Was man bei Schrauben über die Festigkeitsklasse wissen sollte?
Sie stöbern in unserem Schrauben-Shop und sehen immer wieder diese merkwürdigen Zahlen wie 4.6, 8.8 oder 10.9 im Artikelnamen.
Zu Recht fragen Sie sich, was es hiermit auf sich hat. Sie müssen jetzt nicht anfangen alle Schrauben zu bestellen und dann krampfhaft diese mit dem Auge mustern, um festzustellen, dass Sie keinen wirklichen Unterschied merken. Es reicht einfach diesen Artikel zu lesen. Es handelt sich hierbei um die Festigkeitsklasse.
Die Zahlenkombinationen – welche Bedeutung haben sie?
Die Festigkeitsklasse ist in einer bestimmten Zahlenkombination festgelegt und macht es möglich unterschiedliche Schraubenarten miteinander zu vergleichen.
Nehmen wir das Beispiel einer Schraube 8.8, hier steht eine Zahl vor dem Punkt und eine Zahl nach dem Punkt. Der Punkt dient lediglich der übersichtlichen Trennung der Zahlen und hat keine weitere Bedeutung.
Die Ziffer vor dem Punkt ist die Zugfestigkeit, in diesem Fall hat sie eine Zugfestigkeit von 800 N/mm². Die Ziffer nach dem Punkt ist die Streckgrenze, welche in diesem Fall bei 640 N/mm² liegt. Wie man die Zugfestigkeit und die Streckgrenze errechnet, werden wir später erklären, da dieser festgelegte Regeln zugrunde liegen. Zunächst müssen die beiden Fachbegriffe erklärt werden.
Zugfestigkeit – die maximale Spannung
Die erste Ziffer vor dem Punkt ist kein Rätsel, sondern die Zugfestigkeit des Materials der Schraube. Hierbei wird die Spannung genannt, welche der entsprechende Werkstoff maximal absorbieren kann.
Wenn Sie diese Grenze an einer Stelle überschreiten, kommt es hier zu Materialverformung und im schlimmsten Fall reißt es die Schraube in zwei Teile.
Streckgrenze – wie elastisch ist die Schraube?
Mit der Streckgrenze auch Dehngrenze genannt, wird angegeben, wie weit Sie die Schraube dehnen können.
Wählen wir als Beispiel eine Lakritzschnur. Wenn Sie diese nur ein wenig lang ziehen, geht sie nachdem Sie mit der Dehnung aufhören wieder in ihre Ausgangsform zurück. Wenn Sie die Schnur zu weit dehnen, verliert sie ihre ursprüngliche Form oder reißt ab. Genauso verhält es sich mit Stahl, auch wenn dieser nicht genauso elastisch ist 🙂
Sprich die Streckgrenze ist ab dem Punkt erreicht, wo das Metall sich nach seiner Dehnung noch in die Ursprungsform zurück formt. Ist dieses nicht mehr der Fall haben Sie die Grenze überschritten.
Berechnung der Festigkeitsklasse – Zugfestigkeit und Streckgrenze
Natürlich lässt sich das oben genannte nicht nur beschreiben, sondern auch in Zahlen und Formeln festhalten.
Damit Sie Ihre Schraube nicht nur korrekt berechnen können, haben wir nicht nur die Festigkeitsformeln erklärt, sondern auch eine praktische Tabelle zum Ablesen der Festigkeit erstellt. Aber auch vor einer Berechnung brauchen Sie sich keine Sorgen machen, die Formeln sind mehr als simpel!
Wie berechne ich die Zugfestigkeit?
Wir erinnern uns, die Zugfestigkeit war die erste Ziffer der Festigkeitsklasse. Diese multiplizieren Sie mal 100. Das Ergebnis ist die Anzahl von Newton pro Quadratmillimeter, sprich N/mm².
Rechenbeispiel:
Festigkeitsklasse 4.6
4 x 100 = 400 N/mm²
Wie errechnet man die Streckgrenze?
Die Streckgrenze, also die Zahl nach dem Punkt, ist genauso leicht auszurechnen. Hier multiplizieren wir einfach in der Zahl der Festigkeitsklasse beide Zahlen miteinander und multiplizieren diesen Wert mal 10. Die Einheit ist wieder die gleiche, nämlich Newton pro Quadratmillimeter.
Rechenbeispiel:
Festigkeitklasse 5.8
5 x 8 x 10 = 400 N/mm²
War doch ganz leicht, oder?
