Schraubenarten – Überblick über die Welt der Schrauben

Silvia

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Schrauben sind die Standardteile, wenn es um lösbar gefügte Verbindungen geht. Sind einmal alle notwendigen Durchgangsbohrungen oder Gewindelöcher an den zu fügenden Werkstücken angebracht, lassen sie sich mit Hilfe einer Verschraubung dauerfest verbinden. Mit dem richtigen Werkzeug lässt sich eine Verschraubung auch immer wieder beschädigungsfrei lösen.

Eine Schraube hält durch eine sogenannte formschlüssige und eine kraftschlüssige Verbindung. Formschlüssig bedeutet, dass der Kopf und das Gegenstück der Verschraubung (z.B. eine Mutter oder ein eingesenktes Gewinde) größer sind, als das angeschraubte Element. Kraftschlüssig heißt, die Schraube selbst sitzt durch Klemm- und Reibkraft an ihrem Gewinde. Die beim Anziehen entstehende innere Dehnung ist die Kraft, welche die Schraubverbindung so dauerhaft macht.

Man sieht schon an dieser Erklärung, dass das so einfache und alltägliche Bauelement „Schraube“ ein ingeniöses Meisterstück ist, welches sich unverzichtbar gemacht hat.

Doch wann wird welche Schraube gebraucht? Die Formen sind höchst unterschiedlich. Es gibt zylindrisch geformte Schrauben oder solche die spitz zulaufen. Sie unterscheiden sich in Länge, Durchmesser, dem Werkstoff und natürlich auch der Kopfform.

Form des Schafts

Eine Schraube besteht primär aus Kopf und Schaft. Beide sind in ihrer Geometrie höchst variabel. Es gibt sogar Schrauben ohne Kopf, wie man sie zum Beispiel in manchen Stichsägen zur Arretierung des Sägeblattes verwendet. Wichtig bei der ersten Unterscheidung ist die Form des Schaftes.

Zylinderschrauben

Wenn es entlang seines Gewindes ein Zylinder mit gleichbleibendem Querschnitt ist, dann handelt es sich um eine Zylinderschraube. Sie benötigt zum Sitz ein passendes Loch, in dem ein Innengewinde eingeschnitten ist. Das trifft beispielsweise auf die meisten Schrauben in der Mechanik zu.

Im Maschinenbau werden fast ausschließlich Zylinderschrauben eingesetzt. Lediglich an der Verschraubung von Gehäusen findet man Blechschrauben oder ihre Variante für Kunststoffe. Darum nennt man Zylinderschrauben auch „Maschinenbauschrauben„.

Verschraubungen mit Zylinderschrauben müssen unbedingt stets zueinander passen. Das Verschrauben verschiedener Gewinde zieht unweigerlich eine Zerstörung der gesamten Verbindung nach sich. Idealerweise setzt man eine Zylinderschraube zuerst per Hand an und dreht einige Gewindegänge, bis man sicher ist, dass Innen- und Außengewinde auch wirklich zueinander passen.

Zylinderschrauben können beliebig oft ein- und wieder herausgedreht werden, sofern man für eine ausreichende Schmierung sorgt und eine Verschmutzung des Gewindes verhindert.

Zylinderschrauben findet man an allen demontierbaren Geräten und Maschinen. Sie sind meistens aus hochfestem Stahl, gelegentlich sind sie aber auch aus Kunststoff. Alte Nussknacker haben sogar Zylinderschrauben aus Holz.

Spitzschrauben

Eine entlang ihres Schaftes spitz zulaufende Schraube schneidet sich ihr Gewinde beim Eindringen in das zu verschraubende Werkstück selbst ein. Umgangssprachlich werden diese Schrauben „Holzschrauben“ genannt, da sie meist für das Verschrauben an Balken, Brettern oder Platten verwendet werden. Die fachmännische Bezeichnung für diesen Schraubentyp sind „Spitzschrauben„.

Spitzschrauben werden für die Montage an weichen Werkstoffen wie Holz, Kunststoff oder Pressspan verwendet. Sie sind zwar lösbar, beim mehrmaligen Ein- und Ausdrehen aus der selbstgeschnittenen Bohrung verliert die Verbindung aber in den meisten Fällen allmählich an Zugfestigkeit.

Spitzschrauben sind meistens aus Stahl, welcher zusätzlich beschichtet wurde. Kurze Spitzschrauben werden auch „Blechschrauben“ genannt und werden beispielsweise im Karosseriebau verwendet. Dazu gehören auch die Gehäuseschrauben, wie sie bei Hausgeräten verwendet werden. Sie sind ein Zwischenschritt zwischen Zylinderschraube und selbstschneidender Spitzschraube: In Form einer Holzschraube sehr ähnlich, werden Geräteschrauben jedoch in vorgeformte Gewinde aus Kunststoff oder Aluminium eingedreht. Trotz der ähnlichen Form sollten Geräteschrauben nicht durch Holzschrauben ersetzt werden, da das Innengewinde am Gehäuse davon Schaden nehmen kann.

