Spezielles Wissen zu Spezialschrauben

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Spezielles Wissen zu Spezialschrauben

Ohne Schrauben geht es nicht

Sollen zwei Bauteile so miteinander verbunden werden, dass die Verbindungen bei Bedarf wieder zerstörungsfrei gelöst werden können, sind Schrauben die am besten geeigneten Verbindungselemente. Werden beispielsweise Nägel, Nieten oder Klebstoffe zum Zusammenfügen eingesetzt, hinterlässt das Lösen der Verbindung fast immer unerwünschte Spuren an den Bauteilen. So verwundert es nicht, dass es kaum einen Gebrauchsgegenstand in unserem Alltag gibt, der nicht durch mehrere Schrauben zusammengehalten wird. Dabei reicht die Spannbreite von winzig kleinen Schräubchen in einem mechanischen Uhrwerk bis hin zu Schrauben mit mehreren Zentimetern Durchmesser an beeindruckenden Stahlkonstruktionen. So groß die Vielfalt an Schrauben auch sein mag, ein gemeinsames Merkmal besitzen sie alle: Sie haben ein Gewinde, das für eine formschlüssige Verbindung sorgt, die wieder gelöst werden kann.

Herstellung von Schrauben

Das Prinzip der Schraube ist zwar schon seit vielen Jahrhunderten bekannt, doch erst mit dem Beginn der Industrialisierung und der Erfindung der Drehmaschine wurde es möglich, Schrauben, wie wir sie heute in großer Vielfalt nutzen, in größeren Stückzahlen herzustellen. Da die Herstellung von Schrauben und den zugehörigen Muttern auf Drehbänken sehr zeit- und materialintensiv ist, wird der größte Anteil der Schrauben heutzutage mit Hilfe von Pressverfahren produziert. Lediglich Sonderformen werden in kleinen Serien auf automatischen Drehbänken hergestellt.

Kaltfließpressverfahren

Mit Hilfe des Kaltfließpressverfahrens lassen sich viele Schraubentypen und -größen in kurzer Zeit herstellen. In modernen Anlagen werden Taktzahlen von bis zu 300 Stück pro Minute erreicht. Ausgangsmaterial ist ein auf Spulen aufgewickelter Draht, der zunächst abgehaspelt und gerichtet wird. Anschließend wird der Rohling zugeschnitten, der Schraubenkopf geformt und entgratet. Der Teil der Schraube, der das Gewinde tragen soll, wird auf das erforderliche Maß reduziert. Das Gewinde wird abschließend mit Hilfe eine Gewindewalzmaschine spanlos hergestellt. Dabei wird die Rille des Gewindes auf der Oberfläche des Schraubenschaftes eingewalzt.

Warmpressverfahren

Große Schrauben und kleinere Stückzahlen werden aus Rundmaterial in Form von Stangen geschmiedet. Die auf Länge geschnittenen Rohlinge werden auf eine Temperatur von mehr als 1.200° C erhitzt und mit Hilfe einer Presse vorgeformt. Computergesteuerte Drehmaschinen schneiden anschließend die Gewinde. Speziell für Schrauben mit hoher Festigkeit wird ein spanloses Verfahren zur Herstellung des Gewindes angewendet. Gewinderollmaschinen versehen in diesem Fall die Rohlinge mit dem gewünschten Gewinde.

Veredlung von Schrauben durch Behandlung der Oberflächen

Schrauben sind in der Regel dem Einfluss unterschiedlicher Umweltbedingungen ausgesetzt. Eine Möglichkeit korrosionsbeständige Schrauben herzustellen, besteht darin nichtrostenden Stahl, Nickel- oder Kupferlegierungen, Kunststoffe, Titan oder Aluminium zu verwenden. Ein weiteres, kostengünstiges Verfahren, die Schrauben vor Korrosion zu schützen, besteht darin, einfache Stahlschrauben mit einer schützenden Schicht zu versehen. Oft lässt sich die Art der vorgenommenen Oberflächenbehandlung schon am Aussehen der Schrauben erkennen.

