Stiftschrauben: Moderne Schrauben für hohe Ansprüche

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Stiftschrauben sind die Lösung für viele Anwendungen, denn nicht immer können herkömmliche Schrauben verwendet werden. Bei einigen Bauteilen und Anwendungen dürfen keine Mutter angebracht sein.

Hochwertige Stiftschrauben in der Industrie

Oft kommt es auf die Kleinigkeiten an, die bei verschiedenen Anwendungen realisiert werden müssen. Dabei sind Stiftschrauben eine Klasse für sich, denn sie stellen besondere Verbindungselemente für höchste Ansprüche dar. Sie werden immer dort verwendet, wo Verarbeitung und Beschaffenheit des Materials besser als nur durchschnittlich sein müssen.

Moderne Studbolts höchster Qualität sind unter anderem von Alstertaler sowie von einigen anderen Herstellern erhältlich, die auf Verlässlichkeit und Flexibilität setzen. Diese Materialien zeichnen sich dadurch aus, dass sie äußerst beständig gegenüber verschiedenen Einflüssen wie Kälte und Wärme sowie gegen Chemikalien sind. Außerdem sind sie natürlich rostfrei. Derartige Stiftschrauben werden unter anderem in der Öl- und Gasindustrie, in der petrochemischen Industrie und auch im Sondermaschinenbau verwendet.

Selbst der Automobilbau setzt darauf und lässt Studbolts mit Innensechskant verwenden.
Stiftschrauben sind aus der modernen Industrie nicht wegzudenken und werden sowohl für kleine Anwendungen als auch für Großprojekte genutzt. Sie verbinden zwei Bauteile, wobei diese auch unterschiedlicher Art sein können. Verschiedene Materialien lassen sich ebenso verbinden wie unterschiedlich große Werkstücke.

Stiftschrauben haben sich in der Industrie längst durchgesetzt und werden teilweise auch als Madenschrauben mit Innensechskant bezeichnet.

Stiftschrauben haben sich in der Industrie längst durchgesetzt und werden teilweise auch als Madenschrauben mit Innensechskant bezeichnet.(#04)

Kleiner Exkurs: Was sind Stiftschrauben?

Studbolts haben sich in der Industrie längst durchgesetzt und werden teilweise auch als Madenschrauben mit Innensechskant bezeichnet. Es handelt sich hierbei um sogenannte Schaftschrauben, die keinen Kopf haben, dafür aber mit einem Gewinde bis zum Ende versehen sind. Ein Gewinde ist das Mutternende, das andere das Einschraubende.

Als Nenndurchmesser wird der Durchmesser des zwischen beiden Enden liegenden Schafts angenommen. Das Einschraubende wird in das Werkstück geschraubt und ist dafür gedacht, dort nicht wieder herausgeschraubt zu werden. Es verbleibt dementsprechend dauerhaft im Werkstück. Damit die Studbolts nur schwer zu lösen ist, muss eine spezielle Toleranz gegeben sein. Diese sorgt in Verbindung mit dem Gewindelauf dafür, dass das Lösen der Schraube nur schwer bis gar nicht möglich ist.

Wichtig: Das Einschraubende muss eine bestimmte Länge haben, die wiederum durch die jeweils anzuwendenden DIN-Normen geregelt ist und sich nach dem Werkstück, in das die Schraube gedreht werden soll, richtet.

Folgende DIN-Normen kommen je nach Durchmesser zur Anwendung:

  • DIN 835
  • DIN 938
  • DIN 939
  • DIN 940

Das Mutternende verbindet ein Werkstück mit dem anderen und wird mit einer Mutter fixiert. Dies ist wichtig, wenn die Verschraubung aus bestimmten Gründen wieder gelöst werden muss, was durchaus auch häufiger der Fall sein kann. Mithilfe von Studbolts lassen sich Werkstücke überdies besser fixieren, solange sie sich im Montageprozess befinden. Hierfür wird in der Regel der Festsitz gewählt, die SK6 Toleranz ist dann nicht nötig.

Stiftschrauben können wie folgt gefertigt werden:

  • Fertigung als Fließpressteil

    Hierfür kommen mehrstufige Schraubenpressen zum Einsatz, wobei diese Art der Schraubenherstellung vor allem bei größeren Losgrößen Anwendung findet. Außerdem werden vor allem Gewindegrößen bis M24 auf diese Art hergestellt.

  • Fertigung als CNC Drehteil

    Sind Durchmesser von weniger als 24 Millimeter gefordert oder sind nur kleine Losgrößen nötig, kommt die Fertigung als CNC Drehteil in Betracht. Die Stiftschrauben können dann bis zu einem Durchmesser von M120 gefertigt werden.