Nach der primären Unterscheidung zwischen Zylinderschraube und Spitzschraube, gibt es noch zahlreiche weitere Differenzierungsmöglichkeiten bei Schrauben. Kenngrößen für Schrauben sind:

• Maße in Länge, Schaftdurchmesser und Kopfdurchmesser
• Werkstoff und Vergütung
• Korrosions- und Temperaturbeständigkeit
• Zugfestigkeit und Scherfestigkeit
• Sicherungsmöglichkeiten
• Kopfform

Kopfform

Vier Kopfformen haben sich bei Schrauben durchgesetzt.

Flachkopf: Zylindrische Form mit verschiedenen Geometrien. Steht bei der Verbindung hervor. Häufigste Kopfform in der gesamten Mechanik. Ideal für Sechskant. Dringt nicht ins Werkstück ein.

Rundkopf: Halbrundes Profil. Meist mit Schlitz oder Kreuzschlitz. Steht ebenfalls hervor, ist aber optisch ansprechender und bei zufälliger Berührung wenig verletzungsriskant

Linsenkopf: Halbrundes Profil mit konischer Unterseite. Ebenfalls meist Schlitz oder Kreuzschlitzform. Steht weniger hervor als der Rundkopf und ist dadurch noch weniger verletzungsriskant. Bei Blechschrauben sehr häufig verwendet.

Senkkopf: Konische Unterseite, flache Oberseite. Der Kopf verschwindet vollständig in der Verbindung und steht nicht mehr hervor. Ideal für Stellen, an denen ein großes Berührungsrisiko besteht oder technisch ein hervorstehender Kopf stören würde (z.B. Scharniere). Der Senkkopf ist bei Holzschrauben weit verbreitet. Nachteilig am Senkkopf ist die geringe Materialstärke, welche beim Schrauben zum leichten Überdrehen führen kann.

Geometrien am Schraubkopf

Die Geometrie am Schraubkopf gibt vor, mit welchem Werkzeug eine Schraube gelöst und angezogen werden kann. Die fachmännische Bezeichnung der Geometrie des Schraubkopfs ist „Antriebsform“

Außensechskant

Der Außensechskant wird überall dort verwendet, wo es auf äußerst zuverlässige Schraubverbindungen ankommt. Radmuttern sind hierzu ein typisches Beispiel. Ästhetik oder weitere Funktionalität stehen bei Außensechskantschrauben hinten an. Sie erlauben höchste und definierteste Kraftübertragungen. Dazu wird der Drehmomentschlüssel eingesetzt.

Man unterscheidet Außensechkant zwischen metrischem und zölligem Maß. In Europa hat sich das metrische Maß durchgesetzt, im angelsächsischen Raum und in den USA dominieren noch zöllige Kopfmaße.

Vorteile:

• massive Kopf-Schaft Verbindung mit hoher Kraftübertragung
• in der Mechanik häufig eingesetzt
• sowohl von oben wie auch seitlich lösbar
• Unempfindlich gegen Runddrehen

Nachteile:

• Nur als vorstehender Flachkopf herstellbar

Innensechskant

Der Innensechskant ist ebenfalls in der Mechanik weit verbreitet. Er ist platzsparend, kann aber ebenfalls hohe Kräfte aufnehmen. Seine Handhabung ist angenehm, da der Schlüssel fest im Kopf sitzt und man sich ganz auf das Schrauben konzentrieren kann.

Vorteile:

• Gut für schwer zugängliche Stellen geeignet.
• Mit allen Kopfprofilen herstellbar.

Nachteile:

• Nur von Oben lösbar
• geringere Zugkräfte möglich als beim Außensechskant
• Bei kleinen Querschnitten empfindlich gegen Runddrehen

Torx

Der Torx ist die Weiterentwicklung des Innensechskant. Statt eines sechseckigen Innenprofils hat der Torx eine sternförmige Geometrie. Damit wird ein Durchrutschen und Runddrehen fast vollständig vermieden.

Vorteile

• gut für schwer zugängliche Stellen geeignet
• sehr fester Sitz zwischen Schlüssel/Bit und Schraube
• mit allen Kopfprofilen herstellbar.

Nachteile

• Nur von oben lösbar
• Hochwertiges Werkzeug erforderlich
• sehr empfindlich gegen Runddrehen bei falschem Werkzeug.

