Auf dieser Seite finden Sie Grundlegendes zu Schrauben. Es werden unter anderem die wichtigsten Schraubenarten vorgestellt und die Festigkeitsklassen von Schrauben erklärt. Außerdem gibt es Hinweise zur Wahl der richtigen Schraubenlänge.
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Einteilung der Schrauben im Maschinenbau
Es gibt unzählige Schraubenformen. Hier möchte ich mich aber auf die im Maschinenbau am häufigsten vorkommenden Schrauben beschränken.
Man kann die einzelnen Schraubensorten unterteilen nach
- Schraubenkopf
- Gewinde
- Antrieb
Schraubenkopf
Der Schraubenkopf ist im einfachsten Fall entweder als Sechskantkopf oder als Zylinderkopf ausgeführt. Schrauben, die man versenken kann, haben einen kegeligen Senkkopf. Zudem gibt es noch viele weitere Formen für spezielle Anwendungen wie Hammerkopf, Vierkantkopf und Rundkopf.
Es gibt sogar Schrauben, die gar keinen Kopf besitzen, nämlich Gewindestifte. Sie werden oft auch als Madenschraube oder Wurmschraube bezeichnet.
Gewinde
Schrauben können ein metrisches Gewinde oder ein Zollgewinde besitzen. Das metrische Regelgewinde ist in Europa am häufigsten anzutreffen. Bei speziellen Anwendungen wird auch das metrische Feingewinde oder das Trapezgewinde verwendet. Das Gewinde kann entweder bis zum Kopf reichen oder schon weit vor dem Schraubenkopf enden. Schrauben mit einem gewindelosen Teil nennt man Schaftschrauben.
Antrieb
Als Antrieb bezeichnet man den Teil einer Schraube, in bzw. auf den man ein passendes Werkzeug steckt, mit dessen Hilfe die Schraube aus- und eingedreht werden kann. Manche Schraubenköpfe stellen selbst den Antrieb dar (z. B. Außensechskantschraube). Gewinde ohne Antrieb werden als Gewindestangen bezeichnet.
Folgende Antriebe werden häufig verwendet:
- Außensechskant
- Außenvierkant
- Innensechskant (Inbus)
- Innenvierkant
- Innensechsrund (Torx)
- Kreuzschlitz (Phillips und Pozidriv)
- Schlitz (veraltet, da man leicht abrutscht)
Wichtige Schrauben
Die folgenden Schrauben gehören zu den am häufigsten verwendeten Schrauben:
(Außen-)Sechskantschraube (DIN 4014 & DIN 4017)
- (Außen-)Sechskantschraube DIN 4014 – nur ein Teil des Schraubenschafts hat ein Gewinde (Schaftschraube)
- (Außen-)Sechskantschraube DIN 4017 – das Gewinde geht fast bis zum Kopf
Innensechskantschraube (DIN 4762 & DIN 10642)
- Innensechskantschraube DIN 4762 (“Inbusschraube”) mit zylindrischem Schraubenkopf; die Schreibweise “Imbus” ist zwar sehr geläufig, aber nicht korrrekt.
- Innensechskantschraube DIN 10642 mit kegeligem Schraubenkopf (Senkschraube).
Festigkeitsklassen von Schrauben
Es gibt die folgenden Festigkeitsklassen: 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, (9.8), 10.9 und 12.9.
Was sagt die Festigkeitsklasse aus?
Je größer die Festigkeitsklasse einer Schraube ist, desto höher kann diese Schraube belastet werden.
Die Festigkeitsklasse ist meist am Kopf der Schraube zu finden – das zeigen die folgenden zwei Abbildungen einer Außensechskantschraube und einer Innensechskantschraube (“Inbusschraube”).
Mithilfe der Festigkeitsklasse kann man die Zugfestigkeit und die Streckgrenze einer Schraube berechnen. Die erste Zahl mit 100 multipliziert ergibt die Zugfestigkeit Rm der Schraube. Multipliziert man hingegen die beiden Zahlen und dieses Ergebnis dann noch mit 10, bekommt man die Streckgrenze Re.
Beispiel: Schraube mit Festigkeitsklasse 4.8
Zugfestigkeit: 4 x 100 = 400 N/mm²
Streckgrenze: 4 x 8 x 10 = 320 N/mm²
Tabelle für Zugfestigkeit und Streckgrenze
In der folgenden Tabelle finden Sie die Zugfestigkeit und die Streckgrenze für die wichtigsten Festigkeitsklassen:
| Festigkeitsklasse der Schraube |
Streckgrenze in N/mm² |
Zugfestigkeit in N/mm² |
| 3.6 | 180 | 300 |
| 4.6 | 240 | 400 |
| 4.8 | 320 | 400 |
| 5.6 | 300 | 500 |
| 5.8 | 400 | 500 |
| 6.8 | 480 | 600 |
| 8.8 | 640 | 800 |
| 10.9 | 900 | 1000 |
| 12.9 | 1080 | 1200 |
Zulässige Belastungen
Die zulässigen Spannungen in der Schraube hängen neben der Festigkeitsklasse auch noch von der Belastungsart ab. Statisch axial kann eine Schraube am höchsten belastet werden, während die zulässige Querbeanspruchung nur ein Fünftel der statisch axialen zulässigen Belastung betragen darf.
In diesem Zusammenhang sei auch auf meinen Schraubenrechner verwiesen.
Wie wählt man die passende Schraubenlänge aus?
Man muss prinzipiell zwischen Durchgangslöchern und Sacklöchern unterscheiden. Es ist zudem zu beachten, dass nur gewisse Schraubenlängen erhältlich sind.
Bei Durchgangslöchern ist die benötigte Schraubenlänge die Summe aus
- Bauteildicken
- Mutterhöhe
- eventuell Scheibendicke(n)
- Überstand: Die Schraube muss ca. 2 bis 3 Gewindegänge aus der Mutter herausschauen, da die ersten Gewindegänge zwecks einfacherer Montage eine Fase besitzen und daher nicht voll tragfähig sind.
Bei Sacklöchern setzt sich die benötigte Schraubenlänge zusammen aus
- Bauteildicke des Durchgangslochs
- eventuell Scheibendicke(n)
- Einschraublänge im Bauteil, in dem sich das Sackloch befindet:
Welche Einschraublänge ist erforderlich?
Sowohl der Werkstoff der Bauteile als auch die Festigkeitsklasse der Schraube bestimmen die Einschraublänge. Es ist zu beachten, dass es zum Beispiel unterschiedliche Stähle gibt, also Stahl ist nicht gleich Stahl. Zudem ist die Einschraublänge bei dynamischer Belastung oder bei der Verwendung eines Feingewindes um ca. 20 bis 25 % zu erhöhen.
Eine Tabelle für viele Werkstoffe und Festigkeitsklassen finden Sie im Tabellenbuch Roloff/Matek Maschinenelementeo, TB 8-15. Eine kleine Auswahl zeigt die folgende Tabelle, wobei der Buchstabe d den Durchmesser der Schraube bezeichnet:
| Werkstoff |
Einschraublänge * (Festigkeitsklasse 8.8) |
| Stahl | ~ 1.2·d |
| Gusseisen | ~ 1.5·d |
* Quelle: Roloff/Matek Maschinenelementeo
Seite erstellt am 26.11.2020. Zuletzt geändert am: