一、兩種卡簧的基本定義與標(biāo)準(zhǔn)定位

GB894.1軸卡簧與GB893.1孔卡簧是機械緊固件領(lǐng)域中兩種不同類型的彈性擋圈，分別遵循不同的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。GB894.1軸卡簧，全稱為"軸用彈性擋圈"，其最新標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 894.1-2017，由全國緊固件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口管理，中國機械工業(yè)聯(lián)合會主管。該標(biāo)準(zhǔn)于2017年7月12日發(fā)布，2018年2月1日實施，替代了之前的GB/T 894.1-1986和GB/T 894.2-1986版本。

GB893.1孔卡簧，全稱為"孔用彈性擋圈A型"，其標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 893.1-1986，同樣由全國緊固件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口管理。該標(biāo)準(zhǔn)于1986年7月2日發(fā)布，1987年6月1日實施，后于2017年被GB/T 893-2017合并替代。這兩種卡簧雖然都屬于彈性擋圈類別，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計、安裝位置和應(yīng)用功能上存在本質(zhì)區(qū)別。

軸卡簧主要用于安裝在軸槽上，防止軸上零件的軸向位移；而孔卡簧則安裝在孔槽內(nèi)，用于固定孔內(nèi)零部件的軸向位置。這兩種卡簧在機械系統(tǒng)中扮演著不同的角色，正確選型對確保機械裝配的可靠性和安全性至關(guān)重要。

二、結(jié)構(gòu)特征與安裝方式對比

結(jié)構(gòu)特征差異

軸卡簧與孔卡簧在結(jié)構(gòu)設(shè)計上存在明顯差異，這些差異直接決定了它們的安裝方式和應(yīng)用場景。軸卡簧的內(nèi)徑設(shè)計略小于裝配軸徑，其結(jié)構(gòu)特點是需要通過擴張才能安裝到軸槽中。根據(jù)GB/T 894.1-2017標(biāo)準(zhǔn)，軸卡簧適用于軸徑d1=3mm~300mm的標(biāo)準(zhǔn)型（A型）和d1=15mm~100mm的重型（B型）。軸卡簧的厚度公差、安裝工具規(guī)格及承載能力等參數(shù)都有明確規(guī)定，其材料主要為65Mn彈簧鋼，經(jīng)淬火回火后硬度達(dá)HRC44-51。

孔卡簧則相反，其外徑設(shè)計略大于裝配孔徑，需要通過壓縮才能安裝到孔槽中。根據(jù)GB/T 893.1-1986標(biāo)準(zhǔn)，孔卡簧適用于孔徑d0=8~200mm的A型孔用彈性擋圈。孔卡簧的厚度尺寸公差采用GB/T 893-2017規(guī)定的60Si2MnA彈簧鋼制造，安裝鉗用孔直徑最小極限尺寸為φ5mm。

安裝方式對比

兩種卡簧的安裝方式截然不同，這直接影響了它們的應(yīng)用場景和操作要求。軸卡簧安裝時需使用專用的軸用卡簧鉗（外卡鉗），將鉗嘴插入擋圈的鉗孔中，擴張擋圈后放入預(yù)先加工好的軸槽上。軸用卡簧鉗在靜態(tài)放置時鉗頭是閉合狀態(tài)，手柄用力時，鉗頭張開，以達(dá)到撐開卡簧的目的。

孔卡簧安裝時則需使用孔用卡簧鉗（內(nèi)卡鉗），將鉗嘴插入擋圈的鉗孔中，夾緊擋圈后放入預(yù)先加工好的圓孔內(nèi)槽。孔用卡簧鉗在靜態(tài)放置時鉗頭是張開狀態(tài)，手柄用力時，鉗頭內(nèi)縮，以達(dá)到縮緊卡簧的目的。

結(jié)構(gòu)參數(shù)對比

下表詳細(xì)對比了軸卡簧與孔卡簧的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)：

功能定位差異

軸卡簧主要用于固定軸上零部件的軸向位置，防止零件在軸上發(fā)生軸向竄動。它適用于無軸向載荷或極小載荷的場景，廣泛應(yīng)用于航空、汽車制造、機械設(shè)備等領(lǐng)域。軸卡簧通過卡入軸槽固定零部件軸向位置，其內(nèi)徑略小于裝配軸徑，需借助卡簧鉗擴張后安裝至軸槽。

