Lernfeld 3 · Prüfung Teil 1

Gewinde, Schrauben und Anziehdrehmoment

Metrisches ISO-Gewinde, Festigkeitsklassen wie 8.8 und 10.9, Vorspannkraft, Anziehdrehmoment und Schraubensicherungen verständlich erklärt.

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Darum geht es

Schraubverbindungen sind die häufigsten lösbaren Verbindungen im Maschinenbau. Befestigungsschrauben haben meist metrisches ISO-Regelgewinde mit 60° Flankenwinkel; Feingewinde mit kleinerer Steigung hält besser gegen Losdrehen und eignet sich für dünnwandige Teile und Einstellungen. Trapezgewinde nutzt man für Bewegungsschrauben wie Spindeln, Whitworth-Rohrgewinde für Rohrverbindungen. Die Bezeichnung ISO 4017 – M10 × 40 – 8.8 nennt Norm, Gewinde, Schaftlänge in mm und Festigkeitsklasse.

Die Festigkeitsklasse steht auf dem Schraubenkopf. Die erste Zahl mal 100 ergibt die Mindestzugfestigkeit in N/mm², das Produkt beider Zahlen mal 10 die Mindeststreckgrenze. Bei 8.8 sind das 800 N/mm² Zugfestigkeit und 640 N/mm² Streckgrenze. Muttern tragen eine passende Klasse, etwa 8 zu einer Schraube 8.8.

Eine Schraubverbindung hält, weil die Schraube vorgespannt ist und die Teile mit großer Kraft zusammenpresst. Diese Vorspannkraft entsteht über das Anziehdrehmoment, das du mit dem Drehmomentschlüssel aufbringst. Der größte Teil des Moments geht dabei in die Reibung im Gewinde und unter dem Kopf. Deshalb gelten Tabellenwerte immer für einen bestimmten Schmierzustand: Wird stärker geschmiert, entsteht beim gleichen Moment eine viel größere Vorspannkraft und die Schraube kann überdehnt werden. Mehrschraubige Verbindungen wie Deckel oder Flansche ziehst du über Kreuz in mehreren Stufen an. Gegen Losdrehen bei Querschwingungen helfen eine ausreichende Vorspannkraft, Sperrkantschrauben und mikroverkapselte Klebstoffe; Federringe gelten heute als unwirksam.

Das solltest du dir merken

Metrisches ISO-Gewinde hat 60° Flankenwinkel.
Bei 8.8 gilt Zugfestigkeit 800 N/mm² und Streckgrenze 640 N/mm².
Die Schraube hält durch Vorspannkraft, nicht durch das Gewinde allein.
Anziehdrehmomente gelten nur für den angegebenen Schmierzustand.
Mehrere Schrauben über Kreuz und in Stufen anziehen.

Formeln

Drehmoment am Schlüssel: $M = F \cdot l$; $M$ Drehmoment in Nm, $F$ Handkraft in N, $l$ wirksamer Hebelarm in m
Streckgrenze aus der Festigkeitsklasse: $R_{e} = a \cdot b \cdot 10 N/mm^{2}$; $a$ erste und $b$ zweite Zahl der Festigkeitsklasse, etwa 8 und 8 bei 8.8; die Zugfestigkeit ist $R_{m} = a \cdot 100 N/mm^{2}$
Kraft aus Spannung und Spannungsquerschnitt: $F = σ \cdot A_{s}$; $F$ Kraft in N, $σ$ zulässige Spannung in N/mm², $A_{s}$ Spannungsquerschnitt der Schraube in mm² aus der Tabelle

Typische Fehler in der Prüfung

Den Hebelarm in mm eingesetzt, obwohl das Drehmoment in Nm verlangt ist.
Mit dem Nenndurchmesser statt mit dem Spannungsquerschnitt aus der Tabelle gerechnet.
Gewinde zusätzlich geschmiert und trotzdem den Tabellenwert für leicht geölt angezogen.
Bei 10.9 die Streckgrenze als 1000 N/mm² angegeben; richtig sind 900 N/mm².

Tipps aus der Werkstatt

Festigkeitsklasse 8.8: erste Zahl mal 100 ist die Zugfestigkeit (800 N/mm²), beide Zahlen multipliziert mal 10 die Streckgrenze (640 N/mm²). Angezogen wird mit dem Drehmomentschlüssel nach Tabelle, M8 8.8 liegt bei rund 25 N·m.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

14 Aufgaben zu „Gewinde, Schrauben und Anziehdrehmoment“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Industriemechaniker, Lernfeld 3 (Herstellen von einfachen Baugruppen); DIN EN ISO 898-1. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.