Spezifikationen und Modelle der Schrauben: Erläuterung der Abmessungen
2025-12-16
I. Grundlegendes Wissen über Schrauben
1.1 Definition und Klassifizierung
Schraubendefinition: Ein allgemeiner Begriff für Befestigungselemente mit Außengewinde, die durch die Klemmkraft, die durch den Gewindeeingriff erzeugt wird, eine Verbindung herstellen.
Hauptklassifizierungen:
Maschinenschrauben: Werden mit Muttern oder Gewindebohrungen verwendet, 60° Standardgewindeprofil
Selbstschneidende Schrauben: Können selbst Gewinde in weichen Materialien schneiden
Bohrschrauben: Haben einen Bohrer am Ende zum direkten Bohren und Gewindeschneiden.
1.2 Illustration der Schlüsselparameter
Schlüsselabmessungen:
- d = Nenndurchmesser (z. B. 6 mm für M6)
- P = Steigung (Abstand zwischen benachbarten Gewinden)
- L = Nennlänge (ohne Kopf)
II. Vergleich der wichtigsten Standardsysteme
| Standardsystem | Code | Merkmale | Häufige Anwendungen | Beispiele |
| Chinesischer Nationalstandard | GB/T | Inländischer Mainstream | Allgemeiner Maschinenbau | GB/T 5782 (Sechskantschrauben) |
| Internationaler Standard | ISO | Weltweit anwendbar | Exportprodukte | ISO 4017 (Sechskantschrauben) |
| Deutscher Standard | DIN | Häufig in Europa verwendet | Präzisionsmaschinenbau | DIN 912 (Zylinderschrauben mit Innensechskant) |
| Amerikanischer Standard | ANSI | Imperiales System | Amerikanische Ausrüstung | ANSI B18.3 |
| Japanischer Standard | JIS | Asienregion | Elektronische Produkte | JIS B1176 |
Hinweis: Auch wenn der Produktname gleich ist, können die spezifischen Abmessungen je nach Standard leicht variieren.
2.1 Vergleichsbeispiele von ANSI- und ISO/GB-Standards
| ANSI-Spezifikationen | Außendurchmesser (Zoll/mm) | Steigung (TPI/mm) | Am nächsten an ISO-Spezifikation | Außendurchmesserunterschied | Anwendungsüberlegungen |
| #10-24 UNC | 0,190"/4,83 mm | 24 TPI/1,06 mm | M5×0,8 | +0,17 mm | ANSI ist etwas kleiner und kann nicht direkt ausgetauscht werden. |
| 1/4"-20 UNC | 0,250"/6,35 mm | 20 TPI/1,27 mm | M6×1,0 | +0,35 mm | Die Spannungsverteilung ist unterschiedlich, daher ist eine Neuberechnung erforderlich. |
| 5/16"-18 UNC | 0,313"/7,94 mm | 18 TPI/1,41 mm | M8×1,25 | -0,06 mm | Ähnliche Abmessungen, aber unterschiedliche Steigung |
| 3/8"-16 UNC | 0,375"/9,53 mm | 16 TPI/1,59 mm | M10×1,5 | -0,47 mm | Nicht austauschbar, Adapter erforderlich. |
2.2 Prinzipien der standardübergreifenden Auswahl:
Prioritätsprinzip: Vermeiden Sie es, verschiedene Standardsysteme so weit wie möglich zu mischen.
Äquivalenter Ersatz: Die Festigkeit muss neu berechnet werden; ein einfacher, größenbasierter Ersatz ist nicht akzeptabel.
Konvertierungslösung: Verwenden Sie Gewindeadapter oder gestalten Sie die Schnittstelle neu.
Typischer Fall: Bei der Reparatur amerikanischer Geräte kann eine 1/4"-20-Schraube beschädigt werden. In einem Notfall kann eine M6×1,0-Schraube als vorübergehender Ersatz verwendet werden, aber die ursprüngliche Spezifikation muss so bald wie möglich ersetzt werden.
