Eine Schraube wird durch vier Merkmale zugleich bestimmt: die Kopfform, den Antrieb, die Ausführung des Gewindes sowie die Form von Spitze oder Endpunkt. Eine „Sechskantschraube“ und eine „Schraube mit Sechskantantrieb“ sind nicht dasselbe Verbindungselement — und die Unterscheidung zwischen einer Schraube und einer Schraube mit identischem Sechskantkopf ist in der Praxis so relevant, dass ASME B18.2.1 sich damit ein eigener Anhang befasst.
Dieser Leitfaden behandelt die 12 Schrauben- und Bolzentypen, die Maschinenbauer und Instandhaltungsteams tatsächlich beschaffen: Sechskant-, Zylinderkopf- (Innensechskant-), Senk-, Rundkopf-, Rändel-, Schulter-, selbstschneidende, Gewindestift-, Käfig-/Paneel-, Schlossschrauben-, 12-kant- sowie Gewindestangen- und Stehbolzenausführungen — gegliedert nach Kopf, Antrieb, Gewindemechanismus und Werkstoff – siehe die vollständige Kategorie Schrauben und Bolzen für das vollständige SKU-Sortiment.
Schrauben nach Kopfform
Die Kopfform entscheidet über zwei Punkte: welches Drehmoment die Schraube aufnehmen kann und ob sie bündig, vorstehend oder versenkt im Bauteil sitzt.
Sechskantschrauben
Ein außenliegender Sechskantkopf, der mit Schlüssel oder Stecknuss angetrieben wird und für hochdrehmomentige Verschraubungen ausgelegt ist. Die Festigkeitsklassen reichen von niedrigfestem Handelsstahl bis zu Grade 8 und metrischer Klasse 12.9; zudem sind Ausführungen in 18-8-Edelstahl, Messing, Titan und sogar Keramik für korrosive oder elektrisch nicht leitende Anwendungen verfügbar. Siehe Sechskantschrauben.
Zylinderkopfschrauben (Innensechskantschrauben)
Auch als Cap Screws bezeichnet, verfügen diese über eine Innensechskant- oder Torx-Aufnahme und einen höheren zylindrischen Kopf, der bei geringem Bauraum hohe Vorspannkräfte ermöglicht — die Standardlösung im Maschinenbau sowie beim Aufbau von Spann- und Vorrichtungssystemen. Siehe Zylinderkopfschrauben (Innensechskantschrauben).
Senkkopfschrauben
Eine Senkung an der Unterseite zieht die Schraube beim Anziehen bündig an die Bauteiloberfläche — eingesetzt überall dort, wo ein vorstehender Kopf eine Pass- oder Gegenfläche beeinträchtigen würde. Siehe Senkkopfschrauben.
Rundkopfschrauben
Die größte Familie: Dazu zählen Linsenkopf-, Pilzkopf-, Halbrundkopf-, Zylinderkopf-, Käsekopf- sowie Einweg-Diebstahlschutzköpfe. Sie unterscheiden sich je nach Kompromiss zwischen Kopfhöhe, Auflagefläche und Optik. Siehe Rundkopfschrauben.
Rändelschrauben
Sie ersetzen die Antriebsaufnahme durch einen gerändelten Kopf mit Handgriffprofil – ideal für Abdeckungen und Verkleidungen, die so häufig demontiert werden, dass der Einsatz eines Werkzeugs nur stört. Siehe Rändelschrauben.
Absatzschrauben
Absatzschrauben sind im eigentlichen Sinn keine Schraubverbindungen zur Klemmung.
Der gewindefreie Absatz dient als präzisionsgeschliffene Lagerfläche für Bolzen, Nocken oder Gestänge. Die darunterliegende kürzere Gewindespitze übernimmt die eigentliche Sicherungsfunktion. Siehe Absatzschrauben.
Schrauben nach Antriebsart
Die Antriebsart ist die eigentliche Werkzeugaufnahme und wird unabhängig von der Kopfform gewählt – eine Rundkopfschraube kann beispielsweise je nach Serie mit Kreuzschlitz, Schlitz, Torx, Vierkant oder Kombinationsantrieb ausgeführt sein.
