Eine Schrauben-Drehmomenttabelle gibt ein Referenz-Anziehdrehmoment für eine definierte Gewindegröße, Festigkeitsklasse und Montagebedingung an. In den nachstehenden berechneten Tabellen beträgt M10 × 1,5 der Festigkeitsklasse 8.8 50,5 N·m (etwa 37 lbf·ft), und 1/2-13 SAE Grade 5 75,4 lbf·ft (etwa 102 N·m). Beide Werte basieren auf einem Mutterfaktor K = 0,20 und einer Zielvorspannkraft von 75 % der Prüfkraft. Diese Annahmen bilden eine Berechnungsgrundlage, jedoch keine verifizierte Einstellung für jede trockene Stahlverbindung.

Wie das Anziehdrehmoment wirkt

Beim Anziehen wird die Schraube gedehnt und die Verbindung verspannt. Die daraus entstehende Zugkraft in der Schraube ist die Vorspannkraft. Ein Drehmomentschlüssel misst das aufgebrachte Drehmoment, nicht die Schraubenzugkraft. Reibung im Gewinde sowie unter dem mitdrehenden Kopf oder der Mutter nimmt einen großen Teil des angelegten Drehmoments auf; daher können Änderungen bei Öl, Beschichtung oder Unterlegscheiben die Vorspannkraft bei derselben Schlüssелеinstellung verändern.

So wurden die Tabellen berechnet

Prüfkraft Fp= Sp× As
Zielvorspannkraft F = 0,75 × Fp
Referenzdrehmoment T = K × F × d

  • Sp: Streckgrenze für die jeweilige Festigkeitsklasse und Größe.

  • As: Zugspannungsquerschnitt des Gewindeteils (nicht der glatten Schaftfläche).

  • d: Nenndurchmesser der Schraube.

  • K: empirischer Mutterfaktor, der Reibung und Geometrie zusammenfasst. Er ist nicht der Gewindereibungskoeffizient.

Verwenden Sie F in Newton und d in Metern, um T in N·m zu erhalten. Verwenden Sie F in lbf und d in Zoll, um lbf·in zu erhalten; anschließend durch 12 teilen, um lbf·ft zu erhalten. Die Zielvorgabe von 75 % der Prüfkraft ist die gewählte Grundlage für diese Referenzberechnungen. Der geeignete Montagezielwert hängt von der Verbindungsgeometrie und dem Anziehverfahren ab.

Metrische Schrauben-Drehmomenttabelle: Regelgewinde

Berechnungsgrundlagen: Nenn-Zugspannungsquerschnitte und Spannungen unter Prüfkraft nach ISO 898-1:2013. Für die dargestellten Größen gelten für Klasse 8.8 580 MPa bis einschließlich M16 und 600 MPa oberhalb von M16; für die Klassen 10.9 und 12.9 gelten 830 MPa bzw. 970 MPa. Es handelt sich um berechnete Referenzdrehmomente, nicht um von ISO vorgegebene Drehmomentspezifikationen. Multiplizieren Sie N·m mit 0,7376, um lbf·ft zu erhalten.

Metrische Feingewinde

Bei gleichem Nenndurchmesser, gleicher Festigkeitsklasse, gleichem Vorspannungsanteil und gleichem angenommenen K-Wert führt die größere Zugspannungsfläche eines Feingewindes zu einem höheren berechneten Drehmoment. Das tatsächliche Drehmoment hängt jedoch auch von der Gewindegeometrie und der Reibung ab. Diese Tabellen geben keine Auskunft über die Belastbarkeit von Schraubenkopfausführungen mit reduzierter Tragfähigkeit oder von Gewindebohrungen in weicheren Werkstoffen. Prüfen Sie bei der Auswahl die Produktspezifikation für Sechskantschrauben.

SAE-Schraubendrehmoment-Tabelle: UNC-Gewinde

Berechnungsgrundlagen: Nach SAE J429_201405 gelten Streckgrenzen von 85.000 psi für Grade 5 und 120.000 psi für Grade 8 in den dargestellten Größen. Für Grade 5 sind oberhalb von 1 inch 74.000 psi anzusetzen; eine Extrapolation dieser Tabelle auf größere Durchmesser ist nicht zulässig. Für kleine Verbindungselemente kann ein in lbf·in skaliertes Drehmomentschlüsselwerkzeug zweckmäßiger sein: Der berechnete Wert für 1/4-20 Grade 5 liegt bei etwa 101 lbf·in. Wählen Sie ein Werkzeug mit geeignetem Arbeitsbereich.