 

Um die passenden Gewindeeinsätze zu erhalten, werden Gewindewalzen verwendet. Diese kommen bei beiden Herstellungsverfahren zur Anwendung.

Gewindestangen und Stiftschrauben haben neben der großen Flexibilität noch weitere Vorteile.

Gewindestangen und Stiftschrauben haben neben der großen Flexibilität noch weitere Vorteile.(#01)

Welche Vorteile haben Stiftschrauben?

Gewindestangen und Studbolts haben neben der großen Flexibilität noch weitere Vorteile. Sie stellen Verbindungselemente dar, die exakt auf den jeweiligen Bedarf zugeschnitten sind bzw. zugeschnitten werden können. Schrauben und Muttern mit Sechskant können bei verschiedenen Anwendungen nötig werden, teilweise sind es aber auch die Studbolts, die explizit gefordert werden.

Sie werden aus unterschiedlichen Materialien gefertigt, wobei sich die Wahl des Materials nach der künftigen Anwendung der Schrauben richtet. Hersteller verwenden spezielle Materialien, wenn besonders hohe Anforderungen erfüllt werden müssen: Super-Duplex-Legierungen sind ebenso möglich wie Edelstähle, die ausscheidungsgehärtet und natürlich rostfrei sind.

Hinsichtlich der Gewindeeinsätze werden Kundenwünsche berücksichtigt, sodass sogar individuelle Schraubenproduktionen möglich sind. Das gilt auch hinsichtlich der Beschaffenheit der Oberfläche oder bei speziellen Zeichnungsteilen.

Studbolts sind also überall dort sinnvoll, wo eine Verbindung häufiger gelöst werden muss, die aber dennoch ein Höchstmaß an Festigkeit aufweisen soll. Das beidseitige Gewinde der Stiftschrauben lässt ihre Anwendung besonders flexibel und vor allem effizient werden.

Doch auch diese Vorteile sind bei der Schraubenwahl zu berücksichtigen, denn Stiftschrauben bringen diese alle mit:

  • Schonung der Innengewinde der verwendeten Bauteile
  • leichtere Montage auch bei unhandlichen Bauteilen oder schweren Werkstücken
  • Ausrichtung der Teile, die befestigt werden müssen, ist automatisch auf festgelegte Punkte möglich
  • Stiftschraube kann bei Bedarf im Werkstück verbleiben

 

Wie bereits erwähnt wurde, ist es möglich, Gewindestangen und Stiftschrauben mit verschiedenen Oberflächen zu fertigen. Kunden erhalten zum Beispiel eine rohe und damit völlig unbehandelte Oberfläche, die direkt bei der Herstellung entsteht.

Auch das galvanische Verzinken der Schrauben ist möglich, ebenso das Feuerverzinken. Liegen definierte Reibbeiwerte seitens des Kunden vor, ist auch die Beschichtung mit Zinklamellen möglich. Darüber hinaus bieten die Hersteller spezifische Oberflächen an, die sich speziell nach den Kundenwünschen richten.

Für die Herstellung werden verschiedene Arten von Stahl verwendet: Baustähle kommen ebenso zum Einsatz wie Automatenstähle, Schraubenstähle oder Kettenstähle. Die Auswahl des Materials richtet sich nach den spezifischen Anforderungen, die der Kunde stellt.

Für die Produktion müssen daher genaue Vorgaben gemacht werden bzw. ist teilweise eine Projektbesprechung nötig oder es werden Materiallisten vom Kunden gefordert. Außerdem ist bei kundenspezifischen Produktionen meist eine Mindeststückzahl gefordert.

Dass Stiftschrauben unschlagbare Vorteile haben, ist nun bekannt. Auch, dass sie individuell angefertigt werden können und speziell auf den Kunden zugeschnitten werden.

Dass Stiftschrauben unschlagbare Vorteile haben, ist nun bekannt. Auch, dass sie individuell angefertigt werden können und speziell auf den Kunden zugeschnitten werden.(#02)

Stiftschrauben und andere Schrauben: Woher kommen sie eigentlich?

Dass Stiftschrauben unschlagbare Vorteile haben, ist nun bekannt. Auch, dass sie individuell angefertigt werden können und speziell auf den Kunden zugeschnitten werden. Sie werden projektbezogen hergestellt, wenn dies erforderlich ist.

Dabei stellt sich aber kaum jemand die Frage: Woher kommen Schrauben eigentlich? Die Geschichte der Studbolts wird selten beleuchtet, es wird einfach als gegeben hingenommen, dass es diese Verbinder gibt. Es scheint, als handele es sich um eine einfache Komponente, die dazu gemacht wurde, zwei Bauteile miteinander zu verbinden. Doch genau genommen bilden Stiftschrauben und andere Schraubenarten die Basis für die Montage von Maschinenkomponenten.