Kreuzschlitz- und Schlitzantriebe sind nach wie vor der Standard im allgemeinen Maschinen- und Blechbau.
Torx- und Innensechskant-Antriebe widerstehen dem Überrutschen unter dem Drehmoment von Elektrowerkzeugen und dominieren daher bei Zylinderkopfschrauben sowie in tragenden Anwendungen.
Vierkantantriebe bieten einen sicheren Bit-Eingriff und eignen sich damit für das Anziehen in der Serienfertigung.
12-Punkt-Antriebe verteilen zwölf Kontaktpunkte um den Schraubenkopf statt der sechs beim Sechskant. Dadurch kann ein Schlüssel oder Steckschlüssel mit dem halben Schwenkwinkel ansetzen – ein Vorteil bei hochdrehmomentigen Montagearbeiten unter beengten Einbaubedingungen, etwa an Motor- und Antriebsstrangkomponenten. Die 12-Punkt-Schrauben werden in diesem Lastbereich aus legiertem Stahl ausgeführt.
Einweg- und Tri-Groove-Antriebe ermöglichen die Montage, nicht jedoch die Demontage mit Standardwerkzeugen – eine manipulationssichere Ausführung für öffentlich zugängliche Anlagen.
Gewindeschneidschrauben: Mit eigenem Gewinde
Eine Gewindeschneidschraube formt oder schneidet beim Einschrauben das passende Gegengewinde selbst, sodass weder eine separate Mutter noch ein vorgebohrtes Gewinde erforderlich ist.
Die Gewinde der Typen A und AB weisen eine gröbere Steigung und eine schärfere Spitze auf und sind für Blech sowie dünne Kunststoffe ausgelegt.
Typ C ist darauf ausgelegt, sich in vorgebohrtes Metall einzuschneiden, ohne die Ausfransungen zu verursachen, wie sie bei einem Standard-Gewinde für Maschinenschrauben entstehen würden.
Das Verfahren unterscheidet sich von einer Maschinenschraube, die von vornherein ein vorgedrehtes Gewinde oder eine Mutter benötigt – eine Verwechslung beider Schraubenarten ist vor Ort eine häufige Ursache für ausgerissene Gewinde.
Gewindestifte: kopflos und zum Sichern, nicht zum Klemmen ausgelegt
Gewindestifte haben überhaupt keinen Kopf – der gesamte Schaft liegt in der Bohrung und wird bündig oder unterhalb der Oberfläche eingedreht – und dienen dazu, eine Buchse, Riemenscheibe oder ein Zahnrad auf einer Welle zu sichern, nicht dazu, zwei Bauteile miteinander zu verspannen.
Die Spitzenform bestimmt in der Praxis die Funktion: Eine flache oder oberflächenschonende Spitze verteilt die Last, ohne eine fertigbearbeitete Welle einzudrücken; eine Gelenkspitze richtet sich selbsttätig an geneigten Flächen aus, und eine verlängerte Spitze überbrückt eine Passfedernut oder eine übermaßige Bohrung, die eine Spitze in Standardlänge nicht erreicht.
Die Abstimmung der Spitzenform auf die Oberflächenbeschaffenheit der Welle ist der häufigste Fehler bei der Beschaffung von Gewindestiften – eine Standardspritze auf einer gehärteten, polierten Welle kann unter Vibrationen durchrutschen.
Verliergeschützte Schrauben für Paneele: Konstruiert, um nicht herauszufallen
Verliergeschützte Schrauben für Paneele bleiben selbst bei vollständig gelöster Schraube mit dem Paneel verbunden. Das ist überall von Bedeutung, wo ein herabfallendes Befestigungselement ein echtes Risiko darstellt – in laufenden Maschinen, in der Nähe offener Leiterplatten oder bei Überkopfarbeiten.
