Woraus sind Schrauben gemacht? Entdeckung der Materialien, die zur Herstellung von Befestigungselementen verwendet werden

Schrauben sind bei unzähligen Bau- und Montageprojekten unverzichtbare Bestandteile, wie Holz- und Maschinenschrauben; sie dienen als einfaches, aber raffiniertes Mittel, um Materialien fest zusammenzuhalten. In der Regel werden Schrauben aus einer Vielzahl von Metallen hergestellt, die aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften für unterschiedliche Verwendungszwecke und Umgebungen ausgewählt werden. Zu den gebräuchlichsten Materialien für Schrauben gehören Stahl - oft Kohlenstoffstahl für zusätzliche Festigkeit -, Edelstahl, Messing, Aluminium und manchmal spezielle Legierungen für bestimmte Anwendungen.

Bei der Auswahl der richtigen Schraube für Ihr Projekt ist die Berücksichtigung der Materialeigenschaften von entscheidender Bedeutung - ob eine bestimmte Zug- oder Scherfestigkeit erforderlich ist oder ob das Material Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit, Chemikalien oder Temperaturschwankungen standhalten muss.

In diesem Artikel geht es um das Material, aus dem Schrauben hergestellt werden.

Die Art der Schraubenmaterialien 

Wenn Sie die Welt der Schrauben erkunden, werden Sie feststellen, dass sie aus einer Vielzahl von Metallen und nichtmetallischen Werkstoffen hergestellt werden, die jeweils aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften für unterschiedliche Anwendungen ausgewählt werden.

Übliche Metalle für Schrauben

• Stahl: Als Arbeitspferd der Industrie sind Stahlschrauben erschwinglich und robust. Sie werden häufig aus Kohlenstoffstahl hergestellt, der die nötige Härte bietet.
• Rostfreier Stahl: Durch den Zusatz von Chrom sind Schrauben aus rostfreiem Stahl korrosionsbeständig und eignen sich für Anwendungen, bei denen es auf Langlebigkeit ankommt.
• Messing: Ihre Messingschrauben sind ästhetisch ansprechend und korrosionsbeständig und werden häufig in dekorativen Anwendungen eingesetzt.
• Kupfer: Wenn Sie eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit benötigen, sind Kupferschrauben zuverlässig, wenn auch zu einem höheren Preis.
• Aluminium: Aluminiumschrauben sind leichter und korrosionsbeständiger; sie werden bevorzugt bei Anwendungen eingesetzt, bei denen das Gewicht eine Rolle spielt.
• Titan: Für das beste Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht sind Titanschrauben die beste Wahl, obwohl sie teurer sind als andere Metalle.

Nicht-metallische Materialien

Schrauben sind nicht auf Metalle beschränkt; einige werden aus robusten nichtmetallischen Materialien hergestellt:

• Plastik: Die leichten und korrosionsbeständigen Kunststoffschrauben eignen sich für elektrische Anwendungen und dort, wo Metallschrauben Störungen verursachen würden.
• Aluminium-Legierung: Bei diesem Material wird Aluminium mit anderen Elementen kombiniert, um Eigenschaften wie Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, wodurch sich das Anwendungsspektrum von Aluminiumschrauben erweitert.

Jedes Material bietet unterschiedliche Vorteile, und die Wahl hängt weitgehend von den spezifischen Anforderungen Ihres Projekts ab, z. B. von der benötigten Festigkeit, der Exposition gegenüber Witterungseinflüssen und davon, ob die Leitfähigkeit eine Rolle spielt.

Hier finden Sie einen kurzen Überblick über die Zusammensetzung und die Vorteile einiger gängiger Schraubenmaterialien.

Materialeigenschaften

Bei der Untersuchung der verschiedenen Materialien, aus denen Schrauben bestehen, werden Sie feststellen, dass eine Kombination aus Haltbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit Ihre Wahl beeinflusst.

