3.3 连接

3.3.1 不可拆卸的连接

在真空技术中，不可拆卸的连接通过焊接、钎焊或熔接或通 过钎焊后的金属化或烧结实现。近年来，耐真空粘合剂也已 经用于连接不涉及 UHV 技术应用中的部件。所选连接技术必 须设计得当，适用于机械强度、温度和变交热负载以及所需 气密性相关的要求。在真空技术中，频繁使用材料配对，如 金属对金属、玻璃对玻璃、玻璃对金属、金属对陶瓷和玻璃 对陶瓷。对于金属最经常的连接方式是焊接和钎焊。在玻璃 设备，单个玻璃部件通过熔接接合。通过熔接或金属化和熔 接或钎焊实现的金属和玻璃连接用于 UHV 兼容、可烘烤的观 察窗。最常见的金属和陶瓷连接方式是通过金属化或烧结实 现的，例如，用于真空电流引线。

3.3.1.1 焊接

在真空设备中，低碳钢和不锈钢部件通常采用焊接用于容器 和连接件。此外，也可对铝部件采用焊接。为确保所产生的 焊缝是真空密封的，有必要使用无裂缝和无空隙的适当材料 以及表面光滑无油脂的材料。另外有时候还需要使用与非真 空应用所采用的正常焊接连接不同的特殊的几何设计。只要 在工程方面有可能，就必须提供内焊缝，以避免真空侧间隙 和裂缝，即所谓的潜在泄漏或虚漏。如果不可能提供内焊 缝，则焊缝必须一直延长至真空侧。必要时，可采用大气侧 补充焊缝，以增加机械稳定性。在该连接中，重要的是，补 充焊缝不能是连续的，要留出空隙便于泄漏检测，必要时需 保证没有空气泡夹杂质。
真空部件和腔室的焊接需要专门的知识，焊接人员必须具有 专业资格。通常情况下，焊接公司通过独立测试机构对焊工 进行定期检验并记录。此外，焊接程序测试应包含对各种焊 接材料和各种焊接几何图形的测试，由受过专门训练的焊接 人员，例如焊接工程师或技术人员，陪同进行焊接作业并对 工作进行评估。

焊接的高温和相对的快速冷却可改变材料的特性。例如，在 焊接奥氏体不锈钢过程中结构的改变可增加可磁化性或导致 铝焊接过程中出现气孔和热裂缝（这在第 3.2.1.1 节“不锈钢” 和第 3.2.1.3 节“铝”中已经提到过）。另外，焊接区域的高残 余应力会导致部件变形，所以必须将该应力保持在尽可能低 的水平。如果像密封面这样的功能区域受到影响，必须对其 进行返工。如果不能返工，这会导致损失整个工件。然而， 可采取各种焊接措施来防止该情况的发生，包括选择合适的 焊接方法结合合适的焊缝几何形状和焊接顺序、焊前准备和 焊后处理，而不仅仅是凭借焊工的资历和经验。

在真空技术中，经常使用钨电极惰性气体保护焊 (TIG)。此 外， 也使用其它类型的气体保护金属电弧焊作为特殊的方 法，如用于薄壁部件的微等离子体焊接或者用于管道部件的 轨道焊接。明显更为精细的机器程序是激光焊接和电子束焊 接。两者都适用于精密部件和深焊缝。对于大型铝阀壳体的 焊接， 采用摩擦搅拌焊接，这是一种精细的机器程序，具有 低焊接变形。

钨极惰性气体保护焊 (TIG) 不需要熔化电极，且可直接焊接 连接件，而无需任何额外的材料。如需要产生额外的焊缝， 例如，出于稳定性原因，则可使用焊材。该方法的其它优点 是几乎无飞溅，无渣形成和多功能性：不锈钢、铝和铜也可 以进行 TIG 焊接。如果考虑到焊接速度，需要高质量的焊 缝，则 TIG 是首选.

