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    Ratgeber

    Schrauben und Muttern

    Schrauben und Muttern sind wichtige Bestandteile der Befestigungstechnik. Mit ihrer Hilfe können zuverlässige und lösbare Verbindungen zwischen zwei oder mehr Bauteilen hergestellt werden. Welche Arten von Schrauben und Muttern es gibt, wofür sie sich eignen und worauf beim Kauf zu achten ist, erfahren Sie in unserem Ratgeber.



    Schrauben und Muttern zur Herstellung reversibler Verbindungen

    Schrauben und Muttern sind Verbindungselemente, die in Kombination mit Werkzeugen wie Schraubendrehern, Drehmomentschlüsseln oder Bits dazu verwendet werden, Verschraubungen herzustellen. Mit ihrer Hilfe können Komponenten dauerhaft oder temporär miteinander verbunden werden. Da sich Schrauben und Muttern aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften wieder voneinander trennen lassen, sind die Verbindungen jederzeit lösbar. Das ist ein Vorteil gegenüber dem Verschweißen, Vernieten oder Verkleben, was nicht wieder rückgängig zu machen ist.

    Generell sind Schrauben und Muttern einfach zu handhaben und zu verarbeiten und werden vielfältig genutzt – angefangen beim Möbelbau bis hin zur Maschinenproduktion. Sie kommen sowohl für Bastelarbeiten und Heimwerkstätigkeiten als auch in professionellen Handwerksbetrieben und in der Industrie zum Einsatz. Im Prinzip finden Schrauben und Muttern immer dann Verwendung, wenn Bauteile schnell, sicher und zuverlässig aneinander befestigt werden sollen. 

    Aber wie erzeugen Schrauben und Muttern nun eigentlich eine Verbindung? Um das zu verstehen, muss man sich ihren Aufbau näher anschauen. Eine Schraube besteht aus einem Metallstift, in den ein Gewinde eingearbeitet ist und der meist in einem Kopf endet. Bei Vollgewindeschrauben reicht das Gewinde bis zum Kopf. Bei Teilgewindeschrauben befindet sich zwischen Kopf und Gewinde ein glatter Schaft. Klassischerweise wird eine Schraube durch ein Loch oder durch ein vorgebohrtes Gewinde im Werkstück hindurchgeführt und auf der anderen Seite mit einer Mutter fixiert. Die Mutter bildet das passende Gegenstück. Sie verfügt über ein Innengewinde, das exakt auf das Außengewinde der Schraube abgestimmt ist. 

    Um weiche oder empfindliche Werkstoffe wie Holz oder dünnes Blech vor Beschädigungen zu schützen, die durch Reib- und Druckkräfte beim Verschrauben entstehen können, werden häufig zusätzliche Unterlegscheiben verwendet. Sie fungieren als Schutzschild auf der Werkstoffoberfläche und verhindern, dass das Material dem Druck der Schraube oder Mutter nachgibt, indem sie die Kräfte auf eine größere Fläche verteilen. Dadurch sorgen sie für ein besseres Anliegen und erhöhen zugleich die Vorspannkraft, so dass sich die Schraubverbindung nicht so schnell löst. 

    Wer sich eine Grundausstattung an Schrauben unterschiedlicher Art und Größe zulegen möchte, liegt mit Schrauben-Sortimenten richtig. Sie enthalten je nach Ausführung gleich die passenden Muttern sowie Unterlegscheiben.



    Metrische vs. zöllige Schrauben

    Das Angebot an Schrauben ist groß. Für so gut wie jeden Einsatzzweck gibt es spezifische Ausführungen, die sich in Hinblick auf Größe, Geometrie, Gewindeform, Kopfform, Material und Beschaffenheit unterscheiden. Häufig Verwendung finden Schrauben mit Regelgewinde, die zur Befestigung entweder ein vorgebohrtes Gegengewinde oder eine passende Mutter benötigen. Hierbei handelt es sich meist um Schrauben mit metrischem ISO-Gewinde. Sie sind abhängig von ihrer Form und Kopfgeometrie detailliert nach ISO-Normen spezifiziert. So definiert die ISO 4017 (früher: DIN 933) beispielsweise grundlegende Eigenschaften von Sechskantschrauben, deren Gewinde bis zum Kopf reicht. 

