鎖螺絲為什麼要墊片？全面解析墊片在緊固件中的關鍵作用
鎖螺絲為什麼要墊片？
墊片之所以在鎖螺絲時至關重要，主要是因為它可以分散壓力、防止損壞、提供緩衝、固定位置、密封和防鬆。簡單來說，它能讓螺絲的鎖緊效果更好，同時保護被鎖緊的組件。
墊片的多重功能：確保螺絲連接的穩固與安全
在機械裝配和日常維修中，我們常常會遇到需要使用螺絲進行固定的情況。而許多時候，我們也會在螺絲和被鎖緊的物體之間加上一個小小的圓形金屬環——墊片。那麼，鎖螺絲為什麼要墊片呢？這個看似不起眼的配件，卻承載著多重關鍵功能，是確保螺絲連接穩固、可靠且安全不可或缺的一部分。1. 分散壓力，避免應力集中
這是墊片最為核心的功能之一。當螺絲鎖緊時，其底部與被鎖緊表面之間會產生一個壓力點。如果沒有墊片，螺絲頭部或螺母的壓力會集中在一個非常小的區域。這種局部的應力集中，尤其是在材料較軟或較脆的被鎖緊物體上，極易導致：- 表面壓痕或變形： 螺絲頭部會直接壓在被鎖緊的表面上，留下難看的凹痕，影響美觀，甚至可能削弱被鎖緊件的結構強度。
- 材料破裂或損壞： 對於玻璃、塑料、陶瓷等易碎材料，過度的應力集中可能直接導致其破裂。
- 應力腐蝕開裂： 在某些金屬材料中，應力集中是誘發應力腐蝕開裂的重要因素，進而降低組件的壽命。
2. 保護被鎖緊表面的完整性
除了分散壓力，墊片還能直接起到物理隔離的作用，保護被鎖緊件的表面免受螺絲頭部或螺母的直接刮擦和磨損。- 防止刮擦： 在一些對表面光滑度要求較高的場合，例如家具、汽車內飾等，沒有墊片，螺絲在鎖緊和鬆開過程中很容易刮傷被鎖緊的表面，留下難看的痕跡。
- 防止磨損： 在經常需要拆卸和重裝的連接中，墊片可以作為一個消耗品，通過磨損自身來保護螺絲和被鎖緊件的表面，延長它們的使用壽命。
3. 提供緩衝和吸收振動
在一些會受到振動或衝擊的應用中，墊片也扮演著重要的緩衝角色。- 吸收振動： 某些類型的墊片，例如橡膠墊片或彈性體墊片，具有良好的彈性和減震性能。它們可以吸收一部分由機械運動產生的振動，減少振動傳遞到螺絲連接處，從而降低螺絲鬆動的風險。
- 緩衝衝擊： 在受到突然衝擊時，墊片可以提供額外的緩衝，減輕衝擊力對連接件的損害。
4. 增加預緊力，確保連接穩固
墊片，特別是彈簧墊片，在鎖緊過程中會產生一定的彈性變形，從而產生一個額外的預緊力。- 預緊力補充： 當螺絲鎖緊後，由於材料的蠕變、溫度變化等原因，預緊力可能會有所下降。彈簧墊片可以通過其彈性恢復來補充這種預緊力，確保螺絲連接在整個使用過程中保持足夠的緊固力。
- 防止熱脹冷縮的影響： 在溫度變化較大的環境中，材料的熱脹冷縮會對螺絲連接產生影響。彈簧墊片能夠適應這種變化，維持連接的穩定性。
5. 密封作用，防止洩漏
在某些特定的應用中，墊片也被用來實現密封功能，防止流體（如液體或氣體）的洩漏。- 防止液體洩漏： 在液壓或氣動系統中，使用帶有橡膠密封圈的墊片可以確保螺絲連接處的密封性，防止介質的洩漏。
- 防止灰塵和濕氣進入： 在一些需要防塵防水的場合，特殊的墊片也能起到一定的密封作用。
6. 輔助防鬆
