墊片,，傳統(tǒng)上用于在擰緊過(guò)程中保護(hù)接頭表面不受損壞,，并在螺栓頭和螺母下分配負(fù)載,，防止接觸面產(chǎn)生壓潰,。

近年來(lái),，墊片開(kāi)始被法蘭頭緊固件所取代,，今天,，我們跟大家一起討論這些原因,。

在討論原因之前，讓我們先了解一些背景知識(shí),。

▲ 圖 1

利用扭矩間接控制螺栓的夾緊力是目前最常用的控制緊固方法,。這是由于它的簡(jiǎn)單性和被大多數(shù)工程師所理解,。

將螺栓緊固到特定夾緊力所需的扭矩可以從標(biāo)準(zhǔn)表格中確定，或者通過(guò)使用扭矩與產(chǎn)生的夾緊力之間的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算,，還可以通過(guò)測(cè)試確定,。

眾所周知，作用于螺栓螺紋和螺栓頭下的摩擦消耗了大部分緊固扭矩,。對(duì)于一個(gè)自由旋轉(zhuǎn)的螺栓,，實(shí)際上只有大約15%的扭矩用于產(chǎn)生夾緊力，(如圖2),。

▲ 圖 2

法蘭螺栓（螺母）可以消除使用墊片所引起的缺陷,。

通常，標(biāo)準(zhǔn)墊片比使用它們的螺栓（螺母）硬度稍低,，在承受的高應(yīng)力下會(huì)發(fā)生塑性變形,。對(duì)于強(qiáng)度較高的緊固件，可能會(huì)導(dǎo)致墊片的壓潰,，從而導(dǎo)致夾緊力損失,。

圖3顯示了這樣一個(gè)墊片的示例。而法蘭螺栓（螺母）則不會(huì)受到這種影響,，因?yàn)橹蚊媾c緊固件保持一樣的整體硬度,。

▲ 圖 3

解決壓痕問(wèn)題，可以使用特殊的硬化墊片,，但這種墊片成本較高,。

研究表明，由于墊片中的間隙孔,，可能會(huì)發(fā)生偏心加載,，從而導(dǎo)致非常高的局部應(yīng)力。

為了避免螺栓頭下過(guò)渡圓弧產(chǎn)生干涉,，墊片需要有一個(gè)比較大的間隙孔,。這種間隙可能導(dǎo)致墊片擰緊時(shí)中心偏離螺栓軸線上，導(dǎo)致局部負(fù)荷集中,，增加壓痕和接頭損傷的風(fēng)險(xiǎn),。這種情況如圖所示4。

▲ 圖 4

另一個(gè)影響是墊片的跟轉(zhuǎn),。有時(shí)當(dāng)螺栓被擰緊時(shí),，墊片開(kāi)始在接頭表面旋轉(zhuǎn)。也就是說(shuō),，螺母和墊片作為一個(gè)整體旋轉(zhuǎn),。其效果如圖5所示。施加的扭矩和螺栓夾緊力之間的關(guān)系發(fā)生了改變,。對(duì)于給定的施加扭矩,，這可能導(dǎo)致螺栓夾緊力的顯著損失,。

除非在擰緊過(guò)程中進(jìn)行仔細(xì)觀察，否則無(wú)法判斷是否發(fā)生了這種效應(yīng),。

▲ 圖 5

使用墊片的最后一個(gè)影響是增加了表面的嵌入,。在顯微鏡下看，看似平坦的表面根本不是平坦的,。鍍鋅墊片表面的照片如圖6所示,。當(dāng)這個(gè)表面與另一個(gè)表面接觸時(shí)，只有表面的頂部接觸,。

▲ 圖 6

嵌入是發(fā)生在螺栓面下,、接頭面和螺紋的局部塑性變形，是表面粗糙度塑性變平的結(jié)果,。在某種程度上,，當(dāng)兩個(gè)表面接觸并加載時(shí)，這種情況就會(huì)發(fā)生,。當(dāng)接頭中的零件第一次接觸壓緊時(shí),，大部分嵌入損失發(fā)生,。

對(duì)于每個(gè)金屬與金屬表面,，損失量通常在0.002至0.006mm之間,，在涂過(guò)漆的表面上，這種效果會(huì)更明顯,。

使用墊片會(huì)增加接頭內(nèi)的接觸面數(shù)量,。由于每個(gè)面都將承受嵌入損失,，使用墊片會(huì)加劇這種影響,，從而導(dǎo)致的螺栓夾緊力的損失。

尤其在在使用夾緊長(zhǎng)度相對(duì)較短的接頭上,，這種額外的嵌入效果會(huì)特別明顯,，夾緊力降低高達(dá)50%是很正常的。

綜上所述,，可以解釋為什么法蘭螺栓（螺母）比帶墊片螺栓（螺母）的設(shè)計(jì)更可取,。可行的做法是可用法蘭緊固件替換相同的規(guī)格的帶墊片緊固件,，需要注意的是,，原來(lái)的安裝扭矩需要通過(guò)計(jì)算或測(cè)試進(jìn)行調(diào)整。