常會(huì)發(fā)生彈簧墊圈發(fā)生塑性變形后彈墊無(wú)法及時(shí)彈起，從而降低了防松性能，這種現(xiàn)象叫做彈墊漲圈失效。

那么這種情況是怎么產(chǎn)生的呢？

下面我們來(lái)分析一下出現(xiàn)這種情況的原因：

摘自：全國(guó)緊固件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書(shū)處編著的《緊固件標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施指南第二版》中P520-522

一、螺栓（螺母）、墊圈、彈簧墊圈組合件連接副在理想的安裝狀態(tài)下，在擰緊螺栓或螺母的過(guò)程中，彈簧墊圈主要應(yīng)受軸向壓縮力而慢慢被壓縮，直至壓平；但是，由于實(shí)際安裝過(guò)程中存在各種不同的工作狀態(tài)，彈簧墊圈實(shí)際受到的除軸向壓縮力外，還有徑向力，而徑向力將使彈簧墊圈內(nèi)徑變大，導(dǎo)致彈簧墊圈壓平狀態(tài)下的缺口尺寸變大，若較輕微尚未失去防松功能，但極端情況是彈簧墊圈出現(xiàn)“C字型”，俗稱“漲圈”，失去彈簧墊圈的防松功能。

二、 彈簧墊圈漲圈失效原因可能有以下幾個(gè)方面：

1、螺栓與彈簧墊圈孔徑的間隙大小：由于彈簧墊圈的內(nèi)徑尺寸是在螺紋公稱尺寸上加“上偏差”，而螺栓的無(wú)螺紋桿徑活螺紋大徑尺寸均是公稱尺寸負(fù)偏差，因此在彈簧墊圈內(nèi)徑做成上偏差、螺栓桿徑或螺紋大徑做成下偏差的極端情況，螺栓與彈簧墊圈組合后的尺寸間隙是很大的。

2、連接副的安裝形式：連接副的安裝形式根據(jù)螺栓軸心線分為橫向和豎向安裝，顯而易見(jiàn)，當(dāng)橫向安裝時(shí)，彈簧墊圈掛在螺栓上，這樣就將1中提到的間隙化極端了。原來(lái)像在豎向安裝時(shí)還能盡可能避免的偏心將沒(méi)有辦法避免，如果此時(shí)彈簧墊圈的缺口正好處在軸心線下部甚至是最底部，漲圈的比例將會(huì)很高。

3、螺栓、螺母支承面尺寸：與彈簧墊圈接觸的螺栓、螺母的支承面直徑比較接近彈簧墊圈的外徑甚至是接近彈簧墊圈的內(nèi)徑而導(dǎo)致在擰緊螺栓、螺母的過(guò)程中，有一個(gè)將彈簧墊圈向外漲的力而使彈簧墊圈漲圈失效。

4、彈簧墊圈的切口毛刺：由于加工工藝的原因，切斷面后的彈簧墊圈切口處肯定存在或大或小的毛刺，彈簧墊圈經(jīng)過(guò)熱處理后，這些帶有較高硬度的毛刺或?qū)⒅苯忧度肫綁|圈或被連接件機(jī)體中，導(dǎo)致螺栓螺母擰緊過(guò)程中彈簧墊圈拉長(zhǎng)而墊圈失效。

5、彈簧墊圈的切口寬度尺寸：切口寬度尺寸為在彈簧墊圈壓平狀態(tài)下，其最大值為彈簧墊圈厚度的一半。由于彈簧墊圈切斷工序中設(shè)備、刀具調(diào)整的原因，其尺寸很難保證一致，雖然符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但越是偏大尺寸就越有可能引起漲圈。

