Alles Wissenswerte zu Schraubentypen, Kopfformen, Gewinden und Antrieben

Schrauben halten die Welt zusammen – oder wenigstens wesentliche Teile davon. Denn aufgrund ihrer Vielfalt sorgen sie überall im Alltag für reversible, lösbare und dennoch zuverlässige Verbindungen. Wir stellen die unterschiedlichen Typen, Kopfformen und Antriebe in einem kurzen Überblick über das breite Spektrum an Schrauben vor.

Grundlegende Unterscheidungen: Holzschrauben und Metallschrauben

Bei einer Schraube als Verbindungselement handelt es sich um einen zylindrischen oder leicht kegeligen Körper mit einem Gewinde und einem Schraubenkopf an einem Ende. In der Regel ist dieser Kopf mit einem sogenannten Drehantrieb verbunden, in den das passende Werkzeug geführt werden kann, um die Verbindung herzustellen oder sie zu lösen.

Die grundlegende Unterscheidung der Schraubentypen besteht zwischen sogenannten Holzschrauben und Metallschrauben.

Selbstschneidende Schrauben oder Holzschrauben

Bei selbstschneidenden Schrauben, die umgangssprachlich als Holzschrauben bekannt sind, wird das Gegengewinde beim Eindrehen aus dem Werkstück geschnitten. Die landläufige Bezeichnung sollte nicht täuschen, denn Holzschrauben können auch für Kunststoff, Metall oder Stein verwendet werden.

Das selbstschneidende Doppelganggewinde eignet sich zum Beispiel sehr gut, um Holzstücke schnell miteinander zu verbinden.

Schrauben mit Regelgewinden oder Metallschrauben

Die sogenannten Metall- oder Maschinenbauschrauben sind für gewöhnlich zylindrisch mit einem gleichmäßigen (metrischen) Gewinde. Das Gegengewinde für die Verbindung muss schon vor der Verschraubung in das Werkstück geschnitten werden, ansonsten kommen Muttern zum Einsatz. Die umgangssprachliche Bezeichnung als Metallschraube rührt daher, dass dieser Typ Schraube zumeist für Metall oder Kunststoff genutzt wird.

Weitere Unterscheidungen von Schraubentypen

Neben den beiden genannten Typen lassen sich weitere unterscheiden, die meist für besondere Einsatzbereiche vorgesehen sind.

  • Blechschrauben haben eine ähnlich konische Form wie Holzschrauben, sind aber mit einem gehärteten Spezialgewinde ausgestattet, zu dem bisweilen eine Bohrspitze kommt. Sie dienen dem Verbinden von Blechen und Kunststoffplatten.
  • Selbstbohrende Schrauben verbinden Stahl-, Aluminium- und andere NE-Metallbleche.
  • Selbstbohrende Flügelschrauben werden zum Befestigen von Holz auf Unterkonstruktionen aus Metall verwendet.
  • Schnellbauschrauben können verschiedene Werkstoffe von Kunststoff über Holz und Gipskarton bis Aluminium verbinden.
  • Dichtschrauben sorgen für das wasserdichte Verschrauben von Dachabdeckungen
  • Spanplattenschrauben sind für das Befestigen von Spanplatten vorgesehen.

Ansonsten werden Schrauben nach Gewindeart, Schraubenkopfform und Schraubenantrieb unterschieden. Die einzelnen Merkmale stellen wir nachfolgend vor.

Exkurs: Normung für Schrauben

Für eine nicht unbeträchtliche Anzahl an Schraubenformen und Schraubenkopfformen bestehen DIN- und/oder ISO-Normen, die bei der Herstellung einzuhalten sind. Das betrifft zum Beispiel verschiedene Varianten an Sechskantköpfen, Vierkantköpfen, Zylinderköpfen, Senkköpfen, Linsensenkköpfen, Rundköpfen und einigen mehr.

Auch für besondere Schraubenformen sind eigene Normen zu beachten, etwa für Augenschrauben, Flügelschrauben, Ringschrauben, Verschlussschrauben oder Stiftschrauben, um nur einige Beispiele zu nennen.

Darüber hinaus gibt es Varianten, die für spezielle Einsatzzwecke gefertigt werden, in denen Normschrauben nicht geeignet sind.

