Schraubverbindungen – die grundsätzlichen Anforderungen
Auch wenn die Einsatzmöglichkeiten von Verschraubungen fast unendlich sind, die Eckdaten sind bei jeder Lösung die gleichen. Darauf kommt es an:
- Länge und Durchmesser (Größe)
- Belastbarkeit (Zug- und Scherfestigkeit)
- Einsatzbedingungen (Temperatur, Korrosion, statischer oder dynamischer Einsatz)
- Sicherung gegen Lösen
- Montage (Werkzeug, Antrieb, Kraftübertragung)
Die Gewindearten werden in den drei Hauptgruppen Metallgewinde, Holzgewinde und Blechgewinde unterschieden.
Hinweis: Die verschiedenen Kopfprofile sind nicht zwangsläufig einer Gewindeart zugeordnet. Theoretisch ist hier jede Kombination möglich. Allerdings gibt es „übliche“ Kombinationen wie Sechskant/ metrisches Gewinde oder Kreuzschlitz/ selbstschneidende Schraube.
Schraubenkopfprofile und ihre Eigenschaften – ein Überblick
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Vorteile |
Nachteile |
Kopfformen |
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Sechskant |
-hohes Anziehmoment -gleiches Werkzeug für Schraube und Mutter |
-Schraubenkopf muss seitlich für Werkzeug (Schlüssel/Nuss) zugänglich sein |
Außensechskant, Außensechskant mit Flansch |
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Innensechskant |
-von oben verschraubbar -versenkbar |
- geringeres Drehmoment als Außensechskant |
zylindrisch |
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Längsschlitz |
-preiswert -einfaches Werkzeug |
-geringe Kraftübertragung -geringer Halt des Werkzeugs |
Flachkopf, Senkkopf, Linsenkopf |
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Kreuzschlitz Philipps (PH) |
-höhere Kraftübertragung als Kreuzschlitz |
-geringere Kraftübertragung als Torx |
Flachkopf, Senkkopf, Linsenkopf |
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Kreuzschlitz Pozidriv (PZ) |
-exakter Werkzeugsitz -höhere Kraftüber- tragung als PH |
-geringere Kraftübertragung als Torx |
Flachkopf, Senkkopf, Linsenkopf |
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Torx |
hohe Kraftübertragung |
korrektes Einführen des Werkzeugs etwas schwieriger als PZ+PH |
Flachkopf, Senkkopf, Linsenkopf |
Die Kopfform - mehr als nur Schein
Bei einem ersten Blick auf die Übersicht fällt sofort auf, dass die meisten der beschriebenen Schraubenarten selbst bei Vorliegen derselben Antriebsart dennoch unterschiedlich geformte Köpfe aufweisen können. Manchen Merkmalen kommen dabei technische Bedeutungen zu:
Senkkopf: Hier soll eine ebene und plane Oberfläche des Werkstücks erreicht werden, um Verletzungen durch Hängenbleiben zu vermeiden oder flächenschlüssiges Aufsetzen weiterer Werkstücke oder Anbauteile zu ermöglichen.
Flachkopf und Linsenflachkopf: Durch diese Konstruktion wird ein Eindringen des Schraubenkopfs in das Werkstück vermieden, um dieses nicht zu beschädigen. Deshalb findet diese Form besonders bei Geräteschrauben oder im Anlagenbau Verwendung.
Zusätzliche Flansche: Dieses Zusatzmerkmal erhöht die statische Belastbarkeit von verschraubten Bauteilen.
Weiter modifizierte Kopfformen wie Hakenkopf, Flachrundkopf oder Halbrundkopf erfüllen vornehmlich optische Anforderungen. Sie setzen stilistische Elemente bei Balkonfronten, Verschraubung von Beschlägen oder beim Gerätedesign.
Sechskant und Innensechskant – der Klassiker für Schlüssel und Nuss
Schrauben mit Sechskantkopf besitzen meistens ein sogenanntes metrisches Gewinde. Häufig ist hierfür auch die Bezeichnung Regel- oder Normalgewinde gebräuchlich. Die Gewindesteigung und -form ist normiert, die Flankenwinkel am Gewinde betragen 60 Grad. Das richtige Werkzeug für den Außensechskant sind Gabel- und Ringschlüssel oder Aufstecknüsse. Innensechskantköpfe bieten den Vorteil, dass von oben mit einem Inbusschlüssel oder Bit – also ohne seitlichen Platzbedarf – verschraubt wird. So kann der Schraubenkopf im Material oder im Werkstück versenkt werden. Schraubverbindungen werden entweder durch Kontern mit einer zugehörigen Mutter oder durch das Einschrauben in Gewindeöffnungen hergestellt.
Tipp: Beim Einschrauben in Gewindeöffnungen (z.B. Motorblock) empfiehlt sich das Verwenden eines Drehmomentschlüssels. So kann ein Überdrehen oder gar Abreißen des Schraubenkopfes und damit die Notwendigkeit unerwarteter, aufwändiger Folgearbeiten vermieden werden.
Sonderformen sind Feingewinde mit geringerem Abstand der Windungen. Sie bieten besseren Halt, wenn aus technischen Gründen nur wenige Umdrehungen zum Festziehen möglich sind. Je nach Anforderungen an die Festigkeit der Schraubverbindungen und an das zu übertragende Drehmoment haben die Schraubenköpfe unterschiedliche Höhen. Gelegentlich ist ein Flansch ausgeprägt. Die Aufdrucke auf den Schraubenköpfen (als auch auf den Muttern) geben Auskunft über Größe und Festigkeitsklasse.
