垫圈是一种置于紧固件头与工件之间的薄环形板。其主要作用是分散载荷：通过增大螺栓头或螺母下方的承压面积，垫圈可降低接触压力，并防止紧固件嵌入基材中。 在将螺栓拧入铝、塑料、木材等软质材料时，这一点尤为关键——因为仅靠六角头产生的集中夹紧力就足以压碎表面。.
除了分散载荷外，垫圈还具有三项辅助功能。间距调节：当螺栓长度略长于接头所需时，通过叠放平垫圈来调整夹紧长度。 表面保护：垫圈牺牲自身的表面处理，以防止旋转的螺母对工件造成咬伤。摩擦调节：螺母下方的淬火平垫圈可提供已知且可重复的摩擦表面，用于扭矩-张力校准，从而将接头与被夹紧部件本身的可变摩擦隔离。.
平垫圈的工作原理基于紧固中最简单的机制：面积放大。夹紧力除以更大的面积，即得较低的接触应力。 在M12螺栓头下方放置一个普通平垫圈，可将有效承载直径从约13毫米增加到24毫米，从而将表面压力降低超过70%。这正是结构钢规范（如AISC、欧洲规范3）规定在抗滑关键连接中必须在螺栓头下方使用淬火平垫圈的基础依据。.
贝勒维尔垫圈的工作原理则不同：弹性变形。 在预紧力作用下，锥体发生压缩，如同碟形弹簧一样储存能量。当接头沉降、垫片松弛，或热循环导致尺寸变化时，垫圈会回弹，从而恢复丢失的夹紧力。正是这种被动补偿机制，使得贝尔维尔垫圈成为高温法兰接头的标准配置——在没有这种机制的情况下，垫片蠕变会在启动后数小时内导致泄漏。.
锁紧垫圈通过机械干涉防止松动。开槽环在压平过程中，其螺旋切口会咬入螺母和工件，从而产生防止反向旋转的棘轮效应。 齿形锁紧垫圈在满扭矩作用下，其锋利的齿爪会嵌入两个接触面。Nord-Lock 系统采用成对的凸轮：凸轮的上升角大于螺纹的螺旋角，使得这对垫圈在几何上无法自行松动。.
垫圈是按功能分类的——而不是按材料、标准或几何形状分类。平垫圈和贝氏垫圈的外径可能相同，但发挥的机械作用却截然相反。.
平垫圈/载荷分布垫圈 增加承载面积。普通平垫圈（DIN 125）是默认选择。挡泥板垫圈的外径较大，适用于薄金属板和复合材料——其名称源自汽车挡泥板的维修。 结构垫圈（ASTM F436）厚度大、经过淬火处理且边缘倒角，适用于钢结构中的高强度螺栓连接。方形垫圈常见于木结构框架和开槽连接中，其接触面积比外径相同的圆形垫圈更大，且能防止在槽内打滑。.
锁紧垫圈/防松垫圈 防止在振动下发生旋转。分体式锁紧垫圈（DIN 127）最为常见——单个螺旋切口既能产生弹簧张力，又能形成咬合边缘。 齿形锁紧垫圈通过尖锐的齿牙嵌入两个配合表面：内齿咬合紧固件的杆部，外齿则嵌入工件中。Nord-Lock楔形垫圈采用成对的凸轮，其上升角比螺纹螺旋角更陡，因此无论振动振幅多大，从几何学上讲都绝不可能发生自松动。.
弹簧垫圈/张力垫圈 起到紧凑型圆盘弹簧的作用。贝勒维尔垫圈（DIN 6796）能在较小的轴向空间内提供较高的承载能力，非常适合法兰连接和轴承预紧。 波形弹簧垫圈适用于轴向空间极度受限且载荷较轻的情况。曲线弹簧垫圈是这三种垫圈中最简单的，能够以最低的成本为非关键组件提供较小的弹簧力。.
