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Schrauben-Brevier
Einleitung
„Wer die Schraube erfunden hat, wo, wann und zu welchem Zweck das geschahliegt völlig im Dunkel der Geschichte“ (s. Kellermann/Treue: Die Kulturgeschichteder Schraube; 2. Aufl. München, Bruckmann 1962). Heute halten Schrauben – etwasüberspitzt gesagt – unsere Zivilisation zusammen. Milliarden von Schrauben werdenalljährlich weltweit für die unterschiedlichsten Anwendungen erzeugt. Daraus könnteman etwas vorschnell schließen, daß dieses überall verwendete, allgegenwärtigeMaschinenelement keinerlei Probleme für Technik und Wissenschaft mehr stellt. Das dem ganz und gar nicht so ist, zeigt die Fülle der gerade in den letzten zweiJahrzehnten zum Thema Schrauben veröffentlichten Arbeiten.“
Dieses Zitat aus der Einleitung zum ersten Schraubenbrevier aus dem Beginn derachtziger Jahre hat auch zum heutigen Zeitpunkt nichts von seiner Aktualität verloren. Mochten die Standardthemen nun auch bis zu einem gewissen Sättigungs-grad abgearbeitet sein, stellten und stellen sich seitdem immer wieder neueAufgabengebiete. Um den Erkenntnissen aus diesen Bereichen, wie z. B. Werkstoffund Oberflächenschutz sowie der Veränderung der Berechnungsvorschrift Rechnungzu tragen, hat KAMAX das Schraubenbrevier in der gewohnt kompakten Form komplett überarbeitet.
Wir hoffen, dass auch dieses Büchlein wie sein Vorgänger den Weg in zahlreicheHemdtaschen findet und seinen Benutzern hilfreich ist.
Homberg, Januar 2006 – 3. Auflage
Inhaltsverzeichnis
Seite
1. Schraubenwerkstoffe und Normen 6
2. Berechnung von Schraubenverbindungen 14
3. Sichern von Schraubenverbindungen 20
4. Montage von Schraubenverbindungen 23
5. Korrosionsschutz und Schmierung 34
6. Dauerfestigkeitsgerechte Gestaltung 38
7. Verschiedenes 40
8. Formelverzeichnis 55
9. Schrifttum 56
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Schrauben-Brevier
1.3 Werkstoffe für hochfeste Schrauben (DIN EN ISO 898-1)
Festigkeitsklasse Werkstoff
8.8 19 MnB 4 / 23MnB 428 B 2
10.9 19 MnB 4 / 23MnB 428 B 2
32 CrB 4
12.9 32 CrB 434 CrMo 4
Einsatztemperatur* Festigkeit Rm Werkstoff Kopfkennzeichnung
≤ 500 °C 1040 –1200 N/mm2 40 CrMoV 4-7 GB
≤ 540 °C 800 –1000 N/mm2 21 CrMoV 5-7 GA
≤ 580 °C 800 –1050 N/mm2 X 22 CrMoV 12-1 V(für Rp0,2 von 600 MPA)
≤ 650 °C 900 –1150 N/mm2 X6NiCrTiMo SDVB25-15-2 / A 286
≤ 700 °C 1000 –1300 N/mm2 Nimonic 80 A SB
* Bauteil-Temperatur
1.4 Werkstoffe für warmfeste Schrauben (DIN EN 10269)
Festigkeit Rm Stahlsorte* Werkstoff Werkstoff
> 700 N/mm2 A2 – 70 X 5 CrNi 18 12 1.4303
> 800 N/mm2 A2– 80
> 700 N/mm2 A4 – 70 X 5 CrNiMo 17 12 2 1.4401
> 800 N/mm2 A4 – 80
* gemäß DIN EN ISO 3506-1
1.5 Werkstoffe für rostfreie Schrauben
10 – 11
1.6 Werkstoffe für hochfeste Schrauben ohne vergütende Wärmebehandlung nach der Kaltumformung
Festigkeit Rm Werkstoff Erläuterung
800 –1000 N/mm2 10 MnSi 7 mikrolegierte Stähle/Festigkeitsklasse 800K 17 MnV 7 Dualphasenstahl
800 –1000 N/mm2 34 Cr 4 im Ring vorvergüteterWerkstoff
1.7 Werkstoffe für Verbindungselemente aus Aluminiumlegierungen
Festigkeit Rm Werkstoff Erläuterung
Rm > 320 N/mm2 EN AW 6082 MagnesiumverschraubungenRp0,2 > 290N/mm2 AlSi1MgMn Temperaturbelastung <100 °C
ohne Wärmebehandlung hohe Korrosionsbelastungnach der Kaltumformung
Rm > 380 N/mm2 EN AW 6056 MagnesiumverschraubungenRp0,2 > 350 N/mm2 AlSi6MgCuMn Aluminiumverschraubungen
mit Wärmebehandlung EN AW 6013 Temperaturbelastung <150 °Cnach der Kaltumformung AlMg1Si0,8CuMn hohe Korrosionsbelastung
Schraubentyp Produktnorm
Sechskantschraube DIN EN ISO 4014 Sechskantschraube mit SchaftDIN EN ISO 4017 Sechskantschraube mit Gewinde
bis KopfDIN EN ISO 8676 Sechskantschraube mit Gewinde
bis Kopf und FeingewindeDIN EN ISO 8765 Sechskantschrauben mit Schaft
und Feingewinde
Sechskantschraube DIN EN 1662 Sechskantschraube mit Flansch mit Flansch leichte Reihe
DIN EN 1665 Sechskantschraube mit Flansch schwere Reihe
ISO 4162 Bundschraube leichte Reihe
Sechsrundschraube KN 7210 Schlüsselsystem KARUND – mit Flansch Abmessungsreihe Außen
DIN 34 800 Schrauben mit Außensechsrund mit kleinem Flansch
DIN 34 801 Schrauben mit Außensechsrund mit großem Flansch
Innensechsrund KN 7230 Schlüsselsystem KARUND – Abmessungsreihe Innen
KN 7240 Zylinderschraube für überelastischeMontage mit großem KARUND
DIN EN ISO 14 579 (Entwurf) Zylinderschrauben mit Innensechsrund
DIN EN ISO 14 580 (Entwurf) Zylinderschrauben mitInnensechsrund niedriger Kopf
DIN 34 802 Schrauben mit großem Innensechsrund
Schrauben-Brevier
1.8 Schraubentypen und zugehörige Produktnormen
12 – 13
Schraubentyp Produktnorm
Innensechskant DIN EN ISO 4762 Zylinderschrauben mit InnensechskantDIN 6912 Zylinderschrauben mit Innensechskant
niedriger Kopf mit SchlüsselführungDIN 7984 Zylinderschrauben mit Innensechskant
niedriger Kopf
Innenvielzahn KN 7300 Schlüsselsystem InnenvielzahnKN 7310 Zylinderschrauben für überelastische
Montage mit Innenvielzahnangriff
Schrauben-Brevier
2. Berechnung von Schraubenverbindungen
Eine kraftführende Schraubenverbindung ist generell so auszulegen, daß ohne Über-dimensionierung • die bei Montage und Betrieb auftretenden Kräfte die an der Schraubenverbindung
beteiligten Komponenten nicht überbeanspruchen,• eine Mindestklemmkraft während des Betriebs aufrechterhalten wird, die geeignet
ist eine geforderte Dichtkraft zu gewährleisten, bzw. ein Aufklaffen der Trennfugezu verhindern, und
• die Dauerhaltbarkeit der Schraube durch betriebsbedingteWechselbeanspruchungen nicht überschritten wird.
Prinzipiell werden bei der Montage die Schraube gelängt (fSM) und die verspanntenTeile zusamengedrückt (fPM), die auf die Partner wirkenden Kräfte sind im Betraggleich (actio = reactio, FM = FSM = FPM), die Längenveränderungen jedoch abhängigvon der Steifigkeit und somit im Regelfall ungleich.
Abb. 2.1 Stauchung/LängungKomponenten einer Schraubenverbindung vor und nach Beanspruchung
Die grundlegenden Zusammenhänge von Kraft- und Längenänderungen in einerSchraubenverbindung lassen sich anschaulich in einem Verspannungsschaubild darstellen.
2.1 Verspannungsschaubild
Das durch Rötscher eingeführte Verspannungsschaubild kann durch verschiedeneAbwandlungen heute auch kompliziertere Zusammenhänge wiedergeben, doch sollhier zur Erläuterung die klassische Form verwendet werden.
Abb. 2.2 Verspannungsschaubild
Der Zusammenhang zwischen der beider Montage auftretenden Zugkraft und der Längung der Schraube ist alsSchraubenkennlinie, die nichts anderesals die Federkennlinie des BauteilsSchraube ist, dargestellt. In entspre-chender Form gilt dies auch für die verspannten Teile, welche eine Druck-kraft und eine Verkürzung erfahren. Die Steigungen der Kennlinien sindwerkstoff- und geometrieabhängig. Das typische Verspannungsschaubildentsteht nun durch die Spiegelung derPlattenkennlinie an der Ordinate undVerschiebung der Linie bis zum Schnitt-punkt an der Montagevorspannkraft.Beaufschlagt man nun die Verbindungmit einer äußeren Axialkraft, so ändertsich das innere Kräftegleichgewicht.