Gewindeformen für Schrauben

Ein wichtiges Unterscheidungskriterium für Schrauben ist das verwendete Gewinde. Einfach formuliert, handelt es sich bei einem Gewinde um eine Folge von Einkerbungen mit spiralförmigen Wendungen. Allerdings sind bei der Fertigung von Gewinden einige Details zu berücksichtigen:

Gewindemerkmale für Schrauben
Gewinde-Außendurchmesser Die Spanne zwischen den Gewindespitzen oben und unten wird als Gewinde-Außendurchmesser oder auch Nenndurchmesser bezeichnet.
Gewinde-Kerndurchmesser Der Kerndurchmesser ist der Abstand zwischen dem Gewindegrund (d. h. dem tiefsten Punkt des Gewindes) und dem gegenüberliegenden tiefsten Punkt des Gewindes. Er entspricht damit dem kleinsten auftretenden Durchmesser eines Gewindes.
Gewinde-Flankendurchmesser Der Flankendurchmesser ist der achsensenkrechte Abstand von zwei gegenüberliegenden Flanken. Das heißt, es handelt sich um den Zwischenraum zwischen den Profil-Mittellinien.
Gewindeflanke Verlängert man die Linie vom Gewindegrund bis zur Gewindespitze (oder dem Abschluss der Profil-Mittellinie), so ergibt das die Länge der Gewindeflanke.
Flankenwinkel Unter Flankenwinkel versteht man den Winkel von Gewindeflanke zu Gewindeflanke.
Gewindesteigung Die Gewindesteigung entspricht bei einem metrischen Gewinde dem Weg, der bei einer Umdrehung zurückgelegt wird, d. h. es handelt sich um den Gewindespitzen-Abstand in Millimeter. Bei einem Zollgewinde wird die Anzahl der Gewindegänge auf dem Abstand von einem Zoll gezählt.
Gewindegang Der Gewindegang bezeichnet den vollen Umfang der Schraubenlinie eines Gewindes.

Anhand dieser Kriterien lassen sich die verschiedenen Gewindeformen voneinander unterscheiden. Die gängigsten Varianten stellen wir hier kurz vor:

Metrisches Regelgewinde (ISO-Gewinde)

Das am häufigsten genutzte Gewinde ist das metrische Regelgewinde, das auch unter den Bezeichnungen ISO-Gewinde, Normgewinde oder Spitzgewinde bekannt ist. Die Außenkanten laufen bei diesem Gewinde keilförmig zusammen, die Flankenwinkel bilden dabei einen 60°-Winkel. Durch diese Beschaffenheit ist die Schraube selbsthemmend und löst sich nicht selbstständig.

Metrisches Feingewinde (ISO-Feingewinde)

Das ISO-Feingewinde entspricht mit einem 60°-Flankenwinkel dem metrischen Regelgewinde, es verfügt jedoch über ein tieferes und engeres Gewindeprofil. Dadurch lässt sich mehr Zugkraft übertragen. Feingewinde sind für Situationen geeignet, in denen nur ein kurzes Gewindestück verwendet werden kann und ein Regelgewinde nicht genug Halt gibt.

Trapezgewinde

Der Querschnitt eines Trapezgewindes zeigt die charakteristische Form, die diesem Gewindetyp seinen Namen verleiht: ein gleichschenkliges Trapez mit einem Winkel von 15°, woraus sich ein Flankenwinkel von 30° ergibt.

Das im Vergleich zu metrischen Varianten dickere Gewinde zeichnet sich durch eine hohe Gewindesteigung aus. Daraus resultiert eine hohe Reibung, die ein ungewolltes Lösen der Befestigung verhindert. Unterschieden werden unter anderem abgerundete und scharfkantige Trapezgewinde.

Whitworth-Gewinde

Im englischsprachigen Raum ist das nach seinem Erfinder benannte Whitworth-Gewinde weit verbreitet. Gemessen wird dieses Gewinde in Zoll, im Vergleich zum metrischen Gewinde liegt der Flankenwinkel bei 55°.

Beim Whitworth-Gewinde handelt es sich um das weltweit erste genormte Gewinde. Ähnlich wie beim metrischen Regelgewinde wird auch beim Whitworth zwischen Regelgewinde (British Standard Whitworth, BSW) und dem Feingewinde (British Standard Fine Thread, BSF) unterschieden.

