M5圆孔碗型垫片（也称蝶形弹簧垫圈、碟形垫片或贝勒维尔垫圈）是一种特殊结构的弹性垫圈，主要用于提供预紧力、吸收振动、补偿热膨胀和螺栓松动。以下是关于它的详细说明：
一、核心结构与功能特点
1. 碗型/碟形结构：
垫片呈圆锥碟形（类似倒扣的碗或碟子），中间有M5标准圆孔（孔径约5.3mm±0.1，适配M5螺栓）。
* 弹性变形： 受力时碟形结构被压平，产生强弹性反力，提供持续张紧力。
* 缓冲吸振： 锥形结构可吸收轴向振动能量，抑制螺栓松动。
* 补偿位移： 在温度变化或材料蠕变时，通过弹性变形补偿间隙，维持预紧力。
2. 防松原理：
与传统弹簧垫圈（仅靠切口弹力）不同，碗型垫片利用大行程弹性变形产生高负荷，在振动冲击下能动态调整压力，显著降低松脱风险。
二、关键参数与规格（以M5为例）
| 参数 | 典型值 | 备注 |
| 内径 (d) | 5.3 mm ±0.1 | 适配M5螺栓杆径 |
| 外径 (D) | 10-14 mm | 常见12mm |
| 厚度 (T) | 0.8-1.5 mm | 影响弹性和承载能力 |
| 自由高度 (H) | 0.6-1.2 mm | 未受压时锥顶高度 |
| 材质 | 65Mn弹簧钢、304/316不锈钢、碳钢 | 可选镀锌、发黑、达克罗等处理 |
| 标准 | DIN 6796 / ISO 10644 | 国际通用设计规范 |
选型要点：高振动环境选不锈钢材质；重载场景需增加厚度/高度；腐蚀环境建议316L不锈钢+表面钝化。
三、核心应用场景
1. 高振动设备紧固
汽车发动机、压缩机、泵阀法兰等剧烈振动场景，替代普通平垫+弹簧垫组合。
2. 热循环连接系统
发动机排气管、热交换器等因温度变化产生伸缩的场合，避免热应力导致的螺栓失效。
3. 精密仪器调压
通过控制压平度（建议压至自由高度70%~80%）精确设定螺栓预紧力，用于光学平台、机床主轴等。
4. 空间受限场合
单碟片即可替代多片普通垫圈，节省安装高度（如电子设备紧凑结构中）。
四、使用注意事项
1. 安装方向：
务必凸面朝向螺母/螺栓头（凹面贴工件），反向安装会丧失弹性功能❌。
*示例：`工件 → 凹面 | 凸面 → 螺母`*
2. 表面配合：
接触面需平整无毛刺，否则会导致应力集中或偏载，建议配合平垫片使用。
3. 禁止超压：
最大压并高度≤自由高度的40%，过度压缩将导致塑性变形失效。
4. 组合使用：
极高载荷或需更大变形量时，可串联多片（同向叠放），此时承载力翻倍但变形量不变。
五、对比其他垫片方案
| 类型 | 防松效果 | 抗振动 | 补偿能力 | 适用场景 |
| 碗型垫片 | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ | 高振动/热循环/精密 |
| 弹簧垫圈 | ★★☆☆☆ | ★★★☆☆ | ★☆☆☆☆ | 一般防松需求 |
| 平垫圈+螺纹胶 | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ | ★☆☆☆☆ | 静态连接/防微动腐蚀 |
| 双螺母锁紧 | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ | ★☆☆☆☆ | 大直径螺栓/低成本方案 |
总结建议
M5碗型垫片是解决振动松脱与热应力失效的理想方案，尤其适用于：
- 汽车、航空、能源设备的螺栓连接
- 需精确控制预紧力的精密装配
- 频繁热循环的管道法兰系统
选型时需确认外径、厚度、材质是否匹配工况，严格遵循安装方向规范，即可显著提升连接可靠性。对于极端工况（如高温高压），建议选用Inconel等特种合金材质定制。