孔卡簧則主要用于固定孔內(nèi)零部件的軸向位置，防止零件在孔內(nèi)發(fā)生軸向位移。它廣泛應(yīng)用于造船、汽車制造、機械設(shè)備、醫(yī)療、化工機械、鐵路、電站、建筑工程、機電設(shè)備安裝、儀器儀表、機箱機柜、家具、電子、電器等行業(yè)?？卓ɑ砂惭b于圓孔內(nèi)，用作固定零部件的軸向運動，外徑比裝配圓孔直徑稍大，安裝時須用卡簧鉗夾緊后放入預(yù)先加工好的圓孔內(nèi)槽。

三、材料選擇與表面處理工藝

材料特性與要求

軸卡簧與孔卡簧在材料選擇上有共性也有差異。兩種卡簧主要采用彈簧鋼材料，其中軸卡簧以65Mn彈簧鋼為主，而孔卡簧則多采用60Si2MnA彈簧鋼。這兩種材料都具有較高的強度、硬度、彈性和淬透性，能夠滿足卡簧在機械系統(tǒng)中的使用要求。

65Mn彈簧鋼的臨界淬透直徑在水中一般為30~50mm，油中一般為16-32mm。熱處理時有過熱敏感性和回火脆性傾向，水淬時易開裂，一般采用油淬，截面尺寸＞80的宜水淬油冷。退火后切削性尚好，但冷變形塑性低，焊接性能差。一般經(jīng)淬火、中溫回火后使用，硬度可達(dá)到HRC44-51。

60Si2MnA彈簧鋼同樣具有良好的彈性和強度，適用于制造高負(fù)荷的彈簧零件。其化學(xué)成分包括碳0.56-0.64%、硅1.60-2.00%、錳0.60-0.90%、磷≤0.035%、硫≤0.035%、鎳≤0.35%、鉻≤0.35%、銅≤0.25%。這種材料通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢垣@得所需的機械性能。

熱處理工藝

兩種卡簧都需要經(jīng)過嚴(yán)格的熱處理工藝以達(dá)到所需的性能要求。熱處理過程主要包括淬火和回火兩個階段。淬火溫度和保溫時間需精準(zhǔn)控制，如304不銹鋼固溶處理溫度1050-1100℃，確保晶粒均勻，提升抗腐蝕能力；回火處理可消除內(nèi)應(yīng)力，降低應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）風(fēng)險。

對于軸卡簧，根據(jù)GB/T 894.1-2017標(biāo)準(zhǔn)，軸徑≤48mm時硬度為HRC47-54，軸徑＞48mm時硬度為HRC44-51?？卓ɑ傻挠捕纫鬄镠RC:44-51、HY:435-530。這些硬度要求確保了卡簧在使用過程中具有足夠的彈性和耐磨性。

表面處理工藝

表面處理是提升卡簧抗銹能力和使用壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。軸卡簧和孔卡簧的表面處理方式基本相同，主要包括氧化發(fā)黑、磷化、鍍鋅鈍化等工藝。

氧化處理是將卡簧放入含有濃堿的溶液中加熱處理，使卡簧表面獲得一層致密的氧化膜，氧化膜具有耐腐蝕性。傳統(tǒng)的氧化過程需要加熱，近年來國內(nèi)一些生產(chǎn)單位也采用了常溫發(fā)黑劑，克服了傳統(tǒng)發(fā)黑工藝的缺點，節(jié)約了大量能源。

磷化處理是通過化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，這個轉(zhuǎn)化膜的主要作用是提供基體金屬的防腐保護和作為后續(xù)涂裝的底層。磷化處理后的卡簧具有良好的耐腐蝕性和與涂層的結(jié)合力。

鍍鋅鈍化處理則是在卡簧表面鍍上一層鋅層，然后進行鈍化處理，以提高其耐腐蝕性。根據(jù)不同的使用環(huán)境要求，可以選擇不同類型的鍍鋅層，如白鋅、黃鋅、彩鋅等，它們的耐鹽霧試驗時間各不相同。

表面處理性能對比

下表對比了不同表面處理工藝的性能特點：

四、典型應(yīng)用場景與選型建議

軸卡簧的典型應(yīng)用

軸卡簧在機械制造中有著廣泛的應(yīng)用，特別是在需要固定軸上零部件軸向位置的場合。根據(jù)GB/T 894.1-2017標(biāo)準(zhǔn)，軸卡簧主要應(yīng)用于以下場景：

在軸承系統(tǒng)中，軸卡簧主要用于精準(zhǔn)定位軸承軸向位置。在軸或軸承座的裝配中，軸卡簧可卡在軸的環(huán)形槽內(nèi)，直接抵靠軸承內(nèi)圈端面，限制軸承沿軸向竄動，確保軸承在工作中始終處于設(shè)計位置，避免因軸向位移導(dǎo)致的傳動偏差。這種應(yīng)用方式尤其適配空間緊湊、無需復(fù)雜定位結(jié)構(gòu)的場景，如小型電機、齒輪箱等。