Die Schraubenkraft nimmt zu, die Kraft auf die Platten ab. Dabei wird die Schraubezusätzlich gelängt, die Platten denen sich durch die Entlastung etwas aus. Es ist zubeachten, dass die Veränderung der Dehnung von Platte und Schraube gleich ist, wobeidie Zusatzkraft entsprechend dem Verhältnis der Steigungen (= dem Verhältnis der
14 – 15
Kennlinie für dieverspannten Platten
Längung + f
Verkürzung – f
Zug
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F
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– F
Längenänderung
Längenänderung
Schrauben-Brevier
Steifigkeiten) unterschiedlich aufgenommen wird. Die Anforderung einer Mindest-klemmkraft zwischen den Platten während des Betriebes begrenzt dabei die ertrag-bare Zusatzkraft genauso wie die Obergrenze der Belastbarkeit der Schraube.
2.2 Berechnungssystematik
Grundsätzliche Voraussetzung für die Berechnung einer Schraubenverbindung nachDurchmesser und Festigkeit ist das Bekanntsein• der äußeren Kräfte und Momente• der Steifigkeiten und Krafteinleitungsbedingungen• der Mindestklemmkraft• der Setzvorgänge• des Anziehfaktors
Zunächst wird der Schraubenquerschnitt aus Tabellen oder überschlägigen Formelnin geeigneter Weise abgeschätzt und mit den abgeschätzten Maßen dann die eigent-liche Berechnung durchgeführt. Liegen die erhaltenen Ergebnisse nicht innerhalbder zulässigen Beanspruchungsbereiche ist der Ausgangsquerschnitt zu verändernund die Berechnung erneut durchzuführen.Die nachstehende Berechnungssystematik bezieht sich ausschließlich auf den linearen Berechnungsansatz nach VDI2230/(10/2001).Kernpunkt der Berechnung ist die Hauptdimensionierungsformel (Rechenschritt 6)welche im nachstehendem Verspannungsschaubild sowohl als Formel als auch graphisch dargestellt ist.
Abb. 2.3Hauptdimensionierungsformel
Hauptdimensionierungsformel:
Längenänderung f
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AF
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0. SchrittZu Beginn der Berechnung werden überschlägig der benötigte Schraubendurch-messer d und die Festigkeitsklasse sowie die Anwendbarkeit der Berechnungsvor-schrift für exzentrisch verspannte bzw. beanspruchte Verbindungen anhand vonTabellen bzw. einfachen Formeln abgeschätzt.
1. SchrittEs muß ein Anziehverfahren festgelegt werden. Dessen Genauigkeit wird durch denihm zugeordneten Faktor �A wiedergegeben. Das Montageverfahren besitzt einenaußerordentlich großen Einfluß auf die Streuung im Montageprozeß und damit dieDimensionierung der Verbindung.
2. SchrittEs ist aus den betrieblichen Gegebenheiten eine minimale Klemmkraft derVerbindung FKerf abzuschätzen, die zu keiner Zeit in der Verbindung unterschrittenwerden darf. Diese kann abgeleitet werden aus Anforderungen bezüglichDichtigkeit der Verbindung, Reibschluß zwischen den Partnern oder Verhinderungeines Klaffens bei exzentrischer Belastung.
3. SchrittDas Kraftverhältnis � ist zu berechnen, um die Aufteilung der axialen BetriebslastFA zwischen Schraube und verspannten Teilen zu ermitteln. Je kleiner � destoweniger Zusatzkraft wird durch die Schraube getragen. � bestimmt sich dabei ausden Nachgiebigkeiten von Schraube �S und verspannten Teilen �P sowie derKrafteinleitungshöhe (ausgedrückt durch den Faktor n) und Exzentrizitäten vonVerspannung und Kraftangriff. Allgemein ist � umso kleiner, je größer die Nach-giebigkeit der Schraube gegenüber der Nachgiebigkeit der verspannten Teile ist. Der Faktor n ist abhängig von der gegebenen Geometrie, der Krafteinleitungshöheund dem Verbindungstyp. Er kann nach VDI2230 berechnet oder aus einer Tabelleermittelt werden.
4. SchrittDurch das Einebnen der Oberflächengeometrien verliert das verspannte System anelastischer Verformung. Dieses Setzen wirkt sich damit mindernd gegenüber derMontagevorspannkraft aus. Aus dem Setzbetrag läßt sich unter Berücksichtigungder Steifigkeiten ein Vorspannkraftverlust FZ bestimmen, welcher in die Berechnungeingeht. Weiterhin kann es bei thermisch beanspruchten Schraubenverbindungenunter der Voraussetzung der Verwendung von Materialien mit unterschiedlichen
16 – 17
Schrauben-Brevier
thermischen Ausdehnungskoeffizienten ebenfalls zu VorspannkraftveränderungenFVth kommen.
5.+ 6. SchrittUnter Verwendung der Hauptdimensionierungsformel FMax = �A* [FKerf + (1- �)* FA + FZ + FVth] lassen sich nun die maximale Montagevorspannkraft als auch dieerforderliche minimale Montagevorspannkraft FMin = FMax / �A der Schrauben-verbindung errechnen.
7. SchrittDas Ergebnis ist gegenüber Tabellenwerten zur Beanspruchbarkeit von Schrauben(FM) bei vorgegebener Ausnutzung der Streckgrenze von 90 % sowie gegebenenReibwerten abzugleichen.Die Bedingung FMzul ≥ FMmax bzw. FMTab ≥ FMmax muß erfüllt werden. Für besondersgestaltete Schrauben ist der Vergleichswert zu berechnen.Sollte das Ergebnis zu einer notwendigen Veränderung der Schraubengeometrie bzw. des Klemmlängenverhältnis führen, ist die Berechnung ab Rechenschritt 2 zuwiederholen.
8. SchrittEs ist zunächst zu berechnen, ob die zulässige Schraubenkraft während des Betriebsnicht durch die Gesamtschraubenkraft von FSmax = FMzul + �en* FAmax - �FVthüberschritten wird. Es muß �red , B < Rp0,2min erfüllt sein, wobei �red, B die auf dengeringsten Querschnitt der Schraube bezogene Vergleichsspannung aus max.Zugspannung und Torsionsspannung darstellt. Für torsionsfreie Verbindungen giltvereinfacht FSmax ≤ Rp0,2min* A0. Weiterhin kann über �red, B < Rp0,2min / SF einSicherheitsfaktor berücksichtigt werden.
9. SchrittDie zulässige Spannungsamplitude �A ist für Schrauben im Vergleich zu einemungekerbten Bauteil relativ gering. Liegt eine Dauerschwingbeanspruchung vor, istdie Verbindung auf �a ≤ �AS zu überprüfen, wobei �AS davon abhängt, ob eineschlußgewalzte oder eine schlußwärmebehandelte Schraube vorliegt. Die vorhandeneSpannungsamplitude �a wird bezogen auf den Spannungsquerschnitt der Schraubeermittelt.
10. SchrittAllgemein sollte die Flächenpressung in den Trennfugen weder bei der MontagepMmax noch im Betrieb pBmax die zulässige Flächenpressung der beteiligten PartnerpG überschreiten um einen Vorspannkraftabbau durch Kriechvorgänge zu vermeiden.Für pG ≥ pM, Bmax kann ebenfalls ein Sicherheitsfaktor einbezogen werden.
11. SchrittEs ist weiterhin zu prüfen, ob eine ausreichende Überdeckung der gepaartenGewinde gegeben ist, um ein Abstreifen des bzw. der Gewinde zu vermeiden.Bezogen auf den Nenndurchmesser und die Festigkeit können die entsprechendenMinimalwerte der VDI2230 entnommen werden.
12. SchrittDie in der Verbindung wirkenden Querkräfte werden im Regelfall durch Reibschlußübertragen. Unter Berücksichtigung der Trennfugenanzahl und der Reibungszahlen inden Trennfugen ist ein Abgleich zwischen der minimalen Restklemmkraft FKRmin undder zur Übertragung der Querkräfte notwendigen Klemmkraft FKQerf vorzunehmen.Auch kann wieder ein Sicherheitsfaktor FKQerf < FKRmin / SF einbezogen werden. Kommt es doch zu einer Überbeanspruchung der Verbindung sowie bei derVerwendung von Paßschrauben, soll ein Abscheren der Schraube vermieden werden. Dazu muß �max = FQmax / A� ≤ �B gelten.
13. Schritt:Das zur Montage der berechneten Schraube benötigte Drehmoment kann abschließendfür eine Ausnutzung der Schraube von 90 % in den entsprechenden Tabellen abgelesen bzw. durch MA = FMzul* [0,16* P + 0,58* d2* µGmin + DKm / 2* µKmin]berechnet werden. Werden Elemente zur Verhinderung von Lösen und Lockern eingesetzt, sind die entsprechenden Zusatzmomente einzubeziehen.
18 – 19
Schrauben-Brevier
3. Sichern von Schraubenverbindungen
Eine konstruktiv richtig ausgelegte Schraubenverbindung, die zuverlässig montiertist, kommt in der Mehrzahl der Fälle ohne jegliche Schraubensicherung aus. In diesen Fällen verhindern die aufgebrachten Klemmkräfte über den gesamtenZeitraum der Lebensdauer Relativbewegungen an der Schraubverbindung.
Unter bestimmten Randbedingungen kann aber die Vorspannung in Schraubver-bindungen entweder abgebaut, kurzzeitig reduziert oder aufgehoben werden.