Bestätigen Sie bei der Auswahl das Zollgewinde und die Werkstoffklasse für Sechskantschrauben der Festigkeitsklasse Grade 5 oder Sechskantschrauben der Festigkeitsklasse Grade 8 bevor Sie einen Wert festlegen. Gleichartige Kopfabmessungen bedeuten nicht dasselbe Drehmoment.

Rechenbeispiel: M10 × 1,5, Festigkeitsklasse 8.8

Strecklast: 580 N/mm² × 58,0 mm² = 33.640 N. Zielvorspannung: 0,75 × 33.640 = 25.230 N. Bei d = 0,010 m:

T = 0,20 × 25.230 × 0,010 = 50,46 N·m
Tabellenwert: 50,5 N·m

Diese Berechnung ermittelt das Drehmoment, das der gewählten Zielvorspannung entspricht. Sie prüft jedoch nicht die Tragfähigkeit einer konkreten Schraube, eines Gehäuses, einer Dichtung oder einer Gewindebohrung. Die Auslegung der Verbindung muss einen zulässigen Vorspannungsbereich festlegen und dabei Anziehschwankungen, äußere Lasten sowie die Tragfähigkeit der Gegenbauteile berücksichtigen.

Drehmoment: trocken vs. geschmiert

Bei gleicher Zielvorspannung führt ein niedrigerer Reibwert K zu einem geringeren berechneten Drehmoment. K lässt sich jedoch nicht allein anhand von Bezeichnungen wie „trocken“, „verzinkt“ oder „Anti-Seize“ verlässlich festlegen. Beschichtungssysteme, Schmierstoffrezepturen, Kontaktflächen und Montagebedingungen spielen gleichermaßen eine Rolle. Verwenden Sie die Lieferantendaten für das konkrete Verbindungssystem oder einen validierten Drehmoment- und Klemmkraftversuch.

Die K-Werte in dieser Tabelle dienen nur als Beispielwerte und sind keine Empfehlungen für bestimmte Beschichtungen oder Schmierstoffe. Die Drehmomentänderungen beziehen sich auf eine festgelegte Zielvorspannung; sie sind keine allgemeinen Korrekturfaktoren für Schmierstoffe. Drehmoment- und Klemmkraftprüfungen, beispielsweise nach ISO 16047, können helfen, den Zusammenhang für ein definiertes Verbindungssystem zu ermitteln.

Bleibt die Einstellung des Drehmomentschlüssels unverändert, während K von 0,20 auf 0,15 sinkt, prognostiziert das vereinfachte Modell rund 33 % mehr Vorspannung. Ausgehend von 75 % der Strecklast führt dies zu etwa 100 % der Strecklast. Strecklast ist nicht mit der Fließlast gleichzusetzen, doch eine solche Veränderung kann die vorgesehene Sicherheitsreserve aufbrauchen und das Risiko einer Überlastung der Schraube oder des Innengewindes erhöhen. Fügen Sie einer als trocken spezifizierten Verbindung ohne freigegebene Vorgehensweise kein Schmiermittel hinzu.

Prüfschritte vor dem Ansetzen des Drehmomentschlüssels

Bei verbindungsrelevanten Vorspannverbindungen sollte das Anzugsverfahren an repräsentativen Bauteilen verifiziert werden. Geeignete Methoden sind ein validiertes Drehmoment-Winkel-Verfahren, die Messung der Schraubenlängung oder ein geeignetes Lastanzeigegerät. Die Drehmoment-Winkel-Regelung misst die Schraubenkräfte nicht direkt. Zu berücksichtigen sind Werkzeugstreuung, Reibungsstreuung sowie Vorspannkraftverluste nach dem Setzen.

  • Das Verbindungselement eindeutig identifizieren. Durchmesser, Steigung, Festigkeitsklasse, Länge und Produktnorm bestätigen.

  • Die Gegenbauteile prüfen. Mutterfestigkeit, Scheibenhärte, Gewindeeingriff und Festigkeit der verspannten Bauteile können die Verbindung begrenzen.

  • Den Oberflächenzustand abstimmen. Beschichtung, Schmierstoff, Anordnung der Scheiben und das mitdrehende Bauteil sind zu berücksichtigen.