    Schrauben mit metrischem Gewinde werden als metrische Schrauben bezeichnet und sind häufig mit dem Buchstaben M sowie einer nachfolgenden Ziffer gekennzeichnet. M steht für „metrisch“, während die Ziffer den Außendurchmesser in mm angibt. So bedeutet beispielsweise die Angabe „M5“, dass es sich um eine Schraube mit metrischem Gewinde und einem Außendurchmesser von 5 mm handelt. Gelegentlich ist noch eine zweite Ziffer angegeben. Ist sie kleiner als die erste Ziffer, referiert sie auf die Gewindesteigung. Ist sie größer, referiert sie auf die Schraubenlänge. So steht M5 x 0,75 für eine metrische Schraube mit 5 mm Außendurchmesser und einem Gewinde mit 0,75 mm Steigung. M5 x 16 bezeichnet dagegen eine M5-Schraube, die 16 mm lang ist. Normalerweise werden Schrauben nach rechts eingedreht. Ausnahmen bilden Schrauben mit dem Zusatz „LH“ für Left Hand oder Linke Hand. Sie werden nach links festgeschraubt. 

    Von metrischen Schrauben zu unterscheiden sind zöllige Schrauben. Wie der Name schon andeutet, haben diese ein Zollgewinde, dessen Außendurchmesser entsprechend in Zoll angegeben wird. Ein Zollgewinde unterscheidet sich von einem metrischen Gewinde darin, dass sich Durchmesser und Steigung anders zueinander verhalten. Aus diesem Grund passt eine metrische Schraube nicht in einen zölligen Gang und umgekehrt.



    Gewindeschneidende, gewindebohrende und gewindefurchende Schrauben

    Neben Schrauben, die ein vorgefertigtes Gegengewinde zur Befestigung benötigen, gibt es Schrauben, die ihr Gegengewinde beim Hineindrehen selbst erzeugen. Das Innengewinde übernimmt dann quasi die Funktion der Mutter. In dem Zusammenhang werden gewindeschneidende, gewindebohrende und gewindefurchende Schrauben unterschieden. Gewindeschneidende Schrauben verfügen über ein Gewinde mit scharfkantigen, gehärteten Nuten, die das Gegengewinde beim Eindrehen herausschneiden. Dazu muss ein Kernloch (in kleinerem Durchmesser) vorgebohrt werden. 

    Gewindebohrende Schrauben oder Bohrschrauben erledigen das Vorbohren und Gewindeschneiden quasi in einem Arbeitsgang. Dazu sind sie mit einer zweischneidigen Bohrspitze ausgestattet, die das Kernloch erzeugt, und einem Gewinde, das nachfolgend sein Gegengewinde schneidet und sich im Werkstoff verankert. Gewindefurchende Schrauben arbeiten im Gegensatz zu gewindeschneidenden und gewindebohrenden Schrauben spanlos. Sie furchen bzw. prägen ihr Gewinde mittels Umformung in ein vorgebohrtes Kernloch und werden in Verbindung mit plastisch verformbaren Werkstoffen genutzt. Im Gegensatz zu geschnittenen Gewinden sind geformte Gewinde spielfrei. Dadurch entsteht eine größere Selbsthemmung, was den Vorteil hat, dass sich Verbindungen nicht von alleine lösen und haltbarer sind. Außerdem können mithilfe von gewindeformenden Schrauben metrische ISO-Gewinde erzeugt werden.



    Holz, Blech oder Stein – für jedes Material die richtige Schraube

    Schrauben können des Weiteren bezüglich ihres Anwendungsbereichs unterteilt werden. Unterschieden werden Holzschrauben, Blechschrauben, Metallschrauben und Steinschrauben. Holzschrauben werden, der Name deutet es bereits an, für Verschraubungen in Holz genutzt und finden daher häufig im Holz- und Möbelbau Verwendung. Sie sind konisch geformt und verfügen über ein selbstschneidendes Grobgewinde, das beim Eindrehen sein eigenes Gegengewinde erzeugt. Es handelt sich bei Holzschrauben also um gewindeschneidende Schrauben. Ob ein Kernloch vorgebohrt werden muss oder nicht, hängt von der Beschaffenheit und Geometrie der Schraubenspitze sowie dem Weichheitsgrad des Holzes ab.

    Blechschrauben erzeugen ebenfalls ihr eigenes Gegengewinde. Sie werden meist dazu verwendet, Bauteile an einem Blech zu befestigen, an dem sich schon Bohrungen oder Löcher befinden. Sie sind zwar wie Holzschrauben konisch geformt, erscheinen aber gedrungener. Außerdem haben sie eine weniger ausgeprägte Spitze und ein Gewinde, das bis zum Schraubenkopf reicht. Blechschrauben sind nicht zu verwechseln mit Metallschrauben. Als Metallschrauben werden umgangssprachlich Schrauben mit metrischem Gewinde bezeichnet, die nicht selbstschneidend oder gewindefurchend sind, sondern ein bestehendes Gegengewinde oder eine Mutter zur Befestigung brauchen. Blechschrauben haben kein metrisches Gewinde. 

