Schrauben, Muttern, Scheiben, Stifte usw. bezeichnet man als mechanische Verbindungselemente, die ein breites Anwendungsgebiet haben. Diese Teile basieren überwiegend auf Normen, in denen die Formen, Maße, Toleranzen und mechanischen Eigenschaften festgelegt sind. Man spricht hierbei auch von Produktnormen.
Die jeweiligen Normen enthalten oftmals Hinweise auf andere Normen über Werkstoffe, mechanische Eigenschaften der Festigkeitsklassen und den Oberflächenschutz. In diesem Fall handelt es sich um Funktionsnormen.
Darüber hinaus wird in den Produktnormen auch auf Grundnormen hingewiesen, die allgemeingültige Anforderungen enthalten, wie zum Beispiel Gewindeausläufe, Kuppen, usw. .
Für den Konstrukteur sind neben der Festigkeit unter anderem die Einbaumaße von Interesse. Dazu gehört neben dem Nenndurchmesser d des Gewindes und der Nennlänge l, die eigentliche Gewindelänge b und mitunter die Schlüsselweite s für spätere Montagemöglichkeiten. Diese und andere Kurzzeichen sind in der DIN EN 20225 festgelegt.
Zusätzliche Bezeichnungen in der Artikelangabe (Bestellbezeichnung) geben Auskunft über besondere Ausführungen der Schraubenenden.
Die gültigen Normen werden in Deutschland vom DIN Deutsches Institut für Normung e.V. herausgegeben und aktualisiert.
Um den internationalen Warenaustausch zu vereinfachen, werden nationale Normen durch internationale Normen ersetzt. Die ISO International Organization for Standardization ist für die internationale Normung zuständig. Die Ergebnisse werden unter der Bezeichnung ISO veröffentlicht.
ISO-Normen werden als Europäische Normen übernommen und erhalten die Bezeichnung DIN EN ISO. Einige Normen werden auch direkt als DIN-Normen übernommen und sind an der Bezeichnung DIN ISO zu erkennen. Daher kann es je nach Historie zu verschiedenen Bezeichnungen der Normen kommen:
- DIN
- ISO
- DIN ISO
- EN
- EN ISO
- DIN EN ISO
Die Normteile werden vereinfacht nur mit DIN oder ISO bezeichnet.
Bei der Umstellung von DIN auf ISO können sich konstruktiv zu
berücksichtigende Änderungen ergeben. Deshalb darf man sich nicht wundern,
wenn sich trotz gleicher Gewindedurchmesser, in seltenen Fällen die
Schlüsselweite
Die meisten Anwender sind sich dessen nicht bewusst, aber die mechanischen Eigenschaften der Verbindungselemente haben maßgeblichen Einfluss auf die Belastbarkeit eines Normteils.
Für Schrauben aus Stahl werden 10 Festigkeitsklassen unterschieden. Diese Festigkeitsklassen werden jeweils mit zwei Zahlen gekennzeichnet. Die erste Zahl gibt die Mindestzugfestigkeit an. Die zweite Zahl gibt das Verhältnis der unteren Streckgrenze zur Zugfestigkeit an. Welche Festigkeitsklassen in der jeweiligen Produktnorm verfügbar sind, hängt von den Erfahrungswerten des sinnvollen Einsatzes ab.
Bei Muttern wird die Festigkeitsklasse nur mit einer Kennzahl angegeben.
Diese Zahl entspricht der Mindestzugfestigkeit der dazugehörigen Schraube.
In der Regel sind die Festigkeitsklassen ab einem Gewindedurchmesser
Es wird immer eine Schraube mit einer Mutter der gleichen Festigkeitsklasse (oder höher) gepaart. Nur dann kann die Schraube, ihrer Bestimmung gemäß, bis zur Streckgrenze belastet werden.
Besonders im Lebensmittelbereich und in der Chemie-Industrie werden Verbindungselemente aus „nichtrostendem Stahl” eingesetzt. Dies garantiert eine hohe Funktionssicherheit und eine lange Lebensdauer.
Da sich bei legierten Stählen, mit einem Chromanteil ab 12% Chromoxyd bildet,
schützt diese Verbindung die Oberfläche vor Korrosion. Diese Stahlsorten
sind mit den Bezeichnungen
Austenitische Stähle mit den Bezeichnungen A2 und A4 werden am häufigsten eingesetzt. Das A steht für Austenitischen Chrohm-Nickel-Stahl (15-20% Chrom, 5-15% Nickel).
A2 ist zwar rostbeständig, aber nicht für salz- und chlorhaltiges Wasser geeignet. A4 dagegen ist ein häufig eingesetzter Werkstoff, der säurebeständig ist, und dadurch auch geeignet ist für salz- und chlorhaltiges Wasser.
Die Mindestzugfestigkeit liegt bei diesen Stahlsorten zwischen
Bei „Nichteisenmetallen” (NE) liegt der Eisengehalt bei unter 50%. Man unterscheidet hierbei zwischen Schwermetallen und Leichtmetallen. Zu den Schwermetallen gehören unter anderem Kupfer und Kupferlegierungen. Andererseits gehören zu den Leichtmetallen Aluminium und Aluminiumlegierungen, sowie Titan und Titanlegierungen.
Bei den Nichteisenmetallen liegt die Mindestzugfestigkeit je nach
Legierung zwischen
Die mechanischen Eigenschaften von Schrauben werden durch folgende Werte beschrieben:
Re - die Streckgrenze beschreibt den Übergang von der elastischen in die plastische (dauerhafte) Verformung.
Rp - die Dehngrenze wird für hochfeste Schrauben ab Festigkeitsklasse 8.8 an Stelle der Streckgrenze angegeben.
Rm - die Zugfestigkeit gibt die höchste Belastung an, bei der das Bauteil reißt. Bei Schrauben darf ein derartiger Bruch nur im Gewinde oder im Schaft auftreten.
A - die Bruchdehnung beschreibt die bleibende Veränderung
in
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