1. Lockern von Schraubverbindungen durch Vorspannkraftverlust infolge Setzensoder anderer bleibender Längenänderungen, z. B. Kriechen.
2. LosdrehenUnter dynamischer Beanspruchung senkrecht zur Schraubenachse kann einselbsttätiges Losdrehen von Schrauben erfolgen.Dies setzt bereits unter voller Vorspannkraft ein, wenn zwischen den verspanntenTeilen Querschiebungen auftreten in Form von Relativbewegungen zwischenSchraube und Mutter.
Um die Relativbewegung zwischen den Partnern zu erschweren bzw. zu verhindern,stehen sowohl mechanische als auch chemische Sicherungssysteme zur Verfügung.
20 – 21
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Schrauben-Brevier
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22
4. Montage von Schraubenverbindungen
Die heute gebräuchlichen Anziehverfahren erfassen die aufgebrachte Vorspannkraftin der Schraube nicht direkt, sondern indirekt als Funktion desAnziehdrehmomentes, der elastischen Längenänderung, des Drehwinkels oder durchdie Ermittlung des Fließbeginns der Schraube. Aufgrund der Streuungen vonReibwerten und der Ungenauigkeit der Anziehmethoden resultiert dieNotwendigkeit einer Überdimensionierung, welche sich mit dem Anziehfaktor
�A = Fvmax / Fvmin
zahlenmäßig darstellen läßt.
4.1 Drehmomentgesteuertes Anziehen
Über Anzugsversuche an Originalbauteilen werden zunächst die Reibverhältnisseermittelt und anschließend das erforderliche Drehmoment festgelegt. Dieses Dreh-moment muß so gewählt werden, daß auch bei ungünstigsten Voraussetzungen.z. B. niedrige Reibwerte usw., die Schraubenstreckgrenze nicht überschritten wird(Bild 4.1). Für Sechskantschrauben gem. DIN EN ISO 4014 u. ä. werden Drehmo-mente nach Tabelle 4.1 zugrunde gelegt. Diese gelten für eine Gesamtbeanspruchung des Schaftes von 90 % der genormten Mindeststreckgrenze entsprechend der VDI-Richtlinie 2230. Die Tabellenwerte stellen die maximalen Anzugswerte dar. Für abweichende Kopfgeometrien errechnet sich das Anziehdrehmoment aus
MA = FM(0,16*P+0,58*d2*µG+(DKm/2)*µK)
Für das drehmomentgesteuerte Anziehen wird bei der Schraubenauslegung ein �A
von 1,8 zugrunde gelegt.
Zur Kontrolle des Montagevorganges empfiehlt sich daher zusätzlich eine Erfassungdes Enddrehwinkels, welcher ab einem festgelegten Fügemoment mitgezählt wird.Der Toleranzbereich des Enddrehwinkels muß in einem definierten Bereich (Fenster)liegen, welcher auch durch Versuche ermittelt und festgelegt wird. Liegt dasEnddrehmoment außerhalb dieses Fensters, zeigt der Schrauber eine n. i.O.-Verschraubung an.
– 23
Schrauben-Brevier
Abb. 4.1 Streuung �FM bei der drehmomentengesteuerten Montage vonSchraubenverbindungen
4.2 Drehwinkelgesteuertes Anziehen
Zunächst wird ein Fügemoment eingeleitet, um Unebenheiten in den Trennfugenauszugleichen und die zu verspannenden Teile zur Anlage zu bringen. Anschließendwird ein definierter Weiterdrehwinkel �A aufgebracht, mit dem die Schraube bisbzw. über den Streckgrenzpunkt angezogen wird (Bild 4.2).
Zur Kontrolle des Schraubenanzuges wird üblicherweise zusätzlich einDrehmomentenfenster festgelegt. Die Enddrehmomente am Abschaltpunkt müssenin einem vorher festgelegten Bereich (Fenster) liegen.Der große Vorteil dieses Anzugsverfahrens gegenüber dem Drehmomentanzug ist,dass über den eingestellten Winkel die Längung der Schraube im plastischen Bereichbestimmt wird. Das Abschaltmoment liegt vorzugsweise über dem Streckgrenzpunkt.Dadurch wird die Schraube hinsichtlich Ihrer Vorspannkraft voll ausgenutzt. Es wirddaher ein Anziehfaktor �A = 1,0 zugrunde gelegt.
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100
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23
4
Abb. 4.2Drehwinkelgesteuerte Montage von Schrauben-verbindungen
4.3 Streckgrenzgesteuertes Anziehen
Ähnlich wie beim Drehwinkelanzug wird beim streckgrenzgesteuerten Anziehen(Bild 4.3) ein Fügemoment aufgebracht, um die Trennflächen voll aufliegen zu lassen. Von diesem Punkt wird kontinuierlich der Verdrehwinkel und das sich ein-stellende Drehmoment laufend gemessen und der jeweilige Differenzenquotient
�Ma/��
ermittelt. Dieser Differenzenquotient ist im Proportionalbereich konstant und verringert sich bei Annäherung an die Streckgrenze der Schraube; das Drehmomentsteigt nicht mehr proportional zum Drehwinkel. Sinkt dann der Wert desDifferenzenquotienten unter einen im voraus fest eingestellten und gespeichertenBetrag,
z. B. 0,5*(�Ma/��)
so schaltet der Schrauber ab und der Anziehvorgang ist beendet.
24 – 25
Anziehdrehwinkel �
Fügepunkt
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100 150grd
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F F
Rp 0,2 -Punkt
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Schrauben-Brevier
Abb. 4.3Steckgrenzgesteuertes Montagevon Schraubenverbindungen
Die Lage des Abschaltpunktes im Ma/�-Schaubild wird im wesentlichen durch dieFestigkeit der Schraube und die Reibung bestimmt. Die Montagekraft schwankt mitder Schraubenstreckgrenze und ist von der Gewindereibung abhängig (Bild 4.4).
Abb. 4.4Streuung der Montage-Vorspann-kraft infolge Schwankungen der Gewindereibzahl µG und der 0,2 % Dehngrenze Rp0,2 desSchraubenwerkstoffes bei derstreckgrenzgesteuerten Montagevon Schraubenverbindungen
Rp 0,2 -Punkt
Anziehdrehwinkel �Di
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Mon
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span
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A
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Fügepunkt
Füge
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� = 0G
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G
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FM
MG
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R p 0,2 = 1100 N/mm2
FM [kN]
MGA ,MA[Nm]
R p 0,2 = 940 N/mm2
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150
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100
50
50
�AFMmax
66,684,1 1,26FMmin
= = =
Zur Kontrolle des Anzuges werden Größt- und Kleinstwerte für das Anziehdreh-moment und den Anziehdrehwinkel errechnet bzw. über Versuche ermittelt.Eingetragen in das Ma/�-Schaubild begrenzen diese Werte ein Rechteck, welchesüblicherweise als grünes Fenster bezeichnet wird (Bild 4.5). Liegen die Abschalt-punkte innerhalb dieses Fensters, wird die Verschraubung als i.O. definiert.
Abb. 4.5 „Grünes Fenster“ bei der streckgrenzgesteuerten Montage vonSchraubenverbindungen
Gegenüber dem drehwinkelgesteuerten Anziehen gilt der Vorteil, dass die Schraubeneine geringere plastische Dehnung erfahren; allerdings ist dasGesamtvorspannkraftniveau etwas niedriger.
Die erforderlichen Drehmomente und die sich einstellenden Vorspannkräfte lassensich durch Multiplizieren der Werte aus Tabelle A mit folgenden Umrechnungs-faktoren abschätzen:
FM bzw. MA = 1.1-1,3* Tabellenwert
26 – 27
MAmax(Rp 0,2 =1100 N/mm2; �G=�K=0,14)
(Rp 0,2 =1100 N/mm2; �G=�K=0,12)
(Rp 0,2 =940 N/mm2; �G=�K=0,12)
(Rp 0,2 =940 N/mm2; �G=�K=0,10)
MAmax
MAmin
MAmin
�m
in (R
p 0,
2 = 9
40 N
/mm
2 ; �G=�
K=0
,14)
�m
in (R
p 0,
2 = 9
40 N
/mm
2 ; �G=�
K=0
,12)
�m
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p 0,
2 = 1
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N/m
m2 ; �
G=�
K=0
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�m
ax (R
p 0,
2 = 1
100
N/m
m2 ; �
G=�
K=0
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[N/mm2] [kN]
A 1020 75,3 0,120 0,120A' 960 70,2 0,125 0,134A" 1080 82,7 0,100 0,114a 870 65,4 0,110 0,130b 1200 85,2 0,140 0,100c 1000 87,2 0,080 0,140
Schrauben-Brevier
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100,
120,
160,
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10,4
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07,7
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10,1
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AS=
20,1
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,715
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,917
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,515
,513
,215
,417
,421
,124
,2M
78.