III. Spezifikationen und Modelldetails
3.1 Beispiel für die Interpretation der Modellnummer
Beispiel 1: M6×20-8.8
M6: Metrisches Gewinde, Durchmesser 6 mm
×20: Länge 20 mm
8.8: Festigkeitsklasse (Zugfestigkeit 800 MPa, Streckgrenze 640 MPa)
Beispiel 2: ST4.2×16-FPB
ST4.2: Selbstschneidendes Gewinde, Durchmesser 4,2 mm
×16: Länge 16 mm
F: Flachkopf
P: Kreuzschlitz
B: Schwarzes Finish
3.2 Metrische Gewindespezifikationstabelle (gängige Grobgewinde)
| Spezifikationen | Steigung (mm) | Bohrdurchmesser (mm) | Sechskantkopf über Eck (mm) | Tragfähigkeitsreferenz (kN)* |
| M3 | 0,5 | 2,5 | 5,5 | 1,8 |
| M4 | 0,7 | 3,3 | 7 | 3,3 |
| M5 | 0,8 | 4,2 | 8 | 5,3 |
| M6 | 1,0 | 5,0 | 10 | 7,4 |
| M8 | 1,25 | 6.8 | 13 | 13,6 |
| M10 | 1,5 | 8,5 | 16 | 21,6 |
| M12 | 1,75 | 10,2 | 18 | 31,2 |
| M16 | 2,0 | 14,0 | 24 | 58,0 |
*Die Tragfähigkeit basiert auf der Mindestzuglast von Schrauben der Güte 8.8 gemäß GB/T 5782-Standard.
3.3 Spezifikationstabelle für selbstschneidende Schrauben
| Spezifikationen | Gewindeaußendurchmesser (mm) | Gewindesteigung (mm) | Vorgebohrter Lochdurchmesser (mm) | Anwendbare Plattendicke (mm) |
| ST2.2 | 2,2 | 0,8 | 1,6-1,8 | 0,5-2,0 |
| ST2.9 | 2,9 | 1,1 | 2,2-2,4 | 0,8-3,0 |
| ST3.5 | 3,5 | 1,3 | 2,6-2,8 | 1,0-4,0 |
| ST4.2 | 4,2 | 1,4 | 3,1-3,3 | 1,5-5,0 |
| ST4.8 | 4.8 | 1,6 | 3,6-3,8 | 2,0-6,0 |
Prinzipien zur Berechnung des vorgebohrten Lochdurchmessers:
Weichstahl/Kohlenstoffarmer Stahl: Lochdurchmesser = Gewindeaußendurchmesser × 0,75
Edelstahl/Harte Materialien: Lochdurchmesser = Gewindeaußendurchmesser × 0,80-0,85
Aluminiumlegierung/Weiche Metalle: Lochdurchmesser = Gewindeaußendurchmesser × 0,70-0,75
Kunststoff/Holz: Lochdurchmesser = Gewindeaußendurchmesser × 0,60-0,70
IV. Tiefe technische Parameter
4.1 Detaillierte Erläuterung der Schraubenfestigkeitsklassen
| Klasse | Zugfestigkeit (MPa) | Streckgrenze (MPa) | Anwendungsszenarien | Materialien |
| 4.8 | 400 | 320 | Geringe Belastung | Kohlenstoffarmer Stahl |
| 6.8 | 600 | 480 | Allgemeiner Maschinenbau | Mittelkohlenstoffstahl |
| 8.8 | 800 | 640 | Wichtige Verbindungen | Mittelkohlenstoffstahl, gehärtet |
| 10.9 | 1000 | 900 | Hohe Festigkeitsanforderungen | Legierter Stahl, gehärtet |
| 12.9 | 1200 | 1080 | Sonderfälle | Legierter Stahl, gehärtet |
4.2 Berechnung des Anzugsmoments
Grundformel:
T = K × d × F
Wobei:
T = Anzugsmoment (N·m)
K = Drehmomentkoeffizient (im Allgemeinen 0,15-0,20)
d = Nenngewindedurchmesser (m)
F = Vorspannung (N) = Streckgrenze × Wirkfläche × 0,6-0,7
Gängige Anzugsmoment-Referenztabelle (Güte 8.8, K=0,16):
4.3 Gewindepassung und Toleranz
Passungsqualitäten:
6H/6g: Standardpassung (am häufigsten verwendet)
6G/6h: Lose Passung (einfache Montage)
4H/4h: Präzisionspassung (hohe Präzisionsanforderungen)
V. Intelligenter Auswahlleitfaden
5.1 Schneller Auswahl-Flussdiagramm
Auswahl starten
↓ [Verbindungstyp bestimmen]
├─→ Dicke Metallplatte → Maschinenschraube + Mutter
├─→ Dünne Metallplatte → Selbstschneidende/Bohrschrauben