Genutzt werden Schrauben mit Whitworth-Gewinde häufig bei Rohrverbindungen. Deshalb ist das Gewinde umgangssprachlich als Rohrgewinde bekannt.

Weitere Gewindeformen

Die Liste der verschiedenen Gewindeformen ist damit längst nicht abgeschlossen. Je nach Einsatzzweck gibt es eine deutlich größere Zahl unterschiedlicher Gewinde, die auf die jeweiligen Anforderungen zugeschnitten sind. Von Rundgewinden über Sägegewinde und Flachgewinde, Feingewinde und Grobgewinde, Rechtsgewinde und Linksgewinde bis zu US-Normgewinden wie UNC und UNF findet sich für diverse Aufgaben das passende Gewinde.

Kopfformen und Antriebe für Schrauben

Der Schraubenkopf ist nicht nur entscheidend für die Funktionalität von Schrauben, sondern außerdem ein wichtiges optisches Kriterium. Bei den Kopfformen sind ebenfalls diverse Varianten zu unterscheiden.

Grundlegend lassen sich die Schraubenköpfe dabei anhand folgender Merkmale differenzieren:

Der Rand kann unterschiedlich gestaltet sein, die Formen reichen von rund über vielkantig (meist sechskantig) bis gerändelt.

Der Schnitt von Oberseite, Rand und Unterseite ist ebenfalls variabel gestaltbar:

  • Die Schraubenkopfoberseiten sind eben, eben-gerundet, kugelig oder kegelig.
  • Der Rand ist meistens zylindrisch, es gibt aber auch Schrauben mit schwach konischem Rand.
  • Die Unterseite ist in der Regel flach, beim Senkkopf ist er hingegen kegelig.

Unterschiede bestehen zudem bei der Kopfhöhe sowie dem Außenmaß.

Kopfformen von Schrauben

Verschiedene Kopfformen, verschiedene Eigenschaften: Der Variantenreichtum von Schrauben schließt außerdem die die Köpfe ein. Nachfolgend sind die wichtigsten Formen erklärt.

Schraubenkopfformen
Flachrundkopf Der Flachrundkopf kommt meist bei metrischen Schrauben zum Einsatz und benötigt häufig keinen Antrieb. Befestigt werden Schrauben mit dieser Kopfform stattdessen mit einer Mutter.
Halbrundkopf / Linsenkopf Diese Form ist auch unter anderen Bezeichnungen geläufig (Panhead, Linsenkopf, Rundkopf etc.). Ähnlich wie beim Flachrundkopf liegt die Kopfform auf der Oberfläche des Werkstoffs auf, ist also deutlich sichtbar. Meist wird der Halbrundkopf deshalb als dekoratives Element eingesetzt. Die Form eignet sich für verschiedene Arten von Schrauben.
Sechskantkopf Auch als Außensechskant bezeichnet, wird dieser Kopf häufig in Verbindung mit metrischen Gewinden verwendet. Er erlaubt eine große Kraftübertragung, ist sehr stabil und wird in verschiedenen Festigkeitsklassen hergestellt.
Senkkopf Der Senkkopf ist weit verbreitet, weil er sich vollständig in verschiedensten Materialien versenken lässt. Unter Umständen sind hierfür jedoch Vorarbeiten notwendig (z. B. Vorfräsen bei Metallkonstruktionen).
Linsensenkkopf Hierbei handelt es sich gewissermaßen um einen Hybrid: Der Linsensenkkopf verbindet die Versenkbarkeit im Material, die der Senkkopf bietet, mit einer leichten Wölbung wie der Linsenkopf. Nach dem Verschrauben ist daher nur noch eine leichte Wölbung sicht- und spürbar, der Schraubenkopf ist aber ansonsten vollständig versenkt.
Tellerkopf Der Tellerkopf wird in der Regel für Holzbauschrauben verwendet, bei Schrauben mit metrischem Gewinde ist er hingegen selten. Der Vorteil liegt darin, dass der Kopf gleichzeitig als Unterlegscheibe fungiert. Der verteilt die angewendete Kraft beim Festschrauben auf eine größere Fläche und kann auch als optisches Element genutzt werden.
Zylinderkopf Der Zylinderkopf verfügt über eine vergleichsweise hohe, zylindrische Form. Durch diese runde Form liegt der Antrieb (meistens ein Innensechskant) immer innen. Hauptsächlich kommt der Zylinderkopf im Metallbau zum Einsatz, genauso gibt es Zylinderkopfschrauben für den Holzbau.

