关于不锈钢弹簧垫圈的开口（涨圈）问题的分析

syc_chun

我公司是做钣金件的，大量采用不锈钢弹簧垫圈（DIN 127），材质AISI304，（供应商方面的答复是：无热处理，根据标准保证表面硬度>34HRC,可确保没有质量问题。THE的产品）目前应用中普遍出现垫圈开口超过要求范围。开口要求：
规格       开口要求
1 j( _" A5 N# J10        <1.7
; S" T/ W1 \6 X, W! f. U8          <1.2.
6 H! ~" J: ]8 r% F, _9 O" X而目前超过要求的有30-50%,开口超过3mm（严重塑性变形）达到10%。

装配关系如下：螺母端采用的是不锈钢六角铆螺母；因此弹簧垫圈加在螺栓头部一端，有不锈钢平垫圈 C级（GB/T 95）,不锈钢弹簧垫圈，螺栓则是不锈钢六角头螺栓（GB/T 5780 8.8级）。<螺栓螺母连接也有这个问题>
4 Y* s6 T- ~( G  X& o  e: f这里注意一下区别：垫圈放置于螺母一侧是因为螺母的倒角一旦压在弹簧垫圈的内侧，就产生了一个径向的分力而导致弹垫开口超差，加在螺栓处，则不存在倒角问题，但是螺栓头部是有一个小的凸台的。
' f- C( N, a7 h. c装配工具：气动扭矩扳手
装配扭矩：M10——45N.m，M8——20N.m。（做机车行业的，行业内都是这种扭矩要求，也是国外的母公司指定的，他们没有这种问题）
' f  A% Y0 k2 v3 p6 G$ U已经做的试验：根据附件中的分析，使用带平垫的螺母能够解决问题。我们也进行了类似的测试，即在螺栓头部和弹簧垫圈之间多加一个平垫后进行测试，问题依旧无法解决。
4 d" A  }: F% l1 x* H4 j, o% \现提出可能存在的原因，也请大家一起讨论一下，希望能够找到问题原因或者得到解决问题的启发（据查，这个问题好像挺普遍的，也有很多企业因可靠性差而已经禁用弹垫）。
+ `0 w# n1 h: A1 o" ?& M5 B$ |* O1—铆螺母与安装面的垂直度的影响；
+ |1 v; d' s8 ^8 _2—工件上的孔与铆螺母螺纹中心的孔位对中有偏差；
- w6 e5 K# A. b7 H: z6 K1 ?3—依据附件中的试验过程，我们所做的试验达不到应有的效果；即加装平垫的效果达不到带平垫的螺栓或螺母的效果；
$ x5 N( Z7 Y3 E2 ^4—扭矩过大；
5—工具不适合，不能使用气动扳手；
6—螺栓等级、弹簧垫圈和平垫圈的等级不匹配。

% b0 o. q% P  Z- q9 \# c9 j. `希望遇到或者已经解决此类问题的坛友能不吝发言赐教。

syc_chun

这种问题碰到的人应该不在少数，怎么没有回答呀，没有人能很好地解决过这个问题？

千军一将

: ~% w& r1 h9 M5 Z
已经做的试验：根据附件中的分析，使用带平垫的螺母能够解决问题。我们也进行了类似的测试，即在螺栓头部和弹簧垫圈之间多加一个平垫后进行测试，问题依旧无法解决。
' Q- u$ ]7 ^3 ^* \6 g-----------------------------------------------------------
" l# j- F( h" P* b$ N" ^附件上的说法与你的做法不一致。

tanyp1986

实践经验比较少，还没碰到这问题。在设计阶段不会考虑到。

syc_chun

感谢三楼的回答。我解释一下我们这么做测试的原因：
! y2 _- h. _! }& ?# {0 r1、因为是螺栓和铆螺母的连接。铆螺母是被固定不动的，因此弹垫只能加在螺栓头的一侧。螺栓头部（靠近弹垫的一侧）是没有倒角的，但是有一个小的凸台，所以不存在倒角的影响，加平垫是为了消除凸台的影响。
2 ]5 l, w3 q0 H& e7 F  r$ l2 b2、装配时尽量保持垫圈对中的说法实际上很难保证。首先螺栓与弹垫没有配合的要求，其次装配工具是气动扭矩扳手（为了保证工作效率，必须使用这类工具）。
( U* g8 `# A8 N" a. o! `

还有一个疑惑就是，某些情况下，垫圈发生严重塑性变形，开口达到3~5mm，我认为也不完全是螺母倒角后者螺栓凸台所能够造成的。

想做就做

看了很多胀圈问题的分析，结合本人的实践，觉得网上的说法都不正确。本人认为胀圈是在弹簧垫圈压平时继续旋转螺母或螺钉时，由端面的摩擦力产生的。弹簧垫圈压平后继续旋转螺母或螺钉，螺母或螺钉与弹簧垫圈的接触端面就会产生沿垫圈切线方向的摩擦力，由于弹簧垫圈是开口的，随着不断的旋转，摩擦力越来越大，弹簧垫圈就被这个摩擦力不断的撑开。不信的话可以找个活动扳手去试试。
( k. a1 i' m1 d! hQQ：2544360728

mwg

6楼说的差不多，一般情况下与垫圈上下面的摩擦系数有一定的关系，也与垫圈的硬度直接相关，还有产品的截面尺寸大小关系极大，这种现象我们处理过多次，主要是生产厂家的截面尺寸出了问题或是硬度过低了，这些基本上占99%以上。

464307309

我们最近也出现了这种问题，M16的不锈钢A2-70螺钉配弹垫，打紧力矩160N·m
  g$ V# U, G; d5 C( z9 x& k在120N·m的时候出现涨圈现象，目前正在考虑是否可以换用重型垫圈