盤型彈簧 Disc Spring / Belleville Washer|碟形彈簧、貝氏墊圈
本頁現貨為 DIN 6796 錐形彈簧墊圈 M5/M6/M8/M10/M12/M16(厚度 1.2–4 mm);DIN 2093 碟形彈簧可詢價。盤型彈簧是短行程高負載軸向彈性元件,常見規範為 DIN 2093(碟形彈簧,外徑 8-250 mm、內徑 4.2-127 mm、厚度 0.2-14 mm)與 DIN 6796(錐形彈簧墊圈,對應螺栓 M2-M30)。可單片、串疊、並疊組合調整負載與行程。適配模具頂出復位、螺栓鎖緊預載、夾具離合器、機械閥門。
盤型彈簧(Disc Spring,又稱碟形彈簧、貝氏彈簧、Belleville Washer)是錐形碟狀軸向彈性元件,特性為「短行程、高負載、低空間佔用」 — 同樣空間可承受較大負載。可單片使用或多片堆疊組合,串疊增加變形量、並疊增加負載。
本系列涵蓋常規機械用盤型彈簧(DIN 2093 / DIN 6796 規範),材質含彈簧鋼、不鏽鋼、耐熱鎳基合金。嘉鴻關係企業供應新竹科學園區一帶 SMT / EMS / 半導體治具、模具、機械業客戶之 MRO 備品。
規格表(常規範圍)
| 項目 | DIN 2093 碟形彈簧 | DIN 6796 高負載墊圈 |
|---|---|---|
| 用途定位 | 機械元件、模具復位、夾具離合器 | 螺栓鎖緊預載、防止振動鬆動 |
| 外徑 De (mm) | 8 – 250 | 對應螺栓 M2 – M30 |
| 內徑 Di (mm) | 4.2 – 127 | 對應螺栓孔徑 |
| 厚度 t (mm) | 0.2 – 14 | 0.4 – 7 |
| 自由高度 H0 (mm) | 依 A/B/C 系列而異(h0/t 約 0.4-1.3) | 依螺栓規格固定 |
| 材質選項 | 彈簧鋼 51CrV4、SAE 6150、SUS301、Inconel 718 | 彈簧鋼(標準)、不鏽鋼(選配) |
| 表面處理 | 黑染、磷化、塗油、鋅鎳合金鍍層 | 黑染(標準)、Geomet 防鏽塗層(選配) |
| 堆疊組合 | 單片、串疊(對向交錯相疊增變形)、並疊(同向相疊增負載)、混合堆疊 | |
※ 表中數值為盤型彈簧 DIN 規範一般尺寸區間,實際尺寸、材質、表面處理、負載/行程需求依客戶機台規格與工作環境而定(一般情況,仍需視個案而定)。
應用情境
盤型彈簧在電子製造業與機械業是常見的「短行程高負載」彈性元件。以下 4 種典型應用對應 SMT 治具、半導體模具、機台保養等 MRO 採購情境:
1. SMT 治具與夾具復位
SMT 貼片治具、IC 燒錄治具、測試 socket 的活動壓塊復位機構。盤型彈簧短行程特性適合治具有限空間下提供穩定夾持力,多用 DIN 2093 B 系列搭配並疊組合。
2. 半導體 / IC 封裝模具頂出
IC 封裝模具、引線框模具的頂出(ejector)機構,需要短行程高頂出力。盤型彈簧串並疊組合可精準調整頂出力與行程,承受 100 萬次以上循環(一般經驗值,依原廠規格與使用條件為準)。
3. 機台螺栓鎖緊防鬆預載
SMT 機台、CNC、機械手導軌固定螺栓的防鬆預載。DIN 6796 高負載墊圈安裝於螺栓頭下方,提供軸向預載抵抗振動鬆動,防鬆能力較一般彈簧墊圈好。
4. 機械閥門 / 離合器復位
工廠管路閥門、機械離合器的復位元件。盤型彈簧高負載特性適合提供穩定關閉力或脫離力,可耐受 200°C 以上工作溫度(需指定耐熱規格)。
選型重點
| 應用 | 建議規格 | 堆疊建議 | 材質建議 |
|---|---|---|---|
| SMT 治具復位 | DIN 2093 B 系列 | 並疊 2-4 片 | 彈簧鋼 51CrV4(黑染) |
| 模具頂出 | DIN 2093 A 系列(高負載) | 並疊 + 串疊混合 | 彈簧鋼 SAE 6150 |
| 螺栓鎖緊預載 | DIN 6796 配螺栓規格 | 單片直接放螺栓頭下 | 彈簧鋼(標準環境)/ 不鏽鋼(潮濕) |
| 半導體真空腔 / 化學環境 | DIN 2093 不鏽鋼 | 依負載決定 | SUS301 / 17-7PH |
| 高溫應用(> 200°C) | 客製規格 | 依負載決定 | Inconel 718 / NIMONIC 90 |