激光束焊接，或简称为激光焊接，其特点是焊接速度高、热 变形低。激光的高集中能量输入产生狭窄的焊接区，并限制 了热区的范围。承重结构的薄膜以及深而窄的焊缝可通过设 置焦点宽度和激光强度来产生。通过这种方式，可设计腔室 部件而无需额外的焊缝，或焊接法兰环可深入穿透焊接至管 端，而无需对密封面几何形状进行精细的重新加工。在一定 程度上，接头处的大缝隙宽度可实现一定程度的缩合。此 时，只使用部分的额外材料。缺点是投资成本高。

轨道焊接 是一种全机械化惰性气体焊接过程，其提供稳定的 高接缝品质，因为电弧是在机械引导下环绕管件或圆形部 件，该系统的费用高于 TIG 焊接。一种轨道焊接钳只能涵盖 有限的管径范围。不同外径的管子也需要适合的装置来夹住 管子。

在 电子束焊接 过程中，被加速、聚焦的电子为焊接区提供所 需的能量。为了防止电子的散射和吸收，该方法是在高真空 下进行。这也使得焊接高反应性材料成为可能。该系统的高 成本和可能需要装备建设的焊前准备通常导致该方法价格 高，并且其用途主要限制在连接部件上。

在奥氏体不锈钢焊接后，必须再次形成金属性光滑表面，因 此甚至可形成无中断的氧化铬钝化层。例如，惰性气体保护 （包括用于根基）防止表面在温度超过 600°C 发生尺寸的变 化。彻底冲洗后的机械或化学表面处理去除表面的褪色，并 清洁部件。

3.3.1.2 钎焊、熔化和电镀

除了焊接，钎焊过程也可用于连接金属。在钎焊温度高于 600°C 的钎焊接头几乎只用在真空技术中。为了在钎焊时无 需高腐蚀性助焊剂，这通常涉及高蒸气压，以及为了获得无 氧化物、高强度接头，钎焊过程在真空下进行或在干净的惰 性气体环境中进行。软焊料往往不适合真空应用。它们一般 不能被烘烤，具有较小的机械强度，并且除了具有较低蒸气 压的锡之外，经常含有具有高蒸气压的其它合金成分。类似 于真空焊接，是在满足以下要求时选择真空钎焊连 接：精心 清洁的表面、小心形成的焊接缝隙、使用具有低蒸气压的无 气焊料、焊料良好的流动性和润湿性（间隙填充） 、焊料明确定义的熔合区以及钎焊和基础材料之间的低反应 性。标准的钎焊合金可分为两大类：基于贵金属（主要是 银）的钎焊合金和基于镍的钎焊合金。基于贵金属的结构化 低熔点钎焊合金远远比高熔点镍基合金更昂贵。因此，如果 这在技术上是可行的且如果较高的处理温度是可接受的，则 使用镍基合金是首选。部件之间的排列以及它们之间的焊料 间隙必须与钎焊过程相匹配。根据所用焊料的性质、钎焊温 度以及部件的热膨胀率，焊料间隙（室温下）通常为 0.03 至 0.1mm。至于何时应该使用焊接以及何时应该使用钎焊的问 题， 不能以概括、广泛的方式回答。除非在无法实现焊接的 情况下，否则，如果在一个批次中同时产生尽可能多的连接 点， 钎焊是有优势的。

熔化过程主要用于玻璃设备以及玻璃对金属的连接。玻璃对 金属的熔化在真空密封电流馈通的生产中、可烘烤的观察窗 以及真空规的生产中特别重要。为熔化玻璃到金属的过 渡， 选择材料的方式必须是这些材料的热膨胀系数在广泛的温度 范围内尽可能地相互类似。由于情况通常并非如此，已经为 所谓的非匹配玻璃金属密封件开发了众多的特殊合 金。它们 以焊接唇的形式为观察窗的玻璃和不锈钢之间提供弹性接 触。熔化方式难以用于石英玻璃，因为它具有非常低的热膨 胀系数，这是金属和金属合金难以实现的。