815
,515
,114
,814
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,112
,614
,816
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S=
28,9
mm
210
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,722
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,519
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,730
,134
,712
.926
,626
,025
,424
,022
,621
,625
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,240
,6M
8 x
1,0
8.8
21,2
20,7
20,2
19,2
18,1
19,3
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AS=
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mm
210
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,6M
8 x
1,25
8.8
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19,1
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17,6
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18,5
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6,6
mm
210
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9 x
1,0
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10 x
1,0
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72,0
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61,2
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,010
6,0
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012
4,0
4.1
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529,
062
5,0
714,
087
5,0
1011
,0A
S=
353
mm
210
.928
0,0
274,
026
7,0
253,
023
9,0
754,
089
0,0
1017
,012
46,0
1440
,012
.932
7,0
320,
031
3,0
296,
027
9,0
882,
010
41,0
1190
,014
58,0
1685
,0M
27 x
1,5
8.8
293,
028
8,0
282,
026
9,0
255,
082
2,0
992,
011
53,0
1445
,016
97,0
AS=
514
mm
210
.941
8,0
410,
040
2,0
383,
036
3,0
1171
,014
13,0
1643
,020
59,0
2417
,012
.948
9,0
480,
047
0,0
448,
042
5,0
1370
,016
54,0
1922
,024
09,0
2828
,0M
27 x
2,0
8.8
281,
027
6,0
270,
025
7,0
243,
080
6,0
967,
011
19,0
1394
,016
30,0
AS=
496m
m2
10.9
400,
039
3,0
384,
036
6,0
346,
011
49,0
1378
,015
94,0
1986
,023
22,0
12.9
468,
046
0,0
450,
042
8,0
405,
013
44,0
1612
,018
66,0
2324
,027
17,0
M27
x 3
,08.
825
7,0
252,
024
6,0
234,
022
0,0
772,
091
5,0
1050
,012
92,0
1498
,0A
S=
459
mm
210
.936
7,0
359,
035
1,0
333,
031
4,0
1100
,013
04,0
1496
,018
40,0
2134
,012
.942
9,0
420,
041
0,0
389,
036
7,0
1287
,015
26,0
1750
,021
53,0
2497
,0
Schrauben-Brevier
4.5 Anziehdrehmomente für überelastische Schraubenmontage
Die Voranziehdrehmomente und Weiterdrehwinkel der folgenden Tabelle gelten fürSchraubenklemmlängen von 1d bis 4d, die mit überelastischen Anziehverfahren(steckgrenz- und drehwinkelgesteuert) montiert werden. Bei kleineren und größerenKlemmlängen sind die erforderlichen Drehwinkel versuchsmäßig zu bestimmen. Insolchen Fällen sind vorzugsweise bei gleichen Voranziehdrehmomenten Drehwinkelvon 45° bzw. 180° vorzusehen. Die Wiederverwendbarkeit von überelastisch montierten Schraubenverbindungen ist eingeschränkt.
Gewinde Festigkeits- Voranzieh- Vorspannkraft Anziehdrehmoment klasse dreh- [kN] [Nm]
ment [Nm] (nach überelastischer (nach überelastischer + Dreh- Montage) Montage)
winkel 90°FMmin FMmax MAmin MAmax
8.8 8 10,5 14,5 10,0 17M 6 10.9 10 15,5 20 14,5 23,5
12.9 10 18,5 22,5 17,0 26,58.8 20 19,5 26 24,0 41
M 8 10.9 20 29 36 35,5 5712.9 20 34 41,5 41,5 658.8 40 31 41,5 47,5 81
M 10 10.9 50 45,5 57 70 11012.9 50 54 66 81 1308.8 60 48 64 85 154
M 12 x 1,5 10.9 90 71 88 125 20012.9 90 83 100 145 2308.8 100 69 91 140 240
M 14 x 1,5 10.9 150 100 125 205 33512.9 150 115 145 235 3808.8 120 95 125 215 380
M 16 x 1,5 10.9 180 135 170 310 51012.9 180 160 195 360 5858.8 140 125 165 315 555
M 18 x 1,5 10.9 210 175 220 450 74512.9 210 205 250 525 855
32 – 33
4.6 Richtwerte für Anziehfaktoren
4.7 Empfohlene Mindest-Einschraubtiefen für Sacklochgewinde (VDI 2230)
Anziehverfahren Anziehfaktoren �a Bemerkung
Streckgrenzgesteuert, 1,18motorisch oder manuell
Drehwinkelgesteuert, 1,18 Voranziehdrehmoment und Dreh- motorisch oder manuell winkel durch Versuch bestimmt
Verlängerungsmessung der 1,2kalibrierten Schraube
Hydraulisches Anziehen 1,2 bis 1,6 Lange Schrauben: niedrigere WerteKurze Schrauben: höhere Werte Eingestellt durch Längen- und Druckmessung
Drehmomentengesteuert, 1,4 bis 1,6 Ermittelung des Sollmomentesmit Drehmomentenschlüssel durch Messung von FM an deroder Schrauber mit VerschraubungDrehmomentenbegrenzung 1,6 bis 1,8 Sollmoment mit für den jeweiligen
Fall geschätzter Reibungszahl bestimmt
Drehmomentengesteuert, 1,7 bis 2,5 Schrauber wird mit einem Momentmit Drehschrauber eingestellt, das über ein Nachzieh-
Impulsgesteuert, 2,5 bis 4,0 moment emittelt wird
mit Schlagschrauber
Schraubenfestigkeitsklasse 8.8 8.8 10.9 10.9Gewindefeinheit d/P < 9 ≥ 9 < 9 ≥ 9
AlCuMg1 F 40 1,1 d 1,4 d –
GG 22 1,0 d 1,2 d 1,4 d
St 37 1,0 d 1,25 d 1,4 d
St 50 0,9 d 1,0 d 1,2 d
C 45 V 0,8 d 0,9 d 1,0 d
Schrauben-Brevier
5. Korrosionsschutz und Schmierung
5.1 Oberflächenbeschichtungssysteme (Auswahl)Angaben entsprechen dem Kenntnisstand zum Zeitpunkt der Drucklegung.
(Kurz-) Bezeichnung Basisschicht / Passivierung Deckschicht / OptikBasecoat Topcoat /
Versiegelung
Cr(VI)-haltige Oberflächen
Zn gelb galv. Zink Gelbchromatierung - gelb
Zn + Metex LM galv. Zink (sauer) Gelbchromatierung Metex® LM gelblich
ZnFe schwarz galv. Zink-Eisen Schwarzchromatierung - schwarz
ZnNi transparent galv. Zink-Nickel Transparentpassivierung - silber
ZnNi schwarz galv. Zink-Nickel Schwarzchromatierung - schwarz
DAC 320 DACROMET® 320 - silber
DAC 500 DACROMET® 500 - silber
DAC 320 + Plus L DACROMET® 320 Plus® L silber
Cr(VI)-freie Oberflächen
op dünn Zinkphosphat - - dunkel /
Zn transp. / Zn Dünn III galv. Zink Dünnschicht Cr(III) - silber
Zn Dünn III + V galv. Zink Dünnschicht Cr(III) Versiegelung silber
Zn Dick III galv. Zink Dickschicht Cr(III) - silber (iri
Zn Dick III + V galv. Zink Dickschicht Cr(III) Versiegelung silber
ZnFe Pass III galv. Zink-Eisen Cr(III)-haltig - (silber)
ZnFe Pass III + V galv. Zink-Eisen Cr(III)-haltig, ggf. schwarz Versiegelung ggf. schwarz silber / s
ZnNi Pass III galv. Zink-Nickel Cr(III)-haltig - (silber)
ZnNi Pass III + V galv. Zink-Nickel Cr(III)-haltig, ggf. schwarz Versiegelung ggf. schwarz silber / s
DS (GZ) - DELTA®-Seal (GZ) silber / s
GEO 500 GEOMET® 500 - silber
DT/DP 100 (+ SM) DELTA®-Tone / DELTA®-Protekt KL 100 - silber
GEOMET + V GEOMET® 321 z.B. DACROLUB x silber
DT / DP 100 + DS GZ DELTA®-Tone / DELTA®-Protekt KL 100 DELTA®-Seal GZ silber / s
DT / DP 100 + Klevercol DELTA®-Tone / DELTA®-Protekt KL 100 Klevercol® schwarz
GEOBLACK GEOMET® 500 Plus ML black schwarz
DP 100 + DP 30x DELTA®-Protekt KL 100 DELTA®-Protekt VH 30x silber
GEO + Plus VL GEOMET® 321 Plus® VL silbergra
GEOMET + Plus x GEOMET® 321 Plus® 10 / L / ML / M silbergra
B 46 + B 18 x MAGNI B 46 MAGNI B 18 x silbergra
1 Anhaltswerte für Teile im Neuzustand (Kopf u. Gewindeende), im Einzelfall zu prüfen / durch nachfolgende Handlingoperationen können diese Werte ggf. deutlich reduziert werden
34 – 35
Optik Schicht- zusätzliche NaCl-Test Chemikalien-dicke Schmiermittel- DIN 50 021 beständigkeit 1, 2
[µm] behandlung RR (WR) 1, 2 (Felgenreiniger)
gelb ≥ 8 notwendig 144h (72h) -
gelblich ≥ 15 TTF 600h (192h) -
schwarz ≥ 8 notwendig 360h (48h) -
silber ≥ 8 notwendig 480h (240h) -
schwarz ≥ 8 notwendig 480h (120h) -
silber ≥ 5 / ≥ 8 notwendig 480h / 720h Nein
silber ≥ 5 / ≥ 8 - (möglich) 480h / 720h Nein
silber ≥ 5 - (möglich) 720h (Ja)
dunkel / schwarz 1 - 4 geölt 8h Nein
silber ≥ 8 notwendig 96h (6h) -
silber ≥ 8 ggf. notwendig 144h (48h) -
silber (irisierend) ≥ 8 notwendig 168h (72h) -
silber ≥ 8 ggf. notwendig 240h (96h) -
(silber) ≥ 8 notwendig 240h (24h) -
silber / schwarz ≥ 8 ggf. notwendig 480h (120h) -
(silber) ≥ 8 notwendig 480h (120h) -
silber / schwarz ≥ 8 ggf. notwendig 720h (240h) -
silber / schwarz ≥ 10 ggf. notwendig 120h Ja
silber ≥ 12 - (möglich) 480 / 720h Nein
silber ≥ 8 / ≥ 12 ggf. notwendig 240h / 480h Nein
silber ≥ 8 / ≥ 12 - (möglich) 480h bedingt
silber / schwarz ≥ 12 - (möglich) 480h (120h) Ja
schwarz ≥ 12 - (möglich) 480h (240h) Ja
schwarz ≥ 12 - (möglich) 720h (120h) (Ja)
silber ≥ 12 - (möglich) 480 / 720h (Ja)
silbergrau ≥ 12 - (möglich) 480 / 720h (Ja)
silbergrau ≥ 12 - (möglich) 480 / 720h (Ja)
silbergrau ≥ 12 - (möglich) 480 / 720h Ja
2 bei Cr(VI)-freien Oberflächen ist gegenüber Cr(VI)-haltigen Oberflächen ein wesentlich stärkererGrößeneinfluß zu berücksichtigen (kein Selbstheilungseffekt)
Schrauben-Brevier
5.2 Schmiermittelbehandlung
Schmierstoffe haben in erster Linie die Aufgabe definierte und konstante Reibungs-zahlen einzustellen. Neben dieser Aufgabe können Schmierstoffe ggf. auch weitereFunktionen (erhöhter Korrosionsschutz, Chemikalienbeständigkeit, Optik usw.) erfüllen.