Tabelle der Festigkeitsklassen von Schrauben
| Festigkeitsklasse | Zugfestigkeit | Streckgrenze |
|---|---|---|
| 3.6 | 3 x 100 = 300 N/mm² | 3 x 6 x10 = 180 N/mm² |
| 4.6 | 4 x 100 = 400 N/mm² | 4 x 6 x 10 = 240 N/mm² |
| 4.8 | 4 x 100 = 400 N/mm² | 4 x 8 x 10 = 320 N/mm² |
| 5.8 | 5 x 100 = 500 N/mm² | 5 x 8 x 10 = 400 N/mm² |
| 6.8 | 6 x 100 = 600 N/mm² | 6 x 8 x 10 = 480 N/mm² |
| 8.8 | 8 x 100 = 800 N/mm² | 8 x 8 x 10 = 640 N/mm² |
| 9.8 | 9 x 100 = 900 N/mm² | 9 x 8 x 10 = 720 N/mm² |
| 10.9 | 10 x 100 = 1000 N/mm² | 10 x 9 x 10 = 900 N/mm² |
| 12.9 | 12 x 100 = 1200 N/mm² | 12 x 9 x 10 = 1080 N/mm² |
Tipp:
Wieso wird bei Schraubenmuttern nur eine Zahl angegeben?
Das liegt daran, dass hier die Streckgrenze keine weitere Relevanz hat und somit nur die Zugfestigkeit angegeben wird. Sprich wenn Sie eine Mutter der Kl. 8 wählen, hat diese eine Zugfestigkeit von 800 N/mm². Ansonsten erfolgt die Berechnung einer Mutter genauso wie die einer Schraube.
Die Zugfestigkeit wird überschritten und der Schraubenkopf reißt ab.
In diesem Fall ist der Ärger vorprogrammiert, da der übrige Teil der Schraube noch in ihrer mit Liebe gebauten Konstruktion steckt. Hier hilft in der Regel nur noch ein Schraubenausdreher.
Wieso ist keine Festigkeitsprägung auf dem Schraubenkopf?
Die Kennzeichnung der Festigkeitsklasse von Schrauben erfolgt ab einem Durchmesser von 5 mm. Der Hersteller ist nicht verpflichtet, sie an einem bestimmten Punkt anzubringen, sondern vielmehr an der am besten geeigneten Stelle.
Unterschiedliche Festigkeitsklassen kombinieren
Dieses sollten Sie nicht tun! Wenn ein Bauelement eine Festigkeitsklasse vorgeschrieben hat, sollten Sie auch diese verwenden.
Die Verwendung zu geringer Festigkeitsklassen führt zu Risiken an der Konstruktion. Es entsteht eine Art Sollbruchstelle und die Verbindungskette reißt am schwächsten Glied. Auch die Verwendung einer zu hohen Festigkeitsklasse ist nicht empfehlenswert, da hier in der Regel eine zu hohe Dehnkraft vorliegt.
Wie erkenne ich von außen die Festigkeitsklasse von Schrauben?
Wenn diese nicht auf der Verpackung oder auf dem Schraubenkopf angegeben ist, haben Sie mit dem bloßen Auge keine Chance diese herauszufinden.
Die Festigkeiten von Schrauben beziehen sich im Wesentlichen auf Maschinenschrauben, richtig? Gibt es auch Holzschrauben mit höheren Festigkeiten, wie zB 8.8?
Hallo Peter,
ja, das ist richtig. Bei Holzschrauben ist es nicht üblich eine Festigkeitsklasse anzugeben, da die Anwendung eine ganz andere ist. Dennoch müssen je nach Hersteller bestimmte Auszugswerte erreicht werden, um die Torsion zu übertragen.
Das wird nicht nur über die Stahlqualität erreicht, sondern auch beispielsweise über eine Schmierung, damit die Schrauben nicht abreißen. Man kann jetzt auch nicht sagen, dass Holzschrauben zwangsläufig härter sind, sondern die Eigenschaften der Schraube werden so zusammengestellt, dass sie für die Anwendung die besten Werte erreicht. Diese Werte fallen nicht unter die Festigkeitsklassen der metrischen Schrauben. Es gibt Holzschrauben die härter sind als andere, dies wird durch eine Härtung erreicht. Eine pauschale Antwort, welche Werte hier vorliegen, kann ich nicht geben. Die Auszugswerte findet man bei Schrauben mit Zulassung immer in den technischen Daten.
Grüße
Steffen
Hallo,
toll! Ich wollte mich über Schraubenfestigkeiten informieren und fand auf Ihre Seite perfekte, eingängige Erklärungen. So etwas ist selten. Weiter so.