├─→ Kunststoffteile → Spezielle selbstschneidende Schrauben für Kunststoff
└─→ Holz → Holzschrauben
↓
[Erforderliche Festigkeit berechnen]
├─→ Geringe Belastung (<50 kg) → M4-M6
├─→ Mittlere Belastung (50-200 kg) → M8-M10
└─→ Hohe Belastung (>200 kg) → M12 und höher
↓
[Umgebungsanforderungen bestimmen]
├─→ Trockenräume → Verzinkter Kohlenstoffstahl
├─→ Außen/Feucht → Edelstahl 304
└─→ Marine/Chemisch → Edelstahl 316
↓
[Kopf- und Schlitztyp auswählen]
├─→ Erfordert bündiges Finish → Senkkopf
├─→ Hohes Drehmoment → Sechskantkopf/Innensechskantkopf
└─→ Standardmontage → Kreuzschlitz-Linsenkopf
5.2 Branchenanwendungsfälle
Automobilindustrie
Motorbaugruppe
Anwendungsszenario: Zylinderkopfschraubenverbindung
Spezifikationsauswahl: M10×1,25 Feingewinde, Güte 12.9
Spezielle Anforderungen: Anziehen mit Streckgrenzenkontrollmethode, Winkelüberwachungsmethode
Kernpunkt: Verwendung einer MoS2-Beschichtung zur Reduzierung der Reibungskoeffizientenvariation
Fahrwerkssystem
Anwendungsszenario: Verbindung des Aufhängungssystems
Spezifikationsauswahl: M14×1,5, Güte 10.9, Dacromet-Behandlung
Spezielle Anforderungen: Stoß- und Vibrationsfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit
Beispiel: Ein deutsches Automodell verwendet M14×80-Schrauben mit Verriegelungsfunktion für den unteren Querlenker der Vorderradaufhängung.
Luft- und Raumfahrt
Flugzeugzellenstruktur
Anwendungsszenarien: Nieten von Aluminiumlegierungsblechen
Spezifikationsauswahl: NAS1351C4-6 (1/4"-28 UNF Titanschrauben)
Spezielle Anforderungen: Leichtgewicht, hohe Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit
Technische Spezifikationen: Zugfestigkeit ≥1100 MPa, 45 % leichter als Stahl
Motor-Heißteilkomponenten
Anwendungsszenarien: Turbinenschaufelinstallation
Spezifikationsauswahl: Inconel 718 Material, M6×20
Betriebstemperatur: 650°C
Spezielle Behandlung: Silberbeschichtung zur Verhinderung von Fressen
Elektronische Geräte
PCB-Platinenbefestigung
Anwendungsszenarien: Leiterplatten-zu-Chassis-Verbindung
Spezifikationen: M2,5×5, vernickeltes Messing
Spezielle Anforderungen: Nichtmagnetisch, leitfähige Erdung
Montagedrehmoment: 0,35 N·m (zur Verhinderung von PCB-Verformung)
Präzisionsinstrumente
Anwendungsszenarien: Einstellmechanismus für optische Instrumente
Spezifikationen: M3×0,35 Feingewinde, Edelstahl 316
Spezialverfahren: Elektropolieren, gratfrei
Präzisionsgrad: 6g
Medizinische Geräte
Orthopädische Implantate
Materialanforderungen: Titanlegierung Ti6Al4V, biokompatibel
Oberflächenbehandlung: Eloxieren, Rauheit Ra0,8
Typische Größe: HA3,5×14 (selbstschneidend)
Sterilisationsanforderungen: Hochtemperatur- und Hochdrucksterilisation
5.3 Auswahlempfehlungen für spezielle Umgebungen
Vibrationsumgebung
Verwenden Sie Schrauben mit Verriegelungsfunktion (Nylon-Verriegelungsringe)
Verwenden Sie Federscheiben oder Sicherungsscheiben
Erwägen Sie die Verwendung von Anti-Lockerungsbeschichtungen (z. B. Loctite)
Hochtemperaturbereich
<250°C: Edelstahl 310
<550°C: Hochtemperaturlegierung A286
550°C: Nickelbasislegierung Inconel