在汽車制造領(lǐng)域，軸卡簧用于固定發(fā)動機中的軸承、齒輪等關(guān)鍵部件。例如，在發(fā)動機的變速箱中，軸卡簧用于固定齒輪組，防止齒輪在換擋過程中發(fā)生軸向位移，從而保證換擋的順暢和準(zhǔn)確。在汽車輪轂軸承單元中，軸卡簧確保輪轂穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，提升行車安全。

在航空航天領(lǐng)域，軸卡簧用于固定發(fā)動機葉片，確保在高溫、高壓、高速的極端環(huán)境下穩(wěn)定運行。航空航天領(lǐng)域?qū)α慵木_度要求極高，軸卡簧的可靠固定性能對于飛行安全至關(guān)重要。

在工業(yè)自動化領(lǐng)域，軸卡簧用于固定機器人關(guān)節(jié)中的軸承和齒輪，確保高精度操作。工業(yè)機器人對運動精度要求極高，軸卡簧的精確定位功能能夠滿足這一要求。

孔卡簧的典型應(yīng)用

孔卡簧同樣在機械制造中有著重要的應(yīng)用，特別是在需要固定孔內(nèi)零部件軸向位置的場合。根據(jù)GB/T 893.1-1986標(biāo)準(zhǔn)，孔卡簧主要應(yīng)用于以下場景：

在軸承系統(tǒng)中，孔卡簧主要用于軸承外圈的定位。當(dāng)軸向力不大且需減小軸承裝置尺寸時，孔卡簧可卡在軸承座的孔槽內(nèi)，直接抵靠軸承外圈端面，限制軸承沿軸向竄動。這種定位方法所占的軸向位置小，安裝拆卸方便，制造簡單，適用于承受較小的軸向負(fù)荷處。

在液壓系統(tǒng)中，孔卡簧用于固定液壓缸內(nèi)的活塞和其他部件。液壓系統(tǒng)對密封性和定位精度要求較高，孔卡簧能夠提供可靠的軸向固定，確保系統(tǒng)的正常工作。

在泵體和閥蓋中，孔卡簧用于固定內(nèi)部部件，防止其在工作過程中發(fā)生軸向位移。泵和閥是流體控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，其內(nèi)部部件的精確定位對于系統(tǒng)性能至關(guān)重要。

在電子設(shè)備中，孔卡簧用于固定電路板或連接器。電子設(shè)備通常結(jié)構(gòu)緊湊，孔卡簧的小型化和精確定位特點使其成為理想選擇。

選型建議

正確選擇軸卡簧或孔卡簧對于確保機械系統(tǒng)的可靠性和安全性至關(guān)重要。以下是基于實際應(yīng)用經(jīng)驗的選型建議：

首先，根據(jù)安裝位置選擇卡簧類型。如果需要固定軸上零部件的軸向位置，應(yīng)選擇軸卡簧；如果需要固定孔內(nèi)零部件的軸向位置，則應(yīng)選擇孔卡簧。這是最基本也是最重要的選型原則。

其次，考慮工作載荷和環(huán)境條件。軸卡簧適用于無軸向載荷或極小載荷的場景，而孔卡簧同樣適用于承受較小軸向載荷的場合。如果工作環(huán)境潮濕或有腐蝕性介質(zhì)，應(yīng)選擇具有相應(yīng)表面處理的卡簧，如鍍鋅、達(dá)克羅或不銹鋼材質(zhì)的卡簧。

第三，考慮安裝和拆卸的便利性。如果需要頻繁拆卸和維護，應(yīng)選擇結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便的卡簧類型。軸卡簧和孔卡簧都需要使用專用工具進行安裝和拆卸，應(yīng)確?，F(xiàn)場有相應(yīng)的工具和操作空間。

第四，考慮成本因素。在滿足使用要求的前提下，應(yīng)選擇成本效益最高的方案。一般來說，標(biāo)準(zhǔn)尺寸的碳鋼卡簧成本較低，而不銹鋼材質(zhì)或特殊表面處理的卡簧成本較高。

最后，參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在選擇卡簧時，應(yīng)嚴(yán)格遵循GB/T 894.1-2017和GB/T 893.1-1986等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確保所選卡簧符合國家標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了卡簧的尺寸、材料、熱處理、表面處理等技術(shù)要求，是選型的重要依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

GB/T 894.1-2017 軸用彈性擋圈

GB/T 893.1-1986 孔用彈性擋圈 A型