Drei Konstruktionen decken den Großteil dieser Anforderungen ab: Gewindetypen, die sich herausdrehen lassen, aber durch Feder- und Unterlegscheibenpakete gehalten werden; Vierteldrehverschlüsse, die sich mit einer 90°-Drehung statt durch vollständiges Ausdrehen lösen; sowie Einrasttypen, die sich ohne separate Mutter auf der Rückseite in eine Paneelbohrung einpressen lassen.
Schlossschrauben und Gewindestangen: Wenn aus der Schraube ein Bolzen wird
Schlossschrauben
Eine Schlossschraube besitzt einen glatten, gewölbten Kopf und direkt darunter einen Vierkantansatz, der sich in Holz oder in eine quadratische Stanzöffnung einprägt. Dadurch dreht sich der Bolzen beim Anziehen der Mutter von der Gegenseite nicht mit – ein Antriebselement ist dafür überhaupt nicht erforderlich. Siehe Schlossschrauben.
Gewindestangen und Stehbolzen
Gewindestangen und Stehbolzen gehen noch einen Schritt weiter und verzichten vollständig auf den Kopf: Es handelt sich um vollgewindiges Material, das auf Länge zugeschnitten und beidseitig mit Muttern verwendet wird – oder einseitig für eine dauerhafte Stehbolzen-zu-Bauteil-Verbindung.
Die Festigkeitsklassen folgen denselben Normen wie Sechskantschrauben – Grade 2 und Grade 5 bei Zollabmessungen, 8.8 bis 12.9 im metrischen System.
Entscheidend für die zulässige Belastung ist die Festigkeitskennzeichnung am Kopf oder am Ende – nicht die Form des Befestigungselements. Siehe Gewindestangen und Stehbolzen.
Wie Schraubengrößen angegeben werden
Schrauben in Zollabmessungen werden bezeichnet als Maßnummer oder Bruchmaß, danach Gewindegänge pro Zoll, anschließend die Länge — #8-32 x 1" bezeichnet eine Schraube mit #8-Durchmesser (0.164 in.), 32 Gewindegängen pro Zoll und 1 inch Länge. Die nummerierten Maßzahlen reichen von #0 bis #12; danach folgen Bruchmaße (1/4", 5/16", 3/8" und größer). Metrische Schrauben folgen Nenndurchmesser, Gewindesteigung, danach die Länge in Millimetern — M6 x 1.0 x 20 hat 6 mm Durchmesser, eine Gewindesteigung von 1.0 mm und ist 20 mm lang.
Ein Detail, das Erstkäufer häufig überrascht: Die Längenmessung hängt von der Kopfart ab. Flachkopf- und andere Senkkopfschrauben werden von der Oberseite des Kopfes aus gemessen, da der Kopf bündig abschließt und zur Einbautiefe zählt. Alle anderen Kopfarten — Sechskant, Innensechskant, rund — werden von der Unterseite des Kopfes bis zur Spitze gemessen, weil der Kopf vorsteht und nicht bestimmt, wie tief die Schraube in das Material eingreift.
Werkstoff und Oberfläche: Auf die Einsatzumgebung abstimmen
Werkstoff und Oberfläche bestimmen gemeinsam, wie gut eine Schraube mechanischer Belastung und Korrosion standhält — nicht nur einem von beiden.
Werkstoff | Typische Anwendung | Abwägung |
|---|---|---|
Verzinkter / brüniertes Kohlenstoffstahl | Allgemeine Montage im Innenbereich, Festigkeitsklassen (5, 8, 8.8–12.9) | Beste Kombination aus Festigkeit und Kosten; begrenzte Korrosionsbeständigkeit |
18-8-Edelstahl | Geringe Außenbewitterung oder gelegentliche Nassreinigung | Gute allgemeine Korrosionsbeständigkeit; geringere Festigkeit als legierter Stahl |
316 / A286-Edelstahl | Einsatz in maritimer Umgebung, in der Chemie oder bei hoher Temperatur | Beste Korrosionsbeständigkeit in dieser Auswahl; höchste Kosten |
Messing / Bronze | Elektrische, dekorative oder galvanisch sensible Baugruppen | Funkenfrei, korrosionsbeständig; jedoch weicher und mit geringerer Tragfähigkeit |
Titan | Luft- und Raumfahrt sowie gewichtsoptimierte Konstruktionen | Hervorragendes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis; höchste Materialkosten |
Nylon / Kunststoff | Elektrisch isolierte oder oberflächenschonende Verbindungen | Kein galvanisches Risiko; deutlich geringere Klemmkraft |
Hinweis zur galvanischen Korrosion:Wird eine Edelstahlschraube in Gegenwart von Feuchtigkeit direkt in ein Aluminiumbauteil eingeschraubt, entsteht galvanische Korrosion, die das Aluminium angreift — nicht die Schraube. Eine isolierende Unterlegscheibe oder ein materialseitig besser abgestimmter Werkstoff verhindert dies. Siehe NASA’sFastener Design Manualfür eine ausführlichere Darstellung der Werkstoff- und Korrosionsauswahl.