Metall-Attribute

Bei der Auswahl von Schrauben sind die Eigenschaften des Metalls, wie Schmelzpunkt, Haltbarkeit und Leitfähigkeit, entscheidend. Rostfreier Stahlinsbesondere die Qualität 316, ist bekannt für ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Langlebigkeit, wodurch er sich für den Einsatz in rauen oder maritimen Umgebungen eignet. Edelstahl 316 enthält zum Beispiel Molybdän, das seine Beständigkeit gegen Chloride verbessert. Auf der anderen Seite ist ein Metall wie Aluminium wird wegen seines geringen Gewichts und seiner Korrosionsbeständigkeit geschätzt, obwohl es im Vergleich zu Stahl einen niedrigeren Schmelzpunkt und eine geringere Festigkeit aufweist.

Werkstoffklassen

Materialklassen geben Ihnen einen Einblick in die spezifischen Eigenschaften und Leistungen, die Sie von Ihren Schrauben erwarten können. Die Noten sind Identifikatoren, die Aufschluss über die Zusammensetzung der Legierung, Stärkeund Korrosionsbeständigkeit.

• Legierter Stahl: Ist für seine hohe Festigkeit bekannt und wird oft mit Nummern wie 8.8, 10.9 und 12.9 bewertet.
• Rostfreier Stahl: Erhältlich in den Qualitäten 304, 316 und 410.
  • 304: Eine gängige Wahl für den allgemeinen Gebrauch.
  • 316: Bietet eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit und wird bei Schiffsanwendungen eingesetzt.
  • 410: Ein gehärteter rostfreier Stahl mit hoher Festigkeit und leichter Korrosionsbeständigkeit.

Die Edelstahlsorte 410 wird häufig verwendet, wenn Sie zusätzliche Härte und Verschleißfestigkeit benötigen, während 316 Ihr Freund im Kampf gegen Korrosion ist, insbesondere in salzhaltigen Umgebungen. Es ist die Zugabe von Elementen wie Kohlenstoff, Chrom und Nickel in unterschiedlichen Mengen, die die verschiedenen Sorten ausmachen und Eigenschaften wie Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit beeinflussen. Berücksichtigen Sie neben der Edelstahlsorte auch Faktoren wie die Umgebung und die Belastung, der die Schraube ausgesetzt ist, um sicherzustellen, dass Sie die richtige Sorte für Ihre Bedürfnisse wählen.

Qualität der Materialien

Bei der Auswahl von Schrauben für Ihre Projekte ist es wichtig, die Materialeigenschaften zu berücksichtigen, die ihre Leistung in verschiedenen Umgebungen beeinflussen. Hier ist eine Aufschlüsselung, die Ihnen hilft zu verstehen, womit Sie arbeiten.

Stärke: Ihre schweren Aufgaben erfordern starke Schrauben, und da kommen Stahl oder Titan ins Spiel. Sie sind so konstruiert, dass sie dem Druck standhalten, sodass Sie sich keine Sorgen machen müssen, dass sie nachgeben, wenn es darauf ankommt. Auf der anderen Seite sind Messing und Aluminium zwar immer noch solide Optionen, sollten aber für leichtere Arbeiten verwendet werden.

Korrosionsbeständigkeit: Sie hassen Rost? Edelstahl, Messing und bestimmte Kunststoffe sagen "Nein!" zu Korrosion und halten alles makellos. Edelstahl ist im Freien ein wahrer Champion, besonders in Küstennähe. Wenn Sie sich für Stahl entscheiden, sollten Sie eine Schutzbeschichtung in Betracht ziehen, um den gefürchteten Rost in Schach zu halten.

Gewicht: Wenn leichtere Lasten ein Muss sind, wie in der rasanten Welt des Rennsports oder in der Luft- und Raumfahrttechnik, sind Aluminium und Titan die idealen Leichtgewichte. Sie bringen Stärke ohne Masse und halten alles stromlinienförmig und effizient.

Leitfähigkeit: Für Ihren elektrischen Bedarf ist die Leitfähigkeit von Kupfer unübertroffen, weshalb es häufig für die Verkabelung verwendet wird. Und wenn Sie Strom vermeiden wollen, sind Kunststoffschrauben der perfekte Isolator, der dafür sorgt, dass der Strom dort bleibt, wo er soll.