Historie

Die Geschichte der Schrauben lässt sich bis ins 4. Jahrhundert vor Christus zurückverfolgen, zumindest stammen aus dieser Zeit die ersten Nachweise zu Gewinden. Wirklich relevante Entwicklungen zu heute üblichen Schrauben wurden aber erst in den letzten 150 Jahren vorangetrieben. Frederick E. Graves schreibt in seinem Werk „Nuts and Bolts“ über Gewindebolzen und dazu passenden Muttern, die angeblich im 15. Jahrhundert erstmals aufgetaucht sind. Dennoch gibt er gleichzeitig zu, dass die Bolzen, die über keinerlei Gewinde verfügen, bis in die Römerzeit zurückverfolgt werden können.

Einst wurden Bolzen als Verriegelungsmittel verwendet, sie wurden für Türen eingesetzt. Die Römer entwickelten erste Schrauben aus Bronze oder teilweise aus Silber. Die Gewinde wurden hier noch von Hand gefeilt oder es wurde mit einem Draht gearbeitet, der um den Stab gelegt und hier befestigt wurde.

Bill Eccles jedoch, der ebenfalls an und über Schrauben forscht, ist der Meinung, dass ihre Entwicklung noch viel weiter zurückverfolgt werden könnte, und zwar bis zu Archimedes in den Jahren 287 bis 212 vor Christus. Er entwickelte eine Wasserhebeanlage, die scheinbar auf dem Prinzip von Schrauben beruhte. Es gibt sogar Anzeichen dafür, dass die alten Ägypter schon vor Archimedes über diese Kunst verfügten und Wasserschrauben zum Verbinden von Holz nutzen sowie zum Abpumpen von Schlagwasser.

Die Geschichte der Schrauben ist daher zweigeteilt und kann zum einen auf das reine Schraubenprinzip heruntergebrochen werden. Es geht dabei um die schraubende Tätigkeit, mit der Wasser befördert oder Traubenpressen angetrieben wurden. Zum anderen geht es um Schrauben als wirkliche Verbindungselemente, wie sie seit rund 400 Jahren verwendet werden.

Verwendung von Schrauben als Verbindungselemente durch Johannes Gutenberg im 15. Jahrhundert

Verwendung von Schrauben als Verbindungselemente durch Johannes Gutenberg im 15. Jahrhundert.(#03)

Weitere wichtige Meilensteine sind unter anderem:

  • Verwendung von Schrauben als Verbindungselemente durch Johannes Gutenberg im 15. Jahrhundert
  • Verwendung von Schrauben für Waffen und Uhren, unter anderem durch Leonardo da Vinci
  • Fortschritt bei der Schraubenentwicklung durch die Industrielle Revolution
  • 1760 Einführung eines Fabrikationsprozesses für die Massenproduktion der Gewinde von Schrauben durch J. und W. Wyatt
  • 1841 Joseph Whitworth führt Standardisierung der Schrauben ein und erreicht damit Kompatibilität von Schrauben und Muttern

So ging die Entwicklung der Schrauben immer weiter und wurde ständig durch die neuerlichen Entwicklungen in der Industrie vorangetrieben. Bis heute werden immer wieder neue Schrauben- und Gewindearten erprobt, wobei sich einige Standardvarianten mittlerweile fest etabliert haben und genormt sind.

Die metrischen Eigenschaften lassen Schrauben heute besser definierbar erscheinen und legen fest, welche Schraube welche Eigenschaften haben darf. Schrauben werden heute auch aus anderen Materialien als nur aus Stahl hergestellt, was an den gestiegenen Anforderungen in der Industrie liegt Vor allem Nickel-Legierungen sind dem Stahl überlegen, denn sie bringen unter hohen Temperaturen gleichbleibend hohe Leistungen. Aktuell geht es vor allem um die Verwendung von Aluminium und Magnesium sowie Titan in der Herstellung von belastbaren und hochwertigen Schrauben.

Gleichzeitig wird heute deutlich weniger „aus dem Bauch heraus“ produziert. Die Wahl der Schrauben, ihre Normierung und Standardisierung basiert auf umfassenden Überlegungen und Tests, auf Erfahrungswerten und Analysen. Es wird zuerst festgelegt, unter welchen Umständen eine Konstruktion funktionieren und halten kann, danach werden die nötigen Materialien gefertigt.

Einst war es eher so, dass nach der Fertigung der interessanteste und gefährlichste Teil kam: Konnte die Konstruktion halten, was sie versprach? Eine derartige Vorgehensweise ist freilich inzwischen undenkbar.


Bildnachweis:©Shutterstock-Titelbild: Grigvovan-#01: Grigvovan-#02: Pixel B _-#03: Dezay  -#04: Dmitry Kalinovsky

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