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Thema des Monats (bisherige Themen)

Kleine Schraubenkunde

An modernen Hängegleitern sind sie praktisch nicht mehr zu finden und Gleitschirme hatten ohnehin noch wie welche. Am UL kann man auf Schrauben nicht verzichten. Was sind eigentlich Schrauben? Was halten sie aus? Worauf ist bei Ersatz zu achten?

Schrauben kann man als mit Gewinde versehene Stifte bezeichnen, die, mit oder ohne Mutter, zur Herstellung lösbarer Verbindungen dienen.

Je nach Verwendungszweck unterscheidet man:

- Befestigungsschrauben
- Bewegungsschrauben, z. B. Spindeln, Schraubstöcke,
- Dichtungsschrauben, z. B. Die Ölablassschraube am Auto
- Einstellschrauben zum Ausrichten von Geräten,
- Messschrauben und
- Spannschrauben

Schrauben sind aus Metall, sieht  man von Ausnahmen mit thermoplastischen Kunststoffen (Polyamid und Polycarbonat) ab. Sie finden aus Stabilitätsgründen im UL-Bau ebenso wenig Verwendung wie Messing-, Alu- oder Bronzeschrauben. Schrauben aus Titanlegierungen sind Spezialanwendungen vorbehalten und vom Preis her uninteressant. Außerdem neigen sie an ihren Reibflächen besonders stark zum "Fressen".

Die "normale" Schraube ist magnetisch, besteht also aus Eisen. Um die physikalischen Eigenschaften zu verbessern, ist dem Eisen eine bestimmte Menge Kohlenstoff beigemischt, ca. 0,1 - 5 Prozent. man spricht hier von unlegierten Stählen. Vergütungsstähle enthalten neben Kohlenstoff noch eines oder mehrere Legierungselemente, wie Chrom, Molybdän, Vanadium und Bor. Säure- und rostbeständige Schrauben bestehen aus Stählen mit allgemein mehr als 12 % Chrom.

Schraubenarten und Festigkeit

Schrauben unterscheiden sich in ihren zahlreichen Ausführungen hauptsächlich durch die Form ihres Kopfes. 

Inbus und Sechskant sind die häufigst verwendeten Schraubenköpfe

Will man z. B. für eine gebrochene Schraube Ersatz besorgen, muss man ihre Länge wissen. Sie wird in Millimetern angegeben. Der Kopf wird dabei nicht mitgemessen! Schwieriger zu messen, hat man keine Schieblehre zur Hand, ist ihr Durchmesser. Nur das geübte Auge kann zwischen fünf und sechs Millimetern unterscheiden.

Eine Größenangabe lautet z. B. 8 x 60. Der Durchmesser der Schraube beträgt also 8 mm, die Länge 60 mm. Wichtig ist ferner das Gewinde. Hier wird die Steigung angegeben.

Gewindedurchmesser     Steigung        Steigung von Feingewinde
_________________________________________________________
             5                       0,8                    -
             6                       1,0                    -
             8                       1,25                 1,0
           10                       1,50                 1,0
           12                       1,75                 1,5

An einer Schraube hängt das Leben. Das kann man bei unseren Fluggeräten wörtlich nehmen. Bricht die Verbindung zwischen Drachen und Motoreinheit kann man nur noch auf das Rettungsgerät hoffen. Deshalb ist das Wichtigste bei Schrauben deren Festigkeit.

Für die Belastbarkeit ganz entscheidend ist der Werkstoff. Unlegierter Stahl ist weit weniger belastbar als legierter. Schrauben und Muttern, die hierüber keine Angaben haben, sollten grundsätzlich nicht verwendet werden. Hochfeste Schrauben sind gekennzeichnet. Sie tragen auf dem Kopf, meist nur schwer zu entziffern, eine Zahlenkombination, am häufigsten steht dort "8.8".

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Beispiel einer Schraube 8.8 M 6x40 (Länge spielt keine Rolle)

Erste Zahl x 100 = max. Zugfestigkeit in N/mm² = 800N/mm² (10N ~ 1kg) Dieser Wert ist für die Praxis uninteressant, da die Schraube bei dieser Kraft schon geschädigt   und damit nicht mehr sicher ist. Daher bei einem Crash die Schraube besser auswechseln; man weiß nie wie stark sie tatsächlich belastet wurde.

Erste Zahl x zweite Zahl = Streckgrenze in N/mm² = 640 N/mm²  Bis zu dieser Kraft kann die Schraube belastet werden ohne sich dauerhaft zu verändern.

Streckgrenze : Sicherheitsbeiwert (bei Befestigungen die Personen gefährden = 4) = zulässige Nutzlast

Das ergibt für eine Schraube M6 folgende Rechnung:

Streckgrenze : Sicherheitsbeiwert x Spannungsquerschnitt = zulässige Nutzlast

640 N/mm² : 4 x 20,1mm² = 3.216 N (10N ~ 1kg) enpricht 321,6 Kg garantierte Last

Falls die Spannungsquerschnitte nicht bekannt sind, kann auch mit der Querschittsfläche abzüglich 25% gerechnet werden, also 6 x 6 x 0,785 x 0,75 (bzw: 3 x 3 x 3,14 x 0,75)

Höherwertige Schrauben tragen die Bezeichnung 10.9 und 12.9.

Wer Schrauben unter 8.8 oder gar ohne Angaben zur schnellen Reparatur einsetzt, geht ein unverantwortlich hohes Risiko ein und nimmt eine bauliche Änderung am Gerät vor. Streng ausgelegt erlischt dadurch die Betriebserlaubnis.

In folgenden Monatsthemen gehe ich noch auf Korrosionsschutz bei Schrauben und Schraubensicherungen ein.