Schraubenformen

 

Den vielfältigen Anwendungen entsprechen existiert ein breites Typenspektrum. Hierbei kann grundsätzlich zwischen zwei Typenfamilien unterschieden:

 

Innerhalb der Typengruppen sind die Schrauben weitgehend genormt. Daneben existieren Sonderschrauben für bestimmte Anwendungsfälle. Diese unterliegen nicht immer einer Normung. Ihre Spezifikation sind herstellerspezifisch.

 

Gewindeformende Schrauben

 

Mit dem populären Sammelbegriff „Holzschrauben“ und „Blechschrauben“ werden Schrauben bezeichnet, welche sich ihr Gewinde selbst formen und deshalb ohne Mutter verwendet werden. Sie können deshalb nur in weichen oder elastischen Werkstoffen oder dünnen Metallteilen verwendet werden. Typischerweise haben Holzschrauben eine große Gewindesteigung mit auseinandergezogenen Gängen und scharfen Gewindeflanken, das Schraubenende ist angespitzt. Als Kopfform sind alle üblichen Schraubenkopfformen gebräuchlich. Bei der Anwendung ist es bei kleinen Schraubendurchmessern in Holz üblich, ohne Vorbohren direkt in den Werkstoff zu schrauben. Bei größeren Schraubendurchmessern oder bei Anwendungen in Hartholz ist Vorbohren zweckmässig. Bei Anwendung in Kunststoff muss stets vorgebohrt werden oder das Loch vorgeformt sein.

Innerhalb des Sammelbegriffs „Holzschrauben“ und „Blechschrauben“ gibt es eine Reihe verwendungsoptimierter Schrauben, bei denen teilweise der Markennamen zur Bezeichnung geführt hat. Die gebräuchlichsten Typen sind:

 

Allgemeine Holzschrauben

 

Holzschrauben dienen der Verbindung von Holz und Holzwerkstoffen sowie zum Befestigen von Beschlägen. Sie haben gegenüber anderen Holzverbindungen ( Nageln, Kleben) den Vorteil der Lösbarkeit. Holzschrauben schneiden (bei härteren Hölzern) oder formen (bei weicheren Hölzern) sich ihr Gegengewinde selbst beim Einschraubvorgang. Bezüglich der Einschraubdrehmomente reagieren Holzwerkstoffe empfindlich. Ein zu hohes Drehmoment führt zum Ausreißen der Gewindegänge im Holz, wodurch die Verschraubung zerstört wird. Wenn immer möglich, sollte deshalb beim Maschineneinsatz mit Tiefenanschlag gearbeitet werden. Bei harten Tropenhölzern sollten Drehmomentabschaltung angewendet werden.

Holzschrauben haben zu 1/3 ihrer Länge Schaft und zu 2/3 Gewinde. Das zu befestigen Bauteil muss mit den Nenndurchmesser der Schraube vorgebohrt sein.

Beim Einsatz in Hartholz sollte mit dem Kerndurchmesser des Gewindeteils auf etwa 2/3 der Länge vorgebohrt werden. Als Werkstoffe für Holzschrauben kommen Stahl und Ne – Metalle, unbeschichtet oder beschichtet, zur Anwendung, Holzschrauben aus NE – Metallen werden meist aus Korrosionsschutzgründen und für dekorative Zwecke verwendet.

Holzschraube

 

Spannplattenschrauben

Spannplattenschrauben bestehen in der Regel aus gehärtetem Stahl, sind oberflächenbeschichtet und haben einen zylindrischen Schaft, auf welchem sich ganz oder teilweise ein eingängiges Gewinde oder zweigängiges Gewinde befindet. Spanplattenschrauben haben im Gegensatz zu Holzschrauben einen Dünnschaft, Flankenwinkel und Kerndurchmesser sind geringer, wodurch die Aufplatzgefahr an der Schraubstelle verringert wird. Ihrer Bezeichnung entsprechend werden Spannplattenschrauben für Holzwerkstoffe eingesetzt. Sie können ebenfalls in weiche Kunststoffen verwendet werden ( oft mit anderem Gewindeprofil und mit speziellen Bezeichnungen ).

Spannplattenschraube

 

Schnellbauschrauben

 

Schnellbauschrauben werden zum Befestigen von Gipskartonplatten auf Holz- oder Metallunterkonstruktionen verwendet. Sie bestehen aus gehärtetem Stahl, haben ein sehr scharfe Spitze (oder, für Metall, eine Bohrspitze) und eine der Spannplattenschrauben ähnliche Gewindeform.

Die Besonderheit der Schnellbauschraube liegt in der Kopfform. Es ist vom Prinzip her eine Senkkopfform, allerdings mit trompetenförmigem Kopfprofil ( „Trompetenkopfschraube“ ). Durch diese Profilierung legt sich der Deckkarton ohne einzureißen unter den Schraubenkopf und bewirkt dadurch, dass der Gipskarton sicher befestigt wird. Wichtig hierbei ist, dass der Schraubenkopf nicht bündig, sondern 0,1 mm tiefer als die Gipskartonoberfläche wird, damit die Schraubstelle überspachtelt werden kann. Dringt die Schraube tiefer ein, dann besteht die Gefahr, dass die Kartonschicht reißt. Die Schraube hat dann in dem weichen Gips keinen Halt mehr und die Verschraubung wird sich früher oder später lösen. Hieraus folgt die Regel: Nur mit präzise eingestelltem Tiefenanschlag (und automatischer Kupplung) arbeiten!

