Inhaltsverzeichnis
Damit eine Schraubenverbindung allen Belastungen standhalten kann muss im ersten Schritt der richtige Werkstoff ausgewählt werden.
Werkstoffauswahl
Einige Anforderungskriterien an den Schraubenwerkstoff sollten dir bereits bekannt sein. So richtet sich die Auswahl in erster Linie nach
- der notwendigen Montagekraft $ F_M $ und der auftretenden Betriebslast $ F_A $. Beide bilden zusammen die Schraubenkraft $ F_S $. Der ausgewählte Werkstoff muss demnach fest genug sein, dass die Schraubenkraft $ F_S $ nicht zum Versagen der Schraubenverbindung führt, wie es beispielsweise durch Abreißen der Schraube der Fall wäre.
Verallgemeinert man die Betrachtung, so muss der Schraubenwerkstoff grundsätzlich
- eine hohe Festigkeit und ein hohes Plastifizierungsvermögen vorweisen.
Speziell die Festigkeit, beschrieben durch die Werkstoffkennwerte der Streckgrenze $ R_{eH} $ und der Zugfestigkeit $ R_m $, kann durch zwei Kennziffern, der sogenannten Festigkeisklasse ausgedrückt und entsprechend bestimmt werden.
Die Festigkeisklasse befindet ich in den meisten Fällen auf dem Schraubenkopf.
Anhand der festgelegten Festigkeitsklasse kann auf die Festigkeitswerte der eingesetzten Schraube geschlossen werden, wobei dabei der eingesetzte Werkstoff selbst nicht von Bedeutung ist. Dies bedeutet, dass Ihr mit der Festigkeitsklasse die Festigkeiten der Schraube unabhängig vom eingesetzten Schraubenwerkstoff ermitteln können.
Verdeutlichungsbeispiel:
Beispiel
10 erfasst die Zugefestigkeit $ R_m $, die zuvor mit dem Faktor 100 multipliziert wird. Also $ R_m = 10 \cdot 100 = 1000 \frac{N}{mm^2} $
9 erfasst die Streckgrenze $ R_{eH}$, diese wird mit der ersten Ziffer und dem Faktor 10 multipliziert. Also $ R_{eH} = 9 \cdot 10 \cdot 10 = 900 \frac{N}{mm^2} $
Die Festigkeiten der Schrauben sind somit an Hand der Festigkeitsklasse wie folgt festgelegt:
| Festigkeitsklasse | $ R_m $ in N/mm² | $ R_{eH}$ in N/mm² |
| 3.6 | 300 | 180 |
| 4.6 | 400 | 240 |
| 4.8 | 400 | 320 |
| 5,6 | 500 | 300 |
| 5.8 | 500 | 400 |
| 6.8 | 600 | 480 |
| 8.8 | 800 | 640 |
| 9.8 | 900 | 720 |
| 10.9 | 1000 | 900 |
| 12.9 | 1200 | 1080 |
Spannungsquerschnitt
Beide Werte beziehen sich auf den Spannungsquerschnitt $ A_S $.
Der Spannungsquerschnitt ist die Kreisfläche, die bei einem mit Gewinde versehenen Bolzen (Schraube, Gewindebolzen, -stange u. ä.) als Ersatz für die tatsächliche Schnittfläche als maßgebend für die Berechnung von mechanischen Spannungen angenommen wird. Die Querschnittsfläche bei einem Schnitt durch ein Gewinde ist dabei durch die Steigung im Gewinde nicht kreisförmig; wird aber bei der Berechnung überschlägig als Kreisform bestimmt.
Zur Veranschauchlichung betrachten wir nun die nachfolgende Abbildung.
Der Spannungsquerschnitt errechnet sich mit Hilfe des Spannungsdurchmessers $ d_s $, der sich aus dem Mittelwert von Kerndurchmesser $ d_k $ und dem Flankendurchmesser $ d_{fl} $ errechnet.
Weitere interessante Inhalte zum Thema
-
Materialgesetz / Zugversuch
Vielleicht ist für Sie auch das Thema Materialgesetz / Zugversuch (Stabbeanspruchungen) aus unserem Online-Kurs Technische Mechanik 2: Elastostatik interessant.
-
Werkstoffauswahl
Vielleicht ist für Sie auch das Thema Werkstoffauswahl (Einführung in die Werkstofftechnik) aus unserem Online-Kurs Werkstofftechnik 1 interessant.