    Stein- und Betonschrauben sind speziell für Verschraubungen in Stein, Beton und Mauerwerk ausgelegt. Dazu wird im Regelfall zunächst ein Bohrloch mithilfe eines Bohrhammers oder Stein- und Betonbohrers vorgebohrt. Viele Betonbohrer schneiden ihr Gewinde selbst und ziehen sich beim Eindrehen eigenständig fest. Eine weitere Variante von Steinschrauben sind Fensterbauschrauben. Sie können dübellos direkt in Beton, Mauerwerk oder auch Holz verschraubt werden.



    Die Vielfalt der Schraubenmuttern

    Als Mutter bezeichnet man das Gegenstück einer Schraube. Sie ist mit einem zum Schraubengewinde passenden Innengewinde ausgestattet und verfügt im Regelfall über eine prismatische Außenkontur, so dass sie mit einem Schraubenschlüssel oder Drehmomentschlüssel angezogen werden kann. Muttern sind in ebenso zahlreichen Varianten erhältlich wie Schrauben. Am gebräuchlichsten ist die Sechskantmutter. Sie ist sechseckig geformt und wird mithilfe eines Sechskantschlüssels angezogen. Flügelmuttern werden demgegenüber mit der Hand bzw. den Fingern befestigt. Sie haben eine konische Außenkontur und verfügen über zwei Flügel, die zwischen Daumen und Zeigefinger genommen werden und es ermöglichen, das erforderliche Anzugsmoment mit der Hand aufzubringen. Ebenfalls manuell befestigt werden Rändelmuttern. Ihre Außenfläche ist zylindrisch geformt und gerändelt, wodurch sie sich besser mit den Fingern greifen lässt.

    Muttern lassen sich nicht nur im Hinblick auf ihre Außenkontur, sondern auch nach ihrem Einsatzzweck unterscheiden. Eine Kontermutter beispielsweise wird in Verbindung mit einer primären Mutter genutzt und gegen diese verdreht. So entsteht ein Kraftschluss zwischen den Muttern untereinander sowie zwischen den Muttern und dem Schraubenteil. Das sorgt für eine noch festere Verbindung. Ein sicherer Halt ist von Bedeutung, weil sich normale Muttern durch Vibrationen und andere äußere Einflüsse mit der Zeit lockern oder sogar ganz lösen können. Um das zu verhindern, werden neben Kontermuttern sogenannte Sicherheitsmuttern oder Stoppmuttern verwendet. Hierbei handelt es sich um Sechskantmuttern mit einer kleinen ringförmigen Erhöhung auf der Oberseite. Im Inneren der Erhöhung befindet sich eine Nut mit einem Kunststoffring, der sich verformt, wenn die Mutter auf das Schraubengewinde aufgeschraubt wird. Durch den entstehenden Kraftschluss wird die Mutter zusätzlich fixiert.   



    Kaufkriterien für Schrauben und Muttern – worauf kommt es an?

    Beim Kauf von Schrauben und Muttern sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen. Zunächst einmal müssen die Verbindungselemente ausreichend strapazierfähig sein, damit sie den jeweiligen Umgebungsbedingungen standhalten. Im Regelfall werden Schrauben und Muttern aus Metall, allen voran Stahl oder Edelstahl, seltener aus Messing oder Aluminium hergestellt. Ausführungen aus einfachem Stahl werden zusätzlich brüniert, phosphatiert, galvanisch verzinkt, verzinnt oder anderweitig beschichtet, um Korrosion vorzubeugen. Am gebräuchlichsten sind Schrauben und Muttern aus galvanisch verzinktem Stahl. Sie können im Innen- und Außenbereich verwendet werden. Von Hause aus korrosionsarm bzw. rostfrei sind Schrauben und Muttern aus Edelstahl der Qualitätsstufen A2 und A4. Edelstahl A2 ist schwer rostend, hält Nässe und Säure aber nur bedingt stand. Demgegenüber ist Edelstahl A4 säure- und seewasserbeständig und kann auch unter Wasser eingesetzt werden. Entscheidend für eine sichere Verbindung ist, dass Schrauben und Muttern zueinander passen. Das ist dann der Fall, wenn Gewindegröße (Außen-, Flanken- und Kerndurchmesser), Gewindesteigung und Gewindeart übereinstimmen. Genau wie Schrauben sind Muttern mit metrischem Gewinde, metrischem Feingewinde und Zollgewinde erhältlich.