Schnellbauschrauben sind mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung versehen, welche beim Schraubvorgang nicht beschädigt werden darf. Wenn möglich, nicht mit magnetischen Bithaltern arbeiten. Metallischer Abrieb setzt sich dann an der Bitspitze ab und könnte die Oberflächenbeschichtung der Schraube beschädigen. Regelmäßiger, rechtzeitiger Bitwechsel ist wichtig.

Schnellbauschraube

 

Einschraubmuttern

 

Einschraubmuttern haben die Form einer Hülse, haben an der Außenseite ein grobes Holzschraubengewinde und im inneren ein metrisches Gewinde. Sie werden verwendet, wenn hohe Haltkräfte in relativ dünne Fügeteile eingebracht werden müssen. Häufiger Anwendungsfall sind Befestigungen in Bauteilen, welche gelegentlich demontierbar sein müssen. Typische Anwendung im Möbelbau.

 

Blechschrauben

 

Die sogenannten Blechschrauben dienen zum Verbinden dünnwandiger Fügeteile wie z.B. Bleche untereinander. Herkömmliche Gewinde können nicht verwendet werden, da die Gewindeteile im Verhältnis zur Blechstärke zu gering wäre. Man verwendet deswegen Schrauben mit einem holzschraubenähnlichen Profil. Die Schrauben sind aus gehärtetem Stahl und formen sich Gewinde spanlos im vorgebohrten Loch selbst.

 

Blechschraube

Form- und Schneidschrauben

 

Zur Befestigung von Fügeteilen in Kunststoff werden spezielle Schrauben verwendet, die im Gewindeprofil den Spanplattenschrauben und den Blechschrauben ähneln. Sie bestehen aus gehärtetem Stahl und formen oder schneiden sich ihr Gegengewinde in vorgebohrte oder ein gespritzte Löcher selbst. Je nach verwendetem Kunststoff und Gewindelänge werden auch bei kleinen Schraubendurchmessern sehr hohe Haltekräfte erreicht, wodurch in fast allen Fällen eingesetzte Gewindebuchsen mit metrischem Gewinde ersetzt werden können.

 

Sonderschrauben

 

In der Montagtechnik werden sehr oft Sonderschrauben verwendet, die teilweise keiner Normung unterliegen. In diesen Fällen sind die Herstellerspezifikationen zu beachten.

Eine typische Sonderschraube ist die Räum- oder Flügelschraube ( „Wingteks“ ). Sie findet bei der Holz – Metallverbindung Anwendung. Ihrer Form nach ist die Flügelschraube eine Bohrschraube, hinter deren Bohreranschliff „Flügel“ angestanzt sind. Die Flügel vergrößern beim Durchgang durch das Holz den Bohrlochdurchmesser so weit, dass das Schraubengewinde keinen Halt findet und dadurch das Holz nicht in die Gewindegänge gezogen wird. Beim Auftreffen der Flügel auf das Metall werden die Flügel abgeschert, die Schraube dringt in das Metall ein und schneidet sich ihr Gewinde. Die unter dem Schraubenkopf angestanzten Nocken fräsen sich die Ansenkung für den Schraubenkopf selbst in das Holz. Bei der Verwendung dieser Schrauben spart man die Arbeitsgänge Bohren, Ansenken und Gewindeschneiden mit separatem Werkzeug ein.

Flügelbohrschraube

Maschinenschrauben

 

Schrauben, insbesondere Maschinenschrauben sind Massenartikel, welche in nahezu allen Technikbereichen eingesetzt werden. In den meisten Fällen sind sie ein Teil der Konstruktion, berechenbar zu machen. Wichtigste Kriterien sind hierbei

 

Maschinenschrauben haben genormte Formen und Abmessungen. Die Gewinde sind überwiegend metrisch, lediglich in USA, GB und deren anhängigen Wirtschaftsräumen existieren noch Gewinde nach dem Zollsystem. Die Gewinde sind untereinander nicht kompatibel. Beim Export / Import muss dies beachtet werden. Eine Ausnahme bilden die so genannten Rohrgewinde. Hier hat das Zollsystem ( Whitworth) weltweit einen hohen Anteil.

 

Gewindetypen

 

Es gibt unterschiedliche Arten von Gewinden, welche innerhalb ihrer Typenklasse genormt sind.