陶瓷对金属连接用于高度可烘烤、高度绝缘的电流馈通。除 用于高性能发射管和陶瓷真空室的生产外，这些还用于物理 大规模研究的粒子加速器。陶瓷连接，例如氧化铝（92 % 至 98 % Al₂0₃），被预金属化，这些点与金属连接。在该连接 中，确保薄金属层（钼或钛）与陶瓷基板产生无空隙和无气 孔的全面连接特别重要。对于引入电级的生产，镍层随后被 镀到钎焊的金属帽上，然后将电导体焊接在上面。

3.3.2 可拆卸的法兰连接

真空系统的各个部件，如真空室、阀、测量仪器等，相互直 接连接或通过管件或弹性元件连接。部件之间可拆卸的接口 必须是真空密封的。然而，在配置真空系统中，应该尽可能 少地使用可拆卸连接件，因为它们比不可拆卸连接件带来更 为频繁的潜在漏点。

不锈钢、铝和钢制成的法兰部件可用作连接元件。不锈钢制 成的金属软管比厚壁橡胶或热塑性塑料更适用于制作活动式 连接件。它们是低中真空及以上范围内绝对的必需品。

从低真空到高真空范围，具有 DN 10 至 DN 50 公称尺度的 ISO-KF 法兰连接用于可拆卸的连接，对于DN 63 至 DN 1000 的较大公称尺寸，使用 ISO-K 和 ISO-F 法兰。超高真 空兼容的可拆卸连接为公称尺度 DN 16 至 DN 400 的 CF 法 兰连接，相应公称通径 DN 400 至 DN 800 的法兰为 COF 法兰。

3.3.2.1 O 型圈密封件和凹槽

当真空技术部件可拆卸地进行连接时，必须使用密封件防止 外界空气流入真空。为防止这种情况，应根据不同的应用范 围和压力范围选用不同类型的密封件。

O 型圈是所有密封件中最频繁使用的。它们具有不同的材 料，弹性体的肖氏硬度范围通常在 65 至 80 Shore A。单位 Shore A 作为可塑性量度标准用于软弹性体。在同样的作用 力下， 数字越高，变形率越低。作为良好的真空密封件，O 型圈的适用性源自其适应于啮合表面细微凹凸的能力。O 型 圈表面必须不泄漏油脂或滑石粉、光滑、无裂缝、无刮痕。 该圈应该无缝冲压，冲压工具的分界点应该在圈直径的水平 面上， 并可通过研磨去除。

O 型圈可涂上一层低蒸气压油脂薄膜（硅润滑脂、矿物油基 或全氟聚醚基润滑脂），具体取决于所讨论的应用。真空润 滑脂抚平密封面和 O 型圈表面上小的不平整，从而提高密封 效果，特别是在变形率低的情况下。此时，应该注意润滑脂 的蒸气压随温度大幅上升，而且蒸气压应保持在所需工作压 力之下。此外，必须检查润滑脂的成分或少量的烃类是否与 应用兼容。在干式安装的情况下，必须特别注意表面质量、 啮合表面的清洁度以及密封材料。另外，变形率不应太小， 以确保 O 型圈与密封面之间的良好接触。

O 型圈的线径通常为 2 至 12 mm。在英制区域，很多连接 的直径为 5 mm 和 5.33 mm。一般而言，O 型圈用作静态密 封。如果涉及到动态应力，应该使用专为此目的而制造的精 密 O 型圈或备选的机械密封件或径向轴密封圈。

除了与定心环或密封垫圈结合使用外，O 型圈也可用作轴向 或径向槽。在大多数情况下，通常通过使用一个扁平法兰和 一个凹槽法兰结合的方式将 O 型圈置于凹槽和冲压法兰之 间。必须仔细标注凹槽的尺寸。这没有普遍接受的尺寸。O 型圈供应商的尺寸表中所列尺寸只是用于定向的参考值。用 户必须根据每个具体应用和适用性（例如，通过测试）对其 进行检查。由于外部影响，如温度、压力或与所用流体的反 应，弹性体会发生膨胀、收缩、硬化，甚至可以产生裂缝。 在选择弹性体和凹槽时，必须考虑这一情况。此外，在每个 操作条件下，密封效果必须足够好，以确保 O 型圈不会过度 压缩。如果由于 O 型圈体积增大，凹槽过满，会损坏 O 型 圈，或者甚至扭曲法兰。

