Für Schrauben sind eigene Festigkeitsklassen genormt. Die Festigkeitsklasse wird definiert durch zwei Zahlen:
- Zahl: Rm/100
Rm: Mindestzugfestigkeit - Zahl: Rp 0,2/Rm · 10
Rp 0,2: Streckgrenze
Die üblichen Festigkeitsklassen sind
8.8
10.9
12.9
Beispiel: Schraubenwerkstoff 8.8
Rm = 800 N/mm2
Bei Muttern wird nur eine Zahl angegeben, die 1/100 der Mindestzugfestigkeit in N/mm2 entspricht.
Einschraubtiefe
Der Bruch der Schrauben erfolgt im allgemeinen im freien Gewindeteil, und zwar insbesondere dort durch die
- Reduzierung des Querschnittes (außer bei Dehnschrauben)
- die Kerbwirkung
Der erste Gewindegang übernimmt die wesentlichen Kräfte, und zwar bereits
ca. 40%. Eine Steigerung der Mutternhöhe über einen bestimmten Wert ist daher nicht erforderlich, da keine Zunahme der Belastbarkeit erzielt werden kann.
Für Normalmuttern ist daher eine Mutternhöhe von
m = 0,8 · d
festgelegt.
Dauerfestigkeitsdiagramm
Die Gestaltfestigkeit von Schrauben wird im wesentlichen durch die Kerbwirkung beeinflußt, so dass für die Festigkeitsberechnung nicht die Dauerfestigkeitsschaubilder von den Werkstoffen herangezogen werden, sondern gleich unmittelbar die Gestaltfestigkeitsschaubilder, wobei also die Geometrie und Oberflächen der Gewinde berücksichtigt sind.
Beim Gestaltfestigkeitsschaubild von Schrauben ist die Ausschlagspannung über den gesamten Bereich der ertragbaren Mittelspannungen annähernd konstant. Beim Dauerfestigkeitsschaubild ist eine gewisse Abnahme der ertragbaren Ausschlagspannungen mit steigender Mittelspannung erkennbar. Das ist bei den Gestaltschaubildern nicht der Fall.
Daher ist es aus diesem Grunde ohne Einfluß, ob hohe oder geringe Mittelspannungen verwendet werden.
Weiterhin ergibt sich noch eine Steigerung der maximal ertragbaren Spannungen durch den Einfluß der Fließbehinderung im Gewinde. Wegen dieser Fließbehinderung entsteht ein mehrachsiger Spannungszustand, der wiederum das Gestaltfestigkeitsschaubild beeinflußt.
Auch aus diesem Grunde kann eine sehr hohe Mittelspannung gewählt werden. Die hohe Mittelspannung hat den Vorteil, dass dann eine hohe Vorspannkraft vorliegt, die wiederum sicherstellt, dass es nicht zu einem Lockern der Verbindung kommt und dass die axiale Betriebskraft sich nur in einer Schraubenzusatzkraft auswirkt und nicht in einer Schwankung zwischen der maximalen Schraubenbeanspruchung und dem Wert 0.
Das Herstellungsverfahren der Schrauben übt einen sehr starken Einfluß auf die Gestaltfestigkeit aus. Die Schraubengewinde werden im allgemeinen durch einen Umformvorgang hergestellt, nämlich durch das Rollen, so dass sich das Gefüge besser dem Kraftfluß anpaßt. Wird noch zusätzlich dieser Umformvorgang nach dem Vergüten aufgeprägt, so ist eine weitere Steigerung der Festigkeit erreichbar.