  • Das Verfahren einhalten. Dabei sind Anzugsreihenfolge, Anziehstufen, Werkzeuganforderungen und Wiederverwendungsregeln einzuhalten.

  • Das Losbrech- bzw. Gleitmoment berücksichtigen. Eine Stoppmutter setzt dem Drehen bereits vor dem Anlegen einen Widerstand entgegen. Verwenden Sie das im Montageverfahren vorgegebene Messverfahren und die dort festgelegte Zuschlagsregel; die Referenztabellen berücksichtigen diesen zusätzlichen Widerstand nicht.

Für Zylinderschrauben in Gewindebohrungen sind Eingriffslänge und Festigkeit des Innengewindewerkstoffs zu prüfen. Eine höherfeste Schraube allein macht das Innengewinde nicht belastbarer.

Warum veröffentlichte Drehmomenttabellen voneinander abweichen

Tabellen weichen voneinander ab, weil unterschiedliche Vorspannkraftziele, Reibwerte, Spannungsquerschnitte oder Festigkeitsgrenzen zugrunde gelegt werden. Einige berücksichtigen zusätzlich das Losbrechmoment, andere arbeiten mit einem vollständigen Reibmodell für Gewinde und Auflage. Vergleichen Sie daher zunächst die Annahmen und erst danach die Zahlenwerte.

NASA Fastener Design Manual, RP-1228 erläutert die Berechnung des Drehmoments sowie die Grenzen angenommener Drehmomentkoeffizienten. Die Tabellen in diesem Beitrag beruhen auf unseren Berechnungen mit den angegebenen Eingangsdaten und übernehmen keine NASA-Drehmomentwerte. Die Werkstoffkennwerte sind in jeder Tabelle ausgewiesen; Mutterfaktor und Vorspannkraftanteil sind davon getrennte Rechenannahmen.

Benötigen Sie Ersatzbefestigungselemente oder Unterstützung bei der Zuordnung zu einer Spezifikation? Kontaktieren Sie uns mit Gewindegröße, Festigkeitsklasse bzw. Güte, Beschichtung, Gegengewinde und Unterlegscheibenanordnung sowie allen auf der Zeichnung angegebenen Drehmomentanforderungen. Anschließend können wir die Verbindungselemente bestätigen, bevor Sie den Drehmomentschlüssel einstellen.

Häufig gestellte Fragen

Wie viel höher ist das Drehmoment von Grade 8 gegenüber Grade 5?

Bei den in der UNC-Tabelle aufgeführten Größen liegt das berechnete Drehmoment bei Grade 8 unter sonst gleichen Bedingungen – Durchmesser, Steigung, K-Faktor und Anteil der Prüfkraft – um rund 41 % höher als bei Grade 5. Das Verhältnis ergibt sich aus 120,000 ÷ 85,000. Dies ist keine allgemeine Anweisung, das vorhandene Montage-Drehmoment beim Austausch einer Schraube gegen eine höherfeste Ausführung zu erhöhen.

Kann ich diese Tabellen für Schrauben aus nichtrostendem Stahl verwenden?

Nein. Diese Tabellen basieren auf den oben angegebenen Festigkeitsklassen für Kohlenstoff- und legierte Stähle sowie auf den SAE-Graden. Für Verbindungselemente aus nichtrostendem Stahl sind Werte für das jeweilige Material und die entsprechende Festigkeitsklasse erforderlich. Zudem muss das Anziehverfahren die Gefahr des Fressens sowie das vorgegebene Schmiermittel oder die Beschichtung berücksichtigen.

Verändert ein Crowfoot-Adapter die Einstellung des Drehmomentschlüssels?

Ja, wenn der Adapter den wirksamen Hebelarm verändert. Bei einem Adapter, der gerade in Verlängerung des Vierkantschlags in Linie mit dem Drehmomentschlüssel auskragt, lautet die Grundeinstellung T × L ÷ (L + E). Dabei ist T das erforderliche Drehmoment für das Verbindungselement, L der wirksame Abstand von der Antriebsmitte zum vorgegebenen Handaufbringungspunkt und E der Abstand von der Antriebsmitte zur Mitte des Verbindungselements. Verwenden Sie dieselben Längeneinheiten und beachten Sie die Anweisungen des Werkzeugherstellers für die tatsächliche Montage.