专用垫圈 它们虽属于小众但不可或缺。沉头装饰垫圈能让平头螺钉在可见的装配中呈现出整洁、专业的外观。粘合密封垫圈将金属外环与硫化橡胶内唇结合在一起，在紧固件接口处形成静态密封——这种设计常见于液压总成、发动机油底壳和流体管路接头中。.
下文介绍的十二种垫圈类型涵盖了四大功能组。平垫圈和锁紧垫圈约占工业总消耗量的80%；弹簧垫圈和特种垫圈则用于解决标准平垫圈或锁紧垫圈无法满足的特定工程限制。关于各组的设计依据，请参阅上文的“垫圈分类系统”部分。.
| 类型 | 组 | 主要特点 | 关键标准 | 典型应用 |
|---|---|---|---|---|
| 普通平房 | 平的 | 标准轴承面，带倒角或平边 | DIN 125 / ASME B18.22.1 | 螺栓连接、间距、表面保护 |
| Fender | 平的 | 超大外径，薄壁 | ASME B18.22.1 | 钣金、复合材料、超大通孔 |
| 结构 | 平的 | 厚实、硬化、倒角 | ASTM F436 | 高强度螺栓连接、钢结构、防滑连接 |
| 正方形 | 平的 | 方形盘子，底面积比圆形盘子大 | ASME B18.22.1 | 木结构框架、插槽连接、机床底座 |
| 分体锁 | 锁 | 螺旋切削，弹簧作用，锋利切削刃 | DIN 127 | 通用抗振动性能、汽车、机械 |
| 内齿 | 锁 | 带齿咬合螺栓杆身，兼容沉头螺栓 | DIN 6797 | 电气接地、小头紧固件、PCB安装 |
| 外齿 | 锁 | 齿牙嵌入工件表面 | DIN 6797 | 钣金、涂漆或涂层表面、大头螺钉 |
| Nord-Lock 楔形件 | 锁 | 成对凸轮，凸轮角大于螺纹螺旋角 | — | 挖掘机、轨道扣件、风力发电机、采矿设备 |
| 贝尔维尔 | 春天 | 锥形盘，小空间内可承受高载荷 | DIN 6796 | 法兰连接、热循环、轴承预紧力 |
| 波形弹簧 | 春天 | 多波形轮廓，轻载 | — | 滚珠轴承预紧力、电子元件、紧凑的轴向空间 |
| 弯曲弹簧 | 春天 | 单曲率，轻载荷 | — | 非关键装配，低成本弹簧预紧力 |
| 沉头加工 | 特别 | 锥形内径与平头螺钉的角度相匹配 | — | 外露的组件、家具、建筑五金件 |
| 粘合密封 | 特别 | 外层为金属，内层为硫化橡胶唇边 | — | 液压分配器、油底壳、流体管路接头 |
碳钢
平垫圈 — 低碳钢，镀锌型适用于室内通用场合，热浸镀锌型适用于室外结构
弹簧钢（C67S–C75S） — 开合式锁紧垫圈、贝勒维尔垫圈、波形垫圈和弧形弹簧垫圈；经淬火处理，硬度达到HRC 42–50，以确保弹性恢复
结构钢 — ASTM F436 结构垫圈，淬火回火处理，最小硬度 HRC 38
不锈钢
A2 / 304 — 户外通用、防雨、耐轻度化学腐蚀；适用于食品和建筑领域
A4 / 316 — 沿海及氯离子含量高的环境；化工加工、海上作业
黄铜
装饰和电气应用；无磁性，在淡水环境中耐腐蚀。强度低于钢材——应相应降低夹紧力。常用于船用五金件和电气接地领域，这些场合对低接触电阻有较高要求。.
非金属/复合材料
尼龙 — 用于电气隔离的绝缘垫圈；用于PCB间隔柱的肩形垫圈
PTFE — 化学加工；适用于腐蚀性介质的带垫片垫圈端面
硫化橡胶（NBR / FKM） — 粘合密封垫圈；NBR适用于油环境，FKM适用于耐高温和耐化学腐蚀环境
材料的选择取决于三个因素：紧固件接口处的化学环境、垫圈所承担的机械作用所需的硬度（尼龙垫圈无法替代淬火结构垫圈），以及与螺栓、螺母和工件之间的电化学相容性。.