Brünierte Schrauben

Durch Tauchen in eine heiße, stark alkalische Salzlösung wird beim Brünieren auf der Oberfläche eine Oxidschicht erzeugt. Brünierte Schrauben sehen dunkelbraun bis schwarz aus. Das Brünieren von Schrauben hat vor allen Dingen den Zweck, das optische Erscheinungsbild der Schrauben zu verbessern, denn der Korrosionsschutz, der durch dieses Verfahren erzielt wird, ist relativ schwach.

Verzinkte Schrauben

Es gibt zwei Verfahren, Schrauben zu verzinken: Das gebräuchlichste und preiswertere Verfahren ist das galvanische Verzinken. Große Schrauben werden meist feuerverzinkt. Dabei wird die Schraube in geschmolzenes Zink eingetaucht und es bildet sich eine witterungsbeständige Legierungsschicht. Verzinkte Schrauben lassen sich an der charakteristischen, metallisch-kristallin aussehenden Oberfläche erkennen.

Phosphatierte Schrauben

Mittels chemischer oder elektrochemischer Verfahren lässt sich auf der Oberfläche von Schrauben oder anderen Bauteilen eine dünne Phosphatschicht erzeugen. Der Korrosionsschutz, den diese Oberflächenbehandlung bietet, ist leider relativ niedrig. Der entscheidende Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Haftfähigkeit verbessert wird. Dieser Effekt ist beispielsweise beim Aufbringen von Putz von Bedeutung und auch in der Fahrzeugindustrie werden häufig phosphatierte Schrauben eingesetzt.

Chromatierte Schrauben

Chromatierte Schrauben, die sich leicht an einem messingähnlichem Farbton erkennen lassen, sind besonders gut vor Korrosion geschützt. Da bei diesem Verfahren sechswertiges Chrom zum Einsatz kommt, das eine Gefahr für die Gesundheit und die Umwelt darstellt, kommt dieses Verfahren kaum noch zur Anwendung.

Die richtige Schraube finden

Selbst für Fachleute ist es nicht ganz einfach, aus dem riesigen Angebot von Schrauben, das vom Fachhandel bereitgehalten wird, für jeden speziellen Auftrag die am besten geeignete Schraube herauszufiltern. Hobbybastler und Heimwerker, die nicht über Spezialwissen verfügen, können durch systematisches Vorgehen die optimale Schraube finden. Eine erste, allerdings sehr grobe Unterteilung ist die Unterscheidung von Holz- und Metallschrauben.

Holzschrauben

Holzschrauben sind an die Eigenschaften von Holz und vergleichbaren Werkstoffen angepasst. Der Schaft von Holzschrauben ist leicht konisch, damit sich das Gewinde selbst in den Werkstoff hineinschneiden kann. Im Unterschied zu Metallschrauben haben Holzschrauben kein Gegenstück. Eine spezielle Form der Holzschrauben sind die Spanplattenschrauben, die vor allen Dingen im Trockenbau in großen Stückzahlen eingesetzt werden. Sie eigenen sich optimal zum Befestigen aller Arten von Holzfaserplatten und vergleichbaren Werkstoffen.

Metallschrauben

Metallschrauben haben fast immer eine zylindrische Form und brauchen in der Regel ein Gegenwinde, in welches sie hineingeschraubt werden. Die typische Kombination besteht aus einer Metallschraube mit der dazugehörigen Mutter. Einsatzgebiete von Metallschrauben sind unter anderem Metallbaubetriebe, Schlossereien und die metallverarbeitende Industrie.

Blechschrauben

Eine spezielle Form der Metallschrauben sind Blechschrauben. Sie haben Gemeinsamkeiten mit den Holzschrauben, weil sie sich ihr Gegengewinde beim erstmaligen Zusammenfügen zweier Werkstücke selbst schneiden. Sie eignen sich besonders gut für das Verbinden dünner Blechteile oder dünner Kunststoffplatten. Blechschrauben werden beispielsweise im Fahrzeug- und Karosseriebau und sogar von Instrumentenbauern eingesetzt.