Vorgaben VDA 235-101/ DIN 946 / DIN EN ISO 16047Für schmierstoffbehandelte Schrauben wird gemäß VDA Prüfblatt 235-101 eineGesamtreibungszahl µges von 0,09 - 0,14 gefordert (Teilreibungszahlen µKopf undµGewinde zwischen 0,08 und 0,16). Die Ermittlung der Reibungszahlen erfolgt in derRegel gemäß DIN 946 bzw. DIN EN ISO 16047.
Einflußfaktoren(Bei der Auswahl eines geeigneten Schmierstoffes zu berücksichtigen)Die sich in der Praxis tatsächlich ergebenden Reibungszahlen sowie deren Streuungsind neben der Schmierstoffbehandlung stark von folgenden Einflußfaktoren abhängig:
• Beschichtungssystem der Schraube: Art der Beschichtung, Schichtdicke, ...• Gegenlage: hart (z.B. gehärteter Stahl), mittel (z.B. Karosserieblech),
weich (z.B. Alu), nicht beschichtet, beschichtet (z.B. KTL)• Geometrie des Schraubenkopfes: Innenträger (konvex) / Außenträger (konkav),
Auflagedurchmesser, ...• Mutterngewinde: blank / beschichtet (Art der Beschichtung), Quetschmutter, ...• Randbedingungen: Temperatur, Feuchtigkeit, Anziehgeschwindigkeit,
Mehrfachverschraubung ...
BemerkungenDas im VDA Prüfblatt 235 -101 definierte Reibungszahlfenster kann in der Regelimmer durch geeignete Schmierstoffbehandlung erreicht werden. Die prozeßsichereEinhaltung in der Serie mit akzeptablen Streubereichen kann jedoch problematischsein ( » Einflußfaktoren). Für Mehrfachverschraubungen eignen sich integrierteSchmierstoffe grundsätzlich am besten. Bei Bedarf sind Reibungszahlen über 0,14 durch geeignete Schmierstoffbehandlungbzw. bei einigen Beschichtungssystemen ohne zusätzliche Schmierstoffbehandlungerreichbar. Die Streuung der Reibungszahlen nimmt mit steigenden Reibungszahlen zu.Reibungszahlen unter 0,08 sind in der Regel technisch nur schwer einzustellen undaufgrund der erforderlichen Sicherheit gegen selbsttätiges Lösen einer Verbindungauch nicht erwünscht.
Standard-Schmierstoffe mit üblichen Anwendungsbereichen (Auswahl)
36 – 37
Produktbezeichnung Reibungszahlen Anwendungsbereich(DIN 946)
nachträglich aufgebrachte SchmierstoffeGardorol CP 8006 o.ä. 0,08 – 0,14 Phosphatierte Schrauben
(Motorschrauben)
Torque ’n ’Tension Fluid 0,09 – 0,14 Zinklamellenbeschichtungen /galv. Oberfläche
microGLEIT DF911 / 921 0,09 – 0,14 Zinklamellenbeschichtungen /galv. Oberfläche
Gleitmo® 605 0,07 – 0,14 galvanische Oberflächen
Gleitmo® 2332 V 0,09 – 0,14 Anwendungen bei hohenTemperaturen
OKS® 1700 0,09 – 0,14 Alu-Schrauben /gewindeformende Schrauben
OKS® 1765 0,08 – 0,14 gewindeformende Schrauben
Gleitmo® 627 0,09 – 0,14 austenitische Schrauben
Integrierte SchmierstoffeTorque ´n´Tension 11 / 15 0,08 – 0,14 / 0,12 – 0,18 galvanische OberflächenmicroGLEIT DCP 9000 0,09 – 0,14 Zinklamellenbeschichtungen /
galv. Oberfläche
DACROLUB® 10 / 15 0,10 – 0,14 / 0,15 – 0,20 DACROMET® 320 /GEOMET® 321
Geomet® 500 0,12 – 0,18 -
Plus® VL 0,09 – 0,14 GEOMET® 321
Plus® L / ML / M 0,08 – 0,14 / 0,10 – 0,16 / DACROMET® 320 / 0,15 – 0,20 GEOMET® 321
DELTA®-Seal GZ 0,10 – 0,16 DELTA®-Tone / DELTA®-Protekt KL 100
DP VH 301 GZ / VH 302 GZ 0,09 – 0,14 / 0,10 – 0,16 DELTA®-Tone / DELTA®-Protekt KL 100
B 18 / B 18 N / B 18 T 0,12 – 0,18 / 0,15 – 0,21 / MAGNI B 460,18 – 0,24
Schrauben-Brevier
6. Dauerfestigkeitsgerechte Gestaltung
Die Dauerfestigkeit einer Schraubenverbindung (Tab. 6.1) wird durch die folgendenMaßnahmen erhöht:
a) Gewinde nach der Wärmebehandlung gerollt (Tab. 6.1); Achtung: Bei Temperaturbelastung erfolgt der Abbau der Eigenspannungen.Daher Einsatztemperatur und Temperaturbelastung bei Beschichtungsarbeits-gängen beachten.
b) Kaltumgeformte Schrauben aus vergütetem Vormaterial bzw. Festigkeit 800 K.
c) Schraubengeometrie soll entsprechend größtmöglicher elastischer Nachgiebigkeitgestaltet werden, z. B: Gewinde bis unter Kopf, Dünnschaft, Dehnschaft,Hohlschaft, Wahl möglichst großer Klemmlängen;
d) Beachtung der Wärmeausdehnung der verschraubten Teile und des Verbindungs-elements. Wenn möglich Werkstoffe mit ähnlichen Ausdehnungskoeffizientenwählen.
e) Verwendung des MJ Gewindes mit vergrößertem Kernradius nach DIN ISO 5855 Teil 1-3.
f) Gleichmäßige Lastverteilung im Gewinde:1.) Mutternwerkstoffe kleineren E-Moduls (z. B. Gußeisen, Aluminium, Titan)2.) Mutternwerkstoffe geringerer Festigkeit (Einschraubtiefe beachten!)3.) Mutter als Zugmutter ausgebildet
g) Dauerfestgerecht gestalteter Schraubenkopf (z. B. großer Radius im Kopf-Schaft-Übergang).Spanende Bearbeitung, besonders unter dem Schraubenkopf vermeiden.
h) Reduzierung von Setzbeträgen durch:1.) Reduzierung von Trennfugen2.) Vermeidung der Überbeanspruchung der Gegenlage.