Hier ist eine Tabelle, die die Dinge kurz zusammenfasst:

*Kann durch Beschichtungen verbessert werden.

Denken Sie daran, dass Ihre Projekte die richtige Art von Festigkeit, Schutz vor Witterungseinflüssen, ein überschaubares Gewicht und die richtigen Leiteigenschaften verdienen. Indem Sie die Materialeigenschaften auf Ihre Bedürfnisse abstimmen, stellen Sie die Weichen für Ihren Erfolg.

Beschichtungen und Veredelungen

Wenn Sie Schrauben für Ihr Projekt auswählen, kann die Bedeutung von Beschichtungen und Oberflächenbehandlungen die Haltbarkeit und Effektivität des Befestigungselements erheblich beeinflussen. Hier ist, was Sie wissen müssen.

Oberflächenbehandlungen

Verzinkung ist aufgrund seiner guten Rostbeständigkeit und seines günstigen Preises die häufigste Behandlung, der Sie begegnen werden. Der Prozess der Verzinkung ist das Aufbringen einer Zinkschicht auf Stahl oder Eisen, um Korrosion zu verhindern. Für ein ästhetisch ansprechenderes Finish, Verchromung beschichtet das Verbindungselement mit Chrom und bietet so eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit und eine glänzende Oberfläche. Wenn Sie noch mehr Schutz vor Verschleiß benötigen, keramikbeschichtete Schrauben bieten eine fortschrittliche Schutzschicht, die sich besonders für raue Umgebungen eignet.

• Zink-Beschichtung: Gebräuchlich und kostengünstig, bietet einen guten Schutz gegen Korrosion.
• Vernickeln: Bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Haltbarkeit und dekorativer Wirkung.
• Chrom: Bekannt für seine Härte und seinen beeindruckenden Glanz.
• Keramische Beschichtung: Keramische Schichten dienen als Barriere gegen hohe Temperaturen und chemische Einflüsse.

Vorteile der Beschichtung

Die Langlebigkeit und Leistungsfähigkeit Ihrer Schrauben steht in direktem Zusammenhang mit ihrer Oberfläche. Eine leistungsfähige Beschichtung wie Zink oder Keramik schützt nicht nur vor Korrosion, sondern kann auch eine schmierende Wirkung haben, was den Einbau erleichtert. Außerdem sind bestimmte Beschichtungen ästhetisch ansprechend.Nickel und Chrom bieten eine elegante silberne Oberfläche, die das visuelle Design Ihres Projekts ergänzen kann.

• Korrosionsbeständigkeit: Unverzichtbar für Außenbereiche oder feuchtigkeitsanfällige Umgebungen.
• Ästhetische Anziehungskraft: Oberflächen wie Nickel und Chrom sind optisch ansprechend und können das Design aufwerten.
• Benutzerfreundlichkeit: Einige Beschichtungen verringern die Reibung, so dass sich Schrauben leichter einbauen lassen.

Durch die Wahl der richtigen Beschichtung oder Plattierung stellen Sie sicher, dass Ihre Schrauben über einen langen Zeitraum hinweg ihre beste Leistung erbringen.

Widerstandsfähigkeit gegen Elemente

Bei der Auswahl von Schrauben für Ihr Projekt ist es wichtig, ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber verschiedenen Elementen zu kennen. Dies gewährleistet die Langlebigkeit und Haltbarkeit sowohl der Schraube als auch der Anwendung, in der sie verwendet wird.

Korrosionsbeständigkeit

Schrauben aus rostfreiem Stahl sind durch den Zusatz von Chrom in der Legierung sehr korrosionsbeständig. Verzinkte Schraubensind mit einer Zinkschicht überzogene Stahlschrauben, die ebenfalls eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Diese Zinkschicht bildet eine Barriere, die verhindert, dass Feuchtigkeit und Sauerstoff an den Stahl gelangen. Wenn die verzinkte Beschichtung jedoch beschädigt wird, kann dies zu Rost führen.