6、彈簧墊圈的切口厚度尺寸：在切斷工序上刀與下刀剪切過(guò)程中，形成彈簧墊圈切口，其本身的作用是切入被連接件，在螺栓、螺母松動(dòng)時(shí)起到防松作用。這也是彈簧墊圈除利用軸向彈力起防松作用外的又一防松點(diǎn)。但是，如果上刀角度未調(diào)整好，切口端的厚度尺寸將變大，一般將切口厚度的增加值控制在不大于彈簧墊圈厚度的百分之8。切口厚度尺寸過(guò)大，直接的結(jié)果是切口尖角更加尖銳，安裝過(guò)程中，彈簧墊圈更容易切入螺栓、螺母和平墊圈中，并在擰緊時(shí)，螺栓或螺母將彈簧墊圈帶著旋轉(zhuǎn)，最后拉開(kāi)導(dǎo)致漲圈。

7、平墊圈硬度：一般常用于連接副中的平墊圈選用存在硬度偏低、沒(méi)有嚴(yán)格按照要求與螺栓性能等級(jí)相匹配。由于彈簧墊圈的硬度較高，一般在40-50HRC之間，如果平墊圈硬度很低，勢(shì)必加劇彈簧墊圈切口尖角嵌入平墊圈的程度。

8、施加的載荷：現(xiàn)行彈簧墊圈國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的彈性實(shí)驗(yàn)載荷值大致相當(dāng)于6.8級(jí)螺栓保證載荷的百分之80。而在實(shí)際使用中，8.8級(jí)、10.9級(jí)甚至12.9級(jí)螺栓連接副使用彈簧墊圈的情況比較普遍，有的設(shè)計(jì)人員為了確保防松性能一昧提高施壓的扭矩，間接導(dǎo)致彈簧墊圈受到額外的載荷，這也會(huì)引起漲圈。

9、使用風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)工具安裝：彈簧墊圈漲圈問(wèn)題以前是偶有發(fā)生，但是近幾年由于使用風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)工具的明顯增多，因此，漲圈的問(wèn)題就顯得較為突出，分析其根源，與風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)工具安裝時(shí)轉(zhuǎn)速較手工安裝時(shí)明顯提高有關(guān)。

10、彈簧墊圈的界面形狀：分析日本和美國(guó)彈簧墊圈的標(biāo)準(zhǔn)，我們發(fā)現(xiàn)最大的區(qū)別是其截面的形狀為“內(nèi)厚外薄”，而我國(guó)是“內(nèi)外同厚”。由于生產(chǎn)工藝控制的原因，可能有的產(chǎn)品實(shí)際的截面形狀，不是理論上的“內(nèi)外同厚”，而是“外厚內(nèi)薄”。理論分析支持這與漲圈有一定的關(guān)系。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也已經(jīng)驗(yàn)證：在條件相同的情況下，“外厚內(nèi)薄”比“內(nèi)厚外薄”的彈簧墊圈更容易誘發(fā)產(chǎn)生漲圈。

11、彈簧墊圈表面處理：有使用者認(rèn)為表面鍍鋅比磷化或者氧化處理的彈簧墊圈容易發(fā)生漲圈現(xiàn)象。

當(dāng)然，以上提及的原因，或多或少都對(duì)漲圈有一定的影響，但是他們并非單獨(dú)起作用，或許是集中原因疊加在一起后，最終顯現(xiàn)出來(lái)。

那么針對(duì)彈墊漲圈失效的問(wèn)題，

我們有沒(méi)有更好的解決方法呢？

1、選擇適當(dāng)?shù)难b配工藝，改善安裝過(guò)程：我們可以在彈簧墊圈接觸面采用潤(rùn)滑處理，或在安裝過(guò)程中降低扭矩工具的轉(zhuǎn)速等；