Man unterscheidet zunächst in Bewegungsgewinden, welche hauptsächlich für Linearantriebe und Hebezeuge eingesetzt werden. Je nach Typ und Gewindesteigung sind sie leichtgängig bis selbstverstellend. Zu ihnen zählen vor allem Trapezgewinde. Im Gegensatz dazu verwendet man n der Verschraubungstechnik selbsthemmende Gewinde. Diese Gewinde lösen sich, einmal festgezogen unter normalen Bedingungen nicht mehr von selbst, sondern nur nach äußerer Drehmomenteinwirkung. Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale der Gewinde sind

 

Innerhalb dieser Unterscheidungsmerkmale gibt es Unterschiede. Eine Besonderheit stellen die Rohrgewinde dar.

 

Drehrichtung

 

Die grundsätzliche Drehrichtung zum Festziehen der Gewinde ist, auf den Schraubenkopf gesehen, der Uhrzeigersinn, also die Drehung nach rechts. Die genaue Bezeichnung hierfür lautet „Rechtsgewinde“. Da dieser Drehsinn in überwiegendem Maße angewendet wird, wird er nicht besonders gekennzeichnet.

Ist der Drehsinn, auf den Schraubenkopf gesehen, entgegen dem Uhrzeigersinn, also nach links, dann wird das entsprechende Gewinde als „Linksgewinde“ bezeichnet. Linksgewinde werden dann verwendet an rotierenden Bauteilen in einer bestimmten Drehrichtung kein Lösen der Schraubverbindung erfolgen darf. Weiter Einsatzfälle sind sicherheitsrelevante Verschraubungen, bei denen Verwechselungsgefahr vorliegt und in Kombination mit Rechtgewinde, bei Spannschlössern. Das Kurzzeichen für Linksgewinde ist LH.

 

Gewindeprofil

Spitzgewinde sind die wichtigsten Befestigungsgewinde. Das Profil ist dreieckförmig mit einem Flankenwinkel von 60° bei metrischen und USA – Gewinden und mit 55° bei Whitworth – Rohrgewinden. Das Kurzzeichen für Spitzgewinde ist M (Metrisch) oder R (Whitworth – Rohrgewinde).

 

Sägegewinde sind trapezförmig und haben unterschiedliche Flankenwinkel von 30° und 3°. Sie können bei Belastung auf der flachen Gewindeflanke sehr hohe Kräfte aufnehmen, sind aber sehr leicht lösbar. Das Kurzzeichen für Sägegewinde ist S.

 

Rundgewinde haben einen Flankenwinkel von 30° und besitzen einen gewissen Selbstreinigungseffekt. Sie werden dort eingesetzt, wo starke Verschmutzung andere Gewindeprofile schädigen könnte. Das Kurzzeichen für Rundgewinde ist Rd.

 

Steigung

 

Die Steigung bestimmt die Einschraubtiefe je Umdrehung sowie die Tiefe des Gewindes und damit den Kerndurchmesser. Gewinde mit Steigungen, welche kleiner als die des „normalen“ Regelgewindes sind, werden als Feingewinde bezeichnet. Bei Feingewinde sind die Prüf- und Bruchkräfte größer als bei Regelgewinde.

Die Steigung der Regelgewinde ist genormt. Bei Feingewinden können jedoch für ein und denselben Durchmesser unterschiedliche Steigungen angewendet werden, die ihrerseits in ihren Abstufungen genormt sind. Bei der Gewindeangabe von Feingewinden wird deshalb die Steigung der Durchmesserbezeichnung nachgesetzt, z.B. M24 x 1,5; M24 x 2.

 

Rohrgewinde

 

Rohrgewinde basieren sowohl auf dem metrischen als auch auf dem Zollsystem. Im Bereich der Installationstechnik ist das Rohrgewinde nach Whitworth üblich. Wegen der geringen Wandstärke von Rohren hat es einen vom Durchmesser unabhängige, relativ geringe Gewindetiefe. Das Außengewinde kann sowohl zylindrische als auch konisch ( Kegel 1:16) sein. Das Innengewinde ist stets zylindrisch. Beim Zusammenschrauben auf ein konisches Außengewinde findet zusammen mit einem Dichtmittel eine sehr gute Abdichtung statt, wodurch es für die Verbindung von Gasleitungen ( Gasrohrgewinde) sehr gut geeignet ist. Rohrgewinde werden nach der Nennweite des Rohres (Entspricht nur in etwa dem Innendurchmesser) gemessen. Die Auswahl zueinander passender Gewinde erfordert Aufmerksamkeit.

 

Rohrverschraubung

 

Bei Verschraubung von Rohren und Fittings kleineren Durchmessers, hauptsächlich im Bereich der Hydrauliktechnik, gibt es zylindrische und konische Gewinde sowohl auch nach dem Zollsystem. Die Gewindeabmessungen sind innerhalb der Systeme genormt. Wegen der oft nur geringfügigen Unterschiede ist eine gewisse Verwechselungsgefahr gegeben. Zur genauen Gewindeidentifizierung sollte man sich der in Herstellerkatalogen befindlichen Maßtabellen bedienen.

 

Grundlagen der Verschraubungstechnik

Einsatzwerkzeuge für den Schrauber

erstellt am 21.03.2007

geändert am:

Quelle: Taschenbuch für Handwerk und Industrie Deutsche Ausgabe – 6.Auflage