※ 上表為盤型彈簧選型一般參考,實際 DIN 系列、堆疊組合、材質需依工作負載、行程、環境溫度、循環次數要求而定(一般情況,仍需視個案而定)。
為什麼是「碟形」?盤型彈簧 vs 線圈彈簧
盤型彈簧的形狀是錐形碟狀的金屬墊圈,受到軸向力時碟面被壓平、整體厚度方向產生彈性變形。能量儲存在「金屬碟面壓平的彎曲應變」中,不像線圈彈簧靠線材扭轉。這個結構差異帶來幾個關鍵特性:
| 特性 | 盤型彈簧 | 線圈彈簧 |
|---|---|---|
| 負載密度 | 高(同空間下明顯較高) | 低 |
| 行程 | 短(單片變形量小) | 長 |
| 空間佔用 | 低(厚度 0.2-14 mm) | 高(需足夠圈數) |
| 堆疊組合 | 靈活(串/並/混合) | 難堆疊 |
| 典型應用 | 螺栓預載、模具頂出、夾具復位、離合器 | 閥門復位、避震器、按鍵 |
判斷邏輯:當「安裝空間有限」且「需要高負載」時選盤型彈簧;當「行程要長」且「負載相對小」時選線圈彈簧。SMT 治具壓塊、IC 模具頂出、CNC 螺栓鎖緊都符合「短行程高負載」 — 所以是盤型彈簧的主場。
DIN 2093 vs DIN 6796:兩個規範各管什麼
| 規範 | 用途定位 | 分系列 |
|---|---|---|
| DIN 2093 | 碟形彈簧(通用機械元件) | A(高負載低變形)、B(中等)、C(低負載高變形) |
| DIN 6796 | 高負載防鬆螺栓墊圈 | 對應螺栓 M2 – M30 |
實務上一個常見誤區:「螺栓鬆動換 DIN 2093 高負載 A 系列就好」 — 不對。DIN 2093 是通用碟形彈簧,要自己計算負載;DIN 6796 是「為螺栓鎖緊預載特別設計」,尺寸與負載已經對應好螺栓規格,找對應螺栓 M 規格的 DIN 6796 直接放就好,不需要自己算。
※ 本頁現貨以上方規格選項列出的尺寸為準;其他 DIN 2093/DIN 6796 規格可詢價。
堆疊組合計算:串疊、並疊、混合
盤型彈簧的設計彈性來自堆疊。假設單片:負載 F、變形量 s。三種堆疊方式:
| 堆疊方式 | 排列 | 總負載 | 總變形量 | 適合場景 |
|---|---|---|---|---|
| 單片 | 1 片 | F | s | 基準 |
| 串疊(n 片對向交錯) | ○⊃⊂○⊃⊂ | F(不變) | n × s(放大) | 需要更大行程 |
| 並疊(n 片同向) | ○○○○ → | n × F(放大) | s(不變) | 需要更大負載 |
| 混合 | m 並疊 × n 組串疊 | m × F | n × s | 負載與行程都要調 |
實務範例:模具頂出需要 1000 N 負載 + 5 mm 行程。選負載 250 N 變形 2.5 mm 的單片盤型彈簧,採 4 片並疊(提供 1000 N)再 2 組串疊(提供 5 mm),共 8 片組合。
注意:並疊片數越多,片與片之間的摩擦越大——壓縮時實測負載會高於理論計算值、回彈時則低於計算值。並疊建議不超過 2-4 片(一般情況,仍需視個案而定);串疊的總長度建議不超過外徑的 3 倍,過長時分段,並用導桿(guide)避免徑向偏移。
選型決策流程與實務 Tips
實務選型不是「先想 DIN 系列」,而是從需求負載、行程、空間反推:需求負載 F(N 或 kN)→ 需求行程 s(mm)→ 可用空間(外徑/高度)→ 工作環境(乾燥/潮濕/高溫)→ 決定堆疊(串並疊)與材質。
工作變形百分比要控制在 75% 以下(一般情況,仍需視個案而定)
動態應用工作變形 s 不超過自由變形量 h0 的 75%,可達 10^6 次以上循環壽命(一般經驗值,實際依原廠規格與使用條件為準)。超過 100% 會壓平、永久變形。靜態預載(螺栓防鬆)可接近 100%。
串疊需要導桿,否則徑向偏移
4 片以上串疊時,盤型彈簧之間會有徑向滑動,長期使用會偏心。建議用導桿(dowel pin)或外殼導引,導引件與盤型彈簧內(外)徑之間需留間隙,依尺寸約 0.2 mm(16 mm 以下)逐級放大到 1.0 mm(80–140 mm)(一般情況,仍需視個案而定)。
定期巡檢自由高度
盤型彈簧長期使用會有少量自由高度下降(彈性疲乏)。建議定期量測,下降超過 5% 即更換;振動環境的 DIN 6796 預載墊圈建議每次螺栓拆卸都換新品(成本低、避免失效風險)。
