在工程实践中，垫圈的误用问题屡见不鲜——有的在搭配高强螺栓时用了弹簧垫圈，有的因为选用的平垫硬度过软，在装配时发生了形变……今天就和大家聊聊，怎么选垫圈才靠谱。
一、弹簧垫圈只能用在特定场合
自20世纪以来，弹簧垫圈作为防松“主力军”，在全球年消耗量数以亿计。然而，随着现代工业对连接可靠性要求的提升，其有效性开始受到广泛质疑。这主要是因为弹簧垫圈需要保持弹性才能起到防松作用。但是，当出现如下情况时，弹簧垫圈就可能失去防松效果：
- 材料：硬度超标或热处理缺陷；
- 力学因素：过载或应力松弛；
- 环境因素：高温/腐蚀；
- 人为因素：错误的安装方式。
基于以上因素，在一些标准中，比如DIN 127，也明文规定了弹簧垫圈的适用场合：
截图翻译：“本标准所涵盖的弹簧垫圈被视为专为与螺栓/螺母组件配合使用而设计的弹簧垫圈，适用于符合ISO 898第1部分规定的性能等级5.8或更低的紧固件。其作用在于抵消因紧固件松驰效应导致的螺栓/螺母组件松动现象（参见DIN 267第26部分）。此类垫圈无法有效防止组件在径向（横向）载荷作用下的松动，主要设计用于以轴向受力为主的短螺栓工况。”
大意就是这种弹簧垫圈适合搭配普通的“中低强度螺栓/螺母”（比如5.8级）使用，它的主要作用是防止螺栓用久了自己慢慢松动。但如果螺栓经常受到横向的力（比如摇晃的机器、车辆等），又或者适配的螺栓长度很长，那么就不适合使用弹簧垫圈了。而从现行的国家标准中看，高强度螺栓连接副中也极少有使用弹簧垫圈的。由此可见，弹簧垫圈更适合应用于对螺栓预紧力要求不高且径向（横向）载荷作用较小的场合。
我们在选择弹簧垫圈时，应根据相关标准，比如GB/T 94.1-2008《弹性垫圈技术条件 弹簧垫圈》对垫圈的材料性能、处理工艺及试验方法进行严格筛选。以下为基于标准条款的系统性技术参数汇总：
1. 材料与处理要求
| 材料类别 | 适用牌号 | 热处理 | 硬度范围 | 表面处理规范 | 特殊要求 |
| 弹簧钢 | 70、65Mn、60Si2Mn | 淬火并回火 | 40~50 HRC | 氧化/磷化、
镀锌钝化（GB/T 5267.1）、
非电解锌片涂层（GB/T 5267.2） | 电镀后必须驱氢处理 |
| 不锈钢 | 30Cr13、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、06Cr18Ni11Ti、06Cr17Ni12Mo2 | 回火 | ≥34 HRC | 简单处理 | |
| 磷青铜 | QSi3-1 | | ≥90 HRB | | |
2. 关键性能指标
| 测试项目 | 试验方法 | 合格标准 |
| 弹性试验 | 按规定载荷连续加载3次，测量其自由高度 | 自由高度≥1.67S（S为公称厚度） |
| 扭转试验 | 将垫圈夹于虎钳和扳手之间，两者间距等于垫圈外径的一半。扳手顺时针缓慢扭至90°时，目测垫圈表面。 | 无断裂（弹簧钢/不锈钢/磷青铜） |
| 抗氢脆试验 | 垫圈试件用平垫圈隔开穿在试棒上，按规定载荷进行压缩，48h后松开，目测垫圈表面。 | 无裂纹（仅电镀件） |
二、平垫圈，应与螺栓、螺母的等级适配
平垫圈的作用主要是为了增加支撑面积，防止损伤零件表面，另外如果是结构要求（如长孔），也需要搭配平垫圈安装，以便于联接。如果选用的垫圈强度或尺寸不当，很容易被螺栓/螺母挤压变形，从而导致整个连接副夹紧力丧失或者载荷分布不均。在这里，基于现行的国家标准，我们将每种垫圈对应的标准以及在不同硬度等级下所能适配螺钉/螺栓种类做了统计，希望能为大家的工作带来帮助。
| 垫圈类别 | 执行标准 | 硬度等级(HV) | 适用场景 |
| 大垫圈 | GB/T 96.1-2002 A级 | 200 | 8.8级六角头螺栓、螺钉 A/B级
8级六角螺母 A/B级
不锈钢及类似成分紧固件 |
| 300 | 10.9级六角头螺栓、螺钉 A/B级
10级六角螺母 A/B级 |
| GB/T 96.2-2002 C级 | 100 | 10.9级六角头螺栓、螺钉 A/B级
10级六角螺母 A/B级 |
| 平垫圈 | GB/T 97.1-2002 A级
GB/T 97.2-2002 A级（倒角型） | 200 | 8.8级六角头螺栓、螺钉 A/B级
8级六角螺母 A/B级
不锈钢及类似成分紧固件 |
| 300 | 10.9级六角头螺栓、螺钉 A/B级
10级六角螺母 A/B级 |
| GB/T 95-2002 C级 | 100 | 6.8级六角头螺栓/螺钉 C级
6级六角螺母 C级
表面淬硬的自挤螺钉 |
| 小垫圈 | GB/T 848-2002 A级 | 200 | 8.8级或不锈钢 圆柱头螺钉；
8.8级或不锈钢 内六角圆柱头螺钉；
8.8级或不锈钢 内六角花形圆柱头螺钉；
表面淬硬的圆柱头自挤螺钉。 |
| 300 | 10.9级 内六角圆柱头螺钉；
10.9级 内六角花形圆柱头螺钉； |
| 特大垫圈 | GB/T 5287-2002 C级 | 100 | 6.8级六角头螺栓、螺钉 C级；
6级六角螺母 C级；
用于木结构。 |
| 销轴用垫圈 | GB/T 97.3-2002 A级 | 160 | 用于 GB/T 880 带孔销；
用于 GB/T 882 销轴。 |
| 组合螺钉用 | GB/T 97.4-2002 A级 | 200/300 | S型，小系列：优先用于内六角圆柱头和圆柱头螺钉；
N型，标准系列：优先用于六角头螺栓、螺钉；
L型，大系列：优先用于六角头螺栓、螺钉。 |
| 组合自攻钉用 | GB/T 97.5-2002 A级 | 180 | N型，标准系列；
L型，大系列。 |
三、解锁进阶姿势——当代防松黑科技
如果说"平垫+弹垫"组合能解决日常80%的防松问题，但真要遇上高频振动、重型冲击这些情况，那就完全不够看了——弹簧垫圈被高强度螺栓压成铁饼，平垫圈的摩擦buff在高频振动下说没就没！不过现在的防松领域早已不是传统垫圈的独角戏，主要可分为以下三种防松方式：
【机械防松】
- 法兰螺母（通常配合高强度螺栓使用，通过预紧产生足够的静摩擦，抵抗动态松动。）
- 尼龙锁紧螺母（内嵌的尼龙环会像‘液压钳’一样咬入螺纹，振动越大咬合越紧）
- 金属自锁螺母（将螺母顶部局部变形，螺栓旋入时通过弹性变形产生持续夹紧力）
【化学防松】
- 螺纹强力胶（涂上像502的厌氧胶，固化后达到锁紧效果）
【结构变形防松】
- 偏心自锁防松螺母（利用偏心结构改变螺纹受力分布，从而增强防松能力）
- 割槽锁紧螺母（预先闭合锁紧槽，装配时因锁紧槽有回弹趋势，从而实现锁紧）