(Flächenpressung beachten!)3.) Verwendung von möglichst glatten Auflageflächen
6.1 Abschätzung der Dauerhaltbarkeit (Anhaltswerte)
a) Schlußvergütete Schrauben
�ASV = 0,75 (180/d + 52)
b) Schlußgewalzte Schrauben
�ASG = (2 - FV / F0,2) �ASV
38 – 39
+-
+-
Schrauben-Brevier
7. Verschiedenes
7.1 Umwertungstabellen Härte und Zugfestigkeit
Härteprüfung und UmwertungKaltumformwerkstoffe und Stanzteile im unvergüteten Zustand
HB, HV, HRc und Zugfestigkeit(nach DIN 50150 Tabelle A.1 – Okt. 2000) – Werte z.T. interpoliert
Brinell Umwertung∅ 2,5 [mm] ∅ 5 [mm] ∅ 10 [mm] HB HV HRc Rm1,839 [kN] 7,355 [kN] 29,42 [kN] [N/mm2]
0,750 1,50 3,00 415 436 44,0 1407
0,760 1,52 3,04 404 424 43,1 1367
0,770 1,54 3,08 393 413 42,1 1331
0,780 1,56 3,12 383 402 41,0 1295
0,790 1,58 3,16 373 392 40,0 1262
0,800 1,60 3,20 363 381 38,9 1225
0,810 1,62 3,24 354 372 37,9 1195
0,820 1,64 3,28 345 362 36,8 1163
0,830 1,66 3,32 337 354 35,9 1137
0,840 1,68 3,36 329 346 34,9 1111
0,850 1,70 3,40 321 337 34,2 1082
0,860 1,72 3,44 313 329 33,3 1056
0,870 1,74 3,48 306 321 32,4 1031
0,880 1,76 3,52 298 313 31,5 1005
0,890 1,78 3,56 292 307 30,6 986
0,900 1,80 3,60 285 299 29,8 960
0,910 1,82 3,64 278 292 28,9 937
0,920 1,84 3,68 272 286 27,9 918
0,930 1,86 3,72 266 279 27,1 895
0,940 1,88 3,76 260 273 26,2 876
0,950 1,90 3,80 255 268 25,2 860
0,960 1,92 3,84 249 261 24,5 837
0,970 1,94 3,88 244 256 23,4 821
40 – 41
Brinell Umwertung∅ 2,5 [mm] ∅ 5 [mm] ∅ 10 [mm] HB HV HRc Rm1,839 [kN] 7,355 [kN] 29,42 [kN] [N/mm2]
0,980 1,96 3,92 239 251 – 805
0,990 1,98 3,96 234 246 – 789
1,000 2,00 4,00 229 240 – 770
1,010 2,02 4,04 224 235 – 754
1,020 2,04 4,08 219 230 – 738
1,030 2,06 4,12 215 226 – 725
1,040 2,08 4,16 211 222 – 712
1,050 2,10 4,20 207 217 – 696
1,060 2,12 4,24 202 212 – 680
1,070 2,14 4,28 198 208 – 667
1,080 2,16 4,32 195 205 – 657
1,090 2,18 4,36 191 201 – 644
1,100 2,20 4,40 187 196 – 631
1,110 2,22 4,44 184 193 – 621
1,120 2,24 4,48 180 189 – 607
1,130 2,26 4,52 177 186 – 597
1,140 2,28 4,56 174 183 – 587
1,150 2,30 4,60 170 179 – 573
1,160 2,32 4,64 167 175 – 563
1,170 2,34 4,68 164 172 – 553
1,180 2,36 4,72 161 169 – 543
1,190 2,38 4,76 158 166 – 533
1,200 2,40 4,80 156 164 – 526
1,210 2,42 4,84 153 161 – 516
1,220 2,44 4,88 150 158 – 506
Schrauben-Brevier
Härteprüfung und Umwertung Kaltumformwerkstoffe und Stanzteile im vergüteten Zustand
HB, HV, HRc und Zugfestigkeit(nach DIN 50150 Tabelle B.2 – Okt. 2000) – Werte z.T. interpoliert
Brinell Umwertung∅ 2,5 [mm] ∅ 5 [mm] ∅ 10 [mm] HBW HV HRc Rm1,839 [kN] 7,355 [kN] 29,42 [kN] [N/mm2]0,720 1,44 2,88 451 458 46,2 1424
0,725 1,45 2,90 444 450 45,7 1401
0,730 1,46 2,92 438 444 45,4 1390
0,735 1,47 2,94 432 438 44,7 1365
0,740 1,48 2,96 426 432 44,3 1347
0,745 1,49 2,98 420 426 43,7 1328
0,750 1,50 3,00 415 421 43,3 1317
0,755 1,51 3,02 409 414 43,0 1294
0,760 1,52 3,04 404 409 42,4 1281
0,765 1,53 3,06 398 403 41,8 1260
0,770 1,54 3,08 393 398 41,3 1244
0,775 1,55 3,10 388 393 40,8 1238
0,780 1,56 3,12 383 388 40,4 1214
0,785 1,57 3,14 378 383 39,9 1198
0,790 1,58 3,16 373 378 39,4 1185
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0,810 1,62 3,24 354 359 37,5 1125
0,815 1,63 3,26 350 355 37,1 1113
0,820 1,64 3,28 345 350 36,5 1097
0,825 1,65 3,30 341 346 36,0 1085
0,830 1,66 3,32 337 341 35,5 1073
0,835 1,67 3,34 333 337 35,1 1060
0,840 1,68 3,36 329 333 34,6 1046
0,845 1,69 3,38 325 329 34,2 1033
42 – 43
Brinell Umwertung∅ 2,5 [mm] ∅ 5 [mm] ∅ 10 [mm] HB HV HRc Rm1,839 [kN] 7,355 [kN] 29,42 [kN] [N/mm2]0,850 1,70 3,40 321 325 33,7 1020
0,855 1,71 3,42 317 321 33,2 1006
0,860 1,72 3,44 313 317 32,7 994
0,865 1,73 3,46 309 313 32,2 981
0,870 1,74 3,48 306 310 31,8 972
0,875 1,75 3,50 302 306 31,3 959
0,880 1,76 3,52 298 302 30,8 946
0,885 1,77 3,54 295 299 30,4 937
0,890 1,78 3,56 292 296 29,9 925
0,895 1,79 3,58 288 292 29,3 915
0,900 1,80 3,60 285 289 28,9 906
0,905 1,81 3,62 282 286 28,5 896
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0,920 1,84 3,68 272 276 27,1 864
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0,930 1,86 3,72 266 270 26,2 845
0,935 1,87 3,74 263 268 26,0 842
0,940 1,88 3,76 260 266 25,6 832
0,945 1,89 3,78 257 262 24,9 819
0,950 1,90 3,80 255 260 24,6 813
0,955 1,91 3,82 252 257 24,1 803
Schrauben-Brevier
7.2 Grenzmaße Regel- und Feingewinde Metrisches ISO-Gewinde, Grenzmaße für Regelgewinde, DIN 13 Teil 20, Oktober 1983
Beze
ichn
ung
max
.m
in.
min
.m
ax.
min
.m
in.
max
.m
in.
min
.4h
- 6
h4h
6h4g
-6g
4g6g
4e-6
e4e
6e
Auße
nØ=d
3,00
02,
933
2,89
42,
980
2,91
32,
874
2,95
02,
883
2,84
4M
3 x
0,5
Flan
kenØ
=d2
2,67
52,
627
2,60
02,
655
2,60
72,
580
2,62
52,
577
2,55
0Ke
rnØ
=d3
2,38
72,
320
2,29
32,
367
2,29
92,
273
2,33
72,
270
2,24
3
Auße
nØ=d
4,00
03,
910
3,86
03,
978
3,88
83,
838
3,94
43,
854
3,80
4M
4 x
0,7
Flan
kenØ
=d2
3,54
53,
489
3,45
53,
523
3,46
73,
433
3,48
93,
433
3,39
9Ke
rnØ
=d3
3,14
13,
058
3,02
43,
119
3,03
63,
002
3,08
53,
002
2,96
8
Auße
nØ=d
5,00
04,
905
4,85
04,
976
4,88
14,
826
4,94
04,
845
4,79
0M
5 x
0,8
Flan
kenØ
=d2
4,48
04,
420
4,38
54,
456
4,39
64,
361
4,42
04,
360
4,32
5Ke
rnØ
=d3
4,01
93,
928
3,89
33,
995
3,90
33,
869
3,95
93,
868
3,83
3
Auße
nØ=d
6,00
05,
888
5,82
05,
974
5,86
25,
794
5,94
05,
828
5,76
0M
6 x
1,0
Flan
kenØ
=d2
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05,
279
5,23
85,
324
5,25
35,
212
5,29
05,
219
5,17
8Ke
rnØ
=d3
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34,
663
4,62
24,
747
4,63
74,
596
4,71
34,
603
4,56
2
Auße
nØ=d
7,00
06,
888
6,82
06,
974
6,86
26,
794
6,94
06,
828
6,76
0M
7 x
1,0
Flan
kenØ
=d2
6,35
06,
279
6,23
86,
324
6,25
36,
212
6,29
06,
219
6,17
8Ke
rnØ
=d3
5,77
35,
663
5,62
25,
747
5,63
75,
596
5,71
35,
603
5,56
2
Auße
nØ=d
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07,
868
7,78
87,
972
7,84
07,
760
7,93
77,
805
7,72
5M
8 x
1,25
Flan
kenØ
=d2
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87,
113
7,07
07,
160
7,08
57,
042
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57,
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7,00
7Ke
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6,30
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6,31
56,
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6,40
36,
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6,23
7
Auße
nØ=d
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08,
868
8,78
88,
972
8,84
08,
760
8,93
78,
805
8,72
5M
9 x
1,25
Flan
kenØ
=d2
8,18
88,
113
8,07
08,
160
8,08
58,
042
8,12
58,
050
8,00
7Ke
rnØ
=d3
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67,
343
7,30
07,
438
7,31
57,
272
7,40
37,
280
7,23
7
Auße
nØ=d
10,0
009,
850
9,76
49,
968
9,81
89,
732
9,93
39,
783
9,69
7M
10 x
1,5
Flan
kenØ
=d2
9,02
68,
941
8,89
48,
994
8,90
98,
862
8,95
98,
874
8,82
7Ke
rnØ
=d3
8,16
08,
017
7,97
08,
128
7,98
57,
938
8,09
37,
950
7,90
3
Auße
nØ=d
11,0
0010
,850
10,7
6410
,968
10,8
1810
,732
10,9
3310
,783
10,6
97M
11 x
1,5
Flan
kenØ
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10,0
269,
941
9,89
49,
994
9,90
99,
862
9,95
99,
874
9,82
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rnØ
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09,
017
8,97
09,
128
8,98
58,
938
9,09
38,
950
8,90
3
44
Metrisches ISO-Gewinde, Grenzmaße für Regelgewinde, DIN 13 Teil 20, Oktober 1983
– 45
Beze
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max
.m
in.
