Grundlegende Informationen zu Schrauben

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)

Schrauben-Antrieb-Außensechskant
Außensechskant: Der Schrauben-kopf ist zugleich der Antrieb
Schrauben-Antrieb-Zylindrischer Schraubenkopf mit Innensechskant
Zylindrischer Schraubenkopf mit Innensechskant-Antrieb
Kegeliger Schraubenkopf einer Holzschraube mit Torx-Antrieb
Kegeliger Schraubenkopf einer Holzschraube mit Torx-Antrieb

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).
Außensechskantschraube DIN 4017 mit Gewinde bis zum Kopf
Außensechskantschraube DIN 4017 mit Gewinde bis zum Kopf
Innensechskantschraube DIN 4762 mit zylindrischem Schraubenkopf
Innensechskantschraube DIN 4762 mit zylindrischem Kopf
Innensechskantschraube DIN 10642 mit kegeligem Kopf
Innensechskantschraube DIN 10642 mit kegeligem Kopf

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").

 

Sechskantschraube DIN 4017 mit der Festigkeitsklasse 8.8
Sechskantschraube DIN 4017 mit der Festigkeitsklasse 8.8
Innensechskantschraube DIN 4762 mit der Festigkeitsklasse 8.8
Innensechskantschraube DIN 4762 mit der Festigkeitsklasse 8.8

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

 

 

In der folgenden Tabelle finden Sie die Zug­festigkeit und die Streck­grenze für die wich­tigsten Festig­keits­klassen:

 

Festigkeitsklasse

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

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Seite erstellt am 26.11.2020. Zuletzt geändert am 11.01.2021.