แหวนสปริงกรวยหยัก (serrated conical spring washer) เป็นองค์ประกอบที่ออกแบบมาเพื่อให้แรงดันก่อนโหลด (preload) คงที่ภายใต้การสั่นสะเทือนและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ โดยมีรูปทรงกรวยที่ทำให้แรงกระจายไปตามแกนบอทและมีฟันหยักบนพื้นผิวภายในหรือภายนอกเพื่อเพิ่มแรงเสียดทานต้านทานการคลายตัว
เมื่อบอทขันถึงแรงบิดที่กำหนด แหวนจะเกิดการยืดตัวเล็กน้อยตามรูปทรงกรวย ทำให้เกิดแรงต้านทานแบบเชิงกล (prevailing torque) ที่สัมพันธ์กับมุมกรวยและความแข็งของวัสดุ โดยทั่วไปมุมกรวยอยู่ระหว่าง 10° ถึง 15° ขึ้นกับข้อกำหนดการออกแบบ
วัสดุหลักที่ใช้ผลิตแหวนสปริงกรวยหยักได้แก่เหล็กคาร์บอนเกรด SAE 1070‑1080 ซึ่งให้ความแข็งหลังชุบแข็งในช่วง HRC 42‑50 เหล็กสแตนเลสเกรด A2 (304) และ A4 (316) เหมาะกับสภาพแวดล้อมที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนสูง และเหล็กสปริงเกรด EN 45A ที่ให้ความยืดหยุ่นสูงพร้อมความแข็ง HRC 38‑45
การเคลือบผิวที่พบบ่อยได้แก่การชุบสังกะสีแบบไฟฟ้า (ความหนา 5‑12 µm) เพื่อป้องกันสนิมในสภาวะทั่วไป การออกไซด์สีดำ (black oxide) ที่ให้ความเรียบและลดการสะท้อนแสง และเคลือบแบบ Dacromet หรือ Geomet ที่ให้ความทนทานต่อการกัดกร่อนในสภาพเค็มหรืออุตสาหกรรมหนัก
| ขนาดภายใน (ID) mm | ขนาดภายนอก (OD) mm | ความหนา (t) mm | มุมกรวย (°) | ความแข็ง HRC (ทั่วไป) |
|---|---|---|---|---|
| 6 | 12 | 1.0 | 12 | 44 |
| 8 | 16 | 1.2 | 12 | 44 |
| 10 | 20 | 1.5 | 13 | 45 |
| 12 | 24 | 1.8 | 13 | 45 |
| 16 | 30 | 2.0 | 14 | 46 |
ในระบบกันสะเทือนของยานพาหนะหนัก แหวนสปริงกรวยหยักช่วยรักษาความตึงของบอทที่ยึดตัวกันสะเทือนแม้มีการสั่นสะเทือนต่อเนื่องเป็นเวลานาน ลดความเสี่ยงของการคลายตัวที่อาจทำให้การควบคุมการเคลื่อนที่ลดลง
สำหรับการเชื่อมต่อแปลนท่อในโรงงานเคมีและพลังงาน การใช้แหวนประเภทนี้ทำให้สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิรอบตัวได้โดยไม่สูญเสียแรงบิด ป้องกันการรั่วซึมที่เกิดจากการคลายของบอทภายใต้ความเครียดความร้อน
ในเครื่องจักรกลการผลิต เช่น เครื่องปั่นไฟและเครื่องอัดอากาศ แหวนสปริงกรวยหยักให้ค่าความต้านทานการคลายตัวที่คาดการณ์ได้ ช่วยให้ช่วงเวลาบำรุงรักษาสามารถวางแผนล่วงหน้าได้ตามค่าตรวจวัดแรงบิดที่วัดได้ง่าย
ขั้นตอนเริ่มต้นคือการขึ้นรูปเย็น (cold forming) ของแผ่นแบนให้เป็นรูปกรวยโดยใช้แม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำสูง จากนั้นทำการขึ้นรูปฟันหยักด้วยกระบวนการรีดหรือปั๊มเพื่อให้ได้รูปฟันที่สม่ำเสมอและมุมคมที่เหมาะสม
หลังขึ้นรูปจะทำการอบชุบแข็ง (heat treatment) ในเตาควบคุมอุณหภูมิเพื่อให้ได้ความแข็งในช่วงที่กำหนด ตามด้วยการผ่อนคลายความเครียด (stress relief) เพื่อลดโอกาสการบิดเบี้ยวในการใช้งาน
การตรวจสอบคุณภาพประกอบด้วยการวัดขนาดด้วยเครื่องวัดพิกัดสามแกน (CMM) ความคลาดเคลื่อนอนุญาต ±0.02 mm สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางภายในและภายนอก การทดสอบความแข็งด้วยเครื่องวัด Rockwell และการทดสอบแรงบิดต้านทาน (prevailing torque) บนเครื่องวัดแรงบิดแบบไดนามิกเพื่อยืนยันว่าค่าที่ได้อยู่ในช่วงที่ออกแบบไว้