min
.m
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min
.m
in.
max
.m
in.
min
.4h
- 6
h4h
6h4g
-6g
4g6g
4e-6
e4e
6e
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,830
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3511
,966
11,7
9611
,701
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2911
,759
11,6
64M
12 x
1,7
5Fl
anke
nØ=d
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,863
10,7
6810
,713
10,8
2910
,734
10,6
7910
,792
10,6
9710
,642
Kern
Ø=d
39,
853
9,69
19,
635
9,81
99,
656
9,60
29,
782
9,61
99,
565
Auße
nØ=d
14,0
0013
,820
13,7
2013
,962
13,7
8213
,682
13,9
2913
,749
13,6
49M
14 x
2,0
Flan
kenØ
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,601
12,5
4112
,663
12,5
6312
,503
12,6
3012
,530
12,4
70Ke
rnØ
=d3
11,5
4611
,369
11,3
0911
,508
11,3
3111
,271
11,4
7511
,298
11,2
38
Auße
nØ=d
16,0
0015
,820
15,7
2015
,962
15,7
8215
,682
15,9
2915
,749
15,6
49M
16 x
2,0
Flan
kenØ
=d2
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0114
,601
14,5
4114
,663
14,5
6314
,503
14,6
3014
,530
14,4
70Ke
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4613
,369
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0913
,508
13,3
3113
,271
13,4
7513
,298
13,2
38
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,788
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6517
,958
17,7
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,623
17,9
2017
,708
17,5
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,270
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,334
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,164
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,190
16,1
26Ke
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,731
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6614
,891
14,6
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,625
14,8
5314
,650
14,5
87
Auße
nØ=d
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0019
,788
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6519
,958
19,7
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,623
19,9
2019
,708
19,5
85M
20 x
2,5
Flan
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7618
,270
18,2
0618
,334
18,2
2818
,164
18,2
9618
,190
18,1
26Ke
rnØ
=d3
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3316
,731
16,6
6616
,891
16,6
8816
,625
16,8
5316
,650
16,5
87
Auße
nØ=d
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0021
,788
21,6
6521
,958
21,7
4621
,623
21,9
2021
,708
21,5
85M
22 x
2,5
Flan
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7620
,270
20,2
0620
,334
20,2
2820
,164
20,2
9620
,190
20,1
26Ke
rnØ
=d3
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3318
,731
18,6
6618
,891
18,6
8818
,625
18,8
5318
,650
18,5
87
Auße
nØ=d
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0023
,764
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2523
,952
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,577
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1523
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5122
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,803
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,271
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3419
,993
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Auße
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,764
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2526
,952
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,577
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,679
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40M
27 x
3,0
Flan
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,926
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5125
,003
24,8
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,803
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6624
,841
24,7
66Ke
rnØ
=d3
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1923
,078
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0323
,271
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3022
,955
23,2
3422
,993
22,9
18
Auße
nØ=d
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,735
20,5
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,947
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8229
,522
29,9
1029
,645
29,4
85M
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Flan
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,595
27,5
1527
,674
27,5
4227
,462
27,6
3727
,505
27,4
25Ke
rnØ
=d3
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0625
,439
25,3
5925
,653
25,3
8625
,306
25,6
1625
,349
25,2
69
Schrauben-Brevier
Beze
ichn
ung
max
.m
in.
min
.m
ax.
min
.m
in.
max
.m
in.
min
.4h
- 6
h4h
6h4g
-6g
4g6g
4e-6
e4e
6e
Auße
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6,89
5
Auße
nØ=d
8,00
07,
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7,82
07,
974
7,86
27,
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7,94
07,
828
7,76
0M
8 x
1,0
Flan
kenØ
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07,
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87,
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8Ke
rnØ
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6,62
26,
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6,71
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6,56
2
Auße
nØ=d
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888
8,82
08,
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8,86
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794
8,94
08,
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8,76
0M
9 x
1,0
Flan
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2
Auße
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5
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56
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9311
,945
11,8
95
Metrisches ISO-Gewinde, Grenzmaße für Feingewinde, DIN 13 Teil 21, Oktober 1983
46
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95
Auße
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2017
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nØ=d
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18,1
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6218
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17,8
95
Auße
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,962
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49M
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,503
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,298
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38
Auße
nØ=d
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0021
,850
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6421
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,732
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9321
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97M
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0420
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6220
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20,0
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19,8
95
Auße
nØ=d
22,0
0021
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2021
,962
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49M
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,601
20,5
4120
,663
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,530
20,4
70Ke
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,369
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0919
,508
19,3
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,271
19,4
7519
,298
19,2
38
Auße
nØ=d
24,0
0023
,850
23,7
6423
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1823
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3323
,783
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97M
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1,5
Flan
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9922
,844
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5922
,864
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09Ke
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6022
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,920
22,0
9321
,940
21,8
85
Auße
nØ=d
24,0
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,820
23,7
2023
,962
23,7
8223
,682
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2923
,749
23,6
49M
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Flan
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,595
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3122
,663
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,493
22,6
3022
,524
22,4
60Ke
rnØ
=d3
21,5
4621
,363
21,2
9921
,508
21,3
2521
,261
21,4
7521
,292
21,2
28
Metrisches ISO-Gewinde, Grenzmaße für Feingewinde, DIN 13 Teil 21, Oktober 1983
– 47
Schrauben-Brevier
7.3 Maße Gewinde-Gutlehrring nach DIN/ISO 1502 Ausgabe 01/12.96G
ewin
dem
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Flan
ken-
ØAb
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15,
348
±7
5,36
40,
220,
620
5,59
2 ±
75,
608
4,91
7±
7M
8-6
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099
7,18
6±
77,
202
0,51
0,72
57,
5416
±
77,
5576
6,64
7±
7M
8 x
1,0
-6h
8,08
17,
348
±7
7,36
40,
510,
620
7,59
3 ±
77,
609
6,91
7±
7M
10-6
h10
,119
59,
018
±9
9,03
91,
00,
837
9,47
8 ±
99,
499
8,37
6±
9M
10 x
1,0
-6h
10,0
819,
348
±7
9,36
41,
00,
620
9,59
34 ±
79,
6094
8,91
7±
7M
10 x
1,2
5-6
h10
,099
9,18
6±
79,
202
1,0
0,72
59,
5424
±7
9,55
848,
647
±7
M12
-6h
12,1
375
10,8
55±
910
,876
1,73
1,10
11,2
68
±9
11,2
8910
,106
±9
M12
x 1
,0-6
h12
,081
11,3
48±
711
,364
1,73
0,62
011
,593
6±
711
,609
610
,917
±7
M12
x 1
,25
-6h
12,1
0111
,180
±9
11,2
011,
730,
725
11,5
368
±9
11,5
578
10,6
47±
9M
12 x
1,5
-6h
12,1
195
11,0
18±
911
,039
1,73
0,83
711
,478
7±
911
,499
710
,376
±9
M14
-6h
14,1
555
12,6
93±
912
,714
2,7
1,11
213
,310
7±
913
,331
711
,835
±9
M14
x 1
,0-6
h14
,081
13,3
48±
713
,364
2,7
0,62
013
,593
7±
713
,609
712
,917
±7
M14
x 1
,5-6
h14
,119
513
,018
±9
13,0
392,
70,
837
12,4
791
±9
13,5
001
12,3
76±
9M
16-6
h16
,155
514
,693
±9
14,7
144,
11,
112
15,3
113
±9
15,3
323
13,8
35±
9M
16 x
1,0
-6h
16,0
8115
,348
±7
