DAOLER摩擦垫片在螺栓连接中的应用

2026-03-24 10:29:11 DAOLER摩擦垫片 · DAOLER摩擦垫片

摩擦垫片通过表面纹理与高摩擦材料提升螺栓连接静摩擦系数，增强抗剪与抗滑移能力，减少松动与疲劳失效，优于喷涂工艺，广泛用于机械工程。

摩擦垫片在螺栓连接中的应用摩擦夹持关节中摩擦的重要性在之前的一篇文章讨论了摩擦夹持关节中接口摩擦的重要性。正如文章中提到的，可以通过提高摩擦系数的方法。拥有经过验证的方法能够增加接口摩擦非常有用，这可以解决维修问题或在剪力加重应用中最小化所需螺栓尺寸。一些经过验证的方法包括：

板面

热喷涂、使用钻石浸渍摩擦垫片。

使用带有工程表面的摩擦垫片。在剪切载荷下提高静摩擦系数的一个优点是可以实现更大的设计余裕，或者使用更小的螺栓。

沉积涂层

可以将硬陶瓷涂层沉积在部件上，从而提高静摩擦系数。有几种方式可以完成这件事。在常温下，气体中高速携带的颗粒可以被轰击到材料表面，形成一层薄而致密的氧化铝或其他硬陶瓷膜。这种工艺可以应用于安装在接头界面之间的垫片，从而大幅增加界面摩擦。更常见的方法是热喷涂。

热喷涂涂层

热喷涂是将熔融或半熔融材料喷涂到表面，以形成一种能提升摩擦和耐磨性的涂层。这个过程类似于喷漆，但喷涂是熔融金属的水滴。金属或陶瓷材料先被加热，然后利用电弧或高速气体喷射喷洒到经过喷砂和清洁的金属表面上。熔融材料在撞击时被压扁，形成一层致密且坚硬的涂层。熔融液滴会随机叠加并结合在清理后的金属表面。涂层厚度约为0.1毫米至0.3毫米。涂层可以根据具体性能进行调整，如增加粗糙度或硬度。该方法的一个优点是能够提高静摩擦系数，通常能达到通常高于0.5的经济性方法。针对特定应用，需要测试以确定摩擦力的数值。根据我们在机械工程应用中的经验，摩擦垫片比喷涂更常见，用于增加摩擦力。摩擦垫片的使用

摩擦垫片，也称为防滑垫片，是将金属或复合材料插入接头的两个表面之间，以增加摩擦力并改善抓地力。它们提高了所置两个表面之间的静摩擦系数，减少了表面在受荷时相互滑动的倾向。显然，对于剪切载荷摩擦握紧的螺栓连接来说，这是个有用的功能。摩擦垫片通常通过表面粗糙度和材料特性的结合，增加表面之间的摩擦力。摩擦垫片通常由不锈钢、钛合金或特殊涂层复合材料制成。垫片表面通常带有纹理或涂层以增强摩擦力，以最大化抓地力。当载荷施加在接头时，摩擦垫片在施加剪切载荷时为接头滑移提供了额外的阻力。疲劳和螺栓松动问题通过在接头中放置摩擦垫片得到解决。螺栓弯曲疲劳失效通常是由于接头滑动引起的，自松也同样如此。钻石涂层垫片由多家供应商提供，最著名的有3M和ATELA。这些垫片由一层薄钢板（约0.1毫米）组成，表面覆盖无电镍涂层，内嵌有微小的金刚石。（钻石的大小使肉眼无法察觉。）垫片被放置在剪切面的接头界面上，使得在施加紧固螺栓时的夹紧力作用时，金刚石能咬入两个表面。这在下面的图片中得到了说明。

2024年9月，3M发布新闻稿称全球已售出超过3亿件摩擦垫片。此类垫片提供的静摩擦系数取决于金刚石晶粒尺寸、接触压力和材料配对。根据3M网站上的信息，此类垫片的静摩擦系数通常约为0.7，但会因材料、金刚石粒径和表面粗糙度而变化。钻石的尺寸需要在考虑表面粗糙度时能够咬入接头材料。也就是说，钻石大于地表间隙之间的间隙。因此，表面越粗糙，通常钻石颗粒需要越大。接触压力通常至少需要50兆帕，这样金刚石才能深入表面。由于表面压力限制，金刚石摩擦垫片往往覆盖整个接头界面，这种垫片如下图所示：最近有一款新产品进入了摩擦垫片市场。TRD Surfaces的MicroLock盘由激光撞击坑产生的微观孔洞，孔数约为每平方毫米180个。随后沉积了碳化铬，形成了非常坚硬的表面。这种垫片背后的原理如下图所示。表面结构受到严格控制，以便垫片能够针对特定应用进行设计。尖刺的锐度和深度可以根据不同的表面压力和材料进行调整。由于受控表面拓扑，人们声称具有更高且更稳定的静摩擦系数。也就是说，这些值介于0.9到1.1之间，这比其他方法有所改进。由于该方法也能承受高表面压力，垫片可以以单个圆盘（垫圈）的形式覆盖螺栓紧固时形成的压力锥。显然，使用摩擦垫片会增加装配成本，但它们在减少剪力加载应用中所需的螺栓尺寸/强度，或解决维修问题方面非常有用。增加摩擦垫片会增加接头内的表面数量，结合表面拓扑结构，会增加嵌入量。摩擦值的增加和防止滑动所需夹持力的下降，通常足以抵消这种损失。