附螺栓標(biāo)準(zhǔn)安裝扭矩及預(yù)緊力速查表

2、選擇封閉性的彈性元件，防松效果優(yōu)于彈簧墊圈：

雙疊鎖緊墊圈DIN25201

法標(biāo)蝶形壓花墊圈NFE25-511

法式S紋彈簧墊圈

雙齒面疊型彈簧墊圈DIN9250

疊型彈簧墊圈DIN6796

標(biāo)接地刺破彈簧墊圈NFE-K

波形彈性墊圈 JB7590

百分之8。切口厚度尺寸過(guò)大，直接的結(jié)果是切口尖角更加尖銳，安裝過(guò)程中，彈簧墊圈更容易切入螺栓、螺母和平墊圈中，并在擰緊時(shí)，螺栓或螺母將彈簧墊圈帶著旋轉(zhuǎn)，蕞后拉開(kāi)導(dǎo)致漲圈。

7、平墊圈硬度：一般常用于連接副中的平墊圈選用存在硬度偏低、沒(méi)有嚴(yán)格按照要求與螺栓性能等級(jí)相匹配。由于彈簧墊圈的硬度較高，一般在40-50HRC之間，如果平墊圈硬度很低，勢(shì)必加劇彈簧墊圈切口尖角嵌入平墊圈的程度。

8、施加的載荷：現(xiàn)行彈簧墊圈國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的彈性實(shí)驗(yàn)載荷值大致相當(dāng)于6.8級(jí)螺栓保證載荷的百分之80。而在實(shí)際使用中，8.8級(jí)、10.9級(jí)甚至12.9級(jí)螺栓連接副使用彈簧墊圈的情況比較普遍，有的設(shè)計(jì)人員為了確保防松性能一昧提高施壓的扭矩，間接導(dǎo)致彈簧墊圈受到額外的載荷，這也會(huì)引起漲圈。

9、使用風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)工具安裝：彈簧墊圈漲圈問(wèn)題以前是偶有發(fā)生，但是近幾年由于使用風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)工具的明顯增多，因此，漲圈的問(wèn)題就顯得較為突出，分析其根源，與風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)工具安裝時(shí)轉(zhuǎn)速較手工安裝時(shí)明顯提高有關(guān)。

10、彈簧墊圈的界面形狀：分析日本和美國(guó)彈簧墊圈的標(biāo)準(zhǔn)，我們發(fā)現(xiàn)蕞大的區(qū)別是其截面的形狀為“內(nèi)厚外薄”，而我國(guó)是“內(nèi)外同厚”。由于生產(chǎn)工藝控制的原因，可能有的產(chǎn)品實(shí)際的截面形狀，不是理論上的“內(nèi)外同厚”，而是“外厚內(nèi)薄”。理論分析支持這與漲圈有一定的關(guān)系。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也已經(jīng)驗(yàn)證：在條件相同的情況下，“外厚內(nèi)薄”比“內(nèi)厚外薄”的彈簧墊圈更容易誘發(fā)產(chǎn)生漲圈。

11、彈簧墊圈表面處理：有使用者認(rèn)為表面鍍鋅比磷化或者氧化處理的彈簧墊圈容易發(fā)生漲圈現(xiàn)象。

當(dāng)然，以上提及的原因，或多或少都對(duì)漲圈有一定的影響，但是他們并非單獨(dú)起作用，或許是集中原因疊加在一起后，蕞終顯現(xiàn)出來(lái)。

那么針對(duì)彈墊漲圈失效的問(wèn)題，

我們有沒(méi)有更好的解決方法呢？

1、選擇適當(dāng)?shù)难b配工藝，改善安裝過(guò)程：我們可以在彈簧墊圈接觸面采用潤(rùn)滑處理，或在安裝過(guò)程中降低扭矩工具的轉(zhuǎn)速等；

附螺栓標(biāo)準(zhǔn)安裝扭矩及預(yù)緊力速查表

2、選擇封閉性的彈性元件，防松效果優(yōu)于彈簧墊圈：

雙疊鎖緊墊圈DIN25201

法標(biāo)蝶形壓花墊圈NFE25-511

法式S紋彈簧墊圈

雙齒面疊型彈簧墊圈DIN9250

疊型彈簧墊圈DIN6796

標(biāo)接地刺破彈簧墊圈NFE-K

波形彈性墊圈 JB7590