对于静态密封，5 mm 线径的最大压缩比应为 25% 左右。直 径越小，压缩比越大，直径越大，压缩比越小。实际上，小 于15% 的压缩，特别是干式安装，可导致密封效果不足。变 形力主要是由线径和弹性体硬度决定的。要将直径为 5.33 mm 的 O 型圈压缩 20 %，对于硬度为 70 Shore A 的，每毫 米密封长度需要 5 N 的力，对于硬度为 80 Shore A 的，每 毫米需要 7 N 的力。

为了便于装配，选择的 O 型圈凹槽直径通常稍大于 O 型圈的 直径。这可以使 O 型圈在装配过程保持在凹槽内。橡胶圈的 长度可安全地拉伸 5%。最大伸展量取决于材料和操作条件。

可使用具有梯形或类似横截面的弹性体密封件，例如，用于 阀座、盖和真空室的门。应该标注梯形开口的尺寸，以使 O 型圈在插入时不被损坏，另一方面，在阀板被抬起或当打开 腔门时，O 型圈不会被拉出。此外，当出现巨大的接触力， 例如，对于大型腔门，梯形凹槽必须允许足够的空间用于变 形的 O 型圈，以使变形保持在限制内。

对于密封螺丝钉来说，例如加注油螺塞或放油塞，必须在角 位置安装 O 型圈。螺纹在其上端具有 45 ° 的凹槽，O 型圈 安装在该凹槽中，然后通过螺丝钉表面进行压缩。密封件应 进行润滑，所以在紧固时不会受到损坏。而且，安装空间必 须大于O 型圈的体积。

在真空技术中，尽可能避免扁平垫片与平面密封相结合。因 为这样需要一个很强的接触力，以便密封材料能够对所有不 平整的表面进行填充。如果使用扁平垫片，往往会发生局部 密封面循环凸起的，例如，CF 法兰与 FKM 扁平垫片组合

3.3.2.2 ISO-KF 法兰

IISO-KF 小型法兰部件在 DIN 28403 和 ISO 2861 中进行了 描述，公称通径为 DN10 至 DN50。连接适合高达 1 · 10^-8 hPa 的压力，且可用于高达 1,500 hPa 的过压。如果 采用金 属密封件，压力范围可扩大到小于 1 · 10^-9 hPa。这 需要特别大的接触压力，必须使用专门的金属密封件夹具。

ISO-KF 连接包括两个对称法兰和一个 O 型圈密封件，通过 内部或外部定心环定位和支撑（图 3.7）。密封所需压力由夹 紧环产生，该夹紧环位于锥形收紧区域上方，并使用蝶形螺 钉紧固。这样无需任何工具就可以进行快速、高效的装配和 拆卸。法兰在任何方向均可可围绕其主轴进行对准。

在座板上安装 KF 法兰，需要使用爪夹或壁夹（图 3.8）作为 夹紧元件。在爪夹和壁夹的产品说明中可找到座板上的小孔 尺寸。

3.3.2.3 ISO-K/ISO-F 法兰

ISO-K 夹紧法兰部件和 ISO-F 固定法兰部件 在 DIN 28404 和 ISO 1609 中进行了描述，ISO-K 法兰公称通径为 DN 10 至 DN 630，ISO-F 法兰为 DN 10 至 DN 1000。连接适合高 达 1 · 10^-8 hPa 的压力，且可用于高达 1,500 hPa 的过压。 凭借金属密封件，压力范围可扩大到小于 1 · 10^-9 hPa。金属 密封件需要较强的接触力。该接触力由螺纹法兰连接件提 供。如果使用夹紧螺丝，在必要时必须增加其数量。