Die Köpfe von Schloss-Schrauben haben keinen „eigenen Antrieb“, sondern einen flachen Kopf, und werden nur über die passende Mutter festgezogen.
Schrauben mit Flügelkopf oder Flügelmuttern haben heute kaum mehr Bedeutung und kommen allenfalls als Designelement zur Anwendung. Da sie werkzeugfrei verschraubt werden, erreichen sie auch nur „handfeste“ Verbindungen.
Der Längsschlitz – einfacher Antrieb mit Schwächen
Für einfache Lösungen, bei denen es nicht auf besonders festen Halt oder kraftschlüssige Verbindung mit dem Werkzeug ankommt, mag dieses Kopfprofil noch seine Berechtigung haben.
Ansonsten ist es zu Recht außer Mode gekommen. Die Nachteile liegen auf der Hand: Mangelhafte Zentrierbarkeit, abrutschendes Werkzeug und geringe Möglichkeit zur Kraftübertragung sind Negativ-Merkmale.
Tipp: Oftmals finden sich diese Schrauben – weil billig – samt passender Dübel zur Wandbefestigung im Lieferumfang von Regalen oder Ähnlichem. Regelmäßig lässt sich viel Zeit, Ärger und Stress ersparen, wenn diese bei erkennbar minderer Qualität aussortiert und durch höherwertige Schrauben ersetzt werden.
Kreuzschlitz – zwei Varianten für mehr Effizienz
Bedeutend höhere Kraftübertragung geht bei der Kreuzschlitzschraube vonstatten. Der Standardantrieb für Holz-, Spanplatten-, Blech- und selbstschneidende Schrauben ist in den Varianten Philips (PH) und Pozidriv (PZ) verbreitet. Auch wenn sich die Aufnahmen für das Werkzeug Bit oder Schraubendreher zum Verwechseln ähnlich sehen, sind sie bei genauerer Betrachtung grundverschieden.
Von oben betrachtet fallen bei PZ-Schrauben zusätzliche feine „Sternlinien“ auf, die zwischen den Schlitzen aus dem Zentrum laufen. PH hat das nicht. Noch wichtiger ist jedoch, dass die PZ-Schrauben über eine andere Schlitz-Geometrie im Kopf verfügen:
- PZ hat zusätzliche Stichkerben
- Die PZ-Klingen sind parallel (PH= konisch)
- Das Gesamtprofil des Antriebs ist bei PZ kürzer
Auf den Punkt gebracht ist die Pozidriv-Variante eine Weiterentwicklung des Philips-Systems, um höhere Kraftübertragungen und noch festeren Sitz des Werkzeugs zu erreichen. Wo geringere Kraft erforderlich ist (z.B. Geräteschrauben) ist PH nach wie vor weithin gebräuchlich. Spanplattenschrauben und andere selbstschneidende Typen setzen im Bereich Kreuzschlitz eher auf PZ.
Wichtiger Hinweis: Nur die Verwendung passender Bits oder Schraubendreher zum System PH oder PZ ist sinnvoll. Eine Verwechslung führt zu Beschädigungen an Werkzeug und Schraubenköpfen. Die Vorteile der Systeme können zudem nicht ausgeschöpft werden.
Torx-Profil – Maximale Kraftübertragung
Das Schraubenkopfprofil Torx lässt mit den passenden Bits oder Schraubendrehern die größte Kraftübertragung zu. Die Geometrie des sechsstrahligen Innensterns bietet eine hohe „Angriffsfläche“. Ein kleiner Nachteil gegenüber PH und PZ ergibt sich allerdings beim Einführen des Werkzeugs in die Schraube. Da sich der Bit hier seine Position nicht „selbst sucht“, ist etwas mehr Fingerspitzengefühl gefragt. Das gilt besonders, wenn sich die Schraube bereits im Werkstück befindet.
Tipp: Erst mit dem Schrauben beginnen, wenn der Schraubeinsatz richtig sitzt. So lässt sich ein „Runddrehen“ vermeiden.
Im Zusammenhang mit Torx bietet einer der Markenführer im Schraubensegment das System „ASSY“ als Weiterentwicklung und Modifizierung an. Noch besserer Werkzeugsitz und nur wenige Bitgrößen als Vorteil stehen dem Nachteil gegenüber, dass nur die Schrauben des Herstellers verwendet werden können. Aufgrund des hohen Preises zielt das Angebot ohnehin eher auf den gewerblichen Bereich ab.
Sonderformen
Hin und wieder sind Kombinationen der Systeme zu finden. Klassisches Beispiel hierfür sind die Antriebe von Schlauchschellen aus Metall. Die Konzeption des Schraubenkopfes lässt ein Festdrehen sowohl mit Längsschlitz, Kreuzschlitz als auch mit einem Sechskantschlüssel zu.
Am Rande sind die sogenannten Sicherheitsantriebe von Einwegschrauben oder Schrauben mit Abreißkopf erwähnenswert. Für den Heimwerker spielen sie normalerweise keine Rolle. Sie werden meist in Geräten, die nicht geöffnet werden sollen, verbaut oder erfüllen Aufgaben des Diebstahlschutzes.
So ist zu erkennen, dass jedes Schraubenkopfprofil je nach Aufgabengebiet seine Stärken und Schwächen hat und immer auf das passende Werkzeug angewiesen ist. Und so schön eine gemischte Schraubenkiste sein mag, gerade bei den Kreuzschlitzvarianten ist Sortieren dann manchmal doch die bessere Lösung.