Charakteristische Merkmale von Schrauben

Die Einteilung in Metall- und Holzschrauben ist in der Praxis nicht ausreichend. Je nach Einsatzzweck werden Schrauben aus bestimmten Materialien benötigt, es gibt Schrauben mit unterschiedlichen Gewindeformen und auch die Form des Schraubenkopfes, sowie die Art des Schraubenkopfantriebs spielen bei der Auswahl der optimalen Schraube eine wichtige Rolle.

Material

Der überwiegende Anteil der Schrauben besteht aus Stahl, der durch eine entsprechende Oberflächenbehandlung vor Korrosion geschützt wird. Weitere Materialien, die bei der Herstellung von Schrauben eine Rolle spielen, sind neben Edelstahl: Buntmetalllegierungen (z. B. Messing), Keramik, Aluminium und Kunststoff. Kunststoffschrauben spielen beispielsweise im Elektrikerhandwerk und bei der Konstruktion elektronischer Geräte eine wichtige Rolle. Sollen Bauteile aus Magnesium miteinander verbunden werden, kommen Schrauben aus Aluminium zum Einsatz. Messingschrauben haben den Vorteil, dass sie besonders belastbar sind. Solche speziellen Anforderungen sind ein Aspekt bei der Überlegung, aus welchem Material die Schraube sein sollte.
Häufig spielt weiterhin die Abwägung zwischen Kosten und Nutzen bei der Auswahl eine wichtige Rolle. Für den Hobbyhandwerker spielt diese Überlegung vermutlich eher eine untergeordnete Rolle. Geht es um größere Stückzahlen, muss der Käufer diesen Aspekt sehr genau berücksichtigen.

Gewindeformen

Besonders wichtig ist es, beim Kauf von Schrauben auf die Form des Gewindes zu achten, da es immer noch verschiedene Normen gibt, die nicht kompatibel sind. Zwar gibt es Anstrengungen, einheitliche Standards zu vereinbaren, doch aus historischen Gründen waren diese Bemühungen nur zum Teil erfolgreich. Die heute in den meisten Ländern gebräuchlichste Gewindeform ist das metrische Gewinde. Diese Gewinde haben einen Flankenwinkel von 60° und metrische Abmessungen. Weiterhin sind Schrauben mit Zoll-Maßen noch weit verbreitet. Das bekannteste zöllige Gewinde, das heute noch in größerem Umfang eingesetzt wird, ist das Whitwort-Gewinde. Bei diesem Gewinde beträgt der Flankenwinkel 55°. Weitere Gewindeformen, die angeboten werden und für spezielle Zwecke eine wichtige Rolle spielen, sind: Links- oder Rechtsgewinde, Blechschraubengewinde oder Gewinde mit großem Steigungswinkel.

Schrauben mit mehrgängigem Gewinde bzw. mit großem Steigungswinkel werden auch als Schnellbauschrauben bezeichnet. Sie werden von Handwerkern und in Baubetrieben in großer Zahl eingesetzt. Wollen Sie in Ihrem Eigenheim Zwischenwände aus Holzfaserplatten errichten, kommen Sie mit diesen Spezialschrauben besonders schnell an ihr Ziel.