ISO-K 和 ISO-F 组成包括两个对称法兰和一个 O 型圈， 通 过内部定心环定位和支撑，而且还通过外部环支撑。密封所 需的接触压力通过双爪夹（图 3.9）或螺丝钉（图 3-13） 产 生。

凭借 ISO-K 法兰，法兰背面的的环形外缘可以防止夹紧螺丝 滑动。法兰在任何方向上均可围绕主轴进行对准。爪夹用于 将 ISO K 法兰安装在座板上。根据定心环是否搁置在座板 （图 3.10）或 O 型圈是否位于座板（图 3.11），使用不同 高度的爪夹。或者，可使用螺栓环将 ISO-K 法兰固定在座板 上（图 3.12）。

ISO-F 法兰具有固定的螺栓孔圈，孔圈大小取决于公称通 径。法兰可与围绕主孔轴的钻孔间距对齐。ISO-F 法兰可通 过螺栓连接到座板上。可使用定心环或座板上带密封套的 O 型圈作为密封件

可使用螺栓环将 ISO-K 法兰安装到 ISO-F 法兰上（图 3.14）。 要安装螺栓环，将其套在 ISO-K 法兰上，然后将卡簧放入ISOK 法兰的外缘凹槽中。法兰可在任意方向围绕主轴进行对准。

3.3.2.4 CF 法兰

在 ISO 3669 中 对公称通径为 DN 16 至 DN 250 的 CF 法兰 进行了描述，并在 ISO/TS 3669-2 中对公称通径为 DN 10 至 DN 400 的 CF 法兰进行了详述。除了上述标准，真空市场上 还有制造商或用户提供的其他变体。对于公称通径在 DN 250 之下的，它们是通用的。更大公称通径不常见，而且彼此相 差很大。如果对兼容性有疑问，应该对尺寸进行相互比较 。

CF 法兰专为 UHV 应用而设计，可烘烤温度高达 450°C 且适 用于小于 1 · 10-12 hPa 的压力。对材料的要求比较高。CF 法兰几乎全部由不锈钢制成，通常具有较低的碳含量。材料 1.4307 足以用于很多应用中。对于较高的要求，如要求具有 高强度或低可磁化性，推荐使用优质不锈钢 1.4429 ESR。对 于铝腔室上的应用，开发了特殊的双金属法兰，其包括铝基 底和不锈钢表面或具有硬化表面密封区域的铝法兰。但实际 上，由于价格相对较高、加工性能严格以及可烘烤性能非常 有限，因此它们的应用通常都不太成功。

CF 连接包括带有切口的两个对称法兰，一个浅槽中心的金属 扁平垫片，以及足够数量的能够提供所需高接触压力的螺丝 钉，（图 3.15）。法兰上的径向凹槽用于松开法兰，且有助 于泄漏检测，因为可直接将氦喷涂在密封面上。除了必须全 部与钻孔位置对准的固定法兰外，还存在一种转动凸缘法兰 的设计，以便可在任意方向围绕其主轴进行对准。

无氧铜 OFCH（无氧高流导率）通常用作密封件材料，温度 超过 200°C 时采用镀银设计。在装配过程中，法兰切口被压 入封闭的密封盘中。在外切口上发生挤压，同时在内切口上 进行切割操作。冷变形受到外部垂直法兰壁的限制，因此在 边界层产生非常高的压力。在高压下，将微观结构铜调整到 切口使其填补小的表面瑕疵，从而形成金属超高真空密封连 接。以前用的铜垫片不能重复使用。对于压力高达约 1 · 10^-8 hPa，FKM 制成的密封件可以多次使用。

在装配过程中，最初要将螺丝钉完全均匀的进行紧固以避免 任何应力。随后按顺序紧固螺丝钉，若干步骤后，一步一 步，直到铜以超高真空密封方式连接到密封面。烘烤时，加 热和冷却应该平稳，不应太快。法兰连接处的温度变化将会 形成应力，由此可能会导致部件的损坏，如对玻璃元件的损 伤，或者可能导致泄漏。