Geräte-Torx

Geräte-Torx sind fast identisch mit Torxschrauben. Der Unterschied ist ein kleiner Zapfen in der Mitte des sternförmigen Innenprofils. Er gibt dem eingeführten Schlüssel einen zusätzlichen Halt. Schlüssel und Schraubkopf klemmen leicht aneinander, so dass beim Herausziehen die Schraube nicht verloren geht. Diese Schraubenform ist in der Elektrotechnik und Hausgerätetechnik weit verbreitet. Sie erlaubt auch nichtmagnetische Werkstoffe bei den Schrauben, bei denen ein Magnetkopf-Schraubendreher wirkungslos wäre.

Vorteile:

• Gut für schwer zugängliche Stellen geeignet
• Sehr fester Sitz zwischen Schlüssel/Bit und Schraubkopf
• Mit allen Kopfprofilen herstellbar.

Nachteile

• Nur von Oben lösbar
• Spezialwerkzeug erforderlich
• Kreuzschlitz

Kreuzschlitz

Der Kreuzschlitz mit seinen Varianten ist bis heute die Standardgeometrie bei Holzschrauben. Mit hochwertigem und passendem Werkzeug sind schnelle und effiziente Schraubverbindungen herstellbar. Die Schlüssel/Bitgröße ist beim Kreuzschlitz nicht so zwingend wie bei den anderen Schraubkopfformen. Es ist dennoch empfohlen, möglichst gut sitzendes Werkzeug zu verwenden, da die Gefahr des Runddrehens – insbesondere bei der Verwendung von Akkuschraubern – sehr groß ist.

Man unterscheidet bei Kreuzschlitz zwischen „Philips PH“ und „Pozidrive PZ“ Antriebsformen. PH Schrauben sind einfache Kreuzschlitze, wie sie in Geräteschrauben oder Blechschrauben zu finden sind. PZ Schrauben haben zusätzlich zum tiefen Kreuzschlitz eine weitere kreuzförmige Einkerbung. Diese ist zwar wesentlich geringer als die Hauptkerbung, sie gibt dem Antriebswerkzeug aber einen guten zusätzlichen Halt.

Diese Kopfform wird hauptsächlich bei selbstschneidenden Spitzschrauben mit Senkkopf verwendet. Holzschrauben werden kaum noch mit einer anderen Antriebsform hergestellt.

Vorteile:

• Einfache Handhabung
• Mit allen Kopfprofilen herstellbar.

Nachteile

• Große Gefahr des Runddrehen bei unsachgemäßer Handhabung
• Nur von oben lösbar

Schlitz

Die Schlitzschraube die älteste Form aller Schraubengeometrien. Sie ist simpel, hat aber heute so große Nachteile, dass sie außer in der Feinmechanik, kaum noch zum Einsatz kommt.

Vorteile

• Mit Hilfsmitteln (Münzen, Türschlüssel, Unterlegscheiben, Messer) lösbar
• Gut geeignet für sehr kleine Schrauben.
• Mit allen Kopfprofilen herstellbar.

Nachteile

• Auch mit geeignetem Werkzeug hohe Gefahr des Abrutschens.

Flügelschrauben

Flügelschrauben haben an ihrem Kopf zwei weit auseinander stehende, längs zum Gewinde stehende Flügel. Sie sind darauf ausgelegt, per Hand ein- und ausgedreht werden zu können.

Flügelschrauben  werden heute kaum noch verwendet. Diese sind zwar leicht und ohne Werkzeug lösbar, können aber nur eine sehr geringe Zugkraft aufbringen. sie werden gelegentlich noch für Stellaufgaben oder zum Abdichten von Tanks verwendet.

Tendenziell lässt sich sagen, dass Torx aller Wahrscheinlichkeit nach alle anderen Innengeometrien verdrängen wird. Schlitzschrauben sind nur noch bei sehr kleinen Schrauben auf Dauer sinnvoll. Kreuzschlitz und Innensechskant können mit ihrer Kraftaufnahme mit dem sternförmigen Torx bei weitem nicht mithalten.

Schrauben sind einfache aber sehr wirkungsvolle Verbindungsmittel. Mit entsprechender Sorgfalt behandelt, ist eine Schraubverbindung zuverlässig und stets wieder lösbar. Darum sollte unbedingt stets das korrekte Werkzeug verwendet werden. Einmal abgerissen, rund gedreht oder fest gerostet, kann eine beschädigte Verschraubung die Zerstörung des gesamten Bauteils nach sich ziehen. Darum sollte man auch diesen scheinbar einfachen Elementen mit der notwendigen Achtung begegnen.