Saubere Umgebung
Wählen Sie fettfreie Schrauben
Verwenden Sie passivierte oder elektropolierte Oberflächen
Vermeiden Sie das Risiko des Ablösens der Beschichtung
VI. Häufige Probleme und Lösungen
6.1 Verhinderung des Gewindeausreißens
Ursachenanalyse:
Übermäßiges Anzugsmoment
Ungeeignete Gewindepassung
Fehlende Materialfestigkeit
Lösungen:
Verwenden Sie einen Drehmomentschlüssel, um das Drehmoment zu kontrollieren
Überprüfen Sie die Kompatibilität der Gewindespezifikation
Erhöhen Sie die Gewindefestigkeitsklasse
6.2 Richtlinien für die Auswahl korrosionsbeständiger Materialien
| Umgebungsbedingungen | Empfohlene Materialien | Oberflächenbehandlung | Erwartete Lebensdauer |
| Trockenräume | Kohlenstoffstahl | 5-8μm verzinkt | 5-10 Jahre |
| Außenatmosphärische Bedingungen | Kohlenstoffstahl | Feuerverzinkt >45μm | 15-20 Jahre |
| Leichte Korrosion | Edelstahl 304 | Passivierung | 20-30 Jahre |
| Meeresumgebung | Edelstahl 316 | Passiviert | Über 30 Jahre |
| Starke Säuren und Basen | Hastelloy-Legierung | - | Hastelloy-Legierung |
6.3 Montagevorkehrungen
Voraussetzungen für das Vorbohren
Maschinenschrauben: Lochdurchmesser = Gewindedurchmesser + 0,1-0,2 mm
Selbstschneidende Schrauben: Lochdurchmesser = 0,7-0,8 × Gewindedurchmesser
Gewindelängenauswahl
Stahl: ≥ 1,0 × Gewindedurchmesser
Gusseisen: ≥ 1,5 × Gewindedurchmesser
Aluminiumlegierung: ≥ 2,0 × Gewindedurchmesser
Anziehreihenfolge
Verwenden Sie bei Mehrschraubenverbindungen das diagonale Anziehen.
Erreichen Sie das Zieldrehmoment schrittweise in 2-3 Durchgängen.
VII. Praktische Schnellreferenzwerkzeuge
7.1 Imperial-Metrisch-Umrechnungstabelle
| Imperiale Einheiten | Ungefähr äquivalent zu metrischen Einheiten (mm) | Am nächsten an metrischen Einheiten |
| #4-40 | 2,84 | M3 |
| #6-32 | 3,51 | M3,5 |
| #8-32 | 4,17 | M4 |
| #10-24 | 4,83 | M5 |
| 1/4"-20 | 6,35 | M6 |
| 5/16"-18 | 7,94 | M8 |
| 3/8"-16 | 9,53 | M10 |
| 1/2"-13 | 12,70 | M12 |
7.2 Schnelle Schätzformel
Schraubenmengenabschätzung:
n = (1,5 × F) / (f × d²)
Wobei:
n = Anzahl der Schrauben
F = Gesamtlast (N)
f = Zulässige Spannung pro Flächeneinheit (MPa)
d = Schraubendurchmesser (mm)
Empfohlener Sicherheitsfaktor:
Statische Last: 1,5-2,5
Dynamische Last: 2,5-4,0
Schlaglast: 4,0-6,0
VIII. Zusammenfassung und Empfehlungen
8.1 Kernprinzipien der Auswahl
Sicherheit geht vor: Wählen Sie größer statt kleiner.
Standards zuerst: Priorisieren Sie Standardteile, um die Kosten zu senken.
Umweltverträglichkeit: Materialien müssen für die Betriebsumgebung geeignet sein.
Einfache Wartung: Berücksichtigen Sie die einfache Austauschbarkeit später.
Industriestandards: Befolgen Sie branchenspezifische technische Standards.
8.2 Beschaffungsempfehlungen
Erstellen Sie eine Liste der häufig verwendeten Spezifikationen auf Lager.
Wählen Sie seriöse Lieferanten.
Fordern Sie Materialzertifikate und Prüfberichte an.
Führen Sie Kleinserienversuche vor Großeinkäufen durch.
Spezielle Branchen (wie Luft- und Raumfahrt und Medizin) erfordern zertifizierte Lieferanten.