Für Anwendungen in Meeresumgebungen, Siliziumbronze Schrauben sind aufgrund ihrer hohen Korrosionsbeständigkeit gegenüber Salzwasser eine ausgezeichnete Wahl. Siliziumbronze ist eine Legierung aus Kupfer, Silizium und anderen Metallen und bietet eine hervorragende Langlebigkeit unter rauen Bedingungen.

Einsatz in verschiedenen Umgebungen

Für den allgemeinen Außeneinsatz sind sowohl Schrauben aus Edelstahl als auch verzinkte Schrauben geeignet; Edelstahl bietet für viele Umgebungen ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kosten und Leistung. Im Gegensatz dazu sind Schrauben aus Siliziumbronze die beste Wahl bei starker Beanspruchung, vor allem, wenn das Vorhandensein von Salz oder anderen korrosiven Elementen ein Problem darstellt. Denken Sie daran, die spezifischen Bedingungen zu berücksichtigen, denen Ihre Schrauben ausgesetzt sein werden, um den für Ihre Bedürfnisse am besten geeigneten Typ auszuwählen.

Herstellungsverfahren für Schrauben

Wenn man an Schrauben denkt, mag man sie für selbstverständlich halten, aber der Herstellungsprozess ist kompliziert und unerlässlich für die Herstellung der langlebigen Verbindungselemente, die Sie im Alltag verwenden.

Herstellungsverfahren

Das Kaltstauchen ist ein wichtiges Verfahren, bei dem der Draht auf eine bestimmte Länge geschnitten und dann bei Raumtemperatur der Kopf geformt wird.. Dieses Verfahren ist effizient und kostengünstig und stellt sicher, dass der Schraubenkopf perfekt für die Aufnahme des Schraubers geformt ist. Gewindewalzen Es folgt der Prozess, bei dem das Gewinde auf der Schraube geformt wird. Dies geschieht unter hohem Druck zwischen zwei Werkzeugen: Hubkolbenstempelwobei sich ein Würfel hin und her bewegt, und Planetenmatrizemit mehreren Schneideisen, die sich um die Schraube herum bewegen. Bei diesem Verfahren werden die Gewinde nicht nur geformt, sondern auch gehärtet, um ihre Festigkeit zu erhöhen.

Kaltumformung Bei diesen Techniken werden Form und Größe von Metallteilen ohne Wärmezufuhr verändert. Ihre Schrauben werden häufig diesem Verfahren unterzogen, um die genauen Abmessungen und die Haltbarkeit zu erreichen, die für ihren Verwendungszweck erforderlich sind. Durch die Verwendung der Kaltumformung Methode wird das Gefüge des Metalls an den Gewindespitzen und -wurzeln dichter, wodurch die Gesamtfestigkeit der Schraube erhöht wird.

Schraubenköpfe und -gewinde

Bei der Erkundung des Schraubendesigns lernen Sie, wie sich verschiedene Kopfformen und Gewindetypen für unterschiedliche Anwendungen eignen. 

Die Schraubenköpfe verstehen

Der Erfolg Ihres Projekts kann von der Wahl des richtigen Schraubenkopfes abhängen. Hier sind ein paar gängige Modelle:

• Flachkopf: Dieser Schraubenkopf ist konisch mit einer flachen Außenfläche und einer sich verjüngenden Innenfläche, so dass die Schraube bündig mit der Oberfläche abschließt.
• Oval: Diese Schrauben haben eine ovale Oberseite und sind so konzipiert, dass sie bündig auf der Oberfläche des Materials sitzen, in das sie geschraubt werden. Sie erfordern eine Senkbohrung und bieten dank ihres niedrigen Profils ein unauffälliges Erscheinungsbild.
• Verblindung: Diese Schrauben, die auch als Bindekopfschrauben bezeichnet werden, haben einen gewölbten Kopf mit abgewinkelten Seiten, um eine glatte Oberfläche zu erzielen. Durch die abgewinkelte Unterseite des Kopfes wird die Schraube fest mit der Oberfläche verbunden, in die sie eingeschraubt wird.
• Pan: Flachkopfschrauben haben eine flache Oberseite mit schrägen Seiten. Sie benötigen keine Senkbohrung wie ovale Köpfe, und die große Auflagefläche unter dem Kopf bietet eine gute Klemmkraft, ohne weiche Materialien zu beschädigen. Flachkopfschrauben sind sehr vielseitig, da sie mit oder ohne Senkung verwendet werden können.