雖然防鬆螺母和鎖緊裝置是主要的防鬆手段，但某些墊片也具備輔助防鬆的功能。- 彈簧墊的防鬆： 如上所述，彈簧墊片提供的預緊力有助於防止螺絲在振動中鬆動。
- 鋸齒墊或內外齒墊： 這些墊片通過其內外環的齒紋，能夠咬合在螺絲和被鎖緊表面上，增加摩擦力，有效抵抗外部的旋轉力矩，從而起到防鬆的作用。
7. 填補間隙，實現精確鎖緊
有時，被鎖緊的組件之間可能存在微小的間隙，或者由於加工誤差導致表面不平整。- 調整間隙： 在某些精密儀器或光學設備的組裝中，需要精確地控制部件之間的距離。使用不同厚度的墊片可以幫助微調間隙，達到所需的鎖緊精度。
- 適應不平整表面： 較軟的墊片可以在一定程度上適應被鎖緊表面的微小不平整，確保螺絲能夠均勻受力。
常見墊片的類型及其應用
根據其材質、形狀和功能，墊片可以分為多種類型，每種類型都有其特定的適用場合。a) 平墊 (Flat Washer)
這是最常見、最基本的墊片類型。它的主要作用是分散壓力，防止螺絲頭部或螺母損壞被鎖緊表面。適用於絕大多數通用場合，材質多為金屬，如碳鋼、不銹鋼、黃銅等。
b) 彈簧墊 (Spring Washer)
- 斜口彈簧墊 (Belleville Washer / Disc Spring): 具有良好的彈性，能提供較大的預緊力，並能適應熱脹冷縮，防止螺絲鬆動。
- 開口彈簧墊 (Split Lock Washer): 呈C形，當鎖緊時，開口部分會變形，產生一個向外的推力，增加摩擦力，起到一定的防鬆作用。
c) 鎖緊墊 (Lock Washer)
這類墊片的主要功能是防止螺絲鬆動。
- 內齒鎖緊墊 (Internal Tooth Lock Washer): 墊片內緣有齒，鎖緊時齒嵌入螺絲頭部和被鎖緊表面，增加摩擦力。
- 外齒鎖緊墊 (External Tooth Lock Washer): 墊片外緣有齒，鎖緊時齒嵌入被鎖緊表面，提供更強的防鬆效果。
- 組合鎖緊墊 (Combination Lock Washer): 結合了平墊和鎖緊墊的功能。
d) 密封墊 (Sealing Washer)
這類墊片通常帶有橡膠、塑料或其他彈性體密封圈，用於防止液體或氣體洩漏。常見於汽車、電子設備等領域。
e) 橡膠墊 / 塑膠墊 (Rubber Washer / Plastic Washer)
這類墊片提供良好的緩衝、隔音、絕緣和密封性能。廣泛應用於家電、電子產品、家具等，以保護表面、吸收振動並防止螺絲鬆動。
f) 特殊用途墊片
- 錐形墊 (Tapered Washer): 用於與錐形孔或錐形螺栓配合，提供精確的定位和受力。
- 擋圈 (Collar Washer): 用於固定軸上零件，或作為軸承的定位件。
總結
鎖螺絲之所以要墊片，絕非無關緊要的裝飾，而是為了確保螺絲連接的性能達到最佳狀態。從分散壓力、保護表面，到提供緩衝、輔助鎖緊，再到密封和防鬆，墊片在整個緊固件系統中扮演著一個至關重要的角色。選擇合適的墊片類型，並正確使用，能夠極大地提升連接的可靠性、耐用性和安全性，避免潛在的故障和損壞。因此，在進行任何涉及螺絲連接的裝配或維修時，都應仔細考慮是否需要添加墊片，以及使用何種類型的墊片，這將是對整個連接品質的負責。