Schraubenkopfformen

Ein weiteres, augenfälliges Unterscheidungsmerkmal der Schrauben sind die vielfältigen Formen der Schraubenköpfe.
Jedes Kind, das einen Metallbaukasten besitzt, kennt bereits die Zylinderkopfschrauben. Diese Schraubenform ist weit verbreitet und lässt sich für sehr viele Zwecke einsetzen. Geht es um die Auswahl einer Holzschraube, spielt die Überlegung, ob der Schraubenkopf am fertigen Werkstück zu sehen sein sollte oder besser unsichtbar bleibt, eine wichtige Rolle.
Senkkopfschrauben sind die richtige Wahl, wenn der Schraubenkopf unsichtbar bleiben soll. Die Senkkopfschraube wird soweit in das Holz geschraubt, dass die Holzoberfläche und die Oberseite des Schraubenkopfes eine Ebene bilden. Beim Kauf von Senkkopfschrauben müssen Sie beachten, dass die Länge der Schraube einschließlich des Schraubenkopfes ermittelt wird. Bei anderen Schrauben entspricht die angegebene Länge in der Regel der Länge des Schraubenschaftes.
Rundkopfschrauben haben den Vorteil, dass sie die zu fügenden Teile nicht nur zuverlässig miteinander verbinden, sondern gleichzeitig ein schmückendes Element darstellen. Entscheiden Sie sich beispielsweise für eine Rundkopfschraube aus Messing, können Sie sicher sein, dass das gute Aussehen des Schraubenkopfes lange erhalten bleibt.

Schraubenkopfantrieb

Ein weiteres, wichtiges Unterscheidungsmerkmal der Schrauben ist die Art des verwendeten Schraubenkopfantriebes. Sie bestimmt, mit welchem Schraubenschlüssel oder mit welchem Schraubendreher die Schraube gedreht werden kann.
Besonders weit verbreitet ist die Schlitzform. Es gibt vermutlich keinen Haushalt, in dem sich nicht mindestens ein Schraubendreher (oder Schraubenzieher, wie er umgangssprachlich häufig bezeichnet wird) im Werkzeugkasten befindet. Allerdings sollte immer darauf geachtet werden, dass die Größe von Schraubendreher und Schlitz exakt zueinander passen, damit der Schlitz der Schraube nicht zerstört wird. Ebenfalls weit verbreitet sind Schrauben, die außen mit einem Sechskant versehen sind. Immer häufiger sind Schrauben mit Kreuzschlitz anzutreffen.
Wer Möbel besitzt, die er zu Hause selbst montieren musste, kennt natürlich auch die Schrauben mit Innen-Sechskant. Sie lassen sich nur mit dem passenden Inbus-Schlüssel einschrauben oder lösen. Elektrische Geräte haben häufig sehr spezielle Schraubenkopfantriebe, die sich nur mit einem Spezialwerkzeug bewegen lassen. Als Begründung wird angegeben, dass auf diese Weise Unbefugten der Zugang zu sensiblen Teilen der Geräte verwehrt werden soll.

Sonderformen für spezielle Einsatzbereiche

Neben diesen beschriebenen Schrauben gibt es eine große Anzahl von Sonderbauformen, die für Spezialfälle gebraucht werden. Modellbauer arbeiten häufig mit Madenschrauben. So werden Schrauben genannt, die nur aus dem Stift mit einem Gewinde bestehen und keinen Kopf haben. Eigenheimbesitzer brauchen unter Umständen eine Flachrundkopfschraube. Sie besitzt unter dem Kopf einen Vierkant und kann nur von der Seite der Mutter her gelöst werden. Darum wird sie bevorzugt für das Befestigen von Torbändern und Schlössern benutzt und wird aus diesem Grund vom Handel gelegentlich als Torband- oder Schlossschraube verkauft. Flügelschrauben, wie Sie Fahrradbesitzer bestimmt kennen, oder Rändelschrauben, wie sie an manchen Geräten zu Justierzwecken angebracht sind, haben den Vorteil, dass man kein Werkzeug benötigt, um sie zu drehen. Sie lassen sich relativ leicht mit der Hand bewegen.

Vor dem Kauf genau überlegen

Mit einigen grundsätzlichen Überlegungen ist es also möglich, für jede Aufgabe die passende Schraube zu finden. Ist klar, welche Materialien miteinander verbunden werden sollen und welchen Bedingungen die Schraubverbindungen ausgesetzt werden sollen, lässt sich die Auswahl bereits stark eingrenzen. So sollten beispielsweise in Feuchträumen nur nichtrostende Schrauben verwendet werden. Zur Klärung spezieller Fragen bieten viele Shops eine Hotline an.

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