Antriebsformen von Schrauben

Im Grunde lassen sich Kopfform und Antriebsform für Schrauben nicht voneinander trennen – für die Befestigung muss schließlich ein Werkzeug angesetzt werden können. In manchen Fällen gibt allein die Kopfform den dazu notwendigen Antrieb vor, etwa beim Sechskantkopf.

Da es jedoch eine Vielzahl an Kombinationsmöglichkeiten zwischen Kopf und Antrieb für Schrauben gibt, lohnt sich ein differenzierter Blick auf die beiden Schraubenmerkmale – zumal die Antriebstypen jeweils unterschiedliche Eigenschaften mitbringen. Das bedeutet, dass es für die Kraftübertragung beim Verschrauben einen Formschluss geben muss zwischen der Schraube und dem geeigneten Werkzeug.

Antriebsarten für Schrauben
Schlitz Der Schlitz oder Längsschlitz ist weit verbreitet, weil er günstig in der Beschaffung ist und mit einfachem Werkzeug verschraubt werden kann.

Er eignet sich jedoch wegen der geringen Kraftübertragung nicht für höhere Drehmomente. Darüber hinaus besteht das Risiko, mit dem Schraubenzieher abzurutschen, weil Führung und Zentrierung nicht optimal sind.
Kreuzschlitz Phillips Das Phillips-Profil ist eines von zwei Kreuzschlitzprofilen. Es lässt sich gut zentrieren, ist selbst mit kleinen Werkzeugen leicht von oben zugänglich und bietet eine bessere Kraftübertragung als der Längsschlitz.

Zu den Nachteilen gehört allerdings die Gefahr, seitlich mit dem Bit-Einsatz herauszurutschen.
Kreuzschlitz Pozidrive Aufgrund der optischen Ähnlichkeit wird der Pozidrive leicht mit dem Phillips-Kreuzschlitz verwechselt. Die Vorteile sind ebenfalls ähnlich, der Pozidrive sorgt aber für einen erhöhten seitlichen Halt beim Verschrauben.
Innensechskant Das innenliegende Sechskant-Profil ist vor allem im Maschinenbau sehr verbreitet. Im Vergleich zum Außensechskant, der hohe übertragbare Drehmomente erlaubt, ist die Kraftübertragung beim Innensechskant deutlich kleiner. Allerdings ist das Verschrauben wegen des einfacheren Zugangs von oben komfortabler.

Bei zu großer Kraftübertragung besteht die Gefahr, dass das Schraubenkopfprofil verformt wird.
Torx Das sternförmige Torx-Profil gehört zu den sogenannten Kraft-Antrieben, weil es eine sehr hohe Drehmomentübertragung ermöglicht bei einem sehr guten Seitenhalt des Einsatzes. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass sich Torx-Profile mit kleinen Werkzeugen leicht von oben befestigen lassen.

Einzige Nachteile beim Torx-Profil: Bei kleinen Größen ist es unter Umständen schwierig, das Werkzeug einzuführen. Außerdem lassen sich die Zähne im Kopf leicht „ausdrehen“, so dass das Werkzeug nicht mehr richtig greift.

Die hier vorgestellten Schraubenantriebe sind längst nicht alle. So kommen außerdem Sonder-Antriebe wie der Innenvierkant oder Sicherheitsantriebe zum Einsatz. Zur letzten Gruppe gehören beispielsweise Einwegantriebe, die ein Öffnen der Befestigung verhindern sollen. Darüber hinaus gibt es Torx- und Innensechskant-Varianten mit Sicherheits-PIN oder Zweilochantriebe, die nicht mit handelsüblichen Werkzeugen geöffnet werden können.

Durch die vielfältigen Kombinationsmöglichkeiten von Schraubentyp, Schraubenkopf und Schraubenantrieb ist es möglich, für eine Vielzahl von Anwendungsbereichen die optimale Schraube zu finden.

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