Das Drehmoment bei Schraubverbindungen

Nach „ganz fest” kommt „ganz ab”: Wie man Schrauben richtig anzieht!

Schraubverbindungen sind lösbare und wieder herstellbare Verbindungen mit hoher Temperaturbeständigkeit. Gäbe es diese elementaren Vorteile der Verschraubung nicht, könnte man ja einfach alles zusammenkleben oder zusammenschweißen.

Eine Schraube ist ein Bolzen mit einem Außengewinde und einem Schraubenkopf. Das Gegengewinde ist ein Innengewinde in einer Schraubenmutter (siehe Muttergewindebohrer) oder im entsprechenden Gegenmaterial. Innen- und Außengewinde sind so gefertigt (siehe Toleranzklasse/Normung), dass sie in der Regel zusammenpassen.

Technische Zeichnung Schwachstellen von Schraubenverbindungen: Übergang vom Schraubenschaft zum Gewinde

Die Schrauben einer Schraubverbindung müssen so fest angezogen werden, dass sich die Verbindung auch bei entstehenden Vibrationen nicht löst. Aber: ein zu festes Anziehen der Schraube kann das Innengewinde im Gegenmaterial beschädigen oder die Schraube selbst. 

Die richtige Kraft beim Anziehen einer Schraube

Wie kann man nun das richtige Maß finden? Vage Angaben wie fingerfest oder handfest sind subjektiv bestimmt durch das Feingefühl des jeweiligen Menschen, der schraubt und auch nicht im gleichen Maße wiederholbar. Halten zum Beispiel mehrere Schrauben ein Werkstück zusammen, dann macht es Sinn, die Schrauben mit der gleichen Kraft anzuziehen, um eine gleichmäßige Lastverteilung zu erreichen.

Schauen wir uns zunächst die Kräfte an, die bei einem Schraubvorgang eine Rolle spielen. Durch das Gewinde wird eine Drehbewegung in eine Längsbewegung umgesetzt. Dazu ist eine bestimmte Kraft erforderlich, um den Reibungswiderstand des Gewindes zu überwinden. Liegt der Schraubenkopf dann auf, kommt dieser Reibungswiderstand noch hinzu. Jetzt wird die Längskraft auf die Gewindeverbindung wirksam und die Schraube wird gedehnt und es entsteht die sogenannte Vorspannkraft, die zur Klemmkraft wird.

Ist das Drehmoment zu niedrig, ist die Klemmkraft zu gering und die Schraube löst sich. Ist das Drehmoment zu hoch, wird die Kraft auf Schraube, Gewinde oder Gegenmaterial zu groß, dann kommt es zu Beschädigungen, insbesondere bei Gegenmaterialen in Leichtbauweise (Aluminium und Kunststoff) wegen der geringeren Zugfestigkeit. Oder bei empfindlichen Bauteilen wie halbleiterbestückte Platinen in der Mikroelektronik.

Entscheidend für eine gute Schraubverbindung ist das Anziehen der Schraube mit dem richtigen Drehmoment.

Das Drehmoment

Was ist ein Drehmoment? Das Drehmoment ist der Betrag der Kraft, der in eine gewisse Richtung wirkt in Verbindung mit dem Abstand zur Wirkungslinie der Drehachse. Ein Bespiel: Sie drücken mit der Hand gegen eine Waage. Die Waage zeigt 10 kg. Das ist der Betrag der Kraft. Nun nehmen Sie einen Schraubenschlüssel zur Hand und ziehen mit dieser Kraft eine Schraube an. Das ist die Richtung der Kraft. Der Abstand von der Drehachse der Schraube zum Ende des Schraubenschlüssels ist der Abstand der Wirkungslinie. In der Mechanik gibt es unterschiedliche Drehmomente. Dieses Drehmoment nennt man Anzugsdrehmoment. Die Einheit ist N m für Newton Meter

Wir wissen nun, dass wir die Schraube mit einem bestimmten Anzugsdrehmoment anziehen müssen. Bleiben zwei Fragen offen: welches Drehmoment benötigen wir bei welcher Schraubverbindung und wie bringen wir genau dieses Anzugsdrehmoment an die Schraube?

Welches Drehmoment wird benötigen?

Das Anzugsdrehmoment wird bestimmt durch die Angaben der Hersteller der Produkte, die verschraubt werden. Solche Angaben finden Sie typischerweise in Montageanleitungen. Ein Beispiel: Panasonic definiert das Anzugsmoment für eine Aufhängevorrichtung eines LCD Projektors in den Sicherheitsregeln für die Montage.

Dort wird angegeben, dass die Schrauben M 4 x 0,7 mit einem Drehmoment von 1,25 +- 0,2 N m angezogen werden sollen.

Auch die Schraubenhersteller bieten Tabellen an mit Angaben zu den Anzugsdrehmomenten. Dabei ist zu beachten, dass die Schrauben in Festigkeitsklassen eingeteilt sind mit Unterschieden bei Zugfestigkeit und Streckgrenze. Hier sollten Sie entsprechende Information zusammentragen, bevor Sie schrauben.

Das richtige Werkzeug mit Drehmoment

Haben Sie die Drehmomente festgelegt, dann können Sie auf ein Werkzeug zurückgreifen, bei dem Sie das gewünschte Drehmoment voreinstellen können. Es gibt Drehmomentschlüssel, Drehmomentschraubendreher und Drehmomentadapter. Mit dem richtigen Werkzeug und den richtigen Drehmomentangaben werden Sie eine Schraubverbindung herstellen, die Ihren Zweck dauerhaft erfüllt und Ihnen eine aufwendige Gewindereparatur erspart.


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