步骤 1：主要功能
分散螺栓载荷或保护表面 → 平垫圈。外径应与工件材料相匹配：软基材应选用较大外径。.
防止在振动条件下松动 → 通用型分体式锁紧件；对于安全关键或高振幅振动工况，若紧固件松脱会造成危险，则应使用Nord-Lock锁紧件。.
补偿垫片蠕变或热膨胀 → 贝氏弹簧。选择在70–80%条件下平置状态载荷的额定载荷值。.
流体界面密封 → 粘合式密封。应根据流体类型选择合适的橡胶配方（NBR适用于油类，FKM适用于燃料和高温环境）。.
步骤 2：硬度匹配
如果垫圈的硬度低于紧固件头部的硬度，垫圈会先发生变形，从而导致夹紧力减小。垫圈的硬度应与螺栓的硬度等级相当或更高：8.8级及以上螺栓应使用淬火平垫圈（HRC 38–45），所有锁紧型和弹簧型螺栓均应使用弹簧钢垫圈（HRC 42–50）。 切勿在10.9级螺栓头下使用镀锌低碳平垫圈——在螺栓达到设计预紧力之前，该垫圈就会发生屈服。.
第 3 步：电化学和环境匹配
钢制螺栓 + 铝制工件 → 不锈钢垫圈可隔离接触面，减缓电化学腐蚀。.
户外结构用 → 热浸镀锌平垫圈，采用与螺栓相同的镀锌工艺，不存在异种金属接触。.
需要电气隔离 → 尼龙或聚四氟乙烯（PTFE）垫圈；需验证其是否满足该电压等级的介电强度要求。.
接触海水或化学物质 → A4（316）不锈钢；A2（304）不锈钢在直接接触盐雾的情况下，12至18个月内会出现点蚀。.
每个螺栓头和螺母下面都需要垫一个垫圈吗？ 并非总是如此。法兰螺栓和法兰螺母本身带有承压面——因此另加垫圈是多余的。在钢结构中，规范要求在车削件下方必须使用淬火平垫圈。当将螺栓拧入软质材料时，螺栓头下方必须始终使用平垫圈。.
平垫圈和挡泥板垫圈有什么区别？ 与内径相比，挡板垫圈的外径要大得多——通常是螺栓直径的2至3倍，而普通平垫圈仅为螺栓直径的1.5至2倍。此外，挡板垫圈的厚度也更薄。它们能将载荷分散到薄型或强度较低的基材上，例如钣金、玻璃纤维和复合材料。.
开槽锁紧垫圈：它们真的有效吗？ 在纯轴向振动条件下，一旦被压缩的开合环压扁至超出其弹性范围，开合式锁紧垫圈就会失去锁紧效果。在开合边缘能产生机械咬合的装配中，其性能更佳。对于关键应用，Nord-Lock楔形垫圈可提供经验证且有测试报告为证的锁紧性能。.
我可以叠放多少个贝尔维尔垫圈？ 并行堆叠（沿同一方向嵌套）可成倍提高承载能力——在相同挠度下，两个垫圈能使受力加倍。 串联堆叠（方向交替）会使挠度增加——在相同载荷下，两个垫圈会使挠度增加一倍。实际限制：每组最多4个垫圈；超过4个时，垫圈之间的摩擦会产生不可预测的滞后效应。.
不锈钢垫圈可以与碳钢螺栓一起使用吗？ 是的，而且这通常是故意为之。在碳钢螺栓头与铝制工件之间放置一个不锈钢垫圈，可以将铝与更具阴极性质的碳钢隔离，从而减缓电化学腐蚀。在垫圈接口处，材料匹配并不总是最佳选择。.
沉头精加工垫圈的正确安装方向是什么？