Verstehen der Gewindetypen 

Das Gewinde einer Schraube ist ihr bestimmendes Merkmal, und es gibt zwei Haupttypen von Gewinden gemäß der metrischen Gewindenorm:

• Grobgewinde: Die größeren Abstände sorgen für ein schnelleres Fahren und besseren Grip auf weichem Material.
• Feine Fäden: Diese Gewindegänge liegen enger beieinander und ermöglichen feinere Einstellungen und stärkeren Halt in harten Materialien.

Hier sind 4 gängige Arten von Schraubgewinden:

• V-Gewinde: Das häufigste Gewindeprofil, das V-Gewinde, hat einen 60-Grad-Winkel und eignet sich für allgemeine Befestigungsanwendungen.
• Quadratisches Gewinde: Quadratische Gewinde haben rechtwinklige Flanken, um die Reibung bei der Kraftübertragung zu verringern.
• Acme-Gewinde: Acme-Gewinde sind trapezförmig und bieten ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit und geringerer Reibung - geeignet für Gewindespindeln und schwere Lasten.
• Gewinde der Vorspannung: Sägezahngewinde haben eine vertikale und eine abgewinkelte Flanke für hohe Kräfte in einer Richtung, aber freie Bewegung in der anderen.

Werkzeuge und Zubehör

Bevor Sie sich an Ihr Projekt machen, sollten Sie sich mit den richtigen Werkzeugen und Zubehörteilen ausstatten, um effizient mit Schrauben umgehen zu können. Die richtige Ausrüstung erleichtert die Arbeit und sorgt für einen sicheren und korrekten Sitz.

Erforderliche Werkzeuge für die Verwendung von Schrauben

Schraubendreher: Ein guter Satz Schraubendreher gehört zweifelsohne in Ihr Werkzeugset. Je nach Schraubenkopf benötigen Sie den richtigen Typ. Hier sind die wichtigsten Dinge:

• Schlitzschraubendreher: Ideal für Schrauben mit einem einzigen Schlitz.
• Phillips-Schraubendreher: Hat eine kreuzförmige Spitze, geeignet für Schrauben mit Kreuzschlitz.
• Sechskantschraubendreher: Für Schrauben mit Sechskantansatz.

Bohrer: Wenn Sie mit vielen Schrauben oder härteren Materialien arbeiten, spart Ihnen eine Bohrmaschine Zeit und Mühe.

• Akkubohrer: Für Benutzerfreundlichkeit und Manövrierbarkeit.
• Bohreinsätze: Ein Satz, der zu verschiedenen Schraubengrößen und Kopfformen passt.

Erinnern Sie sich, Wählen Sie immer die richtige Größe eines Schraubendrehers oder Bohrers für die Schraube, um ein Ausreißen des Kopfes zu vermeiden.

Zubehörprodukte

Zusätzlich zu den wichtigsten Werkzeugen sollten Sie dieses nützliche Zubehör in Betracht ziehen:

• Magnetischer Bit-Halter: Hält die Schrauben am Bohrer fest, besonders praktisch bei schwer zugänglichen Stellen.
• Schraubenführung: Hilft dabei, Schrauben gerade und bis zur gewünschten Tiefe einzuschlagen.
• Einstellung des Drehmoments: Die meisten Bohrer sind mit dieser Funktion ausgestattet, um zu verhindern, dass sie zu fest angezogen werden und das Material beschädigen.

Mit diesen Werkzeugen und Zubehörteilen können Sie Ihre Schraubarbeiten mit größerer Präzision und Leichtigkeit bewältigen.