15,3
644,
10,
620
15,5
938
±7
15,6
098
14,9
17±
7M
16 x
1,5
-6h
16,1
195
15,0
18±
915
,039
4,1
0,83
715
,479
4±
915
,500
414
,376
±9
M18
-6h
18,1
915
16,3
68±
916
,389
5,8
1,35
017
,180
4±
917
,201
415
,294
±9
M18
x 1
,5-6
h18
,119
517
,018
±9
17,0
395,
80,
837
17,4
795
±9
17,5
005
16,3
76±
9M
18 x
2,0
-6h
18,1
555
16,6
93±
916
,714
5,8
1,11
217
,311
7±
917
,332
715
,835
±9
M20
-6h
20,1
915
18,3
68±
918
,389
81,
3519
,181
±9
19,2
0217
,294
±9
M20
x 1
,5-6
h20
,119
519
,018
±9
19,0
398
0,83
719
,479
6±
919
,500
618
,376
±9
M20
x 2
,0-6
h20
,155
518
,693
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18,7
148
1,11
219
,312
±9
19,3
3317
,835
±9
M22
-6h
22,1
915
20,3
68±
920
,389
10,6
1,35
21,1
814
±9
21,2
024
19,2
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9M
22 x
1,5
-6h
22,1
195
21,0
18±
921
,039
10,6
0,83
721
,479
7±
921
,500
720
,376
±9
M22
x 2
,0-6
h22
,155
520
,693
±9
20,7
1410
,61,
112
21,3
122
±9
21,3
332
19,8
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9M
24-6
h24
,227
522
,043
±9
22,0
6413
,81,
773
22,8
653
±9
22,8
863
20,7
52±
9M
24 x
1,5
-6h
24,1
195
23,0
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923
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723
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,500
822
,376
±9
M24
x 2
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,693
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22,7
1413
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±7
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±7
7,58
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891
±7
M10
-6g
10,0
875
8,98
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446
±9
9,46
78,
344
±9
M10
x 1
,0-6
g10
,055
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79,
338
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±7
9,58
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891
±7
M10
x 1
,25
-6g
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158
±7
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7M
12-6
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,103
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±9
10,8
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731,
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,254
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±9
M12
x 1
,0-6
g12
,055
11,3
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610
,891
±7
M12
x 1
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-6g
12,0
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,152
±9
11,1
731,
730,
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±9
11,5
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10,6
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9M
12 x
1,5
-6g
12,0
875
10,9
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,007
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711
,446
7±
911
,467
710
,344
±9
M14
-6g
14,1
175
12,6
55±
912
,676
2,7
1,11
213
,272
7±
913
,293
711
,797
±9
M14
x 1
,0-6
g14
,055
13,3
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713
,338
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0620
13,5
677
±7
13,5
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12,8
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7M
14 x
1,5
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M16
-6g
16,1
175
14,6
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M16
x 1
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,055
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±7
M16
x 1
,5-6
g16
,087
514
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471
±9
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9M
18-6
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,149
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,326
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16,3
475,
81,
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±9
17,1
594
15,2
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9M
18 x
1,5
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16,9
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5,8
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,447
5±
917
,468
516
,344
±9
M18
x 2
,0-6
g18
,117
516
,655
±9
16,6
765,
81,
112
17,2
737
±9
17,2
947
15,7
97±
9M
20-6
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,149
518
,326
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,160
17,2
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9M
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9M
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175
18,6
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9M
22-6
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±9
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47±
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,468
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±9
M22
x 2
,0-6
g22
,117
520
,655
±9
20,6
7610
,61,
112
21,2
742
±9
21,2
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19,7
97±
9M
24-6
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±9
22,8
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9M
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24,0
875
22,9
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,007
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0,83
723
,447
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±9
M24
x 2
,0-6
g24
,117
522
,655
±9
22,6
7613
,81,
112
23,2
743
±9
23,2
953
21,7
97±
9
Prüf
maß
e fü
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e Ab
nutz
ungs
gren
ze
– 49
Schrauben-Brevier
7.4 Toleranzsymbole und tolerierte Eigenschaften
50 – 51
Schrauben-Brevier
52 – 53
Schrauben-Brevier
Längen1 mm = 0,03937014 inches (Zoll) 1 inch = 25,399956 mm1 m = 3,280851 feet (Fuß) 1 foot = 12 inch = 304,799472 mm1 m = 1,093616 yards 1 yard = 3 feet = 0,914398 m1 km = 0,621372 engl. Meile 1 mile = 1760 yards = 1,609341 km1 km = 0,539614 Seemeile 1 nautc. mile = 1,853178 kmFlächen1 mm2 = 0,00155001 sq. in. (Zoll) 1 sq. inch = 6,451578 cm2
1 m2 = 19,76398328 sq. feet 1 sq. foot = 144 sq. inch = 929,0272 cm2
1 m2 = 1,19599596 sq. yards 1 sq. yard = 9 sq. feet = 8361,2448 cm2
1 a = 100 m_ = 0,024711 arces 1 arces = 4840 sq. yards = 40,4684 a1 ha = 100 a = 2,471063 arces1 km2 = 100 ha = 0,3861 sq. miles 1 sq mile = 640 arces = 2,59 km2
Volumen1 cm3 = 0,061024 cubic inch 1 cubic inch = 16,386979 cm3
1 dm3 = 0,035315 cubic feet 1 cubic foot = 28,3167 dm3
1 m3 = 1,307957 cubic yard 1 cubic yard = 0,764551 m3
1 m3 = 0,353148 Register tons 1 register ton = 100 cubic feet = 2,83167 m3
1 l = 0,220097 gallons (UK) 1 gallon (US) = 0,83268 gal (UK)1 l = 0,264323 gallons (US) 1 gallon (US) = 3,78324 l1 hl = 100 lKräfte Masse1 kg = 2,20462 lbs (pounds) 1 lb = 0,453592 kg1 kp = 9,80665 N 1 lbf = 4,44822 N1 N = 0,224809 lbf 1 fi lb = 1,35582 J1 J = 0,737561 ft lb 1 btu = 1,05506 kJweitere Größen1 Nm = 1 Joule = 0,737456 ft-lbs 1 ft-lb = 1,35582 Nm1 Nm = 8,8495 lbs-in 1 lb-in = 0,113 Nm1 N/mm2 = 1 MPa = 0,0069 psi1 atm = 1,01325 bar1 l/100 km = 235,1 miles/gallon (US) 100 miles/gallon (US) = 0,4254 l/100 km
7.5 Umwandlung deutscher und englischer Maße
54
8. Formelverzeichnis
At Scherfläche bei QuerbelastungA0 zutreffende kleinste Querschnittsfläche der Schraubed Schraubendurchmesserd2 Flankendurchmesser des SchraubengewindesdS elastische Nachgiebigkeit der SchraubeFA AxialkraftFKerf Klemmkraft, die zur Funktionserfüllung erforderlich istFKR Restklemmkraft in der Trennfuge im BetriebFM MontagevorspannkraftFMmin erforderliche MindestmontagevorspannkraftFMmax max. MontagevorspannkraftFMTab Tabellenwert der MontagevorspannkraftFMzul zulässige MontagevorspannkraftFPA Anteil der Axialkraft, der die Belastung der verspannten Teile verändertfPA elastische Längenänderung der verspannten Teile durch FPAfPM elastische Längenänderung der verspannten Teile durch FMFPM Montagevorspannkraft in den verspannten TeilenFQ QuerkraftFS SchraubenkraftFSA axiale SchraubenzusatzkraftfSA Verlängerung der Schraube durch FSAfSM Verlängerung der Schraube durch FMFSM Montagevorspannkraft in der SchraubeFVth Änderung der Vorspannkraft infolge der TemperaturFZ Vorspannkraftverlust infolge Setzens im BetriebHB BrinellhärteHRc RockwellhärteHV VickershärteMA Anziehdrehmoment bei der Montage zum Vorspannen auf FMMG Im Gewinde wirksamer Teil des AnziehdrehmomentsMK Reibungsmoment in der Kopf- bzw. Mutternauflagen KrafteinleitungsfaktorP SteigungpB Flächenpressung im BetriebszustandpG GrenzflächenpressungpM Flächenpressung im MontagezustandRm Zugfestigkeit der Schraube
– 55
RP0,2min 0,2%-Dehngrenze der SchraubeSF Sicherheitsfaktorsred,B Vergleichsspannung im Betriebszustand�P elastische Nachgiebigkeit der verspannten Teile� Ausnutzungsgrad der Streckgrenzspannunga Dauerschwingbeanspruchung der SchraubeA AnziehfaktorAS Spannungsampiltude der Dauerhaltbarkeit bezogen auf AS TorsionsspannungB Scherfestigkeit�G Reibungszahl im Gewinde�K Reibungszahl in der Kopfauflage� Kraftverhältnis �en Kraftverhältnis bei zentrischer Verspannung und exzentrischer
Krafteinleitung� Drehwinkel
9. Schrifttum
Systematisch Berechnung hochbeanspruchter Schraubenverbindungen, VDI-Richtlinie 2230, (Oktober 2001)
Kübler, K.H. und Mages, W.: Handbuch der hochfesten Schrauben. 1. Auflage,Giradet Buchverlag 1986
Westphal, Knut, „Keine Patentlösung in Sicht – Neue Cr(VI) – freie Zinklamellen-systeme für Verbindungselemente der Automobilindustrie, MO – Metalloberfläche5/2002, S. 20 – 23
Wiegand, Kloos, Thomala: Schraubenverbindungen, Springer Verlag, 4. Auflage 1988
Kayser, Klaus: Hochfeste Schraubenverbindungen, Verlag Moderne Industrie, 1991
DIN EN ISO 898-1; Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen ausKohlenstoffstahl und legiertem Stahl, (November 1999)
DIN 50150, Umwerten von Härtewerten, (Oktober 2000)
Schrauben-Brevier
56 – 57
Notizen
Notizen
KAMAX-WerkeRudolf Kellermann GmbH & Co. KG
Dr. Rudolf-Kellermann-Straße 2D-35315 Homberg/Ohm
Telefon +49 (0) 66 33/79-4 11Fax +49 (0) 66 33/79-4 13
KAMAX-WerkeRudolf Kellermann GmbH & Co. KG
Petershütter Allee 29D-37520 Osterode am Harz
Telefon +49 (0) 55 22/3 15-0Fax +49 (0) 55 22/64 42
www.kamax.de