So wählen Sie richtig: Eine Checkliste mit vier Fragen
Wie verläuft der Lastpfad? Zum Verspannen zweier Bauteile benötigt man eine Schraube oder einen Bolzen mit Kopf; zum Fixieren einer Komponente auf einer Welle eignet sich eine Gewindestiftverbindung.
Wie lastkritisch ist die Verbindung? Güteklasse 5 oder Festigkeitsklasse 8.8 deckt die meisten Anwendungen im allgemeinen Maschinenbau ab; Güteklasse 8 oder Festigkeitsklasse 12.9 sollte Verbindungen vorbehalten bleiben, bei denen eine unzureichende Festigkeit tatsächlich zum Ausfall führen kann, da die höheren Güteklassen teurer und sprödbruchgefährdeter sind.
Welche Umgebungsbedingungen liegen vor? In trockenen Innenbereichen ist verzinkter Stahl die bevorzugte Wahl; bei Feuchtigkeit, Reinigungsprozessen mit Wasser oder Außenanwendung sollte auf 18-8 oder 316 Edelstahl umgestellt werden.
Wie ist der Zugang? Bei häufigem manuellen Lösen sind Rändelschrauben oder unverlierbare Vierteldrehverschlüsse vorteilhaft; dauerhafte Strukturverbindungen sollten mit Sechskant- oder Innensechskantschrauben in passender Festigkeitsklasse ausgeführt werden.
FAQ
Ist eine Zylinderschraube dasselbe wie eine Schraube mit Mutter?
Nach der technischen Definition nicht, auch wenn die Begriffe im Sprachgebrauch oft unscharf verwendet werden. Eine Schraube ist dafür ausgelegt, durch Drehen ihres Kopfes in ein Gewinde eingedreht zu werden; eine Schraube mit Mutter wird dagegen dadurch angezogen, dass eine Mutter auf ihr Gewinde gedreht wird, während sich die Schraube selbst nicht mitdreht. Eine Innensechskant-Zylinderschraube, die in einen Gewindeblock eingedreht wird, ist eine Schraube; derselbe Befestiger mit einer Mutter durch eine Durchgangsbohrung wirkt als Schraube mit Mutter.
Verlieren Edelstahlschrauben im Vergleich zu Stahlschrauben an Festigkeit?
Ja, und zwar messbar. Standard-Edelstahl 18-8 weist eine Mindestzugfestigkeit von rund 70.000 psi auf, gegenüber etwa 120.000 psi bei Grade-5-Stahl — also ungefähr 40 % weniger. Dieser Unterschied erklärt, warum hochbelastete konstruktive Verbindungen in trockenen Umgebungen in der Regel bei verzinktem oder legiertem Stahl bleiben, anstatt allein aus Korrosionsschutzgründen auf Edelstahl umzusteigen.
Kann ich bei derselben Schraube einen Torx-Antrieb anstelle eines Phillips-Antriebs verwenden?
Nur wenn die Kopfgeometrie ansonsten identisch ist und die Festigkeitsklasse unverändert bleibt — die Antriebsform beeinflusst die Klemmkraft nicht; der Wechsel des Antriebs bedeutet jedoch in der Regel, dass eine andere SKU-Serie beschafft werden muss, anstatt eine vorhandene Schraube zu modifizieren.
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