3.3.2.5 COF 法兰

COF 法兰用于超高真空系统的大公称通经连接中。它们可烘 烤，适合压力高达约 1 · 10-12 hPa。它们不是标准化的，因 此在与其他型号法兰结合时，必须测试其兼容性。它们通常 由含碳量低的不锈钢制成，如可能，采用锻造工艺。


COF 连接包括一对不同外形（公、母）的法兰，一个线型密 封件和足够数量的螺丝钉，它们提供所需的高接触压力 （图3-16）。法兰可围绕主孔轴与钻孔间距对准。从无氧铜 OF（ 无氧）焊接而成的线圈作为密封材料

在装配过程中，将密封件紧紧插入“公”测的切口。两种型材的 密封面将铜环包围。在切口上发生挤压。冷流动受到“公”法兰 垂直内壁的限制，因此在边界层产生非常高的压力。在高压 下，微观结构的铜调整到切口并填补小的表面瑕疵，由此产 生金属超高真空密封连接。以前用过的铜线不能重复使用。 对于压力不高于达约 1 · 10-8 hPa时，可以使用 FKM 制成的 密封件。它们通常不能重复使用，但可以进行快速安装，比 如在系统调平需要频繁安装法兰时。

在安装过程中，最初要完全均匀的对螺丝钉进行紧固，以避 免任何应力，这很重要。接着，应按顺序对螺丝钉进行紧 固，若干步骤后，一步一步，直到将铜以超高真空密封方式 连接到密封面。烘烤时，必须确保加热和冷却平稳，不要太 快。法兰连接上的温差将导致产生应力，可能引发泄漏。

3.3.2.6 其他法兰标准

除所列真空法兰之外，目前使用的 其它法兰标准有很多，例 如，在工业和过程工程中，但不如真空技术中那样广泛。通 常情况下，它们表面粗糙，专为平面密封而设计。对于在真 空和超压下操作的系统，真空法兰只能在有限范围内使用。 为此，使用根据 EN 1092-1 标准的法兰。为设计适合真空的 法兰，密封面必须重新加工；例如，将具有 O 型圈槽的法兰 与具有平滑密封面的法兰配对使用。因此，必须遵守压力容 器和管道的相关法定规定。

3.3.2.7 螺丝钉

在金属密封连接中，螺丝钉的重要性不能低估。螺丝钉在破 裂前也有应用限制。未正确安装的螺丝钉存在潜在的泄漏风 险源，尤其是循环热应力。

安装螺丝钉时，有两个重要的机械性因素必须考虑：抗拉强 度 Rm ，其描述的是拉伸应力，超出该应力会导致螺丝钉断 裂；屈服点 Rp 0.2，表示超出该应力，张力首次保持不变 然后会逐渐变小，同时导致螺丝钉伸长。这表示弹性和塑性 范围之间的过渡。螺丝钉不应受到高于 0.2 % 屈服点 Rp 0.2应力的影响。因此，螺丝钉拧紧力矩的参考值应处于 0.2 % 屈服点值的90 %范围内。

刚螺丝钉在室温下的抗拉强度和屈服强度可在规格中的强度等级下找到，即两位数组合。第一位数 1/100 [N/mm2] 表 示抗拉强度。两个数相乘得出屈服点为 1/10 [N/mm2]。示 例：强度等级 8.8，Rm = 8 · 100 N/mm2 = 800 N/mm2, Rp 0.2 = 8 · 8 · 10 N/mm2 = 640 N/mm2.

在不锈钢螺丝钉的命名指示了材料质量和抗拉强度。它们 是：A 表示奥氏体，1 至 5 表示合金类型和强度等级：-70 表 示应变硬化或 -80 表示高强度。强度等级等于 1/10 N/mm2 的抗拉强度。示例： 规格 A2-70，A2 等于奥氏体，合金类型 2，70 等于 Rm = 70 · 10 N/mm2 = 700 N/mm2.

