Belastbarkeit von Schrauben:
Tabelle mit Festigkeitsklassen

Mechanische Eigenschaften bestimmen Belastbarkeit von Schrauben

Ob beim Anbringen eines Regals oder im Maschinenbau – als Verbindungselemente sind Schrauben unverzichtbar. Ihr grosser Vorteil: Man kann sie jederzeit wieder lösen. Allerdings ist es wichtig, dass die Verbindung nicht von alleine reisst. Hier erfährst du, welche Rolle die Festigkeitsklasse für die Tragkraft von Schrauben spielt und kannst die entsprechenden Werte aus einer praktischen Tabelle ablesen!

Inhalt

Festigkeitsklasse: entscheidend für die Belastbarkeit von Schrauben

Schrauben sind so unterschiedlich wie die Bereiche, in denen sie verwendet werden. Wichtig für die Auswahl der richtigen Schrauben sind aber nicht nur das Material, für das sie gedacht sind, der Durchmesser, die Länge und das Gewinde der Schraube sowie Form und Antrieb des Schraubenkopfes. Entscheidend für die Belastbarkeit von Schrauben sind ihre mechanischen Eigenschaften.

Schrauben ab einem Durchmesser von 5 mm werden darum vom Hersteller mit der sogenannten Festigkeitsklasse gekennzeichnet. Es handelt sich dabei um zwei Zahlen, die durch einen Punkt voneinander getrennt sind. Die Zahl vor dem Punkt ist die Zugfestigkeit, die Zahl nach dem Punkt ist die Streck- bzw. die 0,2-%-Dehngrenze.

  • Zugfestigkeit: maximale Spannung, die das Material aushält, ohne zu reissen
  • Streckgrenze: maximale Spannung, die der Werkstoff aushält, ohne sich dauerhaft zu verformen
  • 0,2-%-Dehngrenze: Spannung, ab der der Werkstoff dauerhaft um 0,2 % gedehnt ist; wird ab Festigkeitsklasse 8.8 anstelle der Streckgrenze angegeben

Die Einheit für die Zugfestigkeit und die Streck- bzw. 0,2-%-Dehngrenze ist N/mm² (Newton pro Quadratmillimeter).

Warum sind diese Angaben wichtig? Die Festigkeitsklasse ist mit entscheidend dafür, mit welchem maximalen Drehmoment du die Schraube belasten darfst oder, einfach gesagt, wie stark du sie anziehen darfst. Auch der Gewindedurchmesser, die Gewindeart, die Reibungszahl und andere Faktoren spielen dabei eine Rolle. Ist für ein bestimmtes Bauteil eine Festigkeitsklasse vorgegeben, musst du diese einhalten.

Verwendest du Schrauben mit einer zu niedrigen Festigkeitsklasse, kann die Verbindung reissen. Gerade bei Schrauben in einem Kraftfahrzeug ist die für das Bauteil vorgesehene Festigkeit unbedingt zu beachten und darf nicht unterschritten werden! Bei einer zu hohen Festigkeitsklasse besteht die Gefahr, dass das Bauteil beschädigt wird. Auch solltest du es vermeiden, unterschiedliche Festigkeitsklassen miteinander zu kombinieren.

Als Standardfestigkeit von Schrauben in der Industrie hat sich die Klasse 8.8 bewährt. Weichere Schrauben entsprechen den Klassen ab 4.6 – sie werden in der Regel in Baumärkten angeboten. Sehr feste Schrauben, wie sie bei Verbindungen im Metallbau verwendet werden, haben die Festigkeitsklasse 10.9 und darüber. Die Festigkeitsklasse ist normalerweise auf der Verpackung aufgedruckt, manchmal findet sich die Angabe auch auf dem Schraubenkopf.

Tipp: Bei der Auswahl der passenden Schrauben gilt nicht die Regel «je fester, desto besser». Denn je fester eine Schraube, desto spröder kann sie mit der Zeit werden und desto höher ist die Bruchgefahr. Schon eine Schraube der Klasse 4.8 bietet im Normalfall ausreichende Festigkeit und ist gleichzeitig elastischer als eine Schraube der Klasse 8.8 oder 12.9.

Belastbarkeit von Schrauben: Tabelle

Folgende Festigkeitsklassen sind gemäss der Normung für mechanische und physikalische Eigenschaften (EN ISO 898-1) gängig:

Festigkeitsklasse Zugfestigkeit in N/mm² Streck- bzw. 0,2-%-Dehngrenze in N/mm²
4.6 400 240
4.8 400 320
5.8 500 400
6.8 600 480
8.8 800 640
9.8 900 720
10.9 1'000 900
12.9 1'200 1'080

Zugfestigkeit und Streckgrenze selbst berechnen

Das Ablesen der Zugfestigkeit und Streckgrenze aus einer Tabelle geht am schnellsten. Doch auch die Berechnung ist nicht schwer:

Zugfestigkeit berechnen

Multipliziere die erste Zahl der Festigkeitsklasse mit 100.

Beispiel:

Festigkeitsklasse 8.8

8 x 100 = 800 N/mm²

Streckgrenze berechnen

Multipliziere beide Zahlen der Festigkeitsklasse miteinander und den Wert mit 10.

Beispiel:

Festigkeitsklasse 8.8

8 x 8 x 10 = 640 N/mm²

Wie viel Kilogramm hält eine Schraube aus?

Wie du bereits oben gelesen hast, werden Zugfestigkeit und Streckgrenze von Schrauben in N/mm² angegeben. N steht für Newton, die physikalische Einheit für Kraft. Die Schraubenbelastung in Kilogramm lässt sich daraus nicht physikalisch korrekt errechnen, denn obwohl ein Zusammenhang zwischen ihnen besteht, unterscheiden sich Kraft und Masse. Für den Hausgebrauch kannst du dir aber merken: 1 Newton entspricht etwa 100 Gramm Gewicht.

Tipp: Wie viel Kilogramm deine Schraube letztlich aushält, hängt stark davon ab, ob du richtig bohrst und, sofern du die Schraube in der Wand oder Decke befestigen willst, den richtigen Dübel wählst. Lies dir darum am besten auch zu diesen Themen die Ratgeber von Coop Bau+Hobby durch!

Schraubensicherungen erhöhen die Tragfähigkeit von Schrauben

Die Werte, die sich aus der Festigkeitsklasse ergeben, gelten bei einer Raumtemperatur um die 20 °C sowie bei einer ruhenden Last. Vibrationen, Lastwechsel und schwankende Temperaturen können die Belastungsgrenze heruntersetzen.

Um unter solchen Bedingungen eine lösbare Schraubverbindung zu sichern, kommen Schraubensicherungen wie Kontermuttern, Stoppmuttern, U-Scheiben oder Federringe zum Einsatz. Je nach Sicherung wirken sie dem Lösen einer Schraubverbindung entgegen oder sichern die Schraube für den Fall, dass sie sich löst.

Welche Festigkeitsklasse muss die Mutter haben?

Bei Schraubenmuttern wird nur eine Zahl angegeben, nämlich die Prüfspannung, die im Prinzip der Zugfestigkeit entspricht. Wähle Schrauben und Muttern immer passend zueinander, also z. B. eine Schraube der Festigkeitsklasse 8.8 mit einer Mutter der Klasse 8. Kombiniert können sie bis zur Streckgrenze der Schraube belastet werden, ohne dass die Mutter beschädigt wird. Du kannst auch eine Mutter verwenden, die eine höhere Festigkeitsklasse als die Schraube hat – umgekehrt aber nicht: Sonst besteht die Gefahr, dass sich das Gewinde der Mutter abstreift.

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