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Scherfestigkeit von Schrauben - Informationen

Schrauben sind nicht auf Scherkräfte ausgelegt.
Schrauben sind nicht auf Scherkräfte ausgelegt.
Sie sind Hobby-Heimwerker und versuchen sich gerade an einem neuen Projekt, für das Sie vorab die Scherfestigekeit von Schrauben bestimmten müssen, um am Ende auch Schrauben der richtigen Festigkeitsklasse auszuwählen. Wie also lässt sich die Scherfestigkeit bestimmen und welche Informationen zu Festigkeitsklassen sollten Sie unbedingt kennen?

Zur Festigkeitsklasse von Schrauben

Wie auch Muttern werden Schrauben gemäß ihrer spezifischen Festigkeit in sogenannte Festigkeitsklassen eingeteilt. Die Festigkeitsklassen werden durch zwei mit einem Punkt getrennte Zahlen beschrieben, welche auf der Verpackung von Schrauben angegeben wird.

  • Beispielsweise kann auf einer Schraubenverpackung die Nummer 8.8. geschrieben stehen. Aus jenen beiden Zahlen können Sie nun wichtige Eigenschaften der gegebenen Schrauben ermitteln, so beispielsweise die Zugfestigkeit und die Streckgrenze oder auch Dehngrenze. 
  • Unter der Streckgrenze versteht man dabei den Spannungswert, den ein Werkstoff, in diesem Falle die Schraube, maximal aushalten kann, ohne sich plastisch dauerhaft zu verformen. Der Wert gilt dabei für einachsige, momentenfreie Zugbelastung.Die Zugfestigkeit wiederum meint die Spannung, bei maximaler Zugkraft bezüglich des Querschnittes entstehen darf. 
  • Zusätzlich zu jenen beiden Größen spielt für Schrauben die Scherfestigkeit eine Rolle. So kann Ihnen die Festigkeitsklasse zudem verraten, welche Scherkraft maximal auf die Schraube ausgeübt werden darf. Es gilt dabei jedoch, dass eine Verbindung, wenn möglich, lieber so verschraubt werden sollte, dass auf die Schraube nur Zugkraft, nicht aber Scherkraft ausgeübt wird.

Die Berechnung der Scherfestigkeit

  • Die Scherfestigkeit einer Schraube berechnet sich nach der Formel T = F/A. Die maximal auszuübende Kraft wird also durch die gegebene Fläche geteilt. Soll eine Schraube beispielsweise eine Kraft von 2000 Newton aushalten, so muss jene durch die zu tragende Fläche geteilt werden. Wird nun davon ausgegangen, dass jene 80 mm2 entspricht, so lautet die Rechnung zur benötigten Scherfestigkeit also 2000 durch 80.
  • Als Ergebnis erhalten Sie bei gegebener Rechnung 25 N/mm2. Jenes Ergebnis ist nun in Festigkeitsklassen umzurechnen. Sie sollten dazu wissen, dass eine Schraube der Festigkeitsklasse 8.8 eine in diesem Sinne einer Zugfestigekeit von 640 N/mm² entspricht, wobei jene zur Erechnung der Scherfestigkeit mal 0,8 zu nehmen ist.
  • Das wiederum führt im obigen Falle zu einem Ergebnis von 512 N/mm². Damit sollte Ihr Anspruch der 25 N/mmmit 8.8 also realisierbar sein, jene Zahl bezieht sich aber auf Verbindungen und im Grunde nicht auf Schrauben.
  • Sie sollten entsprechende Berechnungen im besten Falle jedoch immer von einem Profi überprüfen und absegnen lassen, bevor Sie tätig werden. Nicht nur deswegen, weil Scherung für Schrauben eigentlich keine geeignete Belastung ist, sondern auch, weil sich schnell ein Fehler oder Umrechnungsfehler einschleicht. 

Für theoretische Zwecke können Sie aber gerne rechnen. Auch lassen sich über das Internet entsprechende Rechner  finden, die Ihnen bei der Ermittlung von maximal zulässigen Zug- und Scherkräften bei Schraube und Muttern helfen können.

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