所用螺母应至少具有与螺丝钉相同的强度。对于钢螺母，一 个数字表示，测试张力等于 1/100 [N/mm2]mm2]。示例：数字 8 等于 Rm = 800 N/mm2。对于不锈钢螺丝钉，必须使用具有相 同或更高材料质量和性能等级的螺母。警告：高度小于螺丝 钉直径 0.8 倍（扁平设计）的螺母具有有限的承重能力。

为确定拧紧力矩和预应力，有必要了解螺丝钉连接的摩擦系 数 µtotal。由于各种不同的表面和润滑条件，不可能提供可靠 的值。分散性太大。所以只能提供摩擦系数的分布范围。要 确定正确的扭矩，建议在操作条件下进行测试。

通过使用润滑剂可以减少摩擦系数，但是，分布范围仍然很 大。应注意，较小的摩擦系数产生较低的最大扭矩。因此： 使用润滑剂 → 摩擦系数 µtotal 下降 → 需要或可以施加较小扭矩。

对于不锈钢螺丝钉，螺纹中和支撑面上的摩擦值比回火钢螺 丝大得多。摩擦值的分布范围也更大（高达 100% 以上）。 由于边缘压力高，它们也往往会被卡住。在这种情况下，可 以使用润滑剂来协助。或者，可以使用镀银的螺丝钉或螺 母。

螺丝钉在高温下的性能

在高温下使用螺丝钉时，必须注意，抗拉强度和屈服点会降 低。此外，蠕动应变或耐热性必须作为评估机械强度的基础 予以考虑。因此，屈服强度仅作为指导信息。对于关键或安 全相关的应用，必须考虑其它机械参数及所有影响因素。

如果通孔螺丝钉连接通过螺母旋转来拧紧，在螺栓中将会产 生张力，并且在板之间会产生同样大小的压缩力。结果 导致 螺丝钉被拉长，部件被压缩。通过螺丝钉的伸长，产生预应 力。部件压缩产生夹紧力，而且在连接上，无任何附加力与 预紧力大小相同。

在螺丝钉拧紧过程中，接触面之间产生摩擦。随着预紧力的 增加，螺纹与螺母的接触面之间的摩擦力矩增大。最大预紧 力代表摩擦力矩之和以及总拧紧力矩的大部分。通过润滑螺 丝钉（小的摩擦系数），摩擦率较低，因此在相同的拧紧力 矩下，螺丝钉产生较高的预应力。应注意，润滑螺丝钉最大 允许的拧紧力矩要低于没有润滑的螺丝钉。

预紧力和扭矩导致螺丝钉中产生张应力和扭应力。在计算螺 丝钉负载时，必须同时考虑这两种影响。该计算的一种替代 方法是表格，如 VDI 准则 2230 中所示。如果 90 % 利用 0.2 % 屈服点可接受，那么在这里可以找到不同摩擦系数最大 允许的拧紧力矩和相关预应力。然而，该信息仅代表用于参 考的非约束值。对于关键或安全相关的应用，螺丝钉计算可 能需要的所有影响因素必须予以考虑。从不锈钢和钢螺丝钉 表格中的摘录内容如下。

如果将螺丝钉拧入盲孔，在螺纹孔末端产生封闭的中空空 间。在真空下排空此类封闭空间的速度非常缓慢，且会导致 长时间的出气，这与泄漏的表现方式相同。因此，它也被称 为虚漏。在高真空特别是 UHV 条件下，这种类型的封闭空间 应尽量避免，如无法避免，则必须将其排空。

另一种是真空螺丝钉，可提供轻松的排气方式。其核心已经 钻孔（脱气孔）。螺丝头区域还具有径向铣槽（脱气减少） ，螺丝钉连接的贯穿孔区域通过该铣槽排空。螺丝钉的机械 参数不适用于真空螺丝钉，因为排气口导致机械弱化。