    Bei der Auswahl passender Schrauben ist darauf zu achten, dass sich diese für den zugrundeliegenden Werkstoff eignen und die richtige Kopfform bzw. den richtigen Antrieb aufweisen. Als Antrieb bezeichnet man das Profil des Schraubenkopfs. Es muss auf das jeweilige Werkzeug abgestimmt sein, um ein Abrutschen beim Festziehen oder Lösen der Schraube zu verhindern und die Drehbewegung effizient zu übertragen. Der Schlitzantrieb ist der älteste unter den Schraubenantrieben. Die seitlich offene Konstruktion führt Schraubendreher und Bits mit flacher Klinge allerdings nicht optimal. Effizienter verarbeiten lassen sich Schrauben mit selbstzentrierendem Kreuzschlitzantrieb oder Phillips-Antrieb und dessen Weiterentwicklung, dem Pozidriv- oder PZ-Antrieb. Noch höhere Drehmomente werden beim sternförmigen Innen-Sechsrund übertragen, der unter dem Markennamen Torx bekannt ist. Die außenliegende Torx-Variante ist der Außen-Sechsrund. Weitere im Profibereich verwendeten Antriebe sind Torx Plus, MTS-Mortorq und LocTec. Stahlbauschrauben haben üblicherweise einen Sechskantantrieb. Zur Verschraubung werden Sechskantmuttern mit identischem Durchmesser eingesetzt. Nicht ganz so effizient wie beim Außensechskantantrieb erfolgt die Kraftübertragung beim Innensechskant oder Inbus-Antrieb.

    Die Sicherheit von Schraubverbindungen steht an erster Stelle. Neben kraft- oder formschlüssigen Sicherungselementen wie Kontermuttern, Splinten oder Haken können auch stoffschlüssige Schraubensicherungen in Gestalt von mittel- oder hochfesten Klebstoffen verwendet werden. Solche Produkte werden gleichmäßig auf Schrauben und Muttern aufgetragen und härten unter Luftabschluss aus. Wie lange es dauert, bis der Kleber fest wird, hängt vom Material ab. Bei sogenannten aktiven Materialien, die viel Kupfer oder Eisen enthalten, härtet der Kleber schneller aus als bei passiven Materialien wie Zink oder Aluminium. Um Diebstahl vorzubeugen, werden sogenannte Sicherheitsschrauben verwendet. Sie sind mit einem speziellen Schraubenkopf ausgestattet, der nur mit einem explizit dafür vorgesehenen Werkzeug gelöst werden kann.



     

    Unser Praxistipp: Festigkeitsklasse beachten

    Schrauben und Muttern können anhand ihrer Festigkeit in unterschiedliche Festigkeitsklassen eingeteilt werden. Bei Schrauben wird die Festigkeitsklasse mit zwei Ziffern angegeben, beispielsweise 10.9 oder 4.6. Die erste Ziffer bezieht sich auf die maximale Zugfestigkeit des Schraubenmaterials. Fällt diese im Vergleich zum Werkstoff zu gering aus, kann es passieren, dass der Schraubenkopf abreißt und der Schraubenrest im Werkstück steckenbleibt. Die zweite Ziffer referiert auf die Streckgrenze bzw. Dehnbarkeit des Schraubenmaterials. Bei Muttern wird die Festigkeitsklasse nur mit einer Ziffer angegeben, die sich auf die Zugfestigkeit bezieht. Die Streckgrenze spielt hier keine Rolle. Die Festigkeitsklasse von Schrauben und Muttern sollte immer auf das Werkstück abgestimmt sein. Außerdem sollten keine Schrauben und Muttern mit unterschiedlichen Festigkeitsklassen verwendet werden.



    FAQ – häufig gestellte Fragen zu Schrauben und Muttern

    Was sind SPAX-Schrauben?

    SPAX ist eine 1967 von der Firma Altenloh, Brinck & Co. eingeführte und geschützte Markenbezeichnung für selbstschneidende Spanplattenschrauben (SPA) mit Kreuzschlitz (X). Vorteilhaft an SPAX-Schrauben ist unter anderem, dass sie die Reibung beim Einschrauben reduzieren und es im Material weniger zu Spannungen und Rissen kommt. Das ist auf ein speziell gewelltes Gewinde zurückzuführen, das den Werkstoff zu Beginn aufreibt, so dass das Gewinde mit weniger Reibung nachfolgen kann.
     

    Wie verwendet man Schrauben ohne Kopf?

    Gewindestangen und -bolzen sind häufig ohne Kopf konzipiert und haben daher kein Profil, das als Werkzeugantrieb dient. Sie werden mit der Hand, einer Zange oder einem Werkzeugschlüssel mit passendem Innengewinde eingedreht. Stift- und Madenschrauben verfügen anstelle eines Schraubenkopfs über eine Aufnahme für einen Innensechskant